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2016年诺贝尔物理学奖  

2016-10-05 11:58:48|  分类: 物理学奖 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2016年诺贝尔物理学奖揭晓

导读:从10月3日开始,2016年诺贝尔奖陆续公布。诺贝尔奖被视为各领域最高荣誉,代表着学术界最前沿水准,每次获奖成果都对人类科技文明的推动产生巨大影响。全球都在关注!


漫画:一分钟看懂物理学奖

作者:@松鼠会Sheldon 美指:牛猫 绘制:赏鉴 首发于公众号:sheldon42
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邓肯·霍尔丹:非常意外,也非常感恩

邓肯·霍尔丹教授目前在美国普林斯顿大学物理系任教,他说,非常意外也非常感恩获奖,“如今有许多重要的新发现是根基于我们当年的研究。”
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拓扑、相变都是啥?

拓扑:拓扑学是数学的一个分支。它的主要研究内容,是几何形状在连续形变中所不改变的性质。例如,一个有把手的茶壶连续变化成轮胎,而不是一个球。(见图1) 相变:相变就是物质在外界条件连续变化时,从一种“相”突然变成另一种“相”的过程,比如冰融化成水。(见图2)日常生活中最常见的“相”是气态、液态和固态。而在一些极端的条件下,比如极高的温度或者极低的温度,会出现很多更为奇异的状态。(见图3)果壳网


80年代,Thouless成功地解释了之前的一个实验,即超薄导电层中的电导系数可被精确测量到整数。他证明了这些整数在自然属性中处于拓扑状态。同时,Duncan Haldane发现,可以用拓扑学来理解某些材料中的小磁体链的性质。
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三位科学家采用拓扑学作为研究工具,这一举动在当时让同行感到吃惊。在上世纪70年代早期,当时的理论认为超导现象和超流体现象不可能在薄层中产生,而Michael Kosterlitz 和David Thouless推翻了这一理论。他们证明了超导现象能够在低温下产生,并阐释了超导现象在较高温度下也能产生的机制——相变。
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三位虽然在美国的大学工作,但很凑巧都是英国人,不知道哪个国家的人民更高兴呢?


中国科学家在凝聚态物理研究方面有夺奖机会

今年的物理奖是继安德森局域化、整数量子霍尔效应、分数量子霍尔效应获奖后,又一次对凝聚态的电物性新认识的表彰。不知道未来物理奖是否再次垂青凝聚态物理,例如表彰拓扑绝缘、自旋量子效应乃至异常量子霍尔效应的发现。如果是这样的话,华人乃至我国物理学者可能有机会获奖。科学网

Thouless(左图)和Kosterlitz(右图)的经典文章发表于1973年,已经被引至少8900次。有趣的是,Kosterlitz应该是在做博士后期间与Thouless共同发表了他们那篇著名的论文的,而且Kosterlitz署名为第一作者,但诺贝尔奖委员会却将一半的奖金授予了Thouless。@科学网

获奖者邓肯·霍尔丹今年82岁

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拓扑学第一个问题是欧拉在1736年解决的哥尼斯堡的七桥问题。18世纪初普鲁士的哥尼斯堡,有一条河穿过,河上有两个小岛,有七座桥把两个岛与河岸联系起来(如上图)。有个人提出一个问题:一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完七座桥,最后回到出发点。后来大数学家欧拉把它转化成一个几何问题(如下图)——一笔画问题。他不仅解决了此问题,且给出了连通图可以一笔画的充要条件是:奇点的数目不是0 个就是2 个(连到一点的数目如是奇数条,就称为奇点,如果是偶数条就称为偶点,要想一笔画成,必须中间点均是偶点,也就是有来路必有另一条去路,奇点只可能在两端,因此任何图能一笔画成,奇点要么没有要么在两端)
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3位科学家将分享800万瑞典克朗

3位科学家将分享800万瑞典克朗,其中大卫?索利斯获得400万瑞典克朗,邓肯?霍尔丹和迈克尔?科斯特利茨共同分享400万瑞典克朗。
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拓扑到底是几个意思

@中科院之声:拓扑相变是一种特殊的相变,这种相变无法用朗道对称性破缺理论解释。拓扑数可以用来表征拓扑相变。自量子霍尔效应发现以来,许多拓扑相被理论预测和实验验证,然而在实验上直接测量拓扑数仍然是一项挑战。


拓扑学系成功关键

拓扑学是三位得奖者能做出这一成就的关键,它解释了为什么薄层物质的的电导率会以整数倍发生变化。诺贝尔基金会在一份声明中表示,他们利用先进的数学方法来研究不同寻常的物质,如超导体、超流体等。声明表示:谢谢他们的开创性工作,目前正进入新的阶段。


用面包圈解释拓扑是怎么回事

诺贝尔颁奖典礼上,正襟危坐的官员们突然郑重地捧出一袋子面包当教具:他们用没有洞的肉桂卷(cinnamon bun)、一个洞的面包圈(bagel)和两个洞的碱水面包(pretzel)解释起了拓扑是什么回事,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。
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拓扑学是三位得奖者能做出这一成就的关键,它解释了为什么薄层物质的的电导率会以整数倍发生变化。来源:果壳网
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