2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)于北京時(shí)間10月4日17:45揭曉,獲得者為法國量子力學(xué)物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩克特(Alain Aspect)、約翰·F·克勞瑟(John F Clauser)和奧地利物理學(xué)家安東·塞林格(Anton Zeilinger),頒獎(jiǎng)理由:他們通過進(jìn)行光子糾纏實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了貝爾不等式在量子世界中不成立,并開創(chuàng)了量子信息這一學(xué)科。
量子信息技術(shù)近年來是物理學(xué)家的研究熱點(diǎn),許多專家預(yù)測該領(lǐng)域正處于激動(dòng)人心的重大發(fā)展的風(fēng)口浪尖。這可能意味著量子計(jì)算機(jī)最終可以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地解決現(xiàn)實(shí)世界的問題。但這種新興技術(shù)背后的概念也可能導(dǎo)致更敏感的醫(yī)療診斷工具或更廣泛的安全通信網(wǎng)絡(luò)。
這三位物理學(xué)家開創(chuàng)了早期實(shí)驗(yàn),表明量子粒子可以相互聯(lián)系或糾纏,這樣一個(gè)隨機(jī)行為與其他人的行為之間的聯(lián)系比直覺上可能的要強(qiáng)得多。量子糾纏是許多最新量子技術(shù)進(jìn)步的核心。
阿蘭·阿斯佩克特在上世紀(jì)八十年年代早期,在做博士論文時(shí),做了驗(yàn)證貝爾不等式的實(shí)驗(yàn),后被稱為阿斯佩克特實(shí)驗(yàn),揭示了阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和內(nèi)森·羅森進(jìn)行的EPR思想實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤。
所謂“貝爾不等式”是判斷愛因斯坦根據(jù)“物理實(shí)在獨(dú)立于觀測者而客觀地存在”和“粒子間傳遞信息不超過光速,不存在超距作用的定域性原理”而與尼爾斯·玻爾辯論“量子力學(xué)”是否完備的標(biāo)準(zhǔn)。
而這個(gè)實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為:在特定的情況下,同時(shí)向相反方向發(fā)射的次級(jí)粒子,不管彼此距離多遠(yuǎn),都能夠彼此互通信息。在一方被影響而改變方向時(shí),雙方會(huì)同時(shí)改變方向。這也許會(huì)成為二十世紀(jì)最重要的實(shí)驗(yàn)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)還激發(fā)了一些更為“尖銳”的解釋。例如,倫敦大學(xué)的物理學(xué)家David Bohm相信Aspect的發(fā)現(xiàn)意味著客觀現(xiàn)實(shí)并不存在,盡管宇宙看起來具體而堅(jiān)實(shí),其實(shí)只不過是一個(gè)巨大而細(xì)節(jié)豐富的全息照片(Hologram)般的幻象。
這就提出了一個(gè)尖銳的問題:“宇宙究竟是客觀現(xiàn)實(shí),或只不過是幻象” ?!
其實(shí),愛因斯坦一直對(duì)量子力學(xué)的機(jī)率解釋感到不滿,他曾在寫給玻爾的信中提到:“量子力學(xué)雖然令人贊嘆,但在我的心中有個(gè)聲音告訴我, 它還不是那真實(shí)的東西……我無論如何不相信上帝會(huì)在擲骰子!”
在貝爾不等式實(shí)驗(yàn)之后,阿斯佩還研究了中性原子的激光冷卻、玻色–愛因斯坦凝聚。
安東·塞林格教授幾十年來一直積極推動(dòng)中奧國際學(xué)術(shù)交流與合作。自1983年起,他與中國科學(xué)院以及中國工程院等機(jī)構(gòu)長期保持著溝通和交流,并與多家單位建立密切合作關(guān)系。其中,利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,他的團(tuán)隊(duì)合作參與了中科院主導(dǎo)的洲際量子通信實(shí)驗(yàn),在國際上首次實(shí)現(xiàn)北京-維也納兩地的量子保密通信,成果入選美國物理學(xué)會(huì)評(píng)選的2018年度國際物理學(xué)十大進(jìn)展。
塞林格教授盡其所能為中國學(xué)者參與國際交流與合作創(chuàng)造條件。2015年他組織奧地利科學(xué)院舉辦了發(fā)展中國家科學(xué)院第26屆院士大會(huì),中科院院長、發(fā)展中國家科學(xué)院院長白春禮等參會(huì),促進(jìn)了我國科研人員的國際交流與合作。塞林格教授受聘為中國科大、南京大學(xué)、西安交通大學(xué)的名譽(yù)教授,為中國合作培養(yǎng)了優(yōu)秀中青年學(xué)術(shù)人才16人,并在國際一流期刊合作發(fā)表論文60余篇,幫助他們在相關(guān)領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。
除了一份獨(dú)一無二的證書和金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?022年的諾貝爾獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金金額設(shè)定為每個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)1000萬瑞典克朗(SEK),約640萬元人民幣。
截至目前,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已頒發(fā)過115次,其中47次授予單一獲獎(jiǎng)?wù)撸?2次由兩位獲獎(jiǎng)?wù)叻窒恚?6次由三位獲獎(jiǎng)?wù)叻窒怼?strong>從1901年到2021年,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)共次授予219位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。約翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972年兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)摺_@意味著共有218人曾獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
