時隔55年，諾貝爾物理學(xué)獎迎來了第三位女性科學(xué)家!

2018年的諾貝爾獎物理學(xué)獎公布：獲獎?wù)呤敲绹锢韺W(xué)家Arthur Ashkin，以及法國物理學(xué)家Gerard Mourou和加拿大物理學(xué)家Donna Strickland，獲獎原因是他們對激光物理學(xué)領(lǐng)域做出的突出貢獻。值得一提，Donna Strickland是歷史上第三位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的女性科學(xué)家。

繼2018年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎公布之后，就在剛才，被視為諾貝爾獎“C位”的2018年諾貝爾獎物理學(xué)獎得主正式公布！

今年的獲獎?wù)哂袃山M，一是美國物理學(xué)家 Arthur Ashkin，原因是發(fā)明了“光鑷”，光鑷或光鉗是一種通過高度聚焦激光束產(chǎn)生力移動微小透明物體的裝置。其中把持物體的區(qū)域也稱為光阱，相應(yīng)的技術(shù)稱作光學(xué)捕捉。這種技術(shù)可以用于移動細胞或病毒顆粒，把細胞捏成各種形狀，或者冷卻原子。由于光鑷的力可以精準地直接作用于細胞甚至更小的目標，光鑷在生物學(xué)方面的應(yīng)用越來越廣泛。

介電質(zhì)顆粒會吸引到光束聚焦點中心。作用于物體上力的大小與物體到光束中心的距離成正比，就像彈簧系統(tǒng)。來源：維基百科

亞瑟·阿什金（Arthur Ashkin），生于1922年9月2日，美國物理學(xué)家，曾在貝爾實驗室和朗訊科技公司工作過。他在20世紀60年代后期開始了用激光操縱微粒的工作，這導(dǎo)致1986年光鑷的發(fā)明。他還開創(chuàng)了光學(xué)俘獲過程，最終用于操縱原子、分子和生物細胞。他發(fā)現(xiàn)光的輻射可以分解為光學(xué)梯度和散射力。 他被許多人認為是光鑷研究領(lǐng)域之父。

阿什金的研究為朱棣文在冷卻和捕獲原子方面的研究打下了基礎(chǔ)，朱棣文獲得了1997年諾貝爾物理學(xué)獎。

阿什金獲得了美國光學(xué)學(xué)會（OSA），美國物理學(xué)會（APS）和電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的高度評價。他在1992年從貝爾實驗室退休，多年來發(fā)表許多研究論文，擁有47項專利。他曾獲得2003年約瑟夫·基思利測量科學(xué)進展獎和2004年哈維獎。他于1984年當(dāng)選為美國國家工程院院士，1996年當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士。目前，他繼續(xù)工作在他的家庭實驗室。

除此之外，他還因其在光纖折射、二次諧波產(chǎn)生和光纖非線性光學(xué)方面的研究而聞名。

另一組是法國物理學(xué)家Gerard Mourou和加拿大物理學(xué)家Donna Strickland，獲獎原因是他們發(fā)明了高強度激光脈沖。

法國物理學(xué)家Gerard Mourou

Gérard Mourou是法國電氣工程和激光領(lǐng)域的先驅(qū)。他和Donna Strickland共同發(fā)明了一種叫“啁啾脈沖放大”(chirped pulse amplification，簡稱CPA)的技術(shù)，后來被用來制造超短波脈沖，即非常高強度(terawatt)的激光脈沖。1994年，Mourou和他密歇根大學(xué)的團隊發(fā)現(xiàn)，自聚焦折射（self-focusing refraction，Kerr 效應(yīng)）與大氣中太赫茲強度激光束的電離和稀疏的自衰減衍射（self-attenuating diffraction）之間的平衡，會產(chǎn)生“細絲（filament）”。它可以充當(dāng)光束的波導(dǎo)，從而防止發(fā)散。

他曾在ENSTA（法國Palaiseau）擔(dān)任Laboratoire d'Optique Appliquee實驗室主任，也是巴黎綜合理工大學(xué)的教授。1990年，他擔(dān)任密歇根大學(xué)超快光學(xué)科學(xué)中心(CUOS)的創(chuàng)始主任。

2015年11月23日，他參加了在布加勒斯特舉行的第三屆圣誕節(jié)講座。他的演講題為《突破未知：極光、科學(xué)與藝術(shù)》。之前的講座由托Thomas Kibble爵士和Joseph Silk教授主講。

加拿大物理學(xué)家Donna Strickland

非常諷刺的是，作為歷史上第三位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的女性科學(xué)家，關(guān)于Strickland的介紹卻無法直接找到中文。根據(jù)她在Waterloo大學(xué)的官方簡歷：

