三位諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者因其實(shí)驗(yàn)而獲得認(rèn)可,這種實(shí)驗(yàn)為人類探求原子和分子內(nèi)部的電子世界提供了新工具。此前她們?cè)缫寻l(fā)明了一種創(chuàng)造超短光脈沖的方式,并將其用于檢測(cè)電子聯(lián)通或能量變化的快速過(guò)程。當(dāng)人類感知到快速聯(lián)通的風(fēng)波時(shí),如同一部由靜止圖象組成的影片被感知為連續(xù)的運(yùn)動(dòng)一樣。假如我們想觀測(cè)真正短暫的風(fēng)波,就須要特殊的技術(shù)。
1999年,諾貝爾物理獎(jiǎng)曾頒給艾哈邁德·澤維爾(AhmedH.),以嘉獎(jiǎng)他應(yīng)用皮秒激光閃光成相技術(shù),觀測(cè)到分子中的原子在物理反應(yīng)中怎樣運(yùn)動(dòng),因而有助于人們理解和預(yù)期重要的物理反應(yīng),并為整個(gè)物理及其相關(guān)科學(xué)帶來(lái)了一場(chǎng)革命。
科學(xué)家們當(dāng)初以為,皮秒就是人類“拍照”技術(shù)所能達(dá)到的極限了。而去年的諾貝爾化學(xué)學(xué)家將這一尺度再度加快了1000倍,達(dá)到了原秒(或阿秒)的級(jí)別,讓人類甚至觀測(cè)到了電子的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)尺度有多小呢?墻面上的燈光從一間房間的這頭照到另一頭是時(shí)間,是幾百億原秒。與皮秒技術(shù)帶來(lái)的革命一樣,我們可以期盼原秒技術(shù)同樣將改變世界。
在電子的世界里,變化發(fā)生在非常之幾阿秒內(nèi),一阿秒這么之短,以至于一秒鐘內(nèi)的阿秒的數(shù)目與宇宙誕生以來(lái)的總秒數(shù)一樣多。得獎(jiǎng)?wù)叩膶?shí)驗(yàn)形成了短到以阿秒為單位檢測(cè)的光脈沖,因而證明這種脈沖可以拿來(lái)提供原子和分子內(nèi)部過(guò)程的圖象。2001年,皮埃爾?阿戈斯蒂尼()成功地形成并研究了一系列連續(xù)的光脈沖,其中每位脈沖只持續(xù)250阿秒。
與此同時(shí),費(fèi)倫茨?克勞斯()正在進(jìn)行另一種類型的實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)可以分離出持續(xù)650阿秒的光單脈沖。得獎(jiǎng)?wù)叩呢暙I(xiàn)使人們能對(duì)先前未能實(shí)現(xiàn)的速率進(jìn)行化學(xué)過(guò)程的觀測(cè)。
諾貝爾化學(xué)學(xué)委員會(huì)主席伊娃·奧爾森表示:“我們?nèi)缃窨梢源蜷_電子世界的房門。阿秒數(shù)學(xué)學(xué)讓我們有機(jī)會(huì)了解電子控制的機(jī)制,便于下一步將借助它們。”該技術(shù)在許多不同的領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用。比如,在電子學(xué)中,理解和控制電子在材料中的行為很重要。阿秒脈沖也可以用于辨識(shí)不同的分子因而用于醫(yī)學(xué)確診。
皮埃爾?阿戈斯蒂尼:曾分離出持續(xù)650阿秒的單個(gè)光脈沖
皮埃爾·阿戈斯蒂尼()是法國(guó)緬因州立學(xué)院名譽(yù)院長(zhǎng),專注于激光與原子分子互相作用的研究。他于1968年獲得英國(guó)艾克斯-馬賽學(xué)院博士學(xué)位。完成學(xué)業(yè)后,他成為美國(guó)原子能委員會(huì)薩克雷分會(huì)的研究員,在那兒兼任過(guò)各類職務(wù),仍然工作到2002年。
在此期間,他曾在英國(guó)南加洲學(xué)院、荷蘭鹿特丹FOM和BNL兼任訪問(wèn)學(xué)者。在兼任了一系列其他訪問(wèn)學(xué)者職位后,他于2005年來(lái)到新澤西州立學(xué)院,兼任數(shù)學(xué)學(xué)院士。他曾獲得英國(guó)FOM頒授的JoopLos獎(jiǎng),2007年獲得德國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)的威廉·梅杰斯獎(jiǎng),據(jù)悉他還是洪堡研究員。
2008年,他“因其在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位,為原子和分子在強(qiáng)紅外激光脈沖下的非線性響應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供了重要看法”,而被選為日本光學(xué)學(xué)會(huì)的教授。他的研究領(lǐng)域是高次紋波的形成、飛秒和亞次紋波的形成,激光與物質(zhì)互相作用、多光子過(guò)程、電子協(xié)同。
