2018诺贝尔物理学奖公布！时隔55年女性科学家再夺桂冠

本文由新智元整理报道

来源：诺贝尔奖官网、BBC、Discovery

编辑：闻菲、大明、金磊

2018年的诺贝尔奖物理学奖公布：获奖者是美国物理学家Arthur Ashkin，以及法国物理学家Gerard Mourou和加拿大物理学家Donna Strickland，获奖原因是他们对激光物理学领域做出的突出贡献。值得一提，Donna Strickland是历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性科学家。

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继2018年的诺贝尔生理学或医学奖公布之后，就在刚才，被视为诺贝尔奖“C位”的2018年诺贝尔奖物理学奖得主正式公布！

今年的获奖者有两组，一是美国物理学家 Arthur Ashkin，原因是发明了“光镊”，光镊或光钳是一种通过高度聚焦激光束产生力移动微小透明物体的装置。其中把持物体的区域也称为光阱，相应的技术称作光学捕捉。这种技术可以用于移动细胞或病毒颗粒，把细胞捏成各种形状，或者冷却原子。由于光镊的力可以精准地直接作用于细胞甚至更小的目标，光镊在生物学方面的应用越来越广泛。

介电质颗粒会吸引到光束聚焦点中心。作用于物体上力的大小与物体到光束中心的距离成正比，就像弹簧系统。来源：维基百科

亚瑟·阿什金（Arthur Ashkin），生于1922年9月2日，美国物理学家，曾在贝尔实验室和朗讯科技公司工作过。他在20世纪60年代后期开始了用激光操纵微粒的工作，这导致1986年光镊的发明。他还开创了光学俘获过程，最终用于操纵原子、分子和生物细胞。他发现光的辐射可以分解为光学梯度和散射力。 他被许多人认为是光镊研究领域之父。

阿什金的研究为朱棣文在冷却和捕获原子方面的研究打下了基础，朱棣文获得了1997年诺贝尔物理学奖。

阿什金获得了美国光学学会（OSA），美国物理学会（APS）和电气和电子工程师协会（IEEE）的高度评价。他在1992年从贝尔实验室退休，多年来发表许多研究论文，拥有47项专利。他曾获得2003年约瑟夫·基思利测量科学进展奖和2004年哈维奖。他于1984年当选为美国国家工程院院士，1996年当选为美国国家科学院院士。目前，他继续工作在他的家庭实验室。

除此之外，他还因其在光纤折射、二次谐波产生和光纤非线性光学方面的研究而闻名。

另一组是法国物理学家Gerard Mourou和加拿大物理学家Donna Strickland，获奖原因是他们发明了高强度激光脉冲。

法国物理学家Gerard Mourou

Gérard Mourou 是法国电气工程和激光领域的先驱。他和Donna Strickland共同发明了一种叫“啁啾脉冲放大”(chirped pulse amplification，简称CPA)的技术，后来被用来制造超短波脉冲，即非常高强度(terawatt)的激光脉冲。1994年，Mourou和他密歇根大学的团队发现，自聚焦折射（self-focusing refraction，Kerr 效应）与大气中太赫兹强度激光束的电离和稀疏的自衰减衍射（self-attenuating diffraction）之间的平衡，会产生“细丝（filament）”。它可以充当光束的波导，从而防止发散。

他曾在ENSTA（法国Palaiseau）担任Laboratoire d'Optique Appliquee实验室主任，也是巴黎综合理工大学的教授。1990年，他担任密歇根大学超快光学科学中心(CUOS)的创始主任。

2015年11月23日，他参加了在布加勒斯特举行的第三届圣诞节讲座。他的演讲题为《突破未知：极光、科学与艺术》。之前的讲座由托Thomas Kibble爵士和Joseph Silk教授主讲。

加拿大物理学家Donna Strickland

非常讽刺的是，作为历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性科学家，关于Strickland的介绍却无法直接找到中文。根据她在Waterloo大学的官方简历：

• 2014年OSA董事会

• 2013年OSA主席

• 2011年OSA副主席

• 2008-2011 OSA任命国际光学委员会（ICO）委员会代表

• 2005-2007 OSA董事会主任

• 2004-2010专题编辑，光学快报

诺贝尔物理学奖：历史上华人获奖次数最多的诺奖

说到诺贝尔物理学奖，首先想到的是一连串在物理课本上为人熟知的名字，还有就是这是华人获奖最多的诺贝尔奖。

历史上先后共有6位华人获得了诺贝尔物理学奖：

李政道

1957年，年仅31岁的李政道与另一位华裔物理学家杨振宁共同获得这一年的诺贝尔物理学奖，贡献是发现弱作用下宇称不守恒（又称P破坏或P不守恒定理），成为有史以来首次获得诺贝尔奖的华人之一。

李政道1926年出生于中国上海市，因抗日战争而未能完成中学学业。1943年，他考入迁至贵州的浙江大学物理系，师从束星北及王淦昌等人。后又转学到在昆明的西南联合大学为二年级生，师从吴大猷等人。