該獎(jiǎng)項(xiàng)目前共有6位華裔獲獎(jiǎng)?wù)?/strong>
1957年,李政道與楊振寧一起,因發(fā)現(xiàn)弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng);
1976年,丁肇中因發(fā)現(xiàn)第4種夸克的束縛態(tài)—J粒子被授予諾貝爾物理獎(jiǎng);
1997年,朱棣文因“發(fā)明了用激光冷卻和俘獲原子的方法”榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) ,一起得獎(jiǎng)的還有美國科學(xué)家威廉·菲利普斯和一法國科學(xué)家科昂·塔努吉;
1998年,崔琦因解釋了電子量子流體這一特殊現(xiàn)象,獲得諾貝爾物理獎(jiǎng);
2009年,高錕因在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”作出突破性成就,獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
據(jù)人民網(wǎng)報(bào)道,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)主要集中四個(gè)領(lǐng)域:粒子物理、天體物理、凝聚態(tài)物理、原子分子及光物理。從2015年到2020年的6年中,天體物理領(lǐng)域的研究成果已經(jīng)4次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng):除了2019年的宇宙學(xué)理論和系外行星外,還有2015年的中微子振蕩(屬于天體物理或粒子物理)以及2017年引力波的發(fā)現(xiàn);而2020年的發(fā)現(xiàn)黑洞,也屬于天體物理領(lǐng)域。
附此前十年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者名單及其貢獻(xiàn)
2021年“對(duì)我們理解復(fù)雜系統(tǒng)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)”
真鍋淑郎(Syukuro Manabe)和德國科學(xué)家克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)“用于地球氣候的物理建模、量化變異性和可靠地預(yù)測全球變暖”
喬治·帕里西( Giorgio Parisi)“發(fā)現(xiàn)了從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中無序和波動(dòng)的相互作用”
2020年“黑洞的發(fā)現(xiàn)”
羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是對(duì)廣義相對(duì)論的有力預(yù)測”
賴因哈德·根策爾(Reinhard Genzel)和美國科學(xué)家安德烈婭·蓋茲(Andrea Ghez )“在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量致密天體”
2019年“對(duì)我們理解宇宙演化和地球在宇宙中位置的貢獻(xiàn)”
詹姆斯·皮布爾斯“物理宇宙學(xué)的理論發(fā)現(xiàn)”
米歇爾·馬約爾(Michel Mayor)和迪迪?!た迤澮颍―idier Queloz )“發(fā)現(xiàn)了圍繞太陽型恒星運(yùn)行的系外行星”
2018年“激光物理學(xué)領(lǐng)域的突破性發(fā)明”
阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)“用于光鑷及其在生物系統(tǒng)中的應(yīng)用”
熱拉爾·穆魯(Gérard Mourou)和唐娜·斯特里克蘭(Donna Strickland)“產(chǎn)生高強(qiáng)度、超短光脈沖的方法”
2017年“看見引力波”
雷納·韋斯(Rainer Weiss)、巴里·巴里什(Barry C. Barish)和基普·索恩(Kip S. Thorne )“對(duì) LIGO 探測器和引力波觀測的決定性貢獻(xiàn)”
2016年“發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)形態(tài)”
戴維·索利斯(David J. Thouless)、鄧肯·霍爾丹(F. Duncan M. Haldane)和邁克爾·科斯特利茨(J. Michael Kosterlitz)“理論發(fā)現(xiàn)拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎辔镔|(zhì)”
2015年“中微子的質(zhì)量”
梶田隆章(Takaaki Kajita)和阿瑟·麥克唐納(Arthur B. McDonald)“發(fā)現(xiàn)中微子振蕩,表明中微子有質(zhì)量”
2014年“實(shí)現(xiàn)白光源”
赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和中村修二(Shuji Nakamura)“發(fā)明了高效的藍(lán)色發(fā)光二極管,能夠?qū)崿F(xiàn)明亮且節(jié)能的白光源”
2013年“證實(shí)基本粒子”
弗朗索瓦·恩格勒特 ( Fran?ois Englert)和彼得·希格斯 ( Peter W. Higgs )“一種有助于我們理解亞原子粒子質(zhì)量起源機(jī)制的理論發(fā)現(xiàn),最近通過歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的ATLAS和CMS實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此前預(yù)測的基本粒子而得到了證實(shí)”
2012年“測量和操縱單個(gè)量子系統(tǒng)”
塞爾日·阿羅什(Serge Haroche)和 戴維·瓦恩蘭(David J. Wineland)“用于測量和操縱單個(gè)量子系統(tǒng)的突破性實(shí)驗(yàn)方法”
2011年“發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹”
索爾·佩爾馬特(Saul Perlmutter)、布萊恩·施密特(Brian P. Schmidt)和亞當(dāng)·里斯(Adam G. Riess )“通過觀測遙遠(yuǎn)的超新星發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹”
橙柿互動(dòng) 金弘彬 房婧怡 綜合報(bào)道