三名科學(xué)家獲獎 瑞典皇家科學(xué)院4日宣布，2016年諾貝爾物理學(xué)獎將授予大衛(wèi)·索利斯、鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨三位科學(xué)家，以表彰他們在物質(zhì)拓撲相方面的工作。 相變和拓撲階段的理論發(fā)現(xiàn)。
這三位科學(xué)家都出生于英國，目前在美國從事研究工作。
瑞典皇家科學(xué)院常務(wù)秘書戈蘭·漢森于當?shù)貢r間11時45分（北京時間17時45分）在瑞典皇家科學(xué)院會議廳公布了獲獎名單及主要成就。
拓撲學(xué)是數(shù)學(xué)的一個分支，主要研究幾何圖形或空間在不斷改變其形狀后仍保持不變的性質(zhì)。 諾貝爾獎評選委員會表示，將拓撲概念應(yīng)用于物理研究是他們?nèi)〉贸删偷年P(guān)鍵。
20世紀70年代，索利斯和科斯特利茨利用拓撲理論推翻了當時超導(dǎo)和超流體不能存在于薄層中的理論，并證明了超導(dǎo)可以在低溫下存在，解釋了其隨溫度升高而消失的機理和相變。 相變是指物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過程，物質(zhì)分為固相、液相、氣相三種類型。
20世紀80年代，索利斯解釋了之前的一個實驗，可以在整數(shù)級別精確測量超薄導(dǎo)電層的電導(dǎo)率，證明這些整數(shù)本身的自然屬性是拓撲狀態(tài)。 大約在同一時間，霍爾丹發(fā)現(xiàn)拓撲概念可以用來解釋某些材料中存在的小磁體鏈的特性。
瑞典皇家科學(xué)院在新聞稿中表示，今年的獲獎研究成果開辟了一個未知的世界。 由于他們的突破性研究，科學(xué)家現(xiàn)在可以探索物質(zhì)的新相變，預(yù)計未來將應(yīng)用于材料科學(xué)和電子學(xué)。 學(xué)術(shù)領(lǐng)域。
“你看，我沒有昏倒。”
得知獲獎消息后，霍爾丹非常興奮。 他在直播電話連線中表示，評委們對自己的研究成果總結(jié)得非常精辟，這對當前拓撲相領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了很大的影響，也為尋找更多新技術(shù)提供了新的機遇。 材料提供了更多的可能性，許多相關(guān)的科學(xué)研究工作正在持續(xù)進行。
當霍爾丹接到獲獎電話時開玩笑說：“對于獲獎，我比較英國，或者說有點冷漠。所以你看，我沒有暈倒什么的。”
今年的諾貝爾物理學(xué)獎將頒發(fā)總計800萬瑞典克朗（約合93.33萬美元）的獎金，其中一半由索利斯獲得，另一半由霍爾丹和科斯特利茨分享。
■背景資料
大衛(wèi)·索利斯：1934年出生于蘇格蘭，華盛頓大學(xué)教授，理論凝聚態(tài)物理學(xué)家。 他因 KT 相變而聞名。 在獲得諾貝爾獎之前，他還獲得了1990年的沃爾夫獎、1993年的保羅獎、狄拉克獎等。
鄧肯·霍爾丹（ ）：普林斯頓大學(xué)物理學(xué)教授、理論物理學(xué)家、英國皇家學(xué)會會員。 他對凝聚態(tài)物理理論做出了基礎(chǔ)性貢獻，包括分數(shù)量子霍爾效應(yīng)。
邁克爾·科斯特利茨：布朗大學(xué)物理學(xué)教授。 他的研究興趣包括凝聚態(tài)理論和一維/二維物理。 相變領(lǐng)域包括：隨機系統(tǒng)、電子局域化、自旋玻璃態(tài)等。在獲得諾貝爾獎之前，科斯特利茨還獲得過許多獎項：1981年英國物理學(xué)會授予他麥克斯韋獎?wù)拢?000年美國物理學(xué)會授予他麥克斯韋獎?wù)隆Ｎ锢韺W(xué)會授予他 獎?wù)隆?span style="display:none">RdY物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
■科普
什么是拓撲？ 什么是相變？
看不懂今年的諾貝爾物理學(xué)獎？ 別著急，想要知道什么是“拓撲相變、物質(zhì)拓撲相”，首先要知道什么是拓撲、相變。
拓撲學(xué)是數(shù)學(xué)的一個分支，主要研究內(nèi)容是在連續(xù)變形過程中不發(fā)生變化的幾何形狀的性質(zhì)。
在昨天的新聞發(fā)布會上，瑞典皇家科學(xué)院的專家拿出了一袋面包作為教具。 他們用無孔肉桂卷、一孔百吉餅和兩孔堿水面包來解釋拓撲是什么。 在拓撲表面上，這些結(jié)構(gòu)完全不同，因為孔的數(shù)量不同。
