诺贝尔物理学奖背后的社会影响力

文_迟倩颖

诺贝尔奖（以下简称“诺奖”）设立于现代物理学革命的开端，陪伴了现代物理学和整个现代科学的发展，因而在诺贝尔所有奖项中，最负盛名的当数诺贝尔物理学奖。2023 年10 月3 日，诺贝尔物理学奖授予皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶，以表彰他们用于研究物质中电子动力学产生阿秒脉冲光的实验方法。时隔五年，诺贝尔物理学奖再次授予激光领域，也让人们将追溯的目光投向2018 年荣获诺贝尔物理学奖的“啁啾脉冲放大”技术。正是背靠这项强大的核心技术，全飞秒手术让曾经的“眼镜一族”可以重获清晰视界。可以说，诺贝尔物理学奖既代表科学领域最前沿的成就，又与我们的社会生活息息相关。

见证物理学发展的不同阶段

历届诺贝尔物理学奖获奖理由，可以对应到物理学发展的不同阶段。第一阶段是1901 年到1938 年。从首届诺贝尔物理学奖得主伦琴发现X 射线，到恩利克·费米证明由中子辐照而产生的新放射性元素的存在,以及发现由慢中子引发的核反应，这一阶段的诺奖主要给与建立新的物理原理有关的发现。第二个阶段是从1939 年到1965 年。这一阶段继续授奖给基础原理方面的工作，关注物理学分支的奠基工作。从劳伦斯发明回旋加速器，到朝永振一郎、施温格、费曼创立量子电动力学，物理学的各个分支在这个阶段逐渐成型。1966 年后是第三阶段。除了几次奖给工程上的发明之外几乎都属于粒子物理、原子分子光学、凝聚态物理、天体物理这四大领域。粒子物理方面主要和发现新粒子有关；原子分子光学方面主要是实验技术上的改进，让人们可以操纵微观粒子，这些技术也有明显的应用前景；凝聚态物理方面多和物质的特殊性质，特别是超导超流有关；天体物理有的和粒子物理关系比较大，有的和核物理关系比较大，有的和广义相对论、宇宙学关系比较大。这四大领域也是各大学物理系PhD 项目开设的主要方向。

影响社会生活的方方面面

如果按照时间轴探索诺贝尔物理学奖百年成就，就会发现，那些对我们的社会生活产生重要影响的科学技术其实离我们很近。20 世纪第一个十年，是物理学家大放异彩的十年。1901 年，德国科学家伦琴因1895 年发现X 射线而获奖，如今此项研究已经广泛应用在医学诊断、结晶学、天文观测等方面。1903 年，“自发放射性带来的非凡价值”和“分离出自发放射性物质的重大发现”应用于医学上X 射线检查、癌症化疗，以及工业生产线上的自动品质控制系统，还可应用于夜光手表、烟火感应器等制作。1904 年，“对重要的气体的密度的测定”以及由这些研究而发现“氩”这种稀有气体，广泛应用到焊接、探测、照明……1905 年，“关于阴极射线的研究”将电视、示波器以及各种显示器带进千家万户。1906 年，诺贝尔物理学奖表彰“对气体导电的理论和实验研究”，因发现了电子，实现全方位的产业革命。1910 年，“关于气体和液体的状态方程的研究”几乎承包了大半本热力学的内容。

20 世纪第二个十年，是社会发展产生巨大变革的十年。1911 年，“发现影响热辐射的定律”解释了太阳（恒星）发光现象，应用于夜视仪，人体红外热成像……1912 年，古斯塔夫·达伦“发明用于控制灯塔和浮标中气体蓄积器的自动调节阀”，现在海洋中的灯塔、航标依然在使用这种装置自动调节发出闪光信号，让人类实现稳定长距离航行。1915 年“用X 射线对晶体结构的研究”带来了重要的影响，此后高分子材料、分子生物学等各种结构的研究都离不开这个理论。1917 年，“发现元素的特征伦琴辐射”，最常见的就是磷火，可以用于DNA 标记、照明、宝石矿物鉴定和钞票防伪以及免疫学检测。1920 年，“推动物理学的精密测量的、有关镍钢合金的反常现象的发现”，不变钢就此诞生。

20 世纪后半叶到21 世纪初，物理学奖的成果显著。1935 年，“发现中子”成为研究核反应、核武器的基础，开发出中子显微镜、透镜及活化研究技术并广泛应用。1964年，“在量子电子领域的基础工作，为振荡器和放大器提供理论指导”，促进精确测量、焊接与切割、分析学、军事、IT、数据处理和医学（疾病治疗）等领域发展。1986 年，在“电子光学方面的基础工作以及第一台电子显微镜的设计”基础上，发明了扫描隧道显微镜。2000 年，“发明集成电路”带来了信息和通信技术。2010 年，“关于二维材料石墨烯的开创性实验”使石墨烯实现广泛应用，带来电子元器件的革命。

华人的“勋章”

诺奖自1901 年颁发以来，共有六位华人获诺贝尔物理学奖。1957 年李政道和杨振宁因提出“弱相互作用中宇称不守恒原理”共同获奖，李政道当时年仅31 岁，成为诺奖历史上最年轻的4 位得主之一，杨振宁（中国国籍）成为中国首位诺奖得主；1976 年，丁肇中因“发现一类新的基本粒子”获奖；1997 年，朱棣文“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”；崔琦在1998 年以“分数量子霍尔效应”研究成果而获奖，他致力于邀请诺奖得主或世界一流科学家去中国科学院物理所进行短期访问及学术交流，也是推动中国物理界发展的重要人物；高锟在2009 年获得诺贝尔物理学奖，以表彰他“在光传输于纤维的光学通信领域突破性成就”，因此他有“光纤之父”之誉。