2014年OSA董事會

2013年OSA主席

2011年OSA副主席

2008-2011 OSA任命國際光學(xué)委員會（ICO）委員會代表

2005-2007 OSA董事會主任

2004-2010專題編輯，光學(xué)快報

諾貝爾物理學(xué)獎：歷史上華人獲獎次數(shù)最多的諾獎

說到諾貝爾物理學(xué)獎，首先想到的是一連串在物理課本上為人熟知的名字，還有就是這是華人獲獎最多的諾貝爾獎。

歷史上先后共有6位華人獲得了諾貝爾物理學(xué)獎：

李政道

1957年，年僅31歲的李政道與另一位華裔物理學(xué)家楊振寧共同獲得這一年的諾貝爾物理學(xué)獎，貢獻是發(fā)現(xiàn)弱作用下宇稱不守恒（又稱P破壞或P不守恒定理），成為有史以來首次獲得諾貝爾獎的華人之一。

李政道1926年出生于中國上海市，因抗日戰(zhàn)爭而未能完成中學(xué)學(xué)業(yè)。1943年，他考入遷至貴州的浙江大學(xué)物理系，師從束星北及王淦昌等人。后又轉(zhuǎn)學(xué)到在昆明的西南聯(lián)合大學(xué)為二年級生，師從吳大猷等人。

抗戰(zhàn)結(jié)束后，李政道在導(dǎo)師吳大猷的推薦下，于1946年赴美進入芝加哥大學(xué)，并在1950年獲得博士學(xué)位。1953年，李政道在美國哥倫比亞大學(xué)擔(dān)任助理教授，其研究工作也集中在粒子物理和場論領(lǐng)域。

在獲得諾貝爾物理學(xué)獎5年后，李政道于1962年加入美國國籍。

楊振寧

1957年，楊振寧與李政道共同獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎，獲獎理由也是發(fā)現(xiàn)弱作用下宇稱不守恒。

楊振寧比李政道年長4歲，1922年出生于中國安徽省會合肥市。楊振寧的父親楊武之曾獲得美國芝加哥大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位，回國后擔(dān)任清華大學(xué)與西南聯(lián)合大學(xué)數(shù)學(xué)系主任多年。而楊振寧本人也于1942年畢業(yè)于昆明的西南聯(lián)合大學(xué)，與李政道一樣師從吳大猷。

1945年，楊振寧考取公費留學(xué)赴美，就讀于芝加哥大學(xué)，并在1948年取得博士學(xué)位。1949年，楊振寧進入美國普林斯頓高等研究院進行博士后研究工作，并開始同李政道進行了一段長達十多年的科研合作。

楊振寧于1964年加入美國國籍，但2015年放棄美國國籍，加入中華人民共和國國籍。

丁肇中

丁肇中在1976年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，他的獲獎理由是發(fā)現(xiàn)了一種新的次原子粒子，并把這種新粒子命名為“J粒子”。

1936年，丁肇中出生在美國密歇根州的安娜堡，當(dāng)時他的父母正在美國進行學(xué)術(shù)訪問，而丁肇中也因此意外獲得了美國公民身份。不過，在出生后兩個月，丁肇中就隨父母回到中國。

1949年，丁肇中全家輾轉(zhuǎn)遷至***。他在高中畢業(yè)后被保送進入***國立成功大學(xué)的前身——***省立臺南工學(xué)院，并在該校機械工程系就讀。但到了1956年9月，丁肇中以志趣不合為由休學(xué)，轉(zhuǎn)赴美國密歇根大學(xué)修習(xí)工程學(xué)、數(shù)學(xué)和物理學(xué)，先后在1959年獲得數(shù)學(xué)和物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，在1962年獲得物理博士學(xué)位。畢業(yè)后，丁肇中立志要從事研究工作，并在1967年起轉(zhuǎn)到美國麻省理工學(xué)院擔(dān)任教授，主要研究高能實驗粒子物理學(xué)。

1974年，丁肇中與美國斯坦福大學(xué)教授伯頓·里克特幾乎同時各自發(fā)現(xiàn)新的基本粒子－J/ψ基本粒子。兩人也因此在1976年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎及美國政府的勞倫斯獎，而且丁肇中在頒獎典禮上使用中文發(fā)表演講。

朱棣文

1997年，時年49歲的朱棣文因“發(fā)展了用激光（鐳射）冷卻和捕獲原子的方法”獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎。

