上海時間10月4日上午5點多，2022年諾貝爾化學學獎評比結果出爐。去年的獎項授予英國化學學家阿蘭·阿斯佩（Alain）、美國理論和實驗化學學家約翰·克勞瑟（John）和德國量子論化學學家安東·塞林格（Anton）。
諾獎官方表示，阿蘭·阿斯佩、約翰·克勞瑟和安東·塞林格通過開創性的實驗，展示了研究和控制糾纏態粒子的潛力。一堆互相糾纏的粒子，哪怕它們相隔很遠的距離，難以互相影響，也能決定對方會發生的變化。三位得獎者對相關實驗工具的開發，為量子技術的新時代奠定了基礎。
此外，阿斯佩、克勞瑟和塞林格分別借助糾纏的量子態進行了突破性實驗，她們的成果為基于量子信息的新技術掃清了公路，讓不可思議的量子熱學效應找到了實際的應用。并締造了一個龐大的研究領域，包括量子計算機、量子網路和安全的量子加密通訊。促使這一發展的關鍵誘因之一在于，量子熱學容許兩個或多個粒子以所謂的糾纏狀態存在。發生在糾纏對中的一個粒子上的事情，決定了發生在另一個粒子上的事情。
20世紀60年代，約翰·貝爾提出了以他名子命名的物理不方程。這說明，假若存在隱藏變量，大量檢測結果之間的相關性將永遠不會超過某個值。可是，量子熱學預言，某種類型的實驗將違背貝爾不方程，進而造成比其他方法更強的相關性。
克勞瑟發展了約翰·貝爾的看法，并設計了一個實際的實驗。使用該實驗進行檢測時，他通過明晰違背貝爾不方程的實驗結果，來支持了量子熱學。這意味著量子熱學不能被一個使用隱藏變量的理論所代替。在克勞瑟的實驗以后，依然存在一些漏洞。阿斯佩發展了這個實驗，用它來填補一個重要的漏洞。他在糾纏對離開其源頭后，切換了檢測設置，因而當它們被發射時，之前存在的設置不會影響其結果。借助系列實驗和巧妙的工具設置，塞林格開始使用糾纏的量子態，其研究小組早已證明了一種稱作量子傳送的現象，這促使粒子間的量子態轉移成為可能。
諾貝爾化學學委員會主席安德斯·伊爾巴克（Irb?ck）說：“我們可以看見，得獎者在糾纏態方面的工作具有重要意義，甚至趕超了有關量子熱學解釋的基本問題。”
關于為什么選擇這三位候選人來代表這個發展迅速、眾星云集、同時也十分引人關注的領域，諾獎委員會表示她們在篩選的時侯，希望可以獎勵這些作出最基礎貢獻的人。值得注意的是，三位院長早已在2010年獲得沃爾夫數學學獎。以下物理實驗工具，為讀者介紹三位得主的具體成就。
約翰·克勞瑟（John）：首次證明光子的明晰粒子特點
圖|約翰·F·克勞瑟（JohnF.）
約翰·F·克勞瑟（JohnF.），法國理論和實驗化學學家。他以對量子熱學基礎的貢獻而享譽，非常是克勞塞-霍恩-西蒙尼-霍爾特不方程（CHSH）。早年，其本碩博分別結業于加洲理工大學和秘魯學院。自1969年起，他主要在法國勞倫斯伯克利國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、以及加洲學院伯克利校區工作。
1972年，克勞瑟與圖爾特·弗里德曼（）合作，進行了有關CHSH-貝爾定律的第一次實驗，這是首個觀察到違背了貝爾不方程的實驗。貝爾不方程，由過世的約翰·貝爾（JohnBell）于1964年提出，它提供了一種方式來分辨量子力學的預測、以及大量取代理論的預測，故也被稱為“局域隱變量理論”。這種測試須要對順著相反方向分開的光子進行測試，以找尋它們的個別數學特點之間的相關性。并且困局在于，要導入貝爾不方程須要假定“局部性”，據悉信息不能以超過光速的速率聯通。1974年，在與邁克爾·霍恩（Horne）合作的過程中，他證明了貝爾定律的普遍適用。1974年，克勞瑟首次觀察到亞泊松光子統計，以此首次證明了光子的明晰粒子特點。1976年，他又對CHSH-Bell理論假說進行了全球范圍內的第二次實驗測試。
