作者｜周超臣

頭圖｜視覺(jué)中國(guó)

2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉。

北京時(shí)間 10 月 4 日 17:45，在瑞典首都斯德哥爾摩，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將 2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)物理學(xué)家阿蘭 · 阿斯佩（Alain Aspect）、美國(guó)理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家約翰 · 弗朗西斯 · 克勞澤（John F. Clauser） 和奧地利科學(xué)家安東 · 塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他們?cè)诹孔有畔⒖茖W(xué)研究方面作出的貢獻(xiàn)—— Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger 各自使用糾纏量子態(tài)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，其中兩個(gè)粒子即使在分離時(shí)也表現(xiàn)得像一個(gè)單元，他們的結(jié)果為基于量子信息的新技術(shù)掃清了道路。

獲獎(jiǎng)?wù)邔@得一份證書(shū)、金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金。2022 年諾貝爾獎(jiǎng)各個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的獎(jiǎng)金是 1000 萬(wàn)瑞典克朗，按照當(dāng)前匯率，約合 650 萬(wàn)元人民幣。三位科學(xué)家將平分這 1000 萬(wàn)瑞典克朗。從 2020 年開(kāi)始，獎(jiǎng)金從 900 萬(wàn)瑞典克朗提升到 1000 萬(wàn)瑞典克朗，可能主要是為了應(yīng)對(duì)通貨膨脹。

對(duì)于三位的獲獎(jiǎng)，諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席 Anders Irbäck 說(shuō)：" 越來(lái)越清楚的是，一種新型的量子技術(shù)正在出現(xiàn)。我們可以看到，獲獎(jiǎng)?wù)咴诩m纏態(tài)方面的工作非常重要，甚至超出了關(guān)于量子力學(xué)解釋的基本問(wèn)題。"

這三位物理學(xué)家開(kāi)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(jué)上可能的要強(qiáng)得多。1960 年代，約翰 · 斯圖爾特 · 貝爾提出了以他的名字命名的數(shù)學(xué)不等式。1972 年，約翰 · 克勞澤與史達(dá)特 · 弗利曼（Stuart Freedman）首先完成了檢試貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)。1982 年，阿蘭 · 阿斯佩的博士論文以這種檢試實(shí)驗(yàn)為題目。他們得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合量子力學(xué)的預(yù)測(cè)，不符合定域性隱變量理論的預(yù)測(cè)，因此證實(shí)定域性隱變量理論不成立。

用貝爾不等式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖片 © Johan Jarnestad/ 瑞典皇家科學(xué)院

值得一提的是，上述三位獲獎(jiǎng)?wù)呤?2021 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的最大熱門(mén)。

不過(guò)去年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)最終頒給了意大利科學(xué)家喬治 · 帕里西（Giorgio Parisi ）、美國(guó)科學(xué)家真鍋淑郎（Syukuro Manabe）和德國(guó)科學(xué)家克勞斯 · 哈塞爾曼（Klaus Hasselmann），" 以表彰他們?yōu)槲覀兝斫鈴?fù)雜物理系統(tǒng)所作出的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn) "。其中，一半獎(jiǎng)金聯(lián)合授予了真鍋淑郎與克勞斯 · 哈塞爾曼，" 以表彰他們?cè)趯?duì)地球氣候進(jìn)行物理建模、量化全球變暖預(yù)測(cè)的變異性和可靠性方面的貢獻(xiàn) "。從地球近年尤其是今年遭受的極端天氣越來(lái)越多、越來(lái)越嚴(yán)重來(lái)看，這個(gè)頒獎(jiǎng)實(shí)至名歸。

跟那些諾貝爾獎(jiǎng)的長(zhǎng)期陪跑者相比，去年遺憾沒(méi)獲獎(jiǎng)的三位熱門(mén)科學(xué)家是幸運(yùn)的，這份遺憾只維持了一年。可能正應(yīng)了那句老話：" 遇事不決，量子力學(xué) "。他們可以被稱為是 " 微觀世界的魔術(shù)師 "。

量子力學(xué)的影響不可言喻，被應(yīng)用于包括量子計(jì)算機(jī)、量子網(wǎng)絡(luò)和量子加密通信等。這一發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素是量子力學(xué)如何允許兩個(gè)或多個(gè)粒子以所謂的糾纏態(tài)存在。糾纏對(duì)中的一個(gè)粒子發(fā)生的事情決定了另一個(gè)粒子發(fā)生的事情，即使它們相距很遠(yuǎn)—— 2017 年 6 月 16 日，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星墨子號(hào)首先成功實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)量子糾纏光子被分發(fā)到相距超過(guò) 1200 公里的距離后，仍可繼續(xù)保持其量子糾纏的狀態(tài)。