強(qiáng)悍激光脈沖在短短幾分之1秒內(nèi)的威力相當(dāng)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)電廠,在與單個(gè)原子互相作用時(shí)闡明了大量意想不到的化學(xué)現(xiàn)象,例如可以作為突破性的新幅射源。皮埃爾·阿戈斯蒂尼是這項(xiàng)研究的領(lǐng)先專家,他也是第一批形成短于十億分之1秒(皮秒)的光脈沖的人之一,他借助這些光來(lái)探求原子中的電子-電子關(guān)聯(lián)性。
此前阿戈斯蒂尼成功形成并研究了一系列連續(xù)的光脈沖,其中每位脈沖僅持續(xù)250阿秒。與此同時(shí),費(fèi)倫茨·克勞斯()正在進(jìn)行另一種類型的實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)可以分離出持續(xù)650阿秒的單個(gè)光脈沖。
圖|皮埃爾·阿戈斯蒂尼()
費(fèi)倫茨?克勞斯:首次創(chuàng)造并檢測(cè)持續(xù)時(shí)間大于1皮秒的光脈沖
費(fèi)倫茨·克勞斯()是一名來(lái)自法國(guó)的化學(xué)學(xué)家。2003年,他被委任為美國(guó)馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所主任,2004年成為英國(guó)紐倫堡學(xué)院的實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)主席。2006年,他與朋友共同創(chuàng)建了赫爾辛基先進(jìn)光子學(xué)中心,并成為該中心校長(zhǎng)之一。
克勞斯和團(tuán)隊(duì)曾首次創(chuàng)造并檢測(cè)了持續(xù)時(shí)間大于1皮秒的光脈沖。借助那些阿秒級(jí)的光脈沖,可以實(shí)時(shí)觀測(cè)電子的內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng),這一成果標(biāo)志著阿秒化學(xué)學(xué)的開始。20世紀(jì)90年代,克勞斯課題組完成了另一個(gè)里程碑工作,通過(guò)大量創(chuàng)新將皮秒激光技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展到極限,即在一個(gè)電磁場(chǎng)振蕩中攜帶主要能量的光脈沖。
據(jù)悉,他還和羅伯特·尼普爾(Szip?cs)聯(lián)合研制了啁啾反射鏡,并成為現(xiàn)今皮秒激光系統(tǒng)中不可或缺的一部份。2001年,克勞斯團(tuán)隊(duì)通過(guò)一到兩個(gè)波周期的強(qiáng)激光脈沖,實(shí)現(xiàn)了如下成果:除了能形成阿秒光脈沖(極紫外光),并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)這些方式,他和團(tuán)隊(duì)很快能夠在亞原子尺度上實(shí)時(shí)追蹤電子的運(yùn)動(dòng)。
多年來(lái),克勞斯用一系列實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了皮秒脈沖的波形控制,以及由此形成的可重復(fù)性阿秒脈沖,使阿秒檢測(cè)技術(shù)成為昨天阿秒化學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。在過(guò)去幾年里,克勞斯和朋友借助這種工具成功控制了分子中的電子,并首次實(shí)時(shí)觀測(cè)了大量的基本電子過(guò)程,例如隧穿、電荷輸運(yùn)、相干EUV發(fā)射、延遲光電效應(yīng)、價(jià)電子聯(lián)通以及介質(zhì)的光學(xué)和熱學(xué)特點(diǎn)的控制。
目前,他和團(tuán)隊(duì)正在使用皮秒激光技術(shù)來(lái)作為阿秒檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ),因而進(jìn)一步開發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)的紅外波譜。生物樣品遭到超短紅外激光脈沖迸發(fā)后,會(huì)發(fā)射出紅外波。通過(guò)掃描這種波的電場(chǎng),可通過(guò)檢測(cè)所謂的“電場(chǎng)分子指紋”,因而測(cè)量樣品的分子組成的微小變化。
圖丨費(fèi)倫茨·克勞斯()(來(lái)源:維基百科)
安妮?盧利爾:曾安裝法國(guó)第一個(gè)用于皮秒脈沖的鈦-藍(lán)寶石固態(tài)激光系統(tǒng)
安妮·盧利爾(AnneL')是美國(guó)化學(xué)學(xué)家,目前在美國(guó)崇信學(xué)院兼任原子化學(xué)學(xué)院士。她是最早通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明高次紋波形成的人之一,這是阿秒脈沖產(chǎn)生的過(guò)程,其成果為該過(guò)程的理論描述發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。她還進(jìn)行了許多開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn),以增強(qiáng)對(duì)基本過(guò)程的理解。她也是新阿秒科學(xué)研究領(lǐng)域產(chǎn)生的關(guān)鍵參與者。
