在固態、液態和氣態以外,其實還有其他狀態。
圖/諾貝爾委員會
杜列斯、賀丹、柯斯特里茲
圖/美聯社
【本報綜合外電報導】今年的諾貝爾物理獎得主昨天傍晚揭曉,瑞典皇家科學院評選出的得獎者有三位得主,包括任職美國華盛頓大學的杜列斯獨得半數獎金,另兩位賀丹與柯斯特里茲平分另外半份獎金。諾貝爾評審委員會表彰他們在量子領域的研究,特別是拓樸相變(Topological phase transition)和物質的拓樸階段理論的發現。三位得主都是原籍英國,但現在美國任職。
諾貝爾評審委員會說,三人以數學原理來研究物質的相變過程,成就備受肯定。他們獲獎的理由在於三位科學家發現了固體物質完全意想不到的行為,並想出數學架構來解釋這些特質,而這些發現為設計具有各式創新特質的新材料鋪了路。
八十二歲的杜列斯原籍英國,現在美國華盛頓大學任職,曾因紊亂與低維系統研究獲得以色列沃爾夫物理學獎。賀丹今年六十五歲,原籍也是英國,任職於美國普林斯頓大學。柯斯特里茲是布朗大學物理系教授。賀丹昨跟諾貝爾記者會現場電話連線,他表示:「我跟大家一樣很驚訝,也很感激,現在很多新的發現都是以當初的研究為基礎而發展。」
評選委員會說:「今年的諾貝爾物理獎得主打開了未知世界的一扇門窗,讓我們了解物質能以各種奇異的方式存在,他們使用高超的數學研究出物質不尋常的面相或狀態,這些物質包括超導體、超流體、電磁薄膜等。由於他們開創性的研究,讓世界可對全新的、特異的物質展開全面探索。」評選委員會又強調:「這讓未來材料科學與電子學的應用充滿亮麗前景!」
不少人在小學階段,都曾經學過物質有三種狀態,分別是固態、液態和氣態,分別的例子是冰、水和水蒸氣。以專業名詞來說,這些狀態稱之為「相」(phase),狀態改變的過程就是「相變」(phase transition)。在相變之後,物質的屬性可以改變,例如原來導電的鐵也變得不導電。
不過其實在物理學來說,物質的狀態不只這三種,在極端高溫或低溫的時候,其實還有其他狀態,稱之為奇異狀態(exotic states)。英國的物理學家杜列斯、賀丹及柯斯特里茲,就是研究奇異物質聞名。他們更重要的貢獻,在於應用了數學上的拓樸原理來研究物質相變,令人類的物理研究進入一個更深認識的階段。拓樸學原本是數學概念,主要研究空間連續變化之時,維持不變的性質。
二○一五年諾貝爾物理學獎由日本學者梶田隆章和加拿大學者麥唐納獲獎,原因是他們發現了微中子振盪效應,顯示微中子也有質量。
諾貝爾獎各獎項得主可獨得或分享八百萬瑞典克朗(約台幣兩千九百三十九萬元)獎金。
物理獎榮譽榜小檔案
◎諾貝爾物理獎從1901年至2015年,已頒發106次;由一人獨得獎項的有47次;歷屆物理獎得主僅2位女性;最年輕得主是時年25歲的布萊格(Lawrence Bragg),與父親一起獲獎;最年長得主是時年88歲的戴維斯(Raymond Davis Jr.);唯一獲得過2次物理獎者為巴丁(John Bardeen);諾貝爾物理獎平均獲獎年齡為55歲。
◎諾貝爾獎的華人得主多集中在物理學領域,人數超過一半以上。
歷屆獲物理獎華人包括:1957年李政道、楊振寧獲獎,理由是發現弱作用下宇稱不守恆;1976年丁肇中獲獎,理由是發現一種新的次原子粒子「J粒子」;1997年朱棣文獲獎,理由是發展了用雷射冷卻和捕獲原子的方法;1998年崔琦獲獎,理由是分數量子霍爾效應的研究成果;2009年高錕獲獎,理由是在光傳輸於纖維的光學通信領域突破性成就。
製表/人間福報編輯部
杜列斯小檔案:
出生:1934年9月21日,今年82歲
專長:凝態物理學,對理解原子、電子及核子的擴展系統,做出許多理論貢獻
學經歷:康乃爾大學博士,曾任英國伯明罕大學數學物理學教授,現為美國華盛頓大學物理學教授
賀丹小檔案:
出生:1951年9月14日出生於英國倫敦,今年65歲
專長:對拉廷格液體理論的凝態物理學、一維自旋鏈理論,有廣泛貢獻。
學經歷:英國劍橋大學博士,目前任教美國普林斯頓大學物理系
柯斯特里茲小檔案:
出生:1942年生於蘇格蘭
專長:凝態理論、相變與臨界動力學
學經歷:牛津大學博士,曾在伯明罕大學與康乃爾大學等多個機構從事博士後工作
製表/人間福報編輯部