阿波羅新聞網新聞 > 科教 > 正文

諾貝爾物理學獎得主推翻拓樸原理 揭露物質的秘密

本年度的諾貝爾物理學獎今日揭盅,3名在美國任教的英國學者,結合數學上的拓樸原理來解釋量子物理現象,同獲殊榮。諾貝爾委員會讚揚,三人的研究貢獻重要且深遠,可能促生量子電腦等革命性科技。

得獎的3名學者為索利斯(David Thouless)、霍爾丹(Duncan Haldane)及科斯特利茨(Michael Kosterlitz)。諾貝爾委員會讚揚,3人的研究敞開一個未知世界的大門,讓人一窺物質在奇異形態(exotic states)下的神秘面貌,利用高階數學方法研究超導、超流等的奇異現象。3名得獎者將合共獲得800萬瑞典克朗(約727萬港元)獎金,索利斯獲其中一半,另一半則由霍爾丹和科斯特利茨平分。

擁美國國籍的得獎者霍爾丹對獲獎感到驚訝,他接受諾貝爾基金會的電話訪問時表示∶“我十分意外,亦十分高興。”他指近年不少重大新發現都是基於當年的研究,形容自己是無心插柳,當深入研究才慢慢發現它相當有趣。

擁英美雙重國籍的科斯特利茨得知自己獲獎時,正身處芬蘭赫爾辛基。他在受訪時表示:“我感到有點暈眩,我仍不敢相信自己獲獎。”科斯特利茨稱自己在20多歲時開始研究,當時的愚蠢及無知是一大優勢,因為這讓他敢於挑戰已有的科學知識。

一般物質形態通常是固態、液態和氣態,以水為例,水在特定溫度會變成冰、水和水蒸氣,這種形態稱為“相”(phase),而形態轉變則為“相變”(phase transition)。但其實除了上述3種形態,物質在極高溫或極低溫時,還會變成“等離子體”、“量子凝聚態”等奇異形態。而3位得獎者最重要的貢獻,就是利用數學上的拓樸原理來解釋物質相變。

索利斯及科斯特利茨識於1970年代,當時的理論認為薄層(thin layer)不會出現超導和超流現象。兩人成功推翻了流行理論,證明超導能夠在低溫下發生,並解釋了它在溫度升高時消失的機制及相變,獲命名為“科斯特利茨-索利斯相變”。

至1980年代,索利斯結合拓樸學與量子霍爾效應,成功解釋一項實驗,即超薄導電層中的電導係數何以被精確測量到整數,及這些整數的拓樸性質。而在大約同一時間,霍爾丹發現透過拓樸學概念,來理解某些物質的小磁體鏈的性質。

過去10年里,3人研究促進了凝聚態物理的研究發展,拓撲材料不僅有望應用於新一代的電子產品及超導體中,而且亦可能促成量子電腦的面世。

阿波羅網責任編輯:楚天 來源:東網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

科教熱門

相關新聞

➕ 更多同類相關新聞