抗战结束后，李政道在导师吴大猷的推荐下，于1946年赴美进入芝加哥大学，并在1950年获得博士学位。1953年，李政道在美国哥伦比亚大学担任助理教授，其研究工作也集中在粒子物理和场论领域。

在获得诺贝尔物理学奖5年后，李政道于1962年加入美国国籍。

杨振宁

1957年，杨振宁与李政道共同获得当年的诺贝尔物理学奖，获奖理由也是发现弱作用下宇称不守恒。

杨振宁比李政道年长4岁，1922年出生于中国安徽省会合肥市。杨振宁的父亲杨武之曾获得美国芝加哥大学数学博士学位，回国后担任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。而杨振宁本人也于1942年毕业于昆明的西南联合大学，与李政道一样师从吴大猷。

1945年，杨振宁考取公费留学赴美，就读于芝加哥大学，并在1948年取得博士学位。1949年，杨振宁进入美国普林斯顿高等研究院进行博士后研究工作，并开始同李政道进行了一段长达十多年的科研合作。

杨振宁于1964年加入美国国籍，但2015年放弃美国国籍，加入中华人民共和国国籍。

丁肇中

丁肇中在1976年获得诺贝尔物理学奖，他的获奖理由是发现了一种新的次原子粒子，并把这种新粒子命名为“J粒子”。

1936年，丁肇中出生在美国密歇根州的安娜堡，当时他的父母正在美国进行学术访问，而丁肇中也因此意外获得了美国公民身份。不过，在出生后两个月，丁肇中就随父母回到中国。

1949年，丁肇中全家辗转迁至台湾。他在高中毕业后被保送进入台湾国立成功大学的前身——台湾省立台南工学院，并在该校机械工程系就读。但到了1956年9月，丁肇中以志趣不合为由休学，转赴美国密歇根大学修习工程学、数学和物理学，先后在1959年获得数学和物理学学士学位，在1962年获得物理博士学位。毕业后，丁肇中立志要从事研究工作，并在1967年起转到美国麻省理工学院担任教授，主要研究高能实验粒子物理学。

1974年，丁肇中与美国斯坦福大学教授伯顿·里克特几乎同时各自发现新的基本粒子－J/ψ基本粒子。两人也因此在1976年共同获得诺贝尔物理学奖及美国政府的劳伦斯奖，而且丁肇中在颁奖典礼上使用中文发表演讲。

朱棣文

1997年，时年49岁的朱棣文因“发展了用激光（镭射）冷却和捕获原子的方法”获得当年的诺贝尔物理学奖。

1948年，朱棣文出生在美国密苏里州圣刘易斯。他1970年于罗切斯特大学大学本科毕业，1976年于加州大学伯克利分校获物理学博士学位。朱棣文的父亲朱汝瑾是美国MIT的化学工程博士，并且任教于圣刘易斯华盛顿大学以及纽约大学理工学院的前身布鲁克林工学院。其外祖父李书田在美国康奈尔获得土木工程博士学位，是中国近代水利工程科学的开拓者之一，曾任天津北洋大学工学院院长。他母亲的伯父是著名的物理学家李书华也是一位物理学博士，并曾担任中华民国教育部长。朱棣文的哥哥朱筑文，也是美国斯坦福大学的生物化学及医学教授。

2008年12月15日，美国总统奥巴马提名朱棣文出任能源部长。他在2009年1月21日宣誓就任，成为继前劳工部部长赵小兰后，第二位出任美国内阁首长的华人，更是首位担任美国内阁首长的诺贝尔奖得主。2013年2月1日，朱棣文宣布辞任能源部长职务。

崔琦

1998年，崔琦与罗伯特·劳夫林及霍斯特·施特默共同获得诺贝尔物理学奖，他是以“分数量子霍尔效应”研究成果而获奖。

崔琦在1939年出生于中国河南省宝丰。1951年，他只身到了香港，先后就读于香港培正中学和金文泰中学。毕业后，获得教会奖学金赴美留学，于1958年入读美国伊利诺伊州奥古斯塔纳学院主修数学。随后，他进入美国芝加哥大学物理系，并在1967年获得博士学位。1968至1982年，崔琦在MIT及美国贝尔实验室担任研究员，从事固态物理研究，并在1982年转任美国普林斯顿大学电机工程系教授。

高锟

高锟在2009年获得诺贝尔物理学奖，以表彰他“在光传输于纤维的光学通信领域突破性成就”，因此他也有“光纤之父”之誉。

高锟1933年生于中国上海，祖籍江苏金山，1948年家族移居台湾，1949年移居香港，完成中学教育后赴英留学。1957年取得英国伦敦大学学院电子工程理学学士学位，后于1965年取得伦敦大学学院电机工程博士学位。他拥有英国、美国国籍及香港永久居民身份。

1987年，高锟出任香港中文大学第三任校长，并在1989年创立讯息工程学系，直至2009年正式退休，同年当选为中国科学院院士。

2018 诺贝尔物理学奖预测：量子纠缠、钙钛矿太阳能电池、减速乃至冻结光

那么，对于2018年的诺贝尔物理学奖，各界又有什么预测呢？

1、量子纠缠

量子力学认为，两个处于量子纠缠态的粒子，无论相隔多远，改变其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态就会立即随之改变。爱因斯坦曾将量子纠缠现象称为“远距离闹鬼”（spooky action at a distance）。

