🔡 🥕 🕊️ 哇：拓扑是用诺贝尔代替了引力波 🏥 🈹 🏜️

他说：“拓扑是命运，”他拉着抽屉。首先是一条腿，然后是另一条腿。
-尼尔·史蒂文森

10月初，瑞典的斯托格科姆宣布诺贝尔物理学奖得主。三位英国科学家：David Thouless，Duncan Haldane和Michael Kosterlitz，“对拓扑相变和物质拓扑相的理论发现”因其对科学发展的贡献而获奖。物理学家感到不高兴，因为每个人都认为该奖项将颁发给LIGO合作的各个成员，他们今年宣布了第一个发现的引力波，其来源是黑洞的合并。今年，诺贝尔委员会从实践角度出发，奖励了科学家，他们开发了一种方法来制造被称为“凝结物”的量子力学状态中的受控“孔”或缺陷。

他们的研究导致了材料科学和凝聚态物理方面的突破，并有望掀起电子学的一场革命。该奖项已连续24年被授予一组人，而连续53年则只有男子获得了该奖项。

可以从两个方面研究宇宙：存在爱因斯坦广义相对论，它控制引力和时空的演化；还有量子力学，它控制其他三个基本力以及物质的所有相互作用，相和性质。物理学界高兴地讨论了爱因斯坦的理论早就预测到的引力波的首次发现，并于今年发现了这一点。那时，在创造新的物质状态领域还进行了其他惊人的发现，突破和实际工作。大多数人都熟悉物质的三种状态-固态，液态和气态，但是当气体非常强烈地加热时，会出现第四个状态：等离子体。反之亦然，本质上，对于某些类型的物质，在强冷过程中会发生另一种状态：冷凝物。与其他状态不同，冷凝物展现出自然界其他地方所没有的独特特性。

量子物理学彻底改变了我们对世界的看法，并教会了我们以下知识：
•自然是离散的，不是连续的，并且由单个基本粒子即量子组成。
•量子具有无法改变的固有特性：自旋，电荷，色电荷，香气等。
•创建复合系统时，会表现出新的属性-例如，轨道角动量，等旋和非零物理尺寸。

但是有趣的一点是，如果将粒子的尺寸和平面尺寸限制为二维（而不是三维），则它们的这些特性及其相互作用可以完全不同地表现出来。

长期以来，人们认为某些物质的超导电性和超流动性在低温下表现出来，分别以零电阻和零粘度表示，仅在三维材料中起作用。但是在1970年代，Michael Kosterlitz和David Thouless不仅发现这些特性可以出现在二维层中，而且发现了一种相变机理，由于这种特性，超导性在足够高的温度下会消失。随着自由度和测量，力和相互作用的数量减少，量子力学系统变得更容易研究。三维的复杂方程简化为二维。对于找不到三维解的方程，有两个解。

许多粒子，准粒子和粒子系统表现为“拓扑缺陷”，类似于“孔”（对于0维缺陷）或“弦”（对于1维缺陷），它们通过二维或三维空间。将拓扑应用于这些低温系统，可以预测物质的新拓扑状态。

在极低的温度下，二维凝聚系统中的拓扑缺陷经常成对出现，而在高温下则无法观察到。

从低温状态（在其中形成涡流对）到高温（在其中成对的独立状态）之间的过渡性质遵循Kosterlitz-Thouless过渡规则。量子物理学与拓扑学的结合导致以下事实：许多有趣的物理过程是分步发生的。薄材料的电导率会逐步出现。小磁铁的链在拓扑上表现良好。相变规则同样适用于所有二维材料。在1980年代，科斯特利茨（Kosterlitz）发现了电导率的联系，邓肯·霍尔丹（Duncan Haldane）发现了小磁体链的拓扑特性。而且，尽管这些属性的应用扩展到了物理的其他领域-统计力学，原子物理学，而且我们希望不久将扩展到电子和量子计算机-物理，解释物质在较小维度上的离散行为，其工作原理与任何数学系统都相同。

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这些新特性只能在低温或强磁场中表现出来，但这并不会使它们比通常观察到的特性更基本。量子霍尔效应，即“整个”量子磁体是拓扑结构，而“半整数”不是拓扑结构，并且您可以通过研究其各个方面来确定其性质，已经成为我们三位一体的原因。根据他们的研究，发现了新的，出乎意料的物质类型，包括拓扑特性，这些特性也出现在三维材料中。拓扑电介质，拓扑超导体和拓扑金属今天正在积极研究中，一旦受到控制，它们就有可能彻底改变电子和计算机技术。

阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Nobel）在创立诺贝尔奖时，决定将其授予对“人类最大利益”负有责任的发现。这种科学不仅得到了证明，而且已经在改变我们的生活上。尽管有许多有价值的团队，人员和发现，但是今年的诺贝尔奖使我们想起了我们发展基础科学的两个主要原因：知识和对人类的社会利益。今年，回顾一下过去在极端条件下发现的有关物质的惊人发现，这表明我们的知识已经发展了很多。展望这些发现的应用前景，激发我们寻找新一代量子技术。不确定的未来取决于我们。

哇：拓扑是用诺贝尔代替了引力波

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