阿蘭·阿斯佩（Alain）：為糾纏量子態的實驗控制開辟了公路
圖|阿蘭·阿斯佩（Alain）
阿蘭·阿斯佩（Alain），美國化學學家，因在量子糾纏方面的實驗工作而享譽。他的工作為糾纏量子態的實驗控制開辟了公路，也成為了量子信息處理的基本要素。阿斯佩因對貝爾不方程的實驗測試而廣受認可，該測試于1981-1982年在德國光學理論應用大學（d'）進行，這項工作被覺得是構建量子信息科學基礎的一部份。
阿斯佩的主要貢獻是提出了一個可行的實驗方案，通過在光子穿過設備時，快速改變偏振光器的方向來進行這種檢測。他在實驗中檢測的光子來自單個原子，并產生了量子熱學中所謂的“糾纏”狀態。觀察一個光子的狀態，即可對另一個光子狀態的檢測結果進行預測，這本身就是一個量子比特（Qubit）的案例。
同時，一個量子系統可能存在于兩種狀態，并對應到兩個極化狀態。阿斯佩的實驗導致了極大關注，并引起了大量關于量子糾纏的理論和實驗工作。后續，人們探求了實現量子估算的算法的新途徑，并在實驗室中生成光子、冷原子、冷打動離子的糾纏態、以及后來的固態系統。后來，這項工作被覺得是構建量子信息科學基礎的一部份。
據悉，阿斯佩還首次通過實驗證明了單光子的波粒二象性。天文學家在1998年發覺的小行星33163，正是以阿斯佩的名子命名，以記念他的成就。
安東·塞林格（Anton）：對多光子糾纏及量子傳輸作出開創性貢獻
圖|安東·塞林格（Anton）
安東·塞林格（Anton）是法國籍化學學家，歷任英國科大學教授。其論文共被引用94000余次，并于2014年步入湯森路透“高引用科學家”榜單。
塞林格常年從事量子化學和量子信息研究，是國際上量子化學基礎檢驗和量子信息領域的先驅和重要開拓者。無論是理論還是實驗，塞林格在量子化學基礎檢驗方面構建了始創性的戰功。他曾與合作者在國際上率先舉辦中子、原子、大分子的量子干涉實驗，實現了無局域性漏洞、無偵測效率漏洞的量子熱學非定域性檢驗，提出并在實驗中制備首個多粒子糾纏態（GHZ態），這在量子熱學基礎檢驗和量子信息中起著關鍵作用。
基于量子化學的基礎檢驗，塞林格與朋友開發出了多光子干涉測度學，進一步把它們廣泛用于量子信息處理，具體包括量子密集編碼、遠距離量子通訊、光量子估算等領域。其中，他在1997年首次實現量子隱型傳態的工作，被公覺得是量子信息實驗研究的“開山之作”。
從1983年開始，塞林格仍然與中國科大學、中國工程院等機構定期交流與合作。通過“墨子號”量子科學實驗衛星，塞林格團隊以合作方式參與到中國科大學主導的洲際量子通訊實驗。并且，還在全球第一次使上海-維也納兩地的量子保密通訊成為可能，該成果榮獲了新西蘭數學學會評出的“2018年度國際化學學十大進展”。另此外，塞林格還受聘為中國科學技術學院、南京學院、西安交通學院的名譽院長。值得注意的是，中科院教授潘建偉早年在英國留學時的導師，正是塞林格。
諾獎委員會直接在現場與塞林格進行了連線，他對獲得諾獎表示很驚喜，但他的聲音聽起來十分平淡。作為幾年來的得獎熱門之一，他似乎早已做好了打算。他的此次得獎，與他的中學生潘建偉在衛星尺度上證明了他所發明的技術密切相關。