1948年，朱棣文出生在美國密蘇里州圣劉易斯。他1970年于羅切斯特大學(xué)大學(xué)本科畢業(yè)，1976年于加州大學(xué)伯克利分校獲物理學(xué)博士學(xué)位。朱棣文的父親朱汝瑾是美國MIT的化學(xué)工程博士，并且任教于圣劉易斯華盛頓大學(xué)以及紐約大學(xué)理工學(xué)院的前身布魯克林工學(xué)院。其外祖父李書田在美國康奈爾獲得土木工程博士學(xué)位，是中國近代水利工程科學(xué)的開拓者之一，曾任天津北洋大學(xué)工學(xué)院院長。他母親的伯父是著名的物理學(xué)家李書華也是一位物理學(xué)博士，并曾擔(dān)任中華民國教育部長。朱棣文的哥哥朱筑文，也是美國斯坦福大學(xué)的生物化學(xué)及醫(yī)學(xué)教授。

2008年12月15日，美國總統(tǒng)奧巴馬提名朱棣文出任能源部長。他在2009年1月21日宣誓就任，成為繼前勞工部部長趙小蘭后，第二位出任美國內(nèi)閣首長的華人，更是首位擔(dān)任美國內(nèi)閣首長的諾貝爾獎得主。2013年2月1日，朱棣文宣布辭任能源部長職務(wù)。

崔琦

1998年，崔琦與羅伯特·勞夫林及霍斯特·施特默共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎，他是以“分數(shù)量子霍爾效應(yīng)”研究成果而獲獎。

崔琦在1939年出生于中國河南省寶豐。1951年，他只身到了香港，先后就讀于香港培正中學(xué)和金文泰中學(xué)。畢業(yè)后，獲得教會獎學(xué)金赴美留學(xué)，于1958年入讀美國伊利諾伊州奧古斯塔納學(xué)院主修數(shù)學(xué)。隨后，他進入美國芝加哥大學(xué)物理系，并在1967年獲得博士學(xué)位。1968至1982年，崔琦在MIT及美國貝爾實驗室擔(dān)任研究員，從事固態(tài)物理研究，并在1982年轉(zhuǎn)任美國普林斯頓大學(xué)電機工程系教授。

高錕

高錕在2009年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，以表彰他“在光傳輸于纖維的光學(xué)通信領(lǐng)域突破性成就”，因此他也有“光纖之父”之譽。

高錕1933年生于中國上海，祖籍江蘇金山，1948年家族移居***，1949年移居香港，完成中學(xué)教育后赴英留學(xué)。1957年取得英國倫敦大學(xué)學(xué)院電子工程理學(xué)學(xué)士學(xué)位，后于1965年取得倫敦大學(xué)學(xué)院電機工程博士學(xué)位。他擁有英國、美國國籍及香港永久居民身份。

1987年，高錕出任香港中文大學(xué)第三任校長，并在1989年創(chuàng)立訊息工程學(xué)系，直至2009年正式退休，同年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

2018 諾貝爾物理學(xué)獎預(yù)測：量子糾纏、鈣鈦礦太陽能電池、減速乃至凍結(jié)光

那么，對于2018年的諾貝爾物理學(xué)獎，各界又有什么預(yù)測呢？

1、量子糾纏

量子力學(xué)認為，兩個處于量子糾纏態(tài)的粒子，無論相隔多遠，改變其中一個粒子的狀態(tài)，另一個粒子的狀態(tài)就會立即隨之改變。愛因斯坦曾將量子糾纏現(xiàn)象稱為“遠距離鬧鬼”（spooky action at a distance）。

1964年，物理學(xué)家約翰·貝爾（John Bell）提出了一種測試“遠距離鬧鬼”效應(yīng)的方法。在隨后的幾十年里，科學(xué)家對所謂的“貝爾不等式”進行了越來越嚴格的測試。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長、中國物理學(xué)家潘建偉（現(xiàn)年48歲）

中國科技大學(xué)潘建偉教授領(lǐng)銜的量子通信團隊在量子糾纏與量子通信領(lǐng)域做出了突破性的貢獻。2016年8月，中國成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”。2017年9月，中國科學(xué)院院長白春禮與奧地利科學(xué)院院長安東·蔡林格進行了世界首次洲際量子保密視頻通話。這些成果表明，中國科學(xué)家不僅通過實驗證明了量子糾纏的存在，還借此實現(xiàn)了量子保密通信。

量子通信是量子糾纏實用化的重要關(guān)鍵，其安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性，保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無條件安全，可以從根本上、永久性地解決信息安全問題。

潘建偉也因此獲得了2017年“未來科學(xué)大獎”的“物質(zhì)科學(xué)獎”，以表彰他在量子技術(shù)方面的創(chuàng)造性貢獻，使基于量子密鑰分發(fā)的安全通信成為現(xiàn)實可能。

