“高冷”理論優(yōu)美不凡美國專家解讀諾貝爾物理獎

1、.“高冷理論優(yōu)美非凡美國專家解讀諾貝爾物理學獎“正如晶體管創(chuàng)造1956年諾貝爾物理學獎促進并帶來了半導體技術(shù)革命，將來有一天，或許我們在經(jīng)歷拓撲技術(shù)革命時，會回首今天，滿心感慨地對待2019年諾貝爾物理學獎，美國科學家戴維?謝對新華社記者說，“根底科學研究的打破性進展，往往是技術(shù)革命背后的驅(qū)動力。瑞典皇家科學院4日宣布，將今年諾貝爾物理學獎授予三名科學家，以表彰他們在物質(zhì)的拓撲相變和拓撲相方面的理論發(fā)現(xiàn)。戴維?謝和陳諧是美國加州理工學院兩名研究“拓撲相與相變理論的科學家。他們4日在承受新華社記者專訪時，就今年受諾貝爾物理學獎青睞的“高冷理論給出解讀。數(shù)學，物理學開展的重要工具微積分是牛頓力學的

2、根底，黎曼幾何是廣義相對論的根底，微分幾何是弦理論的根底，而量子力學的每次進展也都會有矩陣、群論這樣新的數(shù)學工具“加盟可以說，每當有新的數(shù)學工具被引入物理學，都會極大推動物理學的開展。這一次也不例外。“作為一個數(shù)學概念，拓撲有很悠久的歷史，但是用于凝聚態(tài)理論還是最近40年的事情，陳諧介紹說?！皵?shù)學是我們描繪物理世界的語言，把打破性的數(shù)學工具運用到物理學領域，就像孩子學習了語法和修辭一樣，可以更深化地理解問題，同時更準確地表達自己的意思，陳諧說。作為物理學的“語言，數(shù)學和物理總是親密為伴。戴維?謝告訴新華社記者，“理解一個新的物理學現(xiàn)象，我們有時需要在更廣泛的領域?qū)で蟠鸢福衲贲A得諾貝爾物理學獎

3、的研究，就是典型例子?！爸档靡惶岬氖?，數(shù)學和物理的嚴密結(jié)合，通常是由新的物理現(xiàn)象所驅(qū)動的。戳個洞，解釋拓撲理論“拓撲相與相變絕對屬于讓大多數(shù)人“望而生畏的深奧理論，不過在科學家眼里，這些理論優(yōu)雅美麗、意義非凡。為解釋這個難懂的理論，陳諧舉了個例子。想象一下，有一個橡皮泥做的球，把它揉一揉，捏一捏，通過小的形變，就可以把球面變成一個正方體的外表，但是卻不能把它變成一個面包圈的外表。因為，假如要變成面包圈的外表形狀，就必需要把球面戳一個洞，這也就打破了這個外表的連續(xù)性。而換成“高冷的專業(yè)詞匯，也就是說，球面和面包圈外表，具有不同的“拓撲性質(zhì)；而球面和正方體外表，那么具有一樣的“拓撲性質(zhì)?！巴負湎嗝?/p>

4、繪的是一個物質(zhì)的物理性質(zhì)中特別穩(wěn)定的部分，這些性質(zhì)不會隨物體小的連續(xù)形變而改變。例如，有一種物理現(xiàn)象叫“量子霍爾效應，即把一個薄層導體放進兩塊半導體之間，冷卻到極低溫度再加上一個磁場的時候，導體的電導率突然不能像日常一樣連續(xù)改變了，而是一步步按整數(shù)倍改變。本次諾獎獲得者索利斯就意識到，拓撲學可以描繪量子霍爾效應中的這種不連續(xù)特征?！案呃淅碚撚惺裁从猛負淅碚摬粌H理論優(yōu)美，而且在實驗實現(xiàn)上有一系列重要的打破。專家指出，這一理論作為一個根本觀念，將持續(xù)深化地影響我們對物質(zhì)和材料的認識。陳諧認為，一個重要應用是量子計算機。她介紹說，如今實現(xiàn)量子計算最大的困難在于量子態(tài)非常脆弱，假如要保證計算穩(wěn)定進展，

5、必須使用特殊手段抵御外界的干擾。但是基于拓撲理論的量子計算機將信息存儲在穩(wěn)定的拓撲態(tài)里，在很大程度上不受外界干擾，因此提供了一個實現(xiàn)量子計算的捷徑。具有拓撲物性的材料在實現(xiàn)準確標定、低能耗電子器件等方面也具有普通材料不可比較的優(yōu)勢。此外，戴維?謝認為，這一理論還可應用于靈敏度更高的光學傳感器和探測器等的研發(fā)?！安贿^，老實講，最沖動人心的技術(shù)，可能是那些我們還想象不到的。三位得主實至名歸奪得諾貝爾物理學獎的戴維?索利斯、鄧肯?霍爾丹和邁克爾?科斯特利茨三名科學家，在上世紀70至80年代進展的一系列研究，最早將拓撲學理論引入凝聚態(tài)物理學的根底理論。對三名獲獎者研究非常熟悉的戴維?謝對記者說，“他們的工作是我眼下研究工程的根底，獲此殊榮，實至名歸。陳諧介紹說，這三名科學家“基于拓撲的概念對凝聚態(tài)做出預言的時候，這一概念還沒有被廣泛承受，以致于相關(guān)預言的正確性會受到疑心。但正是由于他們的遠見以及洞察力，將凝聚態(tài)的研究帶到了一個新的高度。麻省理工學院物理系教授文小剛在發(fā)給記者的郵件中回憶說：“霍爾丹是一位非常專注的理論物理學家，經(jīng)常潛心在他的物理世界中。有一次我們在瑞士開會的間隙中，去一個植物園游覽參觀。大家?guī)Я苏障鄼C欣賞各