是在2016年, 对于北京时间在10月4日的下午那个具体是17时45分的时刻, 发生了这样一件重大的事情, 那就是2016年诺贝尔物理学奖的获奖结果被正式公布了出来。
诺贝尔物理学奖的评委会成员, 在斯德哥尔摩的这个地方, 也就是瑞典皇家科学院里面正式地进行了宣布这一个消息。并且宣布了2016年的诺贝尔物理学奖是给了三位来自美国的科学家, 这三位美国科学家的具体人名是大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹以及迈克尔·科斯特利茨。
之所以会给他们颁奖是因为他们在一个理论研究的方向上面取得了非常突出的成就, 具体来说就是他们在理论上发现了一种物质的情况, 这种情况被称为拓扑相变, 还有另外一种情况也是由他们所发现的, 这种被称为拓扑相。
有三位科学家将会去分享八百万瑞典克朗的资金, 这其中的大头部分是大卫索利斯拿到了四百万瑞典克朗, 而邓肯霍尔丹以及迈克尔科斯特利茨两个人则会合起来一起把剩下的那四百万瑞典克朗给分了。
这三位获奖人员的具体排列顺序是从画面的左侧一直延伸到右侧, 排在最左边的这位人物是大卫·索利斯, 紧挨着他的中间这位人物是邓肯·霍尔丹, 而处于最右边位置的则是迈克尔·科斯特利茨。
大卫·索利斯这个人, 他就是一个搞理论凝聚态物理的。他是在一九三四年那年, 在英国贝尔斯登出生的。到了1958年时候, 他从美国康奈尔大学那个地方拿到了博士学位。他的导师是谁? 导师是汉斯·贝特。
这位汉斯·贝特名气特别大, 他是著名的物理学家, 而且在1967年还拿到了诺贝尔物理学奖。之前, 大卫·索利斯曾经当过伯明翰大学物理数学系的教授。现在的状态是啥? 现在的状态就是他还保留着美国华盛顿大学荣誉退休教授这个身份。
邓肯·霍尔丹这个人, 他的全名是F. M. 邓肯·霍尔丹, 他是1951年出生的, 出生的地点是英国的伦敦市。他在1978年的时候, 拿到了英国剑桥大学给他的博士学位。他现在的任教单位是美国普林斯顿大学。
他在凝聚态物理理论这个领域里头, 做了很多非常基础性的工作, 做出了很多贡献, 这些贡献包括了分数量子霍尔效应啊等等这些内容。他还拿过不少奖项和荣誉, 比方说他成为了英国皇家学会的会员halley物理学家物理好资源网，也成为了美国物理学会的会士, 还获得了狄拉克奖章等等这些荣誉。
迈克尔·科斯特利茨（J.）在1942年出生, 出生地点是苏格兰阿伯丁郡, 他的父亲是一名生物化学家。迈克尔·科斯特利茨于1969年获得了英国牛津大学的博士学位。他在1974年开始就职于伯明翰大学。
从1982年起, 他担任美国布朗大学物理系的教授。它的主要研究方向是凝聚态理论以及一维和二维物理, 在相变这个领域方面, 它涵盖了随机体系、电子局域化现象以及自旋玻璃态等各种情况, 而在临界动力学这个板块里, 它涉及到了融化过程和凝固过程。
拓扑学是三位得奖者能做出这一成就的关键, 它解释了为什么薄层物质的的电导率会以整数倍发生变化。拓扑相变所研究的, 是在低温下没有自发对称性破缺的相变, 这种相变超越了日常常见的相变, 比如水从气体变成液体, 再从液体变成固体的过程。
这类研究突破了人们对物态, 以及相变的既有认知的范畴。同时呢, 有关低维量子拓扑物态的研究, 更为未来的信息科技领域, 建立了坚实的物理基础。
索利斯以及科斯特利茨这两位科学家, 在上世纪70年代的时候, 是最早从事拓扑相变这一领域的研究工作的人, 他们是在经典系统中, 发现了所谓的拓扑相变的现象, 而霍尔丹这个人呢, 他是在电子物理材料这个系统里面, 去研究拓扑超导的问题的, 并且在伯明翰大学从事博士后研究期间的这段日子里面, 科斯特利茨曾经是和索里斯进行过合作的。