在媒體專訪中，塞林格謝謝了所有讓只存在于理論的實驗弄成現實的人。他希望他的得獎，可以鼓勵更多年青人去發覺量子力學的樂趣，因而步入這個領域。他同時表示，我們對時間和空間的理解都還有好多的未知。因為量子熱學是一門我們常常看到、但真正理解上去卻非常困難的科學，現場記者問了一系列基礎性問題，塞林格也都耐心地進行了講解。
關于諾貝爾化學學獎的“幕后故事”
1895年11月27日，諾貝爾在其遺贈中寫道，諾貝爾化學學獎應頒授給“在數學學界作出了最杰出發明或發覺的人”。
因而，在諾貝爾獎體系中，會有一部份施行給這些在化學學領域有杰出貢獻的科研工作者，這就是諾貝爾化學學獎。
歷屆得獎人中不乏改變化學世界的牛人，比如從理論上解釋光電效應的阿爾伯特·愛因斯坦（）、在原子理論中發覺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、發展用激光冷卻和捕獲原子方式的朱棣文等。
第一屆諾貝爾化學學獎的施行是在1901年。接出來，就讓我們了解一下從1901年到2021年關于諾貝爾化學學獎的“幕后故事”。
◆1901年~2021年最受歡迎的諾貝爾化學獎得主
阿爾伯特·愛因斯坦
（）
生于：1879年3月14日，美國烏爾姆
卒于：1955年4月18日，日本紐約州斯坦福
得獎時的工作地：凱撒-威爾海姆研究所化學研究院（現馬克斯·普朗克研究所），美國柏林
得獎評語：嘉獎他“對理論化學學作出的貢獻，尤其是光電效應定理的發覺”
研究領域：理論化學
得獎情況：1921年單獨得獎
作為一名傳奇科學家，阿爾伯特?愛因斯坦只獲得了1921年諾貝爾化學學獎，得獎緣由似乎也是他諸多理論中相對“最小”的一個。而他在時空、引力理論等方面的眾多成就，在當時甚至現在都變得“過于超前”，這可能也是諾貝爾獎只就“解釋光電效應”給他頒獎的緣由。
愛因斯坦在蘇黎世長大，在那兒，他的女兒創立了一家馬達工程公司。從慕尼黑聯邦理工大學結業后，愛因斯坦步入了德國德累斯頓專利局工作。在此期間，他發表了一系列在數學學領域具有前瞻性的文章。
科學成就：當時科學家發覺，將金屬電極曝露于光線下時，有助于電極間形成電火花。要形成這些“光電效應”，光必須低于某特定頻度。但是，按照當時的數學理論，光的硬度才是重要誘因。1905年，愛因斯坦發表了幾篇劃時代的論文，在其中的一篇中，愛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。只有當光量子的頻度達到一定閥值時才會從金屬中迸發出電子。
尼爾斯·亨里克·達維德·玻爾
（NielsDavidBohr）
生于：1885年10月7日，法國阿姆斯特丹
卒于：1962年11月18日，匈牙利赫爾辛基
得獎時的工作地：赫爾辛基學院，英國
得獎評語：嘉獎他“對原子結構及原子幅射的研究”
研究領域：理論核化學
得獎情況：1922年單獨得獎
科學成就：19世紀末出現了關于電子和原子幅射的一系列研究，科學家們構建了不同的原子結構模型。1913年，玻爾按照量子理論提出了氫原子的結構模型。他覺得物理實驗工具，原子能量假如要發生改變，只能在不同定態間以躍遷的形式進行。電子會根據特定軌道圍繞原子核運動。當電子躍遷到低基態軌道時，都會輻射出光子。玻爾的理論解釋了為何原子只有在特定波長照射下能夠發射光子。
瑪麗·斯克沃多夫斯卡-居里
（MarieCurie,née）
生于：1867年11月7日，日本帝國（現俄羅斯）奧斯陸
卒于：1934年7月4日，美國薩朗什
得獎評語：嘉獎她們“研究貝克勒爾發覺的電離幅射現象時的卓越成就”
研究領域：核化學
得獎情況：1903年與其他三人共同得獎
