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「2017諾獎」明天的物理獎會給誰?不如先看過去的贏家都是誰

作者:施郁 復旦大學物理學系教授

編輯:婉珺

諾貝爾獎的開端

諾貝爾獎是當代文化的風景線, 覆蓋人類文明很多領域, 是這些領域中或大或小的里程碑。 最初設立的獎項有物理學獎、化學獎、生理學或醫學獎、文學獎和和平獎, 後來加上經濟學獎。

作為瑞典化學家和實業家的諾貝爾(Alfred Nobel)曾經對自己有個描述 [1]:

“我不喜與人交往卻十足地慈善, 有好幾方面不正常, 卻是個超理想主義者, 我消化哲學比消化食物更有效(I am a misanthrope and yet utterly benevolent, have more than one screw loose yet am a super-idealist who digest philosophy more efficiently than food)。 ”

可見, 諾貝爾是個富有理想主義和人文情懷的人。

瑞典科學院歷史科學中心主任Tore Frängsmyr認為,

正是諾貝爾的理想主義驅使他將自己的財富留給通過科學、文學和推進和平而為人類做出貢獻的人。

1895年11月27日,諾貝爾簽署了遺囑, 其中包括諾貝爾獎的設立。

次年12月10日, 諾貝爾去世。 2016年的頒獎日正好是他去世120周年。

諾貝爾獎章上的諾貝爾頭像。

諾貝爾獎與現代物理同步

正當諾貝爾簽署遺囑時, 德國維爾茨堡(Würzburg)的倫琴(Wilhelm Röntgen)正在確認他於11月8日的偶然發現:漆黑的房間裡被黑紙包裹的陰極射線管使螢光屏發光。

倫琴沒有告訴任何人他的發現。 仔細核實7周後, 倫琴確認了他的發現:X射線 [2]。

12月22日, 他用X射線拍下夫人的手骨。 12月28日發表文章。

倫琴的實驗室。

倫琴夫人手骨的X射線照片。

1901年, 歷史上第一個諾貝爾獎, 也是第一個諾貝爾物理學獎, 授予倫琴。

X射線的發現打開了現代物理大門, 並旋即應用於醫學、材料檢測。

諾貝爾獎恰好設立于現代物理學革命的開端,

陪伴了現代物理學和整個現代科學的發展。

本世紀的諾貝爾物理學獎

參照諾貝爾獎官方材料, 我將本世紀以來諾貝爾物理學獎總結如下:

我發現, 本世紀以來, 獲獎領域基本可以粗略歸為四大領域:粒子物理、原子分子光物理、凝聚態物理和天體物理。

每年的頒獎兼顧到不同領域, 相鄰年不授予同一領域。 這一點增加了引力波直接探測與黑洞物理獲得2017年諾貝爾物理學獎的可能性。

下面我們按照這四個領域, 梳理一下諸位得獎人的獲獎工作:

(1)原子分子光物理:

2001年得主Eric A. Cornell與Carl E. Wieman作為合作者, 以及Wolfgang Ketterle, 各自用鐳射冷卻實現了原子的玻色-愛因斯坦凝聚, 並研究了凝聚體的性質。

2005年得主Roy Glauber提出光學相干的量子理論, John Hall 和Theodor Hänsch分別發展了鐳射精密光譜學, 特別是光梳。

2009年得主高錕對用於光通信的光纖中的光傳輸作出突破性貢獻, Willard S. Boyle 和George E. Smith發明了成像半導體回路, 即CCD感測器。

2012年得主Serge Haroche 束縛並用原子操控光子的量子態, David J. Wineland束縛並用光子操控帶電離子的量子態。

(2)天體物理:

2002年得主Raymond Davis Jr. 探測到來自太陽的中微子, Masatoshi Koshiba探測到來自超新星爆發的中微子,Riccardo Giaccon探測到來自宇宙天體的X射線。

2006年得主John C. Mather 領導了COBE衛星對微波背景輻射的精密測量,George F. Smoot測量了輻射譜偏離黑體輻射譜的漲落。

2011年得主Saul Perlmutter, 以及Brian P. Schmidt 和Adam G. Riess一組合作者,通過觀察遠處超新星發現宇宙的加速膨脹。

