标题:3英国学者 获诺贝尔物理奖
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以拓朴学研究物质状态
〔编译管淑平／综合报导〕三名在美国任教的英国学者，以在凝态物理学中有关物质拓朴
相变和拓朴相的理论发现，摘下今年诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院指出，这三人的研
究“揭开了奇异物质的奥秘”，未来可应用于材料科学和电子学，尤其是在超小的量子尺
度，有助于未来量子电脑的诞生。
可用在未来的量子电脑
这三人分别为现年八十二岁的华盛顿大学名誉教授杜列斯（David Thouless）、六十五岁
的普林斯顿大学物理学教授哈尔丹（Duncan Haldane），以及七十三岁的布朗大学物理学
教授科斯特利兹（Michael Kosterlitz）。杜列斯分得二分之一的奖金，另一半奖金由其
余两人平分。三人均在英国出生。
他们利用数学领域“拓朴学”研究物质的异常相或状态，如超导体、超流体或者磁性薄膜
。瑞典皇家科学院形容三人的研究“开启了未知世界的大门，在此世界中，物质能呈现异
常状态”，“拜其开创性研究之赐，现在已在追寻物质的新奇异相”。
拓朴学是数学的一支，描述物体在逐步变形下仍维持不变之物质特性。诺贝尔物理奖委员
会委员韩森，以贝果、椒盐脆饼与肉桂面包来解释，表示这些东西虽然都不一样，但拓朴
学家只在乎它们有几个洞：贝果一个、饼干两个，肉桂面包没有。
物质从固态变成液态、气态的“相变”明显可见，但物质也能经历影响其电子特性的拓朴
阶段变化。超导体就是一个例子。
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相变：物质相态彼此转变，例如冰融化变成水。科斯特利兹和杜列斯利用拓朴学，说明极
冷物质在薄层的拓朴相变。在低温状态下，涡旋组成形，然后在相变温度下突然分裂。这
是二十世纪凝态物理学最重要的发现之一。
科斯特利兹和杜列斯在一九七○年代初期，“展示了超导性可在低温下发生，也解释了在
较高温度下使超导特性消失的机制，即相变”，颠覆了当时认为超导性或超流体性无法在
超薄到可说只具有二维度薄层物质中出现之理论。
杜列斯于一九八○年代成功解释了先前一项实验，即超薄导电层中的导电性能以精准的整
数测量，这些整数具拓朴性；大约同时，哈尔丹发现如何利用拓朴概念，了解在一些物质
中所发现的小磁性链结特性。
颂词说，“过去十年间，此领域的研究提振了凝态物理学的前线研究，尤其因为具有拓朴
性质的物质可望用于新世代电子和超导体，或者用于未来的量子电脑。”
哈尔丹透过视讯在记者会上说，获奖令他感到“非常意外，也非常高兴”。他说，获奖的
研究是意外的发现，“大多数的重大发现都是这么来的：你无意间发现它，而且你有幸知
道你发现了非常有意思的东西”。
拥有英、美双重国籍的科斯特利兹，目前在芬兰阿尔托大学担任客座教授，他接到通知时
正要去吃午餐，“我有点头昏眼花，还在消化。”他说，当年二十多岁的他“完全无知”
，反成利器，“我没有先入为主的想法”，“我够年轻、也够愚笨到去挑战它（既定科学
理论）。”