瑪麗?斯克沃多夫斯卡出生于德國德累斯頓一個十分重視教育的班主任之家。為了繼續她的學業，她定居美國并在那兒遇見了皮埃爾?居里。后來，他成為了她的母親，也成為了她在放射領域中的研究伙伴。居里夫妻于1903年共同獲得了諾貝爾化學學獎。不幸的是，居里夫人在1906年喪失了她的母親，但她沒有停下她們的研究工作，并再度于1911年獲得諾貝爾獎。
科學成就：受1896年貝克勒爾發覺的電離幅射現象的激勵，瑪麗和皮埃爾決定進一步研究這一現象。她們為了獲得放射訊號，對好多物質和元素進行了實驗。她們發覺瀝青鈾礦比純鈾的放射性更強，因而，其中應當富含其他放射性物質。從瀝青鈾礦中她們提取出了兩種先前未知的元素：釙和鐳，它們的放射性都強于鈾。
在首次發覺放射性元素釙和鐳之后，居里夫人對這兩種元素的性質做了更深入的研究。1910年她成功地分離出鐳，因而證明了鐳的存在，自此業界再無指責之聲。她還對鐳及其化合物的性質做了報導。放射性物質作為放射源，在科學實驗領域和疾病診治中顯得越來越重要。
詹姆斯·查德威克
（James）
生于：1891年10月20日，加拿大渥太華
卒于：1974年7月24日，美國劍橋
得獎時的工作地：巴塞羅那學院，美國
得獎評語：嘉獎他“發現了中子”
研究領域：核化學
得獎情況：1935年單獨得獎
科學成就：1930年當海波特·貝克和瓦爾特·博特用阿爾法粒子（氦原子核）轟擊鈹核時，觀察到了高能的穿透性的幅射現象。當時一個假說覺得，這是一個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和質子質量相當的中性粒子。更早時期，歐內斯特·盧瑟福也提出了這些粒子的存在，而該粒子就是現今早已被否認的中子。
約瑟夫·約翰·湯姆森
（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，美國劍橋
得獎時的工作地：劍橋學院，美國
得獎評語：嘉獎他“在二氧化碳導電方面的理論和實驗研究”
研究領域：原子化學
得獎情況：1906年單獨得獎
科學成就：1830年首次出現了一種觀點，覺得電是通過原子中存在的微粒進行傳導。1890年，約瑟夫·湯姆森爵士借助二氧化碳環境下帶電粒子成功測定了電子質量。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境的玻璃管中，并在其上加載電流，陰極釋放出的電子都會像射線一樣飛往陽極）富含電子，因而帶有電荷。他同時強調電子是原子的一部份。
埃爾溫·薛定諤
（ErwinSchr?）
生于：1887年8月12日，英國維也納
卒于：1961年1月4日，匈牙利維也納
得獎時的工作地：柏林學院，英國
得獎評語：嘉獎他“發現了卓有成效的原子理論新方式”
研究領域：量子熱學
得獎情況：1933年與另一人共同得獎
科學成就：在玻爾的原子理論中，當電子從一個原子軌道躍遷到另一軌道時，都會吸收或發射特定波長的光。這一理論就能挺好地描述氫原子的波譜特點。并且要想描述更復雜的原子和分子，則須要進行修正。以物質（例如電子）同時具有波動性和粒子性為前提，1926年薛定諤給出了知名的薛定諤多項式，因而才能正確描述波函數的量子行為。他對量子疊加態的論述也是你們熟悉的“薛定諤的貓”思想實驗的來源。
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，法國加利福尼亞州圣馬利諾
得獎時的工作地：加利福尼亞理工大學，帕薩迪納，日本加洲
得獎評語：嘉獎他“在基本電荷和光電效應中做的工作”