1992年,她安裝了法國(guó)第一個(gè)用于皮秒脈沖的鈦-藍(lán)寶石固態(tài)激光系統(tǒng)。自1995年任職崇信學(xué)院以后,拉維利耶率領(lǐng)了一個(gè)阿秒數(shù)學(xué)課題組,她和團(tuán)隊(duì)研究電子的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng),以用于理解原子水平上的物理反應(yīng)。2003年,該團(tuán)隊(duì)以170阿秒的最小激光脈沖打破了世界紀(jì)錄。整體來(lái)看,她的研究既有實(shí)驗(yàn)性又有理論性,主要圍繞二氧化碳中的高次紋波形成及其應(yīng)用。
在頻域中,這種紋波對(duì)應(yīng)于一系列極短的光脈沖,在極紫外波譜范圍內(nèi)持續(xù)時(shí)間為幾十或幾百阿秒。她的研究涉及阿秒源的開發(fā)和優(yōu)化,以及使用這些幅射來(lái)研究超快(電子)動(dòng)力學(xué)。
據(jù)介紹,阿秒光源可以針對(duì)各類目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),比如針對(duì)非線性泵浦/探針實(shí)驗(yàn)的高硬度、或針對(duì)匯聚態(tài)化學(xué)應(yīng)用的高重復(fù)率進(jìn)行設(shè)計(jì)。2007年至2015年期間,拉維利耶成為諾貝爾化學(xué)學(xué)委員會(huì)的成員。
2021年,盧利爾因“在超快激光科學(xué)和阿秒化學(xué)方面的開創(chuàng)性工作,實(shí)現(xiàn)和理解高次紋波形成,并將其應(yīng)用于原子和分子中電子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間區(qū)分成像而獲得德國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)克拉科夫(MaxBorn)獎(jiǎng)。2022年,她因“對(duì)超快激光科學(xué)和阿秒數(shù)學(xué)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)”,獲得了沃爾夫數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。2023年,獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng),至此人生完滿。
安妮·盧利爾(AnneL')在與諾獎(jiǎng)委員會(huì)連了線,她特別謝謝諾獎(jiǎng)委員會(huì),說(shuō)自己十分興奮。她當(dāng)時(shí)正在上課,而諾獎(jiǎng)委員會(huì)不停打電話讓她很難繼續(xù)她的下半節(jié)課,并表示教學(xué)是極其重要的。她的技術(shù)早已投入實(shí)用。在基礎(chǔ)研究層面,可以探究電子和原子層面的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原理。在工程領(lǐng)域,可以在半導(dǎo)體領(lǐng)域用于成像。她表示,諾獎(jiǎng)對(duì)她來(lái)說(shuō)十分重要,并沒(méi)有太多女人科學(xué)家得獎(jiǎng),所以十分特殊。她是歷史上第五位獲得諾獎(jiǎng)的女人。她表示,終極的夢(mèng)想是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子的控制。物理反應(yīng)是由電子轉(zhuǎn)移進(jìn)行,假如可以在反應(yīng)進(jìn)行從早期控制反應(yīng)中的電子聯(lián)通,將是這個(gè)領(lǐng)域的圣杯。
圖丨安妮·盧利爾(AnneL')(來(lái)源:維基百科)
關(guān)于諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的“幕后故事”
1895年11月27日,諾貝爾(Nobel)在其遺贈(zèng)中寫道,諾貝爾數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)應(yīng)頒授給“在數(shù)學(xué)學(xué)界作出了最杰出發(fā)明或發(fā)覺(jué)的人”。
為此,在諾貝爾獎(jiǎng)體系中,會(huì)有一部份施行給這些在數(shù)學(xué)學(xué)領(lǐng)域具有杰出貢獻(xiàn)的科研工作者,這就是諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。
歷屆得獎(jiǎng)人中不乏改變化學(xué)界的牛人,比如從理論上解釋光電效應(yīng)的阿爾伯特·愛(ài)因斯坦()、在原子理論中發(fā)覺(jué)新物理敘述的埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?),還有共同提出宇稱不守恒理論的李政道和楊振寧以及發(fā)展用激光冷卻和捕獲原子方式的朱棣文等。