但是，根據(jù)外媒Discovery的預(yù)測，諾貝爾評審委員會更有可能將物理學(xué)獎頒發(fā)給提出實驗方法的科學(xué)家。

要通過科學(xué)實驗來證明量子糾纏現(xiàn)象極其困難，因為即便是最微小的環(huán)境干擾，也有可能破壞相關(guān)粒子間的聯(lián)系。

左起：法國物理學(xué)家Alain Aspect（現(xiàn)年71歲）、美國理論和實驗物理學(xué)家John Clauser（現(xiàn)年75歲）和奧地利量子論物理學(xué)家Anton Zeilinger（現(xiàn)年73歲）

2010年，法國物理學(xué)家Alain Aspect（現(xiàn)年71歲）、美國理論和實驗物理學(xué)家John Clauser（現(xiàn)年75歲）和奧地利量子論物理學(xué)家Anton Zeilinger（現(xiàn)年73歲），因其在量子糾纏實驗領(lǐng)域的工作而獲得了沃爾夫物理學(xué)獎，這個獎項就像拉斯克獎于諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎一樣，被視為諾貝爾物理學(xué)獎的預(yù)測者。因此，這三位科學(xué)家是2018年諾貝爾物理學(xué)獎的有力候選者。

2、鈣鈦礦太陽能電池

鈣鈦礦是19世紀在俄羅斯烏拉爾山脈首次發(fā)現(xiàn)的礦物，以俄羅斯礦物學(xué)家Lev Perovski命名。2009年，日本橫濱東南大學(xué)的宮坂力（Tsutomu Miyasaka，現(xiàn)年73歲）及其同事首次提出在太陽能電池中使用鈣鈦礦的想法。幾經(jīng)改良，其發(fā)電效果已經(jīng)超過20％，與傳統(tǒng)硅太陽能電池的性能相媲美。

日本橫濱東南大學(xué)的宮坂力（Tsutomu Miyasaka）

鈣鈦礦太陽能電池具有許多優(yōu)點：制造起來相對便宜，可以噴涂在各種物質(zhì)表面，并且可以吸收所有可見波長的太陽光的能量。但許多鈣鈦礦中含有鉛，這是一種有毒金屬。如果研究人員能夠解決這個問題，那么鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的未來前景將大有希望。

2014年，藍光LED獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。因此，鈣鈦礦太陽能電池這項能源創(chuàng)新技術(shù)也在今年預(yù)測名單之中。

3、減速甚至凍結(jié)光

光在真空中以每秒30萬公里的速度傳播。但近幾十年來，科學(xué)家們使用特殊材料將光的傳播速度減慢，甚至在某些情況下完全停止。

丹麥物理學(xué)家Lene V. Hau（現(xiàn)年58歲）

1999年，由丹麥物理學(xué)家Lene Hau（現(xiàn)年58歲）領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)研究團隊，將光線通過冷卻到絕對零度以上幾十億分之一的鈉原子氣體，使光速變?yōu)槊啃r38英里。在那種條件下，光子也形成了一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，稱為“玻色-愛因斯坦凝態(tài)”（Bose–Einstein condensate）。研究人員發(fā)現(xiàn)，其光學(xué)特性可以用控制激光進行操作。

2001年，Lene Hau的團隊將光完全停止了大約一毫秒。2013年，德國科學(xué)家在水晶內(nèi)將光停止了整整一分鐘。這展示的不僅僅是物理學(xué)家的實驗技巧，以這種方式操縱光在未來可能會實現(xiàn)更好的計算機和通信網(wǎng)絡(luò)。

由于Lene Hau是減慢并停止光傳播實驗的先驅(qū)之一，她也是2018年諾貝爾物理學(xué)獎的有力競爭者。不僅如此，如果她真的獲獎，還可以打破諾貝爾物理學(xué)獎超過50年由男性霸占的記錄。

獲得諾獎是一項光榮而偉大的成就，然而，沒有獲得諾貝爾獎，也不會減損研究工作本身的意義絲毫。沒有科學(xué)家是為了獲得諾貝爾獎而從事科研。感謝諾貝爾獎以及所有其他表彰科學(xué)工作者的獎項，它們更重要的意義是讓公眾和社會對科學(xué)家及其成果有更好的認知。

最后，再介紹一下歷史上僅有的一位獲得了兩次諾貝爾物理學(xué)獎的科學(xué)家，也是計算機科學(xué)領(lǐng)域工作者需要致敬的人物——美國物理學(xué)家約翰·巴丁（John Bardeen），他因發(fā)明晶體管及其相關(guān)效應(yīng)和超導(dǎo)的BCS理論，分別在1956年、1972年兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。