(3)凝聚態物理

2003年得主Vitaly L. Ginzburg與已故的Lev Landau提出一個關於超導電性的唯象理論,Alexei A. Abrikosov用它研究了磁場中的所謂第二類超導體的性質,Anthony J. Leggett提出了氦-3超流的理論。

2007年得主Albert Fert 和Peter Grünberg 分別發現了巨磁阻。

2010年得主Andre Geim和Konstantin Novoselov從石墨中獲得單原子層,即二維材料石墨烯。

2014年得主赤崎勇和天野浩,以及中村修二,分別發明了藍光發光二極體。

2016年得主David J. Thouless與J. Michael Kosterlitz發現了拓撲相變,David J. Thouless又發現量子霍爾效應紅的拓撲,F. Duncan M. Haldane提出反鐵磁中的拓撲和無磁場的量子霍爾效應。

(4)粒子物理

2004年得主David J. Gross和Frank Wilczek 作為合作者,以及H. David Politzer,分別提出強相互作用的漸進自由理論。

2008年得主Yoichiro Nambu 提出粒子物理中的自發對稱破缺的機制。

2013年得主François Englert 與已故的Robert Brout作為合作者,以及Peter W. Higgs,分別提出基本粒子獲得品質的機制,這被最近CERN大型強子對撞機上的實驗所證實。

2015年得主梶田隆章發現了大氣中微子的振盪,Arthur B. McDonald證實了太陽中微子的振盪。與天體物理也相關。

讓我們明天看看誰會加入這個行列!

作者名片

排版:曉嵐

參考文獻:

[1] A. W. Levinovitz, N. Ringertz, Noble Prize The first hundred years, World Scientific, 2001.

[2] A. Pais, Inward Bound, Oxford, 1994.

[3] nobelprize.org

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本文來自果殼網

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Masatoshi Koshiba探測到來自超新星爆發的中微子,Riccardo Giaccon探測到來自宇宙天體的X射線。

2006年得主John C. Mather 領導了COBE衛星對微波背景輻射的精密測量,George F. Smoot測量了輻射譜偏離黑體輻射譜的漲落。

2011年得主Saul Perlmutter, 以及Brian P. Schmidt 和Adam G. Riess一組合作者,通過觀察遠處超新星發現宇宙的加速膨脹。

(3)凝聚態物理

2003年得主Vitaly L. Ginzburg與已故的Lev Landau提出一個關於超導電性的唯象理論,Alexei A. Abrikosov用它研究了磁場中的所謂第二類超導體的性質,Anthony J. Leggett提出了氦-3超流的理論。

2007年得主Albert Fert 和Peter Grünberg 分別發現了巨磁阻。

2010年得主Andre Geim和Konstantin Novoselov從石墨中獲得單原子層,即二維材料石墨烯。

2014年得主赤崎勇和天野浩,以及中村修二,分別發明了藍光發光二極體。

2016年得主David J. Thouless與J. Michael Kosterlitz發現了拓撲相變,David J. Thouless又發現量子霍爾效應紅的拓撲,F. Duncan M. Haldane提出反鐵磁中的拓撲和無磁場的量子霍爾效應。

(4)粒子物理

2004年得主David J. Gross和Frank Wilczek 作為合作者,以及H. David Politzer,分別提出強相互作用的漸進自由理論。

2008年得主Yoichiro Nambu 提出粒子物理中的自發對稱破缺的機制。

2013年得主François Englert 與已故的Robert Brout作為合作者,以及Peter W. Higgs,分別提出基本粒子獲得品質的機制,這被最近CERN大型強子對撞機上的實驗所證實。

2015年得主梶田隆章發現了大氣中微子的振盪,Arthur B. McDonald證實了太陽中微子的振盪。與天體物理也相關。

讓我們明天看看誰會加入這個行列!

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參考文獻:

[1] A. W. Levinovitz, N. Ringertz, Noble Prize The first hundred years, World Scientific, 2001.

[2] A. Pais, Inward Bound, Oxford, 1994.

[3] nobelprize.org

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