托勒斯將分得800萬瑞典克朗(約2940萬元台幣)的1/2獎金,賀丹和科斯特里茲則平分另1/2獎金。拓樸學是3人成就的關鍵,評審委員會讚揚他們利用先進數學的新發現,促進凝態物理學的研究,解釋了薄層物質的電導率會以整數倍發生變化,提高新一代電子、超導體或甚至未來量子電腦的應用可能性,「感謝他們的開創性工作,現階段可著重在尋求物質嶄新和奇特的形態」,對材料科學與電子學的新應用發展,居功厥偉。
拓樸學是數學的分支,物體的拓樸物件會因外界變化,決定物質的「相」(phase),也就是形態。獲獎3名學者利用拓樸相變(topological phase transitions),來研究物質不尋常物相中的特異現象,例如超導體、超流體、磁性薄膜。
1970年初期托勒斯、科斯特里茲與研究同伴,發現拓樸相變不僅發生在冰與水間一般相變,薄層平面極冷物質也會因溫度等條件變化產生相變。此「科斯特里茲─托勒斯相變」(KT相變),是20世紀凝聚態物理學最重要發明。另一項突破是1988年,賀丹發現如同量子霍爾效應,拓樸量子流體即使沒有磁場,仍可在薄的半導體層形成。而就像物體的洞只能是整數,電導率也只能以整數倍變化。
台灣大學物理系教授高涌泉說,托勒斯與科斯特里茲是最早研究拓樸相變化的學者,賀丹則研究物質的拓樸相,啟發了拓樸絕緣體研究,若找出相關材料,說不定未來有機會應用於量子電腦。
中央研究院物理研究所所長李定國說,3人的研究對可應用於量子電腦的量子材料,有深遠貢獻,「是科學上驚人的傑出成果」;過去拓樸學是數學理論,但因他們的研究,讓拓樸學與物理學結合,後來開啟對拓樸材料的開發,目前拓樸材料為量子材料的熱門研究領域,3人研究開啟目前量子材料新研究領域,物理學界對3人獲獎的呼聲本就很高,得獎實至名歸。
諾貝爾物理獎得主的成就在於發現物質拓樸相變的新機制。薄層物質中的拓樸物件,因外界變化(如溫度)緊密排列或相互分開,就會導致物質的相變。資料來源:諾貝爾獎官網
拓樸學(topology)是數學分支,屬於幾何學的範疇,研究幾何圖形或空間在連續變化(例如拉伸或彎曲)後保持不變的性質,只考慮物體間位置關係,不考慮形狀和大小。
例如蘋果和西瓜對拓樸學家都是相同物體,而蘋果與茶杯不同,是因茶杯有一個洞(手把處)。拓樸材料的特性是結構穩定,例如甜甜圈麵糰中間有個洞,灑鹽、加糖等變化,也不會改變它就是甜甜圈。
年齡:83歲(1934/09/21)
出生地:英國蘇格蘭貝爾斯登
學歷:劍橋大學學士,康乃爾大學博士
現職:美國華盛頓大學榮譽教授
年齡:66歲(1951/09/14)
出生地:英國倫敦
學歷:劍橋大學學士,劍橋大學物理學博士
現職:美國普林斯頓大學物理學教授
年齡:73歲(1942)
出生地:英國蘇格蘭亞伯丁
學歷:劍橋大學碩士,牛津大學高能物理學博士
現職:美國布朗大學物理學教授
資料來源:綜合外電