北京時(shí)間10月4日下午17時(shí)45分，2016年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉。諾貝爾物理學(xué)獎評委會在斯德哥爾摩的瑞典皇家科學(xué)院宣布，2016年諾貝爾物理學(xué)獎授予三位美國科學(xué)家：大衛(wèi)·索利斯（David J. Thouless）、鄧肯·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）和邁克爾·科斯特利茨（J. Michael Kosterlitz），以表彰他們在理論上發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎唷?/p>

3位科學(xué)家將分享800萬瑞典克朗，其中大衛(wèi)·索利斯獲得400萬瑞典克朗，鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨共同分享400萬瑞典克朗。

大衛(wèi)·索利斯（David J. Thouless）是理論凝聚態(tài)物理學(xué)家，1934年出生于英國貝爾斯登。1958年從美國康奈爾大學(xué)獲得博士學(xué)位，導(dǎo)師是著名物理學(xué)家、1967年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者漢斯·貝特（Hans Bethe）。大衛(wèi)·索利斯曾為伯明翰大學(xué)物理數(shù)學(xué)系教授。目前是美國華盛頓大學(xué)榮譽(yù)退休教授。

鄧肯·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）1951年出生于英國倫敦，1978年獲得英國劍橋大學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任教于美國普林斯頓大學(xué)。他對于凝聚態(tài)物理理論作出了許多基礎(chǔ)性的貢獻(xiàn)，包括分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)等等。他曾獲得諸多獎項(xiàng)和榮譽(yù)，如英國皇家學(xué)會會員、美國物理學(xué)會會士、狄拉克獎?wù)碌取?/p>

邁克爾·科斯特利茨（J. Michael Kosterlitz）1942年出生于蘇格蘭阿伯丁郡，其父是一名生物化學(xué)家。邁克爾·科斯特利茨于1969年獲得英國牛津大學(xué)博士學(xué)位，1974年就職于伯明翰大學(xué)，1982年起任美國布朗大學(xué)物理系教授。其研究方向主要是凝聚態(tài)理論，一維/二維物理，其中相變領(lǐng)域包括：隨即體系、電子局域化、自旋玻璃態(tài)等；臨界動力學(xué)包括：融化、凝固。

拓?fù)鋵W(xué)是三位得獎?wù)吣茏龀鲞@一成就的關(guān)鍵，它解釋了為什么薄層物質(zhì)的的電導(dǎo)率會以整數(shù)倍發(fā)生變化。拓?fù)湎嘧兯芯康?，是在低溫下沒有自發(fā)對稱性破缺的相變，這種相變超越了日常常見的相變，比如水從氣體變成液體，再從液體變成固體的過程。這類研究突破了人們對物態(tài)和相變的既有認(rèn)識，有關(guān)低維量子拓?fù)湮飸B(tài)研究更為未來信息科技建立了物理基礎(chǔ)。

索利斯和科斯特利茨兩位科學(xué)家是在上世紀(jì)70年代最早從事拓?fù)湎嘧冄芯?，在?jīng)典系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)所謂的拓?fù)湎嘧儭６魻柕な窃陔娮游锢聿牧舷到y(tǒng)中研究拓?fù)涑瑢?dǎo)的。在伯明翰大學(xué)從事博士后研究期間，科斯特利茨就曾與索里斯合作。兩人合作的關(guān)于2維XY模型相變問題研究的發(fā)現(xiàn)，即一種自高溫?zé)o序相向低溫準(zhǔn)有序相的無窮階相變，后來被命名為Kosterlitz－Thouless相變。

諾貝爾獎評選委員會在聲明中稱，今年的三位物理學(xué)獎獲得者，打開了一扇通往由奇異狀態(tài)下的物質(zhì)構(gòu)成的未知世界的大門。他們用先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，對超導(dǎo)、超流體和薄膜磁性等物質(zhì)的異常狀態(tài)與階段，進(jìn)行了深入研究?！案兄x他們開創(chuàng)性的工作，引領(lǐng)我們踏上了追尋物質(zhì)的奇異狀態(tài)之旅。很多人看好這一發(fā)現(xiàn)將被應(yīng)用于材料科學(xué)和電子學(xué)中。”

在獎項(xiàng)最終揭曉之前，作為LIGO實(shí)驗(yàn)的奠基者，麻省理工學(xué)院的Rainer Weiss教授、加州理工學(xué)院的Kip Thorne教授和Ronald Drever教授，曾是今年諾貝爾物理學(xué)獎的熱門人選。2016年2月11日，位于美國華盛頓和路易斯安那兩地的激光干涉儀引力波觀測站（LIGO）的科學(xué)家宣布，他們于2015年9月14日首次直接探測到了愛因斯坦在100年前基于廣義相對論所預(yù)言的引力波。這一消息震驚世界，被認(rèn)為是諾貝爾獎級的發(fā)現(xiàn)。