量子糾纏，圖片 © Johan Jarnestad/ 瑞典皇家科學(xué)院

另外，這三位科學(xué)家曾在 2010 年共同獲得了沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)诹孔蛹m纏領(lǐng)域的成就，為量子通信和量子計(jì)算等量子信息技術(shù)建立了基礎(chǔ)。

阿蘭 · 阿斯佩（Alain Aspect）

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2013 年 10 月 7 日，丹麥哥本哈根，法國(guó)物理學(xué)家阿蘭 · 阿斯佩站在丹麥女王瑪格麗特旁邊。阿蘭 · 阿斯佩榮獲 2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。圖片：視覺(jué)中國(guó)

阿斯佩于 1947 年 6 月出生在法國(guó)西南部阿基坦地區(qū)的阿根鎮(zhèn)，畢業(yè)于法國(guó)的一所地區(qū)性大學(xué)奧賽大學(xué)（Université d ’ Orsay）。1983 年，獲得奧賽大學(xué)博士學(xué)位。目前，阿斯佩是巴黎著名的國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）的研究主任、在 Institut d'Optique 擔(dān)任 Augustin Fresnel 主席，同時(shí)也是巴黎 ÉcolePolytechnique 的教授。曾獲得了 2010 年沃爾夫物理獎(jiǎng)、2012 年的愛(ài)因斯坦獎(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)。

2015 年，他被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)外籍會(huì)員時(shí)，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)稱他在量子光學(xué)和原子物理學(xué)方面的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方面做出了突出貢獻(xiàn)，是第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)演示中排除測(cè)量站之間的超光速通信，讓量子力學(xué)使可分離的隱變量理論失效，也是第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)上演示了單光子的波粒二象性的科學(xué)家。他與人共同發(fā)明了速度選擇性相干群體捕獲技術(shù)，是第一個(gè)在相同條件下比較費(fèi)米子和玻色子的 Hanbury Brown-Twiss 相關(guān)性，并且首次證明了在超冷原子系統(tǒng)中的安德森定域化。他的實(shí)驗(yàn)闡明了單光子，光子對(duì)和原子的量子力學(xué)行為的基本方面。

約翰 · 弗朗西斯 · 克勞澤（John F. Clauser）

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2022 年 10 月 4 日，美國(guó)加州，約翰 · 弗朗西斯 · 克勞澤打電話。當(dāng)日，約翰 · 弗朗西斯 · 克勞澤與另外兩位科學(xué)家榮獲 2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。圖片：視覺(jué)中國(guó)

克勞澤于 1942 年出生于加利福尼亞州帕薩迪納市。1964 年，獲得了加州理工學(xué)院物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，兩年后獲得物理學(xué)碩士學(xué)位，1969 年獲得了哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。1972 年，他與 Stuart Freedman 合作，對(duì) CHSH-Bell 定理預(yù)測(cè)進(jìn)行了第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這是世界上第一次觀察到量子糾纏，也是第一次對(duì)違反貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)觀察。

安東 · 塞林格（Anton Zeilinger）

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2013 年 5 月 3 日，奧地利維也納，奧地利量子力學(xué)物理學(xué)家安東 · 塞林格在維也納歌劇舞會(huì)上。瑞典皇家科學(xué)院于 2022 年 10 月 4 日決定將 2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安東 · 塞林格和其他兩位量子力學(xué)科學(xué)家。圖片：視覺(jué)中國(guó)

塞林格于 1945 年出生于奧地利，1971 年在維也納大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前擔(dān)任維也納大學(xué)物理學(xué)名譽(yù)教授，奧地利科學(xué)院量子光學(xué)與量子信息研究所高級(jí)科學(xué)家。他也曾任奧地利物理學(xué)會(huì)主席，現(xiàn)任奧地利科學(xué)院院長(zhǎng)。他是一位量子物理學(xué)家，對(duì)量子物理學(xué)基礎(chǔ)概念和實(shí)驗(yàn)方面做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，這些業(yè)已成為快速發(fā)展的量子信息領(lǐng)域的基石。