第一屆諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的施行是在1901年。接出來(lái),就讓我們了解一下從1901年到2022年關(guān)于諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的“幕后故事”。
◆1901年-2022年最受歡迎的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主
圖丨阿爾伯特·愛(ài)因斯坦()
生于:1879年3月14日,美國(guó)烏爾姆
卒于:1955年4月18日,澳洲昆士蘭州斯坦福
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:凱撒-威爾海姆研究所化學(xué)研究院(現(xiàn)馬克斯·普朗克研究所),美國(guó)柏林
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“對(duì)理論化學(xué)學(xué)作出的貢獻(xiàn),尤其是光電效應(yīng)定理的發(fā)覺(jué)”
研究領(lǐng)域:理論化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1921年單獨(dú)得獎(jiǎng)
作為一名傳奇科學(xué)家,阿爾伯特?愛(ài)因斯坦只獲得了1921年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng),得獎(jiǎng)緣由似乎也是他諸多理論成果中相對(duì)“最小”的一個(gè)。而他在時(shí)空、引力理論等方面的眾多成就,在當(dāng)時(shí)甚至現(xiàn)在都變得“過(guò)于超前”,這可能也是諾貝爾獎(jiǎng)只就“解釋光電效應(yīng)”給他頒獎(jiǎng)的誘因。
愛(ài)因斯坦在蘇黎世長(zhǎng)大,在那兒,他的兒子創(chuàng)立了一家馬達(dá)工程公司。從慕尼黑聯(lián)邦理工大學(xué)結(jié)業(yè)后,愛(ài)因斯坦步入了德國(guó)德累斯頓專利局工作。在此期間,他發(fā)表了一系列在數(shù)學(xué)學(xué)領(lǐng)域具有前瞻性的文章。
科學(xué)成就:當(dāng)時(shí)科學(xué)家發(fā)覺(jué),將金屬電極曝露于光線下時(shí),有助于電極間形成電火花。要形成這些“光電效應(yīng)”,光必須低于某特定頻度。但是,按照當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)理論,光的硬度才是重要誘因。1905年,愛(ài)因斯坦發(fā)表了幾篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文,在其中的一篇中,愛(ài)因斯坦提出光是由光量子組成的,光量子的能量與其頻度有關(guān)。只有當(dāng)光量子的頻度達(dá)到一定閥值時(shí),能夠從金屬中迸發(fā)出電子。
圖丨尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(NielsDavidBohr)
生于:1885年10月7日,法國(guó)阿姆斯特丹
卒于:1962年11月18日,匈牙利赫爾辛基
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:赫爾辛基學(xué)院,英國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“對(duì)原子結(jié)構(gòu)及原子幅射的研究”
研究領(lǐng)域:理論核化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1922年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:19世紀(jì)末,出現(xiàn)了關(guān)于電子和原子幅射的一系列研究,科學(xué)家們構(gòu)建了不同的原子結(jié)構(gòu)模型。1913年,玻爾按照量子理論提出了氫原子的結(jié)構(gòu)模型。他覺(jué)得,原子能量假如要發(fā)生改變,只能在不同定態(tài)間以躍遷的形式進(jìn)行,電子會(huì)根據(jù)特定軌道圍繞原子核運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子躍遷到低基態(tài)軌道時(shí),都會(huì)輻射出光子。玻爾的理論解釋了為何原子只有在特定波長(zhǎng)照射下能夠發(fā)射光子。
圖丨瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居里(MarieSk?-Curie)
生于:1867年11月7日,日本帝國(guó)(現(xiàn)俄羅斯)奧斯陸
卒于:1934年7月4日,美國(guó)薩朗什
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)她們“研究貝克勒爾發(fā)覺(jué)的電離幅射現(xiàn)象時(shí)的卓越成就”