1964年，物理学家约翰·贝尔（John Bell）提出了一种测试“远距离闹鬼”效应的方法。在随后的几十年里，科学家对所谓的“贝尔不等式”进行了越来越严格的测试。

中国科学技术大学副校长、中国物理学家潘建伟（现年48岁）

中国科技大学潘建伟教授领衔的量子通信团队在量子纠缠与量子通信领域做出了突破性的贡献。2016年8月，中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。2017年9月，中国科学院院长白春礼与奥地利科学院院长安东·蔡林格进行了世界首次洲际量子保密视频通话。这些成果表明，中国科学家不仅通过实验证明了量子纠缠的存在，还借此实现了量子保密通信。

量子通信是量子纠缠实用化的重要关键，其安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性，保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可以从根本上、永久性地解决信息安全问题。

潘建伟也因此获得了2017年“未来科学大奖”的“物质科学奖”，以表彰他在量子技术方面的创造性贡献，使基于量子密钥分发的安全通信成为现实可能。

但是，根据外媒Discovery的预测，诺贝尔评审委员会更有可能将物理学奖颁发给提出实验方法的科学家。

要通过科学实验来证明量子纠缠现象极其困难，因为即便是最微小的环境干扰，也有可能破坏相关粒子间的联系。

左起：法国物理学家Alain Aspect（现年71岁）、美国理论和实验物理学家John Clauser（现年75岁）和奥地利量子论物理学家Anton Zeilinger（现年73岁）

2010年，法国物理学家Alain Aspect（现年71岁）、美国理论和实验物理学家John Clauser（现年75岁）和奥地利量子论物理学家Anton Zeilinger（现年73岁），因其在量子纠缠实验领域的工作而获得了沃尔夫物理学奖，这个奖项就像拉斯克奖于诺贝尔生理学或医学奖一样，被视为诺贝尔物理学奖的预测者。因此，这三位科学家是2018年诺贝尔物理学奖的有力候选者。

2、钙钛矿太阳能电池

钙钛矿是19世纪在俄罗斯乌拉尔山脉首次发现的矿物，以俄罗斯矿物学家Lev Perovski命名。2009年，日本横滨东南大学的宫坂力（Tsutomu Miyasaka，现年73岁）及其同事首次提出在太阳能电池中使用钙钛矿的想法。几经改良，其发电效果已经超过20％，与传统硅太阳能电池的性能相媲美。

日本横滨东南大学的宫坂力（Tsutomu Miyasaka）

钙钛矿太阳能电池具有许多优点：制造起来相对便宜，可以喷涂在各种物质表面，并且可以吸收所有可见波长的太阳光的能量。但许多钙钛矿中含有铅，这是一种有毒金属。如果研究人员能够解决这个问题，那么钙钛矿太阳能电池技术的未来前景将大有希望。

2014年，蓝光LED获得了诺贝尔物理学奖。因此，钙钛矿太阳能电池这项能源创新技术也在今年预测名单之中。

3、减速甚至冻结光

光在真空中以每秒30万公里的速度传播。但近几十年来，科学家们使用特殊材料将光的传播速度减慢，甚至在某些情况下完全停止。

丹麦物理学家Lene V. Hau（现年58岁）

1999年，由丹麦物理学家Lene Hau（现年58岁）领导的哈佛大学研究团队，将光线通过冷却到绝对零度以上几十亿分之一的钠原子气体，使光速变为每小时38英里。在那种条件下，光子也形成了一种特殊的物质状态，称为“玻色-爱因斯坦凝态”（Bose–Einstein condensate）。研究人员发现，其光学特性可以用控制激光进行操作。

2001年，Lene Hau的团队将光完全停止了大约一毫秒。2013年，德国科学家在水晶内将光停止了整整一分钟。这展示的不仅仅是物理学家的实验技巧，以这种方式操纵光在未来可能会实现更好的计算机和通信网络。

由于Lene Hau是减慢并停止光传播实验的先驱之一，她也是2018年诺贝尔物理学奖的有力竞争者。不仅如此，如果她真的获奖，还可以打破诺贝尔物理学奖超过50年由男性霸占的记录。

获得诺奖是一项光荣而伟大的成就，然而，没有获得诺贝尔奖，也不会减损研究工作本身的意义丝毫。没有科学家是为了获得诺贝尔奖而从事科研。感谢诺贝尔奖以及所有其他表彰科学工作者的奖项，它们更重要的意义是让公众和社会对科学家及其成果有更好的认知。

最后，再介绍一下历史上仅有的一位获得了两次诺贝尔物理学奖的科学家，也是计算机科学领域工作者需要致敬的人物——美国物理学家约翰·巴丁（John Bardeen），他因发明晶体管及其相关效应和超导的BCS理论，分别在1956年、1972年两次获得诺贝尔物理学奖。

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