研究領域：電磁效應，粒子化學
得獎情況：1923年單獨得獎
科學成就：19世紀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了基本電荷量的值。他通過平衡重力與電場力，將油滴漂浮于兩片金屬電極之間。通過對許多油滴進行實驗后，密立根證明了它們的電荷總是一個確定值的倍數，因而認定這個確定值就是電荷值。
維爾納·卡爾·海森堡
（Karl）
生于：1901年12月5日，美國維爾茨堡
卒于：1976年2月1日，美國蘇黎世
得獎時的工作地：不來梅學院，美國
得獎評語：嘉獎他“創立了量子熱學以及由此推動了氫的同素異型體的發覺”
研究領域：量子化學
得獎情況：1932年單獨得獎
科學成就：1925年，維爾納·海森堡基于矩陣運算給出了一種量子理論的物理敘述，稱為矩陣熱學，后被薛定諤證明與波動描述在物理上是等價的。1927年，海森堡提出了知名的“不確定性原理”，即一個運動粒子的位置和速率不能同時被確切檢測，其不確定度存在下限。
威廉·康拉德·倫琴
（R?ntgen）
生于：1845年3月27日，普魯士倫內普（現日本雷姆沙伊德）
卒于：1923年2月10日，美國法蘭克福
得獎時的工作地：蘇黎世學院，美國
得獎評語：嘉獎其“發現了意義非凡的射線，并在其中作出了杰出工作，這些新射線定名為倫琴射線”
研究領域：原子化學，X射線
得獎情況：1901年單獨得獎
倫琴生于英國倫內普，長于加拿大。他于慕尼黑聯邦理工大學結業并在那兒得到了數學學博士學位。為了繼續他的研究，倫琴先后在圖盧茲、吉森、維爾茨堡的學院工作。在維爾茨堡，他獲得了諾貝爾獎，這也是首屆的諾貝爾化學學獎。1900年，倫琴到了蘇黎世學院并在那兒渡過了他的余生。
值得一提的是，雖然X射線為他帶來了諾貝爾獎，但他把獎金全部捐給了維爾茨堡學院，也舍棄了其專利權，最終在貧苦中死于白血病。
科學成就：1895年，倫琴把電極加載到兩個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，他還是觀察到當感光板緊靠時，其上有微弱的螢光出現。通過進一步試驗，他否認了該現象是一種仍未為人所知的具有穿透性的射線形成的。后來X射線成為了化學研究和人復檢查中的有力工具。
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（現屬波蘭）
卒于：1947年10月4日，美國哥廷根
得獎時的工作地：柏林學院，美國
得獎理由：嘉獎他“因發覺能量量子而對化學學的發展作出杰出貢獻”
研究領域：量子熱學
得獎情況：1918年單獨得獎
科學成就：當一個宋體被加熱時，照射到宋體表面的電磁幅射都會被宋體吸收并轉化為熱幅射，其波譜特點僅與宋體氣溫有關而與其材質無關。但是用當時已知的化學定理估算熱幅射會得出無意義的結果：在高頻區的熱幅射能量會趨向無窮大。馬克斯?普朗克在1900年通過引入能量的量子化理論解決了這個問題。也即，任意電磁幅射的能量大小都跟一個常量有關，后人將這個常量命名為普朗克常數。
◆諾貝爾化學學獎的數目
從1901年至2021年，共頒授了115屆諾貝爾化學學獎。其中，因為戰爭誘因有十年沒有頒授，分別是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。
獨享和共享的諾貝爾化學學獎：
47次由一位得獎者獨享；
32次由兩位得獎者共享；
36次由三位得獎者共享。