研究領(lǐng)域:核化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1903年與其他三人共同得獎(jiǎng)
瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居里(MarieSk?-Curie)出生于德國(guó)德累斯頓一個(gè)十分重視教育的班主任之家。為了繼續(xù)她的學(xué)業(yè),她定居美國(guó)并在那兒遇見(jiàn)了皮埃爾·居里(Curie)。后來(lái),他成為了她的男友,也成為了她在放射領(lǐng)域中的研究伙伴。居里夫妻于1903年共同獲得了諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。不幸的是,1906年,居里夫人的父親過(guò)世,但她沒(méi)有停下她們的研究工作,并再度于1911年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
科學(xué)成就:受1896年貝克勒爾發(fā)覺(jué)的電離幅射現(xiàn)象的激勵(lì),瑪麗和皮埃爾決定進(jìn)一步研究這一現(xiàn)象。她們?yōu)榱双@得放射訊號(hào),對(duì)好多物質(zhì)和元素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。她們發(fā)覺(jué)瀝青鈾礦比純鈾的放射性更強(qiáng),因而,其中應(yīng)當(dāng)富含其他放射性物質(zhì)。從瀝青鈾礦中她們提取出了兩種原先未知的元素:釙和鐳,它們的放射性都強(qiáng)于鈾。在首次發(fā)覺(jué)放射性元素釙和鐳之后,居里夫人對(duì)這兩種元素的性質(zhì)做了更深入的研究。1910年她成功地分離出鐳,因而證明了鐳的存在,自此業(yè)界再無(wú)指責(zé)之聲。她還對(duì)鐳及其化合物的性質(zhì)做了報(bào)導(dǎo)。放射性物質(zhì)作為放射源,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域和疾病診治中顯得越來(lái)越重要。
圖丨詹姆斯·查德威克(James)
生于:1891年10月20日,美國(guó)伯明翰
卒于:1974年7月24日,美國(guó)劍橋
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:巴塞羅那學(xué)院,美國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“發(fā)現(xiàn)了中子”
研究領(lǐng)域:核化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1935年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:1930年當(dāng)海波特·貝克和瓦爾特·博特用阿爾法粒子(氦原子核)轟擊鈹核時(shí),觀察到了高能的穿透性的幅射現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)一個(gè)假說(shuō)覺(jué)得,這是一個(gè)具有高能量的電磁幅射。但是1932年,詹姆斯·查德威克證明阿爾法粒子中富含一個(gè)和質(zhì)子質(zhì)量相當(dāng)?shù)闹行粤W印8鐣r(shí)期,歐內(nèi)斯特·盧瑟福也提出了這些粒子的存在,而該粒子就是現(xiàn)今早已被否認(rèn)的中子。
圖丨約瑟夫·約翰·湯姆遜(John)
生于:1856年12月18日,日本利茲附近的奇塔姆山
卒于:1940年8月30日,美國(guó)劍橋
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:劍橋?qū)W院原子物理學(xué),美國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“在二氧化碳導(dǎo)電方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究”
研究領(lǐng)域:原子化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1906年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:1830年首次出現(xiàn)一種觀點(diǎn),覺(jué)得電是通過(guò)原子中存在的微粒進(jìn)行傳導(dǎo)。1890年,約瑟夫·湯姆遜爵士借助二氧化碳環(huán)境下帶電粒子,成功測(cè)定了電子質(zhì)量。1897年,他證明了陰極射線(將兩片金屬電極放在低壓二氧化碳環(huán)境的玻璃管中,并在其上加載電流,陰極釋放出的電子都會(huì)像射線一樣飛往陽(yáng)極)富含電子,因而帶有電荷。他同時(shí)強(qiáng)調(diào),電子是原子的一部份。
圖丨埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?)
