諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎辔镔|(zhì)”是個(gè)啥？
原標(biāo)題：2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉北京時(shí)間10月4日下午5點(diǎn)45分，2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉，三位英美科學(xué)家David J. Thouless， F. Duncan M. Haldane，J. Michael Kosterlitz獲獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)理由是“理論發(fā)現(xiàn)拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎辔镔|(zhì)”。其中，David J. Thouless獨(dú)享一半獎(jiǎng)金，F(xiàn). Duncan M. Haldane與J. Michael Kosterlitz分享另一半獎(jiǎng)金。
David J. Thouless,1934年出生于英國貝爾斯登，1958年從美國康奈爾大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前為美國華盛頓大學(xué)榮譽(yù)退休教授。
F. Duncan M. Haldane，1951年出生于英國倫敦，1978年從英國劍橋大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前為美國普林斯頓大學(xué)物理學(xué)教授。
J. Michael Kosterlitz，1942年出生于英國阿伯丁，1969年從英國牛津大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前為美國布朗大學(xué)物理學(xué)教授。
他們揭示了奇異物質(zhì)的秘密
獲獎(jiǎng)?wù)叽蜷_了一個(gè)未知的世界，物質(zhì)可以以一種奇怪的狀態(tài)存在，他們利用先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法來研究不同尋常物質(zhì)狀態(tài)，如超導(dǎo)體、超流體或磁膜等。由于他們的開創(chuàng)性工作，許多人希望未來這種研究將會(huì)對材料學(xué)和電子學(xué)產(chǎn)生革命性影響。感謝他們出色的工作，如今，人類對物質(zhì)的新奇相態(tài)的研究正在展開，材料科學(xué)和電子學(xué)的未來應(yīng)用前景充滿希望。決定性的發(fā)現(xiàn)是三位獲獎(jiǎng)?wù)呤褂昧宋锢硗負(fù)涞母拍�，給他們后來的發(fā)現(xiàn)起到了決定性作用。拓?fù)鋵W(xué)(topology)是研究幾何圖形或空間在連續(xù)改變形狀后還能保持不變的一些性質(zhì)的學(xué)科。它只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小。拓?fù)溆⑽拿荰opology，直譯是地志學(xué)，最早指研究地形、地貌相類似的有關(guān)學(xué)科。幾何拓?fù)鋵W(xué)是十九世紀(jì)形成的一門數(shù)學(xué)分支，它屬于幾何學(xué)的范疇。有關(guān)拓?fù)鋵W(xué)的一些內(nèi)容早在十八世紀(jì)就出現(xiàn)了。那時(shí)候發(fā)現(xiàn)一些孤立的問題，后來在拓?fù)鋵W(xué)的形成中占著重要的地位。三位科學(xué)家采用拓?fù)鋵W(xué)作為研究工具，這一舉動(dòng)在當(dāng)時(shí)讓同行感到吃驚。在上世紀(jì)70年代早期，當(dāng)時(shí)的理論認(rèn)為超導(dǎo)現(xiàn)象和超流體現(xiàn)象不可能在薄層中產(chǎn)生，而Michael Kosterlitz 和David Thouless推翻了這一理論。他們證明了超導(dǎo)現(xiàn)象能夠在低溫下產(chǎn)生，并闡釋了超導(dǎo)現(xiàn)象在較高溫度下也能產(chǎn)生的機(jī)制——相變。后來到了80年代，Thouless成功地解釋了之前的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即超薄導(dǎo)電層中的電導(dǎo)系數(shù)可被精確測量到整數(shù)。他證明了這些整數(shù)在自然屬性中處于拓?fù)錉顟B(tài)。同時(shí)，Duncan Haldane發(fā)現(xiàn)，可以用拓?fù)鋵W(xué)來理解某些材料中的小磁體鏈的性質(zhì)�，F(xiàn)在，我們已經(jīng)知道拓?fù)湎嘤泻芏喾N，它們不僅存在于薄層和線狀物，還存在于普通的三維材料中。過去十年里，這一領(lǐng)域的研究促進(jìn)了凝聚態(tài)物理研究的前沿發(fā)展，人們不僅僅對拓?fù)洳牧夏軌蛟谛乱淮娮悠骷统瑢?dǎo)體中產(chǎn)生應(yīng)用抱有希望，而且看好其在未來量子計(jì)算機(jī)方面的應(yīng)用。
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