截至 2022 年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已頒發(fā)過(guò) 116 次，其中，47 次為單獨(dú)獲獎(jiǎng)?wù)撸?2 次為兩人共享，37 次為三人共享。另外，第一次世界大戰(zhàn)（1914~1918）和第二次世界大戰(zhàn)（1939~1945）期間，在 1916 年、1931 年、1934 年、1940 年、1941 年、1942 年等六年里沒(méi)有頒發(fā)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

從 1901 年到 2022 年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)共授予了 222 位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。但由于約翰 · 巴丁曾在 1956 年和 1972 年兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，所以實(shí)際獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的共 221 人，其中女性獲獎(jiǎng)?wù)咧挥?4 位。

最后附上過(guò)去十年（2012~2021）諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主及獲獎(jiǎng)理由

2021 年——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予三位科學(xué)家，分別是真鍋淑郎 ( Syukuro Manabe ) 、克勞斯 · 哈塞爾曼 ( Klaus Hasselmann ) 和喬治 · 帕里西 ( Giorgio Parisi ) ，以表彰他們 " 對(duì)于我們對(duì)復(fù)雜物理系統(tǒng)的理解 " 所做的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

2020 年——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了三位獲獎(jiǎng)?wù)撸驗(yàn)?" 他們發(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇異的現(xiàn)象之一——黑洞 "。英國(guó)科學(xué)家羅杰彭羅斯因證明黑洞是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的直接結(jié)果而獲獎(jiǎng)；德國(guó)科學(xué)家賴因哈德根策爾和美國(guó)科學(xué)家安德烈婭蓋茲因在銀河系中央發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量天體而獲獎(jiǎng)。

2019 年—— " 因在我們理解宇宙演化和地球在宇宙中位置的貢獻(xiàn) "，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予兩個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家：加拿大裔美國(guó)科學(xué)家詹姆斯皮布爾斯的獲獎(jiǎng)理由是他在物理宇宙學(xué)領(lǐng)域的理論性發(fā)現(xiàn)；而瑞士科學(xué)家米歇爾馬約爾與瑞士科學(xué)家迪迪埃奎洛茲則因 " 發(fā)現(xiàn)了圍繞其他類太陽(yáng)恒星運(yùn)行的系外行星 " 獲獎(jiǎng)。

2018 年——因在激光物理學(xué)領(lǐng)域的突破性發(fā)明，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予發(fā)明光鑷的美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家阿瑟 · 阿什金（Arthur Ashkin），與發(fā)明啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）的法國(guó)巴黎綜合理工學(xué)院科學(xué)家熱拉爾 · 穆魯（Gérard Mourou）和加拿大滑鐵盧大學(xué)科學(xué)家唐娜 · 斯特里克蘭（Donna Strickland）。

2017 年——因?qū)?LIGO 探測(cè)器（激光干涉引力波天文臺(tái)）和引力波探測(cè)的決定性貢獻(xiàn)，美國(guó)科學(xué)家雷納 · 韋斯、巴里 · 巴里什和基普 · 索恩被授予 2017 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2016 年——因在理論上發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的拓?fù)湎嘧兒屯負(fù)湎喽鴺s獲該獎(jiǎng)項(xiàng)，英國(guó)科學(xué)家大衛(wèi)索利斯、鄧肯霍爾丹和邁克爾科斯特利茨被授予 2016 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2015 年——因發(fā)現(xiàn)中微子振蕩，證明中微子有質(zhì)量，日本科學(xué)家梶田隆章和加拿大科學(xué)家亞瑟麥克唐納共同獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2014 年——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主是日本科學(xué)家赤崎勇、日裔美國(guó)科學(xué)家中村修二及日本科學(xué)家天野浩。他們開(kāi)發(fā)了藍(lán)色發(fā)光二極管 ( LED ) ，使節(jié)電的高亮度照明器材成為可能，極大改變了人們的生活。

2013 年——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予比利時(shí)理論物理學(xué)者弗朗索瓦恩格勒和英國(guó)理論物理學(xué)家彼得希格斯，兩人因預(yù)測(cè)被稱為 " 上帝粒子 " 的希格斯玻色子的存在而獲獎(jiǎng)。

2012 年——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由法國(guó)科學(xué)家塞爾日阿羅什與美國(guó)科學(xué)家大衛(wèi)維因蘭德獲得，兩位物理學(xué)家因?yàn)樵诹孔庸鈱W(xué)領(lǐng)域?qū)馀c物質(zhì)間的密切關(guān)系和相互作用的研究而獲得表彰。