生于:1887年8月12日,英國(guó)維也納
卒于:1961年1月4日,匈牙利維也納
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:柏林學(xué)院,英國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“發(fā)現(xiàn)了卓有成效的原子理論新方式”
研究領(lǐng)域:量子熱學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1933年與另一人共同得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:在玻爾的原子理論中,當(dāng)電子從一個(gè)原子軌道躍遷到另一軌道時(shí),都會(huì)吸收或發(fā)射特定波長(zhǎng)的光。這一理論就能挺好地描述氫原子的波譜特點(diǎn)。并且,要想描述更復(fù)雜的原子和分子,則須要進(jìn)行修正。以物質(zhì)(例如電子)同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性為前提,1926年薛定諤給出了知名的薛定諤多項(xiàng)式,因而才能正確描述波函數(shù)的量子行為。他對(duì)量子疊加態(tài)的論述,也是你們熟悉的“薛定諤的貓”思想實(shí)驗(yàn)的來(lái)源。
圖丨羅伯特·安德魯·密立根()
生于:1868年3月22日,日本德克薩斯州莫里森
卒于:1953年12月19日,法國(guó)加利福尼亞州圣馬利諾
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:加利福尼亞理工大學(xué),帕薩迪納,日本加洲
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“在基本電荷和光電效應(yīng)中做的工作”
研究領(lǐng)域:電磁效應(yīng),粒子化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1923年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:19世紀(jì)90年代,電子理論的傳播致使電子的概念被你們接受。1910年密立根成功地精確檢測(cè)了基本電荷量的值。他通過(guò)平衡重力與電場(chǎng)力,將油滴漂浮于兩片金屬電極之間。通過(guò)對(duì)許多油滴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后,密立根證明了它們的電荷總是一個(gè)確定值的倍數(shù),因而認(rèn)定這個(gè)確定值就是電荷值。
圖丨沃納·卡爾·海森堡(Karl)
生于:1901年12月5日,美國(guó)維爾茨堡
卒于:1976年2月1日,美國(guó)蘇黎世
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:不來(lái)梅學(xué)院,美國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)他“創(chuàng)立了量子熱學(xué)以及由此推動(dòng)了氫的同素異型體的發(fā)覺(jué)”
研究領(lǐng)域:量子化學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1932年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:1925年,沃納·卡爾·海森堡基于矩陣運(yùn)算給出了一種量子理論的物理敘述,稱為矩陣熱學(xué),后被薛定諤證明與波動(dòng)描述在物理上是等價(jià)的。1927年,海森堡提出了知名的“不確定性原理”,即一個(gè)運(yùn)動(dòng)粒子的位置和速率不能同時(shí)被確切檢測(cè),其不確定度存在下限。
圖丨威廉·康拉德·倫琴(R?ntgen)
生于:1845年3月27日,普魯士倫內(nèi)普(現(xiàn)日本雷姆沙伊德)
卒于:1923年2月10日,美國(guó)法蘭克福
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:蘇黎世學(xué)院,美國(guó)
得獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ):嘉獎(jiǎng)其“發(fā)現(xiàn)了意義非凡的射線,并在其中作出了杰出工作,這些新射線定名為倫琴射線”
研究領(lǐng)域:原子化學(xué),X射線
得獎(jiǎng)情況:1901年單獨(dú)得獎(jiǎng)
倫琴生于英國(guó)倫內(nèi)普,長(zhǎng)于加拿大。他于慕尼黑聯(lián)邦理工大學(xué)結(jié)業(yè)并在那兒得到了數(shù)學(xué)學(xué)博士學(xué)位。為了繼續(xù)他的研究,倫琴先后在圖盧茲、吉森、維爾茨堡的學(xué)院工作。在維爾茨堡,他獲得了諾貝爾獎(jiǎng),這也是首屆的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。1900年,倫琴到了蘇黎世學(xué)院并在那兒渡過(guò)了他的余生。