相變是當外界條件不斷變化時，物質(zhì)突然從一種“相”轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N“相”的過程，如冰融化成水。
日常生活中最常見的“相”是氣體、液體和固體。 在一些極端條件下，比如極高的溫度或者極低的溫度，會出現(xiàn)很多更奇異的狀態(tài)。
我們看到的相變是分子在微觀水平上一起變化的結(jié)果。 例如，從宏觀上看，冰融化成水，然后蒸發(fā)成水蒸氣的過程：從微觀上看，分子首先排列得非常整齊，就像方陣士兵一樣，從宏觀上看，它們表現(xiàn)出冰的狀態(tài)。 當氣溫升高時，士兵們在附近自由活動，不再整齊排列材料物理學(xué)家，但仍然彼此靠近材料物理學(xué)家，宏觀上呈現(xiàn)出水的形狀； 當氣溫再次升高時，士兵們完全自由地行動，呈現(xiàn)出水的形狀。 水蒸氣的狀態(tài)。
David Solis 和 也提出了 BKT 相變（––），從微觀上看是這樣的：一群士兵圍著幾名軍官。 為了不斷旋轉(zhuǎn)，如果有一組士兵順時針旋轉(zhuǎn)，就必須有一組士兵逆時針旋轉(zhuǎn)。 一開始，每個逆時針指揮官都會搭配一名順時針指揮官，每對順/逆時針指揮官所率領(lǐng)的士兵只會互補； 隨后，各對指揮員分開，隨意調(diào)動。 ，他們所帶領(lǐng)的士兵不再只是給予對方，而是給予其他所有人，因此拓撲發(fā)生變化，導(dǎo)致相變。 然而，與水不同的是，BKT 相變描述的是二維物質(zhì)。
拓撲絕緣體、拓撲超導(dǎo)體和拓撲金屬都是當前的熱門話題。 在過去的十年里，凝聚態(tài)物理的前沿一直由該領(lǐng)域的研究主導(dǎo)。 重要原因是這些拓撲材料對于新一代電子元件和超導(dǎo)體將非常重要，也可能會引領(lǐng)未來量子計算機的研究。 此刻，研究人員仍在探索三位諾貝爾獎獲得者創(chuàng)造的薄層材料“”的奇特性能。
北京晨報綜合報道
瑞典皇家科學(xué)院新聞公報
今年的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者打開了通往未知世界的大門，其中充滿了據(jù)稱具有奇異特性的奇異物質(zhì)。 他們使用先進的數(shù)學(xué)方法來研究物質(zhì)的反常相和狀態(tài)，例如超導(dǎo)體、超流體和薄膜磁性材料。 由于他們的開創(chuàng)性研究，當前對物質(zhì)的探索已經(jīng)進入了一個新的、奇異的階段。 許多人對這些物質(zhì)在材料科學(xué)和電子學(xué)方面的未來應(yīng)用充滿信心。
拓撲概念在物理學(xué)中的應(yīng)用對于三位獲獎?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)具有決定性作用。 拓撲學(xué)是描述物質(zhì)逐漸演化的數(shù)學(xué)分支。 三位獲獎?wù)呤褂猛負渥鳛楣ぞ撸@讓評審團專家感到非常驚訝。 20 世紀 70 年代初，邁克爾·科斯特利茨 ( ) 和大衛(wèi)·索利斯 (David Solis) 推翻了當時流行的超導(dǎo)體和超流體無法在薄膜層中實現(xiàn)的理論。 他們證明了超導(dǎo)體可以在低溫下實現(xiàn)，并解釋了其實現(xiàn)的機理，以及使超導(dǎo)體在高溫下消失的相變問題。
在 20 世紀 80 年代，David Solis 能夠解釋之前使用非常薄的導(dǎo)電層進行的實驗。 在這些導(dǎo)電層中，可以以整數(shù)步精確測量電導(dǎo)率。 他證明了這些整數(shù)步驟在拓撲上是一致的。 大約在同一時間，鄧肯·霍爾丹發(fā)現(xiàn)了如何使用這些拓撲概念來理解某些物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的小磁體鏈的特性。
我們現(xiàn)在知道許多拓撲概念，不僅在薄導(dǎo)電層和線中，而且在普通的三維物質(zhì)中。 過去幾十年來，拓撲領(lǐng)域推動了固體物理的前沿研究，不僅因為拓撲材料可以用于新一代電子學(xué)和超導(dǎo)體，還可以用于未來的量子計算機。 今年的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者發(fā)現(xiàn)了一個充滿奇跡的世界，當前的研究正在解釋它的秘密。