原标题:“拓扑相变”风头盖过引力波 有望让手机不再发烫
人物背景
3人均为英国背景美国任职
这三名科学家均在英国出生,目前分别在美国的大学从事研究工作。戴维·索利斯,1934年生于英国,供职于美国华盛顿大学。邓肯·霍尔丹,1951年生于英国,供职于美国普林斯顿大学。迈克尔·科斯特利茨,1942年生于英国,供职于美国布朗大学。
记者连线
“拓扑相变”其实没那么“不接地气”
用上了拓扑绝缘材料, 未来你的手机可能不再发烫
昨天下午,诺贝尔物理学奖一经颁出,不少围观网友立刻陷入“懵圈”状态:“拓扑相变”和“拓扑相”到底是怎么一回事?这么高冷的理论研究,和我们的生活有联系吗?扬子晚报记者邀请到了中组部第十一批千人计划“青年项目”入选者,南京大学物理学院博士生导师张海军教授进行了科普解读。 扬子晚报记者 杨甜子
概念A
拓扑:从茶杯到轮胎
拓扑学主要研究的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。例如,一个有把手的茶杯连续变化成轮胎,而不是一个球。
超薄层材料导电性呈整数式阶跃的特征,可以用材料的拓扑性质来解释。
拓扑学的概念很特别:
它以“洞”为单位来区分
一个甜甜圈等于一个有手柄的茶杯,一个橙子等于一个长方体,这些看似完全错误的“等式”在拓扑学家眼里却是“正确”的。张海军教授告诉记者,在拓扑学家眼中,物体的几何性质不仅可用寻常的“形状”或是“大小”来区分,也可用“洞”的数量来衡量,这就是物体的拓扑性质。甜甜圈和有手柄的茶杯虽外形不同,但共同点是都有“一个洞”,而橙子和长方体都“没有洞”,因此,这两种原本风马牛不相及的物体,在拓扑学的概念里都是同一类。
兴许是知道“拓扑”的概念过于深奥,在昨天下午的诺奖颁奖典礼上,科学家们也破例在颁奖现场拿出了三个不同的面包,做了实物演示。一个洞都没有的肉桂面包,有一个洞的甜甜圈和含有两个洞的碱水面包虽然在寻常的概念里都属于面包,但在拓扑学的定义里,这三个面包完全属于三类,“毫无关系”。
和我们的生活最接近的拓扑学结构,恐怕要算“莫比乌斯环”。将一个纸条扭转180°后,两头再粘起来做成的纸带圈,纸带便立刻拥有了魔术般的性质,只剩下了一个“表面”和一个边界。如果从中间剪开一个莫比乌斯环,你不会得到两个窄的纸带,而是会形成一个把纸带的头扭转了两次后再粘在一起的环。这就是拓扑学结构在生活中最常见的“存在”。