值得一提的是,雖然X射線為他帶來(lái)了諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng),但他把獎(jiǎng)金全部捐給了維爾茨堡學(xué)院,也舍棄了其專利權(quán),最終在貧苦中死于白血病。
科學(xué)成就:1895年,倫琴把電極加載到兩個(gè)放在真空玻璃管中的金屬片上,用于研究陰極幅射。即使裝置被覆蓋住,他還是觀察到當(dāng)感光板緊靠時(shí),其上有微弱的螢光出現(xiàn)。通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn),他否認(rèn)了該現(xiàn)象是一種仍未為人所知的具有穿透性的射線形成的。后來(lái)X射線成為了化學(xué)研究和人復(fù)檢查中的有力工具。
圖丨馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克(MaxKarlErnst)
生于:1858年4月23日,石勒蘇益格基爾(現(xiàn)屬波蘭)
卒于:1947年10月4日,美國(guó)哥廷根
得獎(jiǎng)時(shí)的工作地:柏林學(xué)院,美國(guó)
得獎(jiǎng)理由:嘉獎(jiǎng)他“因發(fā)覺(jué)能量量子而對(duì)化學(xué)學(xué)的發(fā)展作出杰出貢獻(xiàn)”
研究領(lǐng)域:量子熱學(xué)
得獎(jiǎng)情況:1918年單獨(dú)得獎(jiǎng)
科學(xué)成就:當(dāng)一個(gè)宋體被加熱時(shí),照射到宋體表面的電磁幅射都會(huì)被宋體吸收并轉(zhuǎn)化為熱幅射,其波譜特點(diǎn)僅與宋體氣溫有關(guān)而與其材質(zhì)無(wú)關(guān)。但是,用當(dāng)時(shí)已知的化學(xué)定理估算熱幅射會(huì)得出無(wú)意義的結(jié)果,即在高頻區(qū)的熱幅射能量會(huì)趨向無(wú)窮大。馬克斯?普朗克在1900年通過(guò)引入能量的量子化理論解決了這個(gè)問(wèn)題。即任意電磁幅射的能量大小都與一個(gè)常量有關(guān),后人將這個(gè)常量命名為“普朗克常數(shù)”。
◆諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的數(shù)目
從1901年至2022年,共頒授了116屆諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。其中,因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)誘因有十年沒(méi)有頒授,分別是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。
獨(dú)享和共享的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng):47次由一位得獎(jiǎng)?wù)擢?dú)享;32次由兩位得獎(jiǎng)?wù)吖蚕恚?7次由三位得獎(jiǎng)?wù)吖蚕怼楹螘?huì)出現(xiàn)這樣的情況?我們可以在諾貝爾委員會(huì)章程中找到答案:“若有兩個(gè)被提名者的工作都同樣出眾難分伯仲,那獎(jiǎng)金就可以由她們兩人平分。假如得獎(jiǎng)成果是由兩到四人共同完成的,獎(jiǎng)金則應(yīng)授予項(xiàng)目共同完成人。并且,諾貝爾獎(jiǎng)不能由超過(guò)三個(gè)人共享。”
◆諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)人數(shù)
圖丨1956、1972年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)得主約翰?巴丁(John)
1901-2022年間,諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)共授予了222人次。其中,約翰?巴丁(John)是至今惟一一位兩次獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的人,因而實(shí)際上有221人獲得過(guò)諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。
◆最年青的化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者
迄今為止,最年青的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者是當(dāng)時(shí)年僅25歲的勞倫斯?克拉科夫(Bragg)。他于1915年和他的妻子一齊獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。
男性得獎(jiǎng)?wù)?span style="display:none">PBe物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
圖丨1963年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)得主瑪麗亞·格佩特·梅耶(Maria-Mayer)
