諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉后拓?fù)?/a>相變火了：開(kāi)辟了未知世界
三名科學(xué)家獲獎(jiǎng) 瑞典皇家科學(xué)院4日宣布，2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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?cè)?a href='http://m.njxqhms.com/chuzhongwuli/fudaotantao/136972.html' title='質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎' target='_blank'>物質(zhì)拓?fù)湎喾矫娴墓ぷ鳌?相變和拓?fù)潆A段的理論發(fā)現(xiàn)。
這三位科學(xué)家都出生于英國(guó)，目前在美國(guó)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(dāng)?shù)貢r(shí)間11時(shí)45分（北京時(shí)間17時(shí)45分）在瑞典皇家科學(xué)院會(huì)議廳公布了獲獎(jiǎng)名單及主要成就。
拓?fù)鋵W(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)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(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)表示，將拓?fù)涓拍顟?yīng)用于物理研究是他們?nèi)〉贸删偷年P(guān)鍵。
20世紀(jì)70年代，索利斯和科斯特利茨利用拓?fù)淅碚撏品水?dāng)時(shí)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(jī)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(guò)程，物質(zhì)分為固相、液相、氣相三種類型。
20世紀(jì)80年代，索利斯解釋了之前的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以在整數(shù)級(jí)別精確測(cè)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?fù)錉顟B(tài)。 大約在同一時(shí)間，霍爾丹發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓拍羁梢杂脕?lái)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(jiǎng)研究成果開(kāi)辟了一個(gè)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(jì)未來(lái)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(méi)有昏倒。”
得知獲獎(jiǎng)消息后，霍爾丹非常興奮。 他在直播電話連線中表示，評(píng)委們對(duì)自己的研究成果總結(jié)得非常精辟，這對(duì)當(dāng)前拓?fù)湎囝I(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(jī)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(jìn)行。
當(dāng)霍爾丹接到獲獎(jiǎng)電話時(shí)開(kāi)玩笑說(shuō)：“對(duì)于獲獎(jiǎng)，我比較英國(guó)，或者說(shuō)有點(diǎn)冷漠。所以你看，我沒(méi)有暈倒什么的。”
今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)將頒發(fā)總計(jì)800萬(wàn)瑞典克朗（約合93.33萬(wàn)美元）的獎(jiǎng)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(jiǎng)之前，他還獲得了1990年的沃爾夫獎(jiǎng)、1993年的保羅獎(jiǎng)、狄拉克獎(jiǎng)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(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。 他對(duì)凝聚態(tài)物理理論做出了基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，包括分?jǐn)?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(jī)系統(tǒng)、電子局域化、自旋玻璃態(tài)等。在獲得諾貝爾獎(jiǎng)之前，科斯特利茨還獲得過(guò)許多獎(jiǎng)項(xiàng)：1981年英國(guó)物理學(xué)會(huì)授予他麥克斯韋獎(jiǎng)?wù)拢?000年美國(guó)物理學(xué)會(huì)授予他麥克斯韋獎(jiǎng)?wù)隆Ｎ锢韺W(xué)會(huì)授予他 獎(jiǎng)?wù)隆?span style="display:none">EJK物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
■科普
什么是拓?fù)洌?什么是相變？
看不懂今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？ 別著急，想要知道什么是“拓?fù)湎嘧儭⑽镔|(zhì)拓?fù)湎唷保紫纫朗裁词峭負(fù)洹⑾嘧儭?span style="display:none">EJK物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
拓?fù)鋵W(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，主要研究?jī)?nèi)容是在連續(xù)變形過(guò)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(huì)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(wú)孔肉桂卷、一孔百吉餅和兩孔堿水面包來(lái)解釋拓?fù)涫鞘裁础?在拓?fù)浔砻嫔希@些結(jié)構(gòu)完全不同，因?yàn)榭椎臄?shù)量不同。
相變是當(dāng)外界條件不斷變化時(shí)，物質(zhì)突然從一種“相”轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N“相”的過(guò)程，如冰融化成水。
日常生活中最常見(jiàn)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(huì)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(guò)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(dāng)氣溫升高時(shí)，士兵們?cè)诟浇杂苫顒?dòng)，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(dāng)氣溫再次升高時(shí)，士兵們完全自由地行動(dòng)，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(shí)針旋轉(zhuǎn)，就必須有一組士兵逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 一開(kāi)始，每個(gè)逆時(shí)針指揮官都會(huì)搭配一名順時(shí)針指揮官，每對(duì)順/逆時(shí)針指揮官所率領(lǐng)的士兵只會(huì)互補(bǔ)； 隨后，各對(duì)指揮員分開(kāi)，隨意調(diào)動(dòng)。 ，他們所帶領(lǐng)的士兵不再只是給予對(duì)方，而是給予其他所有人，因此拓?fù)浒l(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?fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體和拓?fù)浣饘俣际钱?dāng)前的熱門話題。 在過(guò)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?fù)洳牧蠈?duì)于新一代電子元件和超導(dǎo)體將非常重要，也可能會(huì)引領(lǐng)未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的研究。 此刻，研究人員仍在探索三位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者創(chuàng)造的薄層材料“”的奇特性能。
北京晨報(bào)綜合報(bào)道
瑞典皇家科學(xué)院新聞公報(bào)
今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者打開(kāi)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(jìn)的數(shù)學(xué)方法來(lái)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(kāi)創(chuàng)性研究，當(dāng)前對(duì)物質(zhì)的探索已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的、奇異的階段。 許多人對(duì)這些物質(zhì)在材料科學(xué)和電子學(xué)方面的未來(lái)應(yīng)用充滿信心。
拓?fù)涓拍钤谖锢韺W(xué)中的應(yīng)用對(duì)于三位獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)具有決定性作用。 拓?fù)鋵W(xué)是描述物質(zhì)逐漸演化的數(shù)學(xué)分支。 三位獲獎(jiǎng)?wù)呤褂猛負(fù)渥鳛楣ぞ撸@讓評(píng)審團(tuán)專家感到非常驚訝。 20 世紀(jì) 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(dāng)時(shí)流行的超導(dǎo)體和超流體無(wú)法在薄膜層中實(shí)現(xiàn)的理論。 他們證明了超導(dǎo)體可以在低溫下實(shí)現(xiàn)，并解釋了其實(shí)現(xiàn)的機(jī)理，以及使超導(dǎo)體在高溫下消失的相變問(wèn)題。
在 20 世紀(jì) 80 年代，David Solis 能夠解釋之前使用非常薄的導(dǎo)電層進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。 在這些導(dǎo)電層中，可以以整數(shù)步精確測(cè)量電導(dǎo)率。 他證明了這些整數(shù)步驟在拓?fù)渖鲜且恢碌摹?大約在同一時(shí)間，鄧肯·霍爾丹發(fā)現(xiàn)了如何使用這些拓?fù)涓拍顏?lái)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?fù)涓拍睿粌H在薄導(dǎo)電層和線中，而且在普通的三維物質(zhì)中。 過(guò)去幾十年來(lái)，拓?fù)漕I(lǐng)域推動(dòng)了固體物理的前沿研究，不僅因?yàn)橥負(fù)洳牧峡梢杂糜谛乱淮娮訉W(xué)和超導(dǎo)體，還可以用于未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)。 今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者發(fā)現(xiàn)了一個(gè)充滿奇跡的世界，當(dāng)前的研究正在解釋它的秘密。