2025年諾貝爾物理學獎花落誰家？凝聚態物理學方向成熱門

隨着10月6日諾貝爾醫學獎花落免疫耐受領域，今天（10月7日）晚上17:30左右，我們將迎來今年第二個「開獎」的諾貝爾獎——諾貝爾物理學獎。

那些和我們生活密切相關的諾貝爾物理學獎

自1901年以來，諾貝爾物理學獎已頒發118 次。其中六次未能頒發：1916 年、1931 年、1934年、1940年、1941 年和 1942 年。為什麼那些年沒有頒發諾貝爾獎？可以看出，第一次世界大戰和第二次世界大戰期間，諾貝爾獎的頒發數量較少。諾貝爾基金會章程規定：「如果所評選的作品均未達到第一段所述的重要性，獎金將保留至下一年。如果到那時仍無法頒發，獎金將轉入基金會的專用資金。」在所有的諾貝爾物理學獎中，有47 個物理學獎僅授予一位獲獎者，有 33 個物理學獎由兩位獲獎者分享，有 38 個物理學獎由三位獲獎者分享。這是因為章程規定，獎金最多隻能由3人共享。

1901年，首屆諾貝爾物理學獎由發現X射線的德國荷蘭物理學家威廉·倫琴獲得。他堅持不用「倫琴射線」命名自己的發現，因此也讓「X射線」成爲了目前家喻户曉的名稱。1901年至2024年，諾貝爾物理學獎已頒發給227位獲獎者。由於約翰·巴丁曾兩次獲獎，因此自1901年以來，共有226人獲得諾貝爾物理學獎。迄今為止，最年輕的諾貝爾物理學獎獲得者是勞倫斯·布拉格，1915年，他與父親因利用 X 射線分析晶體結構所做出的貢獻，一起獲得諾貝爾獎，當時他年僅25歲。最年長的諾貝爾物理學獎獲得者是亞瑟·阿什金，2018年，他96歲時因光鑷及其在生物系統中的應用獲得諾貝爾物理學獎。約翰·巴丁是唯一兩次獲得諾貝爾物理學獎的人，分別於1956年和1972年獲得諾貝爾物理學獎。迄今為止，共有五位女性獲得過諾貝爾物理學獎，包括1903年獲獎的瑪麗·居里，也就是居里夫人，她因與丈夫共同研究亨利·貝克勒爾教授發現的輻射現象而獲獎。這是女性獲獎人次第二少的諾貝爾獎項，最少的是諾貝爾經濟學獎，僅三位女性得主，但經濟學獎在1969年才設立。特別值得一提的是居里夫人，他們一家出了兩對獲得諾貝爾獎的夫妻。瑪麗·居里和皮埃爾·居里於1903年榮獲諾貝爾物理學獎。瑪麗·居里於1911年再獲諾貝爾化學獎。而居里夫人的女兒伊雷娜·約里奧-居里於1935年與其丈夫弗雷德里克·約里奧共同獲諾貝爾化學獎。特別著名的諾貝爾物理學獎獲得者還有阿爾伯特·愛因斯坦，他因對理論物理學的貢獻，特別是光電效應定律的發現，獲得了1921年諾貝爾物理學獎。還有因為「薛定諤的貓」而廣為人知的埃爾温·薛定諤因發現原子理論的新生產形式於1933年獲諾貝爾物理學獎。諾貝爾物理學獎中，很多都跟我們當下生活息息相關，尤其是X射線、相機技術和節能燈技術，被視為改變物理學的三大進步。除了前文提到的X射線之外，現代相機技術獲得2009年的諾貝爾物理學獎。威拉德·博伊爾和喬治·史密斯發明的電荷耦合器件是數碼相機技術的一次突破，並繼續在科學成像中發揮着至關重要的作用。節能燈技術獲得了2014年諾貝爾物理學獎，赤崎勇、天野浩和中村修二製造出了明亮的藍色光束，從根本上改變了照明技術。2024年，約翰·霍普菲爾德和傑弗里·辛頓因為在實現機器學習的人工神經網絡方面的基礎性發現與發明獲得諾貝爾物理學獎。

今年有些什麼諾貝爾物理學獎大熱門？

有學者表示，相較其他獎項，諾貝爾物理學獎的規律性較為明顯：宇宙天體物理學、粒子物理學、原子分子及光物理學和凝聚態物理學這四大領域輪番登場。但縱觀2024年的諾貝爾獎獲獎情況，多個獎項聚焦於基礎科學與應用技術的結合，這一趨勢也可能會影響2025年的評選。那麼，今年的諾貝爾物理學獎將花落誰家？沃爾夫獎也可以被認為是「諾獎風向標」之一。其科學類獎項（物理、化學、醫學）得主中約有三分之一后續獲得了諾貝爾獎，在物理學中尤為明顯。2025年沃爾夫物理學獎由三位凝聚態物理學家共享：印裔美國學者Jainendra Jain、以色列科學家莫德海（莫蒂）海布盧姆與美國物理學家詹姆斯·P·艾森斯坦。他們因在分數量子霍爾效應領域的開創性工作獲獎，其研究證實電子在強磁場下可表現出「分數電荷準粒子」特性，為量子計算和拓撲量子器件研發奠定了基礎。這一發現延續了量子霍爾效應研究的「諾獎傳統」——此前已有5位物理學家因相關研究獲諾貝爾獎。

作為物理學界研究者最眾多的領域之一，凝聚態物理領域被視為今年的獲獎熱門。該領域在 2016 年之后就再也沒有獲得過諾貝爾獎，今年呼聲最高。值得一提的是，中國科學院院士薛其坤團隊「量子反常霍爾效應的實驗發現」，正是凝聚態物理領域的一項重大突破。被諾貝爾獎得主楊振寧教授高度評價為「中國實驗室里發表的第一次諾貝爾獎級的物理學論文」。這一發現不僅驗證了拓撲絕緣體中的量子反常霍爾效應，更通過創新性的實驗技術，開啟了高温超導研究的新方向，對量子材料製備的表徵併產生了國際通用的強技術影響力。魔角石墨烯也是其中熱門。MacDonal與 Bistritzer是理論物理學家，在2011年他們通過理論預言，將兩層石墨烯疊在一起，並略微旋轉一個角度，就可能產生奇特的平坦能帶，為后續超導的發現提供了關鍵理論基礎。Jarillo-Herrero是實驗物理學家，他的團隊在2018年首次通過實驗發現了魔角石墨烯中的超導現象。他們的研究成果共同開創了「扭角電子學」這一全新的研究領域，極大地拓寬了我們對材料性質調控和量子現象的理解。在量子計算領域，拓撲量子計算理論成為獲獎熱門。Alexei Kitaev是拓撲量子計算的奠基人。他引入了著名的Kitaev鏈模型，是實現拓撲量子計算的基礎。Kitaev的工作為量子計算提供了革命性的內在容錯方案，解決了傳統量子比特易受干擾的問題，極大地降低了錯誤糾正難度。他的理論框架為凝聚態物理和量子信息科學的交叉領域開闢了新的方向，激發了對新奇物質相和量子計算硬件的深入研究。今年是量子力學理論體系創立100周年，此前已有不少量子力學創立中的關鍵貢獻所導致的諾貝爾物理學獎。