“拓扑相变”风头盖过引力波 有望让手机不再发烫

2016-10-06 08:47 扬子晚报

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瑞典皇家科学院4日将2016年诺贝尔物理学奖授予戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨这三名科学家,以表彰他们在物质的拓扑相变和拓扑相方面的理论发现。今年诺贝尔物理学奖奖金共800万瑞典克朗(约合93.33万美元),索利斯将获得其中一半,霍尔丹与科斯特利茨将共享另一半。

花絮

拓扑是什么?

请看面包圈

在诺贝尔物理学奖发布仪式上,评奖委员会成员突然郑重地捧出一袋子面包,他用没有洞的肉桂面包、一个洞的面包圈和两个洞的碱水面包解释起了拓扑是怎么回事——在拓扑上,这几种结构是完全不一样的,因为洞的数量不一样。

获奖理由

以“数学之眼”看物理

开启“未知世界的领域”

什么成就,竟然盖过了今年风头正旺的国际物理界大头条——引力波探测,一举拿下今年诺贝尔物理学奖?没错,正是看似冷门却并不寂寞的拓扑相变领域的研究。

拓扑学是数学的一个分支。据诺贝尔奖评选委员会介绍,三名获奖者将拓扑概念应用于物理研究,这是他们取得成就的关键。

科斯特利茨和索利斯的研究集中在一个平面世界中的“怪现象”,相比于通常描述的三维世界,他们发现极薄层的表面或内部可以被认为是二维的,那里一种被称为“超流体到正常流体的相变”,主要决定因素与人们以往的认识完全不同。霍尔丹则发现可以利用拓扑概念来解释一些材料中存在的小磁铁链的特性。

瑞典皇家科学院在公报中说,今年的获奖研究成果开启了一个未知世界的领域,获奖者利用高等数学方法研究物质的不寻常阶段或状态,如超导体、超流体和薄磁膜。得益于他们开创性的研究,科学家们现在可以探索物质的新相变。研究人员认为,拓扑材料将在未来的电子和超导体以及量子计算机研发中得到应用。

具体成就

●上世纪70年代,索利斯和科斯特利茨用拓扑理论推翻了当时超导性和超流体不能在薄层中存在的理论,并证明了超导性可在低温状态存在,解释了其在温度升高时消失的机制与相变。

●到了上世纪80年代,索利斯又对之前的一项实验做出解释,即超薄导电层的导电率可以实现整数级精确度量,证明了这些整数本身的自然属性都是拓扑状态。

●霍尔丹发现,原子磁性的不同使小磁铁链条呈现出完全不同的属性。霍尔丹还在量子霍尔效应方面做了许多开创性工作。

责任编辑:陈群(QT0001)

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