2021諾貝爾物理學(xué)獎獲得者是誰？拓撲相變是什么意思？
- 更新時間：2016-10-07
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2016諾貝爾物理學(xué)獎授予三位科學(xué)家：戴維·索利斯（David Thouless），鄧肯·霍爾丹（ Duncan Haldane），和邁克爾·科斯特利茨（Michael Kosterlitz）以表彰他們在理論上發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的拓撲相變和拓撲相。
戴維·索利斯（David J. Thouless），1934年出生于蘇格蘭，康奈爾大學(xué)博士畢業(yè)，華盛頓大學(xué)教授，理論凝聚態(tài)物理學(xué)家。因KT相變而著稱。
邁克爾•科斯特利茨1942年生于阿伯丁郡，牛津大學(xué)博士，茨布朗大學(xué)物理學(xué)教授。
鄧肯·霍爾丹（Duncan Haldane），普林斯頓大學(xué)Eugene Higgins Professor of Physics，理論物理學(xué)家，英國皇家學(xué)會會員，在凝聚態(tài)物理理論做出基礎(chǔ)性貢獻，包括分數(shù)量子霍爾效應(yīng)。
索利斯和科斯特利茨兩位科學(xué)家是在上世紀70年代最早從事拓撲相變研究，在經(jīng)典系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)所謂的拓撲相變。而霍爾丹是在電子物理材料系統(tǒng)中研究拓撲超導(dǎo)的。
拓撲是什么意思？
拓撲相變是一種特殊的相變，這種相變無法用朗道對稱性破缺理論解釋。拓撲數(shù)可以用來表征拓撲相變。自量子霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以來，許多拓撲相被理論預(yù)測和實驗驗證，然而在實驗上直接測量拓撲數(shù)仍然是一項挑戰(zhàn)。
拓撲學(xué)(topology)是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一些性質(zhì)的學(xué)科。它只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小。
拓撲英文名是Topology，直譯是地志學(xué)，最早指研究地形、地貌相類似的有關(guān)學(xué)科。幾何拓撲學(xué)是十九世紀形成的一門數(shù)學(xué)分支，它屬于幾何學(xué)的范疇。有關(guān)拓撲學(xué)的一些內(nèi)容早在十八世紀就出現(xiàn)了。那時候發(fā)現(xiàn)一些孤立的問題，后來在拓撲學(xué)的形成中占著重要的地位。
拓撲學(xué)第一個問題是歐拉在1736年解決的哥尼斯堡的七橋問題。18世紀初普魯士的哥尼斯堡，有一條河穿過，河上有兩個小島，有七座橋把兩個島與河岸聯(lián)系起來（如上圖）。有個人提出一個問題：一個步行者怎樣才能不重復(fù)、不遺漏地一次走完七座橋，最后回到出發(fā)點。后來大數(shù)學(xué)家歐拉把它轉(zhuǎn)化成一個幾何問題（如下圖）——一筆畫問題。他不僅解決了此問題，且給出了連通圖可以一筆畫的充要條件是：奇點的數(shù)目不是0 個就是2 個（連到一點的數(shù)目如是奇數(shù)條，就稱為奇點，如果是偶數(shù)條就稱為偶點，要想一筆畫成，必須中間點均是偶點，也就是有來路必有另一條去路，奇點只可能在兩端，因此任何圖能一筆畫成，奇點要么沒有要么在兩端）