為何會出現這樣的情況？我們可以在諾貝爾委員會章程中找到答案：“若有兩個被提名者的工作都同樣出眾難分伯仲，那獎金就可以由他倆平分。假如得獎成果是由兩到四人共同完成的，那獎金就應授予項目共同完成人。但諾獎不能由超過三個人共享。”
◆諾貝爾化學學獎獲獎人數圖丨1956、1972年諾貝爾化學學獎得主約翰?巴丁
圖丨1956、1972年諾貝爾化學學獎得主約翰?巴丁
1901~2021年間，諾貝爾化學學獎共授予了219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學獎的人，因而實際上有218人獲得過諾貝爾化學學獎。
◆最年青的化學學獎獲得者
迄今為止，最年青的諾貝爾化學學獎獲得者是當時年僅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項。
◆女性得獎者
圖丨1963年諾貝爾化學學獎得主瑪麗亞·格佩特·梅耶
在所有諾貝爾化學學獎獲得者中，僅有四名為男性，他們是：
1903年的化學獎得主瑪麗·居里（MarieCurie）（大名鼎鼎的居里夫人，她還于1911年獲得了諾貝爾物理獎），1963年的化學獎得主瑪麗亞·格佩特·梅耶（Maria-Mayer），2018年的化學獎得主唐娜·斯特里克蘭（Donna），以及2020年的化學獎得主安德里亞·蓋茲（Ghez）。
◆全家一起“牛”的得獎者
夫婦&孫輩檔：
圖丨居里一家
瑪麗·居里和父親皮埃爾·居里（MarieCurieandCurie）于1903年共同獲得數學學獎。瑪麗?居里于1911年再度獲得諾貝爾物理獎。
但是，她們的大兒子伊雷娜·約里奧-居里（IrèneJoliot-Curie），及其兒子弗雷德里克·約里奧（Frédéric）獲得1935年的諾貝爾物理獎。
獲得數學學獎的母女檔：
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
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
圖丨西格巴恩母子曼內·西格巴恩（Manne）與凱·西格巴恩（KaiM.）分別于19
圖丨湯姆森兄妹：約瑟夫·湯姆森與喬治·佩吉特湯姆森分別于1906年和1937年得獎
◆上屆諾貝爾化學獎得主
真鍋淑郎（）
出生：1931年9月21日，美國愛媛縣新宮市
得獎時所屬機構：法國紐約州耶魯學院
得獎緣由：“表彰她們在對月球氣候進行數學建模、氣候變異性的量化，以及全球變暖的可靠性預測方面的貢獻”
獎金份額：1/4
圖丨真鍋淑郎（）（來源：諾貝爾獎官網）
克勞斯·哈塞爾曼（Klaus）
出生：1931年10月25日，美國比薩
得獎時所屬機構：日本比薩馬克斯·普朗克氣象研究所
得獎緣由：“表彰她們在對月球氣候進行數學建模、氣候變異性的量化，以及全球變暖的可靠性預測方面的貢獻”
獎金份額：1/4
圖丨克勞斯·哈塞爾曼（Klaus）（來源：諾貝爾官網）
喬治·帕里西（）
出生：1948年8月4日，英國羅馬
得獎時所屬機構：歐洲羅馬第一學院
得獎緣由：“從原子尺度到行星尺度，發覺了化學系統的無序和波動之間的互相作用”
獎金份額：1/2
圖丨喬治·帕里西（）（來源：諾貝爾官網）
◆物理學獎金質獎狀
化學學獎狀由美國精雕家埃里克?林德貝格（Erik）設計，其上刻繪著一幅美麗的場景：大自然的具像化男神伊希斯從云中浮現，手中握著象征豐饒的羊角，一位科學的守護男神正輕輕揭露伊希斯的面紗，漏出了她冷酷的容貌。
