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欧博电脑版下载:去年诺贝尔物理学奖的大热门,今年获奖了

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作者|周超臣

头图|视觉中国


2022年诺贝尔物理学奖揭晓。


北京时间10月4日17:45,在瑞典首都斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser) 和奥地利科学家安东·塞林格(Anton Zeilinger),以表彰他们在量子信息科学研究方面作出的贡献——Alain Aspect、John Clauser和Anton Zeilinger各自使用纠缠量子态进行了开创性实验,其中两个粒子即使在分离时也表现得像一个单元,他们的结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。



获奖者将获得一份证书、金质奖章和奖金。2022年诺贝尔奖各个奖项的奖金是1000万瑞典克朗,按照当前汇率,约合650万元人民币。三位科学家将平分这1000万瑞典克朗。从2020年开始,奖金从900万瑞典克朗提升到1000万瑞典克朗,可能主要是为了应对通货膨胀。


对于三位的获奖,诺贝尔物理学委员会主席Anders Irbäck说:“越来越清楚的是,一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到,获奖者在纠缠态方面的工作非常重要,甚至超出了关于量子力学解释的基本问题。”


这三位物理学家开创了早期实验,表明量子粒子可以相互联系或纠缠,这样一个随机行为与其他人的行为之间的联系比直觉上可能的要强得多。1960年代,约翰·斯图尔特·贝尔提出了以他的名字命名的数学不等式。1972年,约翰·克劳泽与史达特·弗利曼(Stuart Freedman)首先完成了检试贝尔不等式的实验。1982年,阿兰·阿斯佩的博士论文以这种检试实验为题目。他们得到的实验结果符合量子力学的预测,不符合定域性隐变量理论的预测,因此证实定域性隐变量理论不成立。


用贝尔不等式进行实验,图片© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院


值得一提的是,上述三位获奖者是2021年诺贝尔物理学奖的最大热门。


不过去年诺贝尔物理学奖最终颁给了意大利科学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi )、美国科学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann),“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献”。其中,一半奖金联合授予了真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼,“以表彰他们在对地球气候进行物理建模、量化全球变暖预测的变异性和可靠性方面的贡献”。从地球近年尤其是今年遭受的极端天气越来越多、越来越严重来看,这个颁奖实至名归。


跟那些诺贝尔奖的长期陪跑者相比,去年遗憾没获奖的三位热门科学家是幸运的,这份遗憾只维持了一年。可能正应了那句老话:“遇事不决,量子力学”。他们可以被称为是“微观世界的魔术师”。


量子力学的影响不可言喻,被应用于包括量子计算机、量子网络和量子加密通信等。这一发展的一个关键因素是量子力学如何允许两个或多个粒子以所谓的纠缠态存在。纠缠对中的一个粒子发生的事情决定了另一个粒子发生的事情,即使它们相距很远——2017年6月16日,量子科学实验卫星墨子号首先成功实现,两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离后,仍可继续保持其量子纠缠的状态。


量子纠缠,图片© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院


另外,这三位科学家曾在2010年共同获得了沃尔夫物理学奖,以表彰他们在量子纠缠领域的成就,为量子通信和量子计算等量子信息技术建立了基础。


阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)


当地时间2013年10月7日,丹麦哥本哈根,法国物理学家阿兰·阿斯佩站在丹麦女王玛格丽特旁边。阿兰·阿斯佩荣获2022年诺贝尔物理学奖。图片:视觉中国


阿斯佩于1947年6月出生在法国西南部阿基坦地区的阿根镇,毕业于法国的一所地区性大学奥赛大学(Université d’Orsay)。1983年,获得奥赛大学博士学位。目前,阿斯佩是巴黎著名的国家科学研究中心(CNRS)的研究主任、在Institut d'Optique担任 Augustin Fresnel 主席,同时也是巴黎ÉcolePolytechnique的教授。曾获得了2010年沃尔夫物理奖、2012年的爱因斯坦奖章等荣誉奖励。


2015年,他被选为英国皇家学会外籍会员时,英国皇家学会称他在量子光学和原子物理学方面的基础实验方面做出了突出贡献,是第一个在实验演示中排除测量站之间的超光速通信,让量子力学使可分离的隐变量理论失效,也是第一个在实验上演示了单光子的波粒二象性的科学家。他与人共同发明了速度选择性相干群体捕获技术,是第一个在相同条件下比较费米子和玻色子的 Hanbury Brown-Twiss 相关性,并且首次证明了在超冷原子系统中的安德森定域化。他的实验阐明了单光子,光子对和原子的量子力学行为的基本方面。