这两个人进行了合作, 他们研究的课题是二维XY模型里面的相变问题。他们在研究中得出了一个发现, 这个发现说的是存在一种从高温状态的无序相转变到低温状态的准有序相的过程, 而且这种相变的阶数是无穷大级别的。后来, 这种现象被命名为BKT相变。
诺贝尔奖的评选委员会在他们发布的公开声明里面说, 今年拿到了物理学奖的那三位科学家, 他们等于是一把钥匙, 打开了通往一个全新的并且以前大家都不太清楚的大门, 那个门后面是由一些处于奇异状态下的物质所构成的世界。
这三位获奖者利用那些看起来比较先进的计算方法以及数学方面的手段, 对像是超导体、超流体或者是薄膜磁性这类东西在异常的状态下或者是在不同的阶段里所表现出来的一系列情况, 做了非常深入的去研究和探讨的事情。
“这里要感谢他们所做出的那些开创了新纪元性质的努力和成果, 因为这些成果带着我们所有人正式地踏上了开始去追求和了解那些处于奇异阶段的物质状态的这样的旅程方向”。现在有许多人觉得, 这个研究出来的成果, 之后能够用到那些关于材料还有电子方面的领域里头去。
在奖项最终揭晓之前, 麻省理工学院的Weiss教授还有加州理工学院的那两位Kip教授以及一些其他未具名的教授们。由于他们是LIGO实验的奠基者。所以这几个人的身影。曾被视为今年诺贝尔物理学奖最有可能获奖的热门人选。
在2016年这年的2月11日, 由位于美国华盛顿州和路易斯安那州的两个地点的激光干涉引力波天文台, 也就是一些人常简称的LIGO实验室里的科研人员们对外面发布了一个正式声明。
他们明确地讲出来了, 就是在2015年的那一个9月14日这一天, 他们是真的、直接就把爱因斯坦在大约一百多年前, 是根据广义相对论这个理论基础提前预测出来的那个东西给探测到了, 这个东西就是引力波。当这则相关的消息传出去之后, 它立刻在全球范围内引起了极大的震惊和影响。
因为这项工作的成果非常突出和意义非凡, 所以被外界许多人都认为是完全有资格去获得诺贝尔奖级别的重要科学发现。
LIGO之所以没能拿到诺贝尔奖, 一个非常重要的原因就是2016年度的诺贝尔奖的提名的截止日期是2月1号, 但是LIGO一直到2月11日才发表了他们的引力波的探测成果, 在这样一种情况之下, 除非是诺贝尔奖的评委会选择破例处理这个事情, 否则的话在今年注定了是与物理学奖擦肩而过, 不能获奖的, 除此之外, LIGO的实验的结果也引起了部分人的质疑, 这些内容还有待经过进一步的验证才能确认。
LIGO团队在今年6月宣布了一件事情, 这个事情是他们在十二月二十六号观测到了另一个引力波事件, 但是这个事件的显著性比起他们在去年九月观测到的那个引力波信号来说, 是要远远低的多的。
诺贝尔物理学奖, 它是根据瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的遗嘱来设立的, 是用他的部分遗产作为基金所创立的五项奖项之中的一个。它的设立目的在于, 去嘉奖那些在人类物理学领域之中, 作出了卓越贡献的那些科学家。
这个奖项首次进行颁发是在一九零一年这一年, 而当年获得该奖项的人, 是发现了X射线的那位物理学家halley物理学家，他的名字叫做威尔姆·康拉德·伦琴。诺贝尔物理学奖的获得者的名单里是包括爱因斯坦的, 也是包括居里夫人的, 也是包括玻尔的, 这些科学家是有着杰出的贡献的。
从一九零一年开始。一直到二零一六年为止。诺贝尔物理学奖已经颁发了整整一百一十次。这里面包含了六年没有颁奖的情况。这六年具体是, 一九一六年。还包括了一九三一年。以及一九三四年。还有那一年是一九四〇年。另外一九四一年也没有颁发。最后的一九四二年同样未颁奖。
根据相关章程的规定看。如果当时没有足够重要的成就。这笔奖金就留到下一年再给。要是第二年还是没有合适的获奖者。这份奖金就会被加入。它将成为基金会限制资金的一部分。在第一次世界大战以及第二次世界大战之间的那个阶段, 诺贝尔奖被发放给获奖者的次数是比较少的。
