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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
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