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约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)


当地时间2022年10月4日,美国加州,约翰·弗朗西斯·克劳泽打电话。当日,约翰·弗朗西斯·克劳泽与另外两位科学家荣获2022年诺贝尔物理学奖。图片:视觉中国


克劳泽于1942年出生于加利福尼亚州帕萨迪纳市。1964年,获得了加州理工学院物理学学士学位,两年后获得物理学硕士学位,1969年获得了哥伦比亚大学物理学博士学位。1972年,他与Stuart Freedman合作,对CHSH-Bell定理预测进行了第一次实验测试。这是世界上第一次观察到量子纠缠,也是第一次对违反贝尔不等式的实验观察。


安东·塞林格(Anton Zeilinger)


当地时间2013年5月3日,奥地利维也纳,奥地利量子力学物理学家安东·塞林格在维也纳歌剧舞会上。瑞典皇家科学院于2022年10月4日决定将2022年诺贝尔物理学奖授予安东·塞林格和其他两位量子力学科学家。图片:视觉中国


塞林格于1945年出生于奥地利,1971年在维也纳大学获得博士学位。目前担任维也纳大学物理学名誉教授,奥地利科学院量子光学与量子信息研究所高级科学家。他也曾任奥地利物理学会主席,现任奥地利科学院院长。他是一位量子物理学家,对量子物理学基础概念和实验方面做出了开创性的贡献,这些业已成为快速发展的量子信息领域的基石。


截至2022年,诺贝尔物理学奖已颁发过116次,其中,47次为单独获奖者,32次为两人共享,37次为三人共享。另外,第一次世界大战(1914~1918)和第二次世界大战(1939~1945)期间,在1916年、1931年、1934年、1940年、1941年、1942年等六年里没有颁发诺贝尔物理学奖。


从1901年到2022年,诺贝尔物理学奖共授予了222位诺贝尔奖获得者。但由于约翰·巴丁曾在1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖,所以实际获得诺贝尔物理学奖的共221人,其中女性获奖者只有4位。


最后附上过去十年(2012~2021)诺贝尔物理学奖得主及获奖理由


2021年——诺贝尔物理学奖被授予三位科学家,分别是真锅淑郎(Syukuro Manabe)、克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)和乔治·帕里西(Giorgio Parisi),以表彰他们“对于我们对复杂物理系统的理解”所做的开创性贡献。


2020年——诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者,因为“他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞”。英国科学家罗杰彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖;德国科学家赖因哈德根策尔和美国科学家安德烈娅盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。


2019年——“因在我们理解宇宙演化和地球在宇宙中位置的贡献”,诺贝尔物理学奖被授予两个领域的科学家:加拿大裔美国科学家詹姆斯皮布尔斯的获奖理由是他在物理宇宙学领域的理论性发现;而瑞士科学家米歇尔马约尔与瑞士科学家迪迪埃奎洛兹则因“发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星”获奖。


2018年——因在激光物理学领域的突破性发明,诺贝尔物理学奖被授予发明光镊的美国贝尔实验室科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin),与发明啁啾脉冲放大技术(CPA)的法国巴黎综合理工学院科学家热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)和加拿大滑铁卢大学科学家唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)。


2017年——因对LIGO探测器(激光干涉引力波天文台)和引力波探测的决定性贡献,美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩被授予2017年诺贝尔物理学奖。


2016年——因在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相而荣获该奖项,英国科学家大卫索利斯、邓肯霍尔丹和迈克尔科斯特利茨被授予2016年诺贝尔物理学奖。


2015年——因发现中微子振荡,证明中微子有质量,日本科学家梶田隆章和加拿大科学家亚瑟麦克唐纳共同获诺贝尔物理学奖。


2014年——诺贝尔物理学奖得主是日本科学家赤崎勇、日裔美国科学家中村修二及日本科学家天野浩。他们开发了蓝色发光二极管(LED),使节电的高亮度照明器材成为可能,极大改变了人们的生活。


2013年——诺贝尔物理学奖被授予比利时理论物理学者弗朗索瓦恩格勒和英国理论物理学家彼得希格斯,两人因预测被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在而获奖。


2012年——诺贝尔物理学奖由法国科学家塞尔日阿罗什与美国科学家大卫维因兰德获得,两位物理学家因为在量子光学领域对光与物质间的密切关系和相互作用的研究而获得表彰。

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