2016诺贝尔物理學獎——拓扑相变：开启一个未知世界

北京时间10月4日下午5点45分，2016年诺贝尔物理學獎揭晓，三位英美科学家David J. Thouless， F. Duncan M. Haldane，J. Michael Kosterlitz获奖。获奖理由是“理论发现拓扑相变和拓扑相物质”。其中，David J. Thouless独享一半奖金，F. Duncan M. Haldane与J. Michael Kosterlitz分享另一半奖金。

David J. Thouless,1934年出生于英國貝爾斯登，1958年從美國康奈爾大學獲得博士學位。目前爲美國華盛頓大學榮譽退休教授。

F. Duncan M. Haldane，1951年出生于英國倫敦，1978年從英國劍橋大學獲得博士學位。目前爲美國普林斯頓大學物理學教授。

J. Michael Kosterlitz，1942年出生于英國阿伯丁，1969年從英國牛津大學獲得博士學位。目前爲美國布朗大學物理學教授。

他們揭示了奇異物質的秘密

今年的獲獎者打開了一扇通往未知世界的大門，在那裏，物質可以呈現出奇怪的狀態。他們利用高等數學要领研究了物質的一些特殊相或狀態，好比超導體、超流體和磁性薄膜等。感謝他們精彩的事情，如今，人類對物質的新奇相態的研究正在展開，质料科學和電子學的未來應用前景充滿希望。

这三位科学家斗胆地将拓扑学看法应用到物理学，对他们厥后的发现起到了决定性作用。拓扑学是数学的一个分支，通常用来描述一些逐步变化的性质。三位科学家接纳拓扑学作为研究工具，这一举动在其时让同行感应受惊。在上世纪70年代早期，其时的理论认为超导现象和超流体现象不行能在薄层中发生，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发生，并阐释了超导现象在较高温度下也能发生的机制——相变。

厥后到了80年代，Thouless乐成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丈量到整数。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质料中的小磁体链的性质。

現在，我們已經知道拓撲相有许多種，它們不僅存在于薄層和線狀物，還存在于普通的三維质料中。過去十年裏，這一領域的研究促進了凝聚態物理研究的前沿發展，人們不僅僅對拓撲质料能夠在新一代電子器件和超導體中産生應用抱有希望，而且看好其在未來量子計算機方面的應用。现在，許多研究人員仍在慢慢揭開奇異世界裏物質的秘密，而這個奇異世界，是由今年的三位獲獎者發現的。

J. Michael Kosterlitz

F. Duncan M. Haldane

David J. Thouless