诺贝尔奖评选委员会的颁奖声明全文：
他们揭示了奇异物质的秘密
今年的三位物理学奖获得者, 他们为世人揭开了一层薄面纱, 从而让我们能够有机会走进一个全新领域。这个未知领域的内部组成结构非常特别, 主要由那些处于奇异状态下的物质构成。
科学家们运用了一套比较先进的数学处理办法, 去开展深度探讨与解析, 所聚焦的对象包括超导现象、超流体行为以及薄膜磁性表现等多个维度, 这些都是物质展现出的非典型形态或者特定发展阶段。
因为有他们在理论框架与实践路径上所做出的奠基性贡献, 广大的科研人群现在得以开始踏上征程, 去系统性地调查和理解各类物质的奇特性质与发展规律, 这一过程充满了探索意味。在学术界以及相关科技产业内部, 许多专业人士都持有乐观态度, 大家普遍认为, 通过这些研究得出的新认知很有可能会被实际落地使用。
具体的应用方向集中在两个主流领域。第一个方向是材料科学相关技术与研发工作, 第二个方向则涉及现代电子学设备与系统的开发制造升级环节。
这三位获奖者的核心成就, 是把拓扑学的概念应用到了物理学领域。拓扑, 原本是数学中的一个分支, 一般用来研究几何图形或者空间在一定情况下, 哪怕连续改变了形状, 还是能够保持不变的性质。在上世纪七十年代的早期流行的理论认为, 超导现象或者是超流现象是不可能发生在薄膜里面的。
但是迈克尔·科斯特利茨以及大卫·索利斯两人把这种情况给推翻了。他们解释了什么是低温超导现象, 同时也讲清楚了超导这种状态为啥没办法在温度比较高的情况下依然保持存在, 这就涉及到了相变机理方面的事儿了。
在20世纪80年代, 索利斯已经能够解释, 为什么在以前的实验里, 薄层物质的电导率会以整数倍的方式发生变化。他展示了这种整数倍的电导率, 其实是这些材料本身天生具有的拓扑性质。而大约在同一时间, 邓肯·霍尔丹发现了如何运用拓扑概念, 用来理解在一些材料中发现的小磁场链的那些属性。
通过研究, 我们如今已经知晓了非常多拓扑相的存在情形。这些存在情形不仅仅出现于薄层以及线状这类材料之中。它们同样也会存在于普通的三维材料之内。在回顾过去的这十年间, 针对这一领域的各项研究工作，实际上促进了凝聚态物理这一学科的迅猛发展。广大研究者普遍抱有期待。
人们希望拓扑材料的相关研究成果能够被切实应用到新一代的电子学设备领域。人们同时也期望它能被应用于超导体技术方面。甚至有部分人将其应用前景展望至量子计算机这个层面。今年获得诺贝尔物理学奖的那些人, 把一扇通往某种非常特别的世界的大门给打开了。然后呢, 还有好多更多的研究人员在那里。
他们正在一步一步地揭开那个世界里面有关物质的一些秘密。
说到从一九零一年一直到二零一五年为止, 咱们来看看关于诺贝尔物理学奖的一些非常有趣的数字。
这个号码是109, 它代表的是这样一个事实, 那就是时间范围从1901年一直延续到2015年, 在这段时期里面, 诺贝尔物理学奖被实际颁发了109次。
在第47届诺贝尔物理学奖的颁发过程中出现了这样的现象, 那就是这个奖项仅仅被授予了其中唯一的获得人。
1: 到目前为止, 总共只有一个人做到过连续两回拿到诺贝尔物理学奖这件事儿, 这人名叫约翰·巴丁（John）, 出生日期是1908年5月23日, 逝世日期是1991年1月30日, 他是一位美国人, 身份上是物理学家, 之所以能两次获得该奖项, 原因分别在于晶体管效应以及超导的BCS理论。
第25题问的是最年轻的诺贝尔物理学奖获得者是谁, 答案是Bragg, 他在获奖的时候年龄是25岁。在1915年这一回, 他和他的父亲Henry Bragg俩人一起得了这个奖。
根据数据显示, 荣获这一荣誉的人中得主的平均年龄是55岁, 这里指的便是诺贝尔物理学奖。