LIGO之所以無緣諾貝爾獎，重要原因是2016年度的諾貝爾獎提名截止日期是2月1日，但LIGO直到2月11日才發(fā)表他們的引力波探測成果。在這種情況下，除非諾貝爾獎評委會破例，否則今年注定與物理學(xué)獎擦身而過。此外，LIGO的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也招致了一些質(zhì)疑，有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。盡管LIGO團(tuán)隊(duì)于今年6月宣布，去年12月26日他們的實(shí)驗(yàn)裝置觀測到了另一個(gè)引力波事件，但其顯著性遠(yuǎn)不如去年9月觀測到的引力波信號。

諾貝爾物理學(xué)獎是根據(jù)瑞典著名化學(xué)家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾的遺囑，以其部分遺產(chǎn)作為基金創(chuàng)立的5項(xiàng)獎項(xiàng)之一，旨在獎勵那些對人類物理學(xué)領(lǐng)域里作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。首次頒發(fā)是在1901年，獲獎?wù)呤前l(fā)現(xiàn)X射線的物理學(xué)家威爾姆·康拉德·倫琴。諾貝爾物理學(xué)獎的獲得者還包括愛因斯坦、居里夫人、玻爾等等有著杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。

自1901年至2016年，諾貝爾物理學(xué)獎項(xiàng)已頒發(fā)110次。其中，1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年這6年未頒獎。根據(jù)諾貝爾基金會的章程，如果沒有足夠重要的成就，獎金將被留至下一年。如果第二年仍然未能頒出，這份獎金將被加入到基金會的限制資金中。在兩次世界大戰(zhàn)期間，諾貝爾獎較少頒出。

諾貝爾獎評選委員會的頒獎聲明全文：

他們揭示了奇異物質(zhì)的秘密

今年的三位物理學(xué)獎獲得者，打開了一扇通往由奇異狀態(tài)下的物質(zhì)構(gòu)成的未知世界的大門。他們用先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，對超導(dǎo)、超流體和薄膜磁性等物質(zhì)的異常狀態(tài)與階段，進(jìn)行了深入研究。感謝他們開創(chuàng)性的工作，引領(lǐng)我們踏上了追尋物質(zhì)的奇異狀態(tài)之旅。很多人看好這一發(fā)現(xiàn)將被應(yīng)用于材料科學(xué)和電子學(xué)中。

三位獲獎?wù)邆兊暮诵某删?，是將拓?fù)鋵W(xué)概念應(yīng)用到物理學(xué)中。拓?fù)洌═opology）本是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，通常用來研究幾何圖形或空間在連續(xù)改變形狀后還能保持不變的性質(zhì)。上世紀(jì)70年代早期，當(dāng)時(shí)盛行的理論認(rèn)為，超導(dǎo)或超流現(xiàn)象無法發(fā)生在薄膜中。但邁克爾·科斯特利茨和大衛(wèi)·索利斯推翻了這一點(diǎn)。他們解釋了低溫超導(dǎo)現(xiàn)象，以及為何超導(dǎo)無法存在于高溫中的相變機(jī)理。

在20世紀(jì)80年代，索利斯已經(jīng)能夠解釋在以前的實(shí)驗(yàn)中，為何薄層物質(zhì)的的電導(dǎo)率會以整數(shù)倍發(fā)生變化，他展示了這種整數(shù)倍電導(dǎo)率是這些材料天生的拓?fù)湫再|(zhì)。而大約在同一時(shí)間，鄧肯·霍爾丹發(fā)現(xiàn)了拓?fù)涓拍钊绾慰梢杂脕砝斫庖恍┎牧现邪l(fā)現(xiàn)的小磁場鏈的屬性。

我們現(xiàn)在知道了很多拓?fù)湎?，不僅存在于薄層和線狀材料中，也存在于普通的三維材料中。在過去十年里，這一領(lǐng)域的研究促進(jìn)了凝聚態(tài)物理的蓬勃發(fā)展。人們期待拓?fù)洳牧系难芯磕鼙粦?yīng)用于新一代電子學(xué)和超導(dǎo)體領(lǐng)域，甚至量子計(jì)算機(jī)。今年諾貝爾物理學(xué)獎的獲得者們打開了一個(gè)奇異世界的大門，而更多的研究者正在一步步揭秘這個(gè)奇異世界里物質(zhì)的秘密。

關(guān)于諾貝爾物理學(xué)獎（1901-2015）的幾個(gè)有趣數(shù)字：

109：從1901年到2015年，諾貝爾物理學(xué)獎總共頒發(fā)了109次。

47：有47屆諾貝爾物理學(xué)獎是僅頒發(fā)給一名獲獎人。

1：至今為止，僅有1人連續(xù)兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎，他就是John Bardeen（約翰·巴丁，1908年5月23日－1991年1月30日），美國物理學(xué)家，因晶體管效應(yīng)和超導(dǎo)的BCS理論兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎分別是1956年、1972年）。

25：最年輕的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者是William Lawrence Bragg，獲獎時(shí)是25歲。1915年，他和他的父親William Henry Bragg同時(shí)獲獎。

55：諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，獲獎時(shí)的平均年齡是55歲。