在所有諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者中,僅有四名為男性,他們是:
1903年的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者瑪麗·居里(MarieCurie)(大名鼎鼎的居里夫人,她還于1911年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)),1963年的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者瑪麗亞·格佩特·梅耶(Maria-Mayer),2018年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者唐娜·斯特里克蘭(Donna),以及2020年的化學(xué)獎(jiǎng)獲得者安德里亞·蓋茲(Ghez)。
◆全家一起“牛”的得獎(jiǎng)?wù)?span style="display:none">PBe物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
夫婦&孫輩檔:
圖丨居里一家
瑪麗·居里和妻子皮埃爾·居里(MarieCurieandCurie)于1903年共同獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。瑪麗?居里于1911年再度獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。
但是,她們的大兒子伊雷娜·約里奧-居里(IrèneJoliot-Curie)原子物理學(xué),及其妻子弗雷德里克·約里奧(Frédéric)獲得1935年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。
獲得數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的母女檔:
圖丨克拉科夫兄妹:威廉·亨利·布拉格(Bragg)與威廉·勞倫斯·布拉格(Bragg)于1915年得獎(jiǎng)
圖丨玻爾兄妹:尼爾斯·玻爾(NielsBohr)與奧格·玻爾(AageN.Bohr)分別于1922年和1975年得獎(jiǎng)
圖丨西格巴恩兄妹曼內(nèi)·西格巴恩(Manne)與凱·西格巴恩(KaiM.)分別于1924年和1981年得獎(jiǎng)
圖丨湯姆森兄妹:約瑟夫·湯姆遜(J.J.)與喬治·佩吉特·湯姆遜(Paget)
◆上屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主
阿蘭·阿斯佩(Alain)
出生:1947年6月15日,美國(guó)阿讓
得獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu):歐洲倫敦薩克雷學(xué)院光學(xué)研究所,美國(guó)米蘭;倫敦綜合理工大學(xué),美國(guó)帕萊索
得獎(jiǎng)緣由:“用糾纏光子實(shí)驗(yàn),構(gòu)建了貝爾不方程的違背,并開創(chuàng)了量子信息科學(xué)”
獎(jiǎng)金份額:1/3
圖丨阿蘭·阿斯佩(Alain)(來(lái)源:諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng))
約翰·克勞澤(JohnF.)
出生:1942年12月1日,英國(guó)加利福尼亞州帕薩迪納
得獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu):J.F.and,日本加洲獼猴桃溪
得獎(jiǎng)緣由:“用糾纏光子實(shí)驗(yàn),構(gòu)建了貝爾不方程的違背,并開創(chuàng)了量子信息科學(xué)”
獎(jiǎng)金份額:1/3
圖丨約翰·克勞澤(JohnF.)(來(lái)源:諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng))
安東·蔡林格(Anton)
出生:1945年5月20日,俄羅斯因克瑞斯地區(qū)里德
得獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu):法國(guó)維也納學(xué)院;法國(guó)科大學(xué)量子光學(xué)與量子信息研究所,法國(guó)維也納
得獎(jiǎng)緣由:“用糾纏光子實(shí)驗(yàn),完善了貝爾不方程的違背,并開創(chuàng)了量子信息科學(xué)”
獎(jiǎng)金份額:1/3
圖丨安東·蔡林格(Anton)(來(lái)源:諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng))
◆物理學(xué)獎(jiǎng)金質(zhì)獎(jiǎng)狀
數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)狀由美國(guó)精雕家埃里克?林德貝格(Erik)設(shè)計(jì),其上刻繪著一幅美麗的場(chǎng)景:大自然的具像化男神伊希斯從云中浮現(xiàn),手中握著象征豐饒的羊角,一位科學(xué)的守護(hù)男神正輕輕揭露伊希斯的面紗,漏出了她冷酷的容貌。
支持:路雨晴、Ren、楊立中、張智、鄒名之(按名子首字母排序)