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研拓撲相變 3美學者獲物理諾獎

2016-10-05
来源:香港商报

  諾貝爾物理學獎結果昨天公布,得主分別為美國華盛頓大學物理學家索利斯、普林斯頓大學物理學家霍爾丹和布朗大學物理學家科斯特利茲,以表彰他們在物質的拓撲相變和拓撲相領域的重要理論發現。總獎金為800萬瑞典克朗(約725萬港元),其中一半被授予索利斯,霍爾丹和科斯特利茨則分享另外一半。

  對量子電腦研發大有幫助

  諾獎委員會表示,本年度的獲獎者開啟了通往奇異物質狀態研究那個未知世界的大門。他們通過先進的數學方法對物質不同尋常的相或狀態開展研究,比如超導體,超流體或是超薄磁膜等。由於他們開創性的工作,相關理論未來有望在材料科學和電子學領域得到廣泛應用。三人利用數學運算揭開物質一些不尋常特性,如超導體的秘密,對日后研發新物料、超導體,甚至量子電腦都有很大幫助。現在電腦只有0和1,但量子電腦則有2個態,可做更快的運算,而且不容易過熱。

  物理一般來說是很具體的,數學則比較抽象,索利斯最早發現物理材料與數學的拓撲理論有關,造成很大的轟動,霍爾丹則進一步提出模型。不過這3位學者都是從理論出發,直到最近十幾年,拓撲材料才被找到,應用面大開。也因此讓3人早年看似「天馬行空」的理論和想法,一一得到證實。拓撲材料未來潛力無窮,它的特性是結構穩定,不容易受缺陷和雜質影響,適合用在電子產品,「就像是甜甜圈,麵糰中間有一個洞,不論你灑鹽、加糖、做各種變化,也不會改變他就是甜甜圈。」

  得獎者:研究就如玩具模型

  82歲的索利斯原籍英國,曾因紊亂與低維系統研究獲得以色列沃爾夫物理學獎。霍爾丹今年65歲,原籍也是英國。科斯特利茲原籍也是英國。霍爾丹跟諾貝爾記者會現場電話連線,他說:「我跟大家一樣很驚訝,也很感激,現在很多新的發現都是以當初的研究為基礎而發展。」霍爾丹形容當時的研究是就如玩具模型,當深入研究才慢慢發現它相當有趣。

  20世紀70年代初期,科斯特利茲和索利斯推翻了當時關於超導體和超流體無法在薄膜層中實現的理論。他們證明,超導體可以在低溫環境下實現,并解釋了其實現機制,以及使超導體在高溫中消失的相變問題。20世紀80年代,索利斯得以用非常薄的導電層解釋之前的一個實驗。在這些導電層中,導電性可以用整數步驟精確測量出來。他證明了這些整數步驟是符合拓撲結構的。

  對於獲獎呼聲最高的重力波研究最終未能獲獎,有分析指出,拓撲學研究自上世紀70及80年代展開,比今年才發表的重力波研究,歷史久遠得多,而諾貝爾委員會傾向會在研究結果發表后,等候一時間再頒獎有關研究者,確保有關研究之后不被推翻。

[责任编辑:郑婵娟]
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