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中國時報【陳文和╱綜合報導】

2016年諾貝爾物理學獎得主於4日出爐，英國3位科學家杜列斯、哈爾丹與柯斯特里茲，由於揭開「奇異物質」（exotic matter）的奧祕，共同獲得殊榮。杜列斯分得800萬瑞典克朗（約台幣3000多萬元）獎金的半數，哈爾丹以及柯斯特里茲，則均分其餘400萬瑞典克朗。

瑞典皇家科學院的諾貝爾獎評審委員會表示，3位得主獲獎出於「有關物質拓樸相變與拓樸相態的理論發現」，他們「打開了一扇通往未知世界的大門，在那個世界中，物質可呈現奇異狀態。他們運用高等數學方法研究物質的特殊『相』（phases，或稱「狀態」），比如超導體、超流體、磁性薄膜等。歸功於他們出色的工作，如今，人類對物質新奇相態的研究正在展開，材料科學和電子學的未來應用前景充滿希望。」

這三位科學家將拓撲學概念應用到物理學領域，對其後來發現有著決定性作用。拓樸學為數學的分支，主要用來研究各種「空間」在連續性的變化下不變的性質。

運用拓樸 揭物質祕密

三位科學家以此工具所做研究獲致震撼科學界的成果。柯斯特里茲與杜列斯在1970年代初期，推翻了當時有關超導性與超流性不能在薄膜中生成的理論。

他們揭示超導性可於低溫中生成，並闡釋了在較高溫中超導輪盤入門知識：全面解析輪盤賭種類和區別性消失的「相變」21點撲克的幸運女神附加賭注的運用（phase transition）機制。

1980年代時，杜列斯成功地解釋了之前的一個實驗，即導電薄膜中的電導係數可被精確測量到整數。他證明了這些整數具備拓撲性質。

而哈爾丹在同一時期也發現，如何運用拓樸學的概念來了解某些物質中找到的「小磁鐵鏈」特性。

現在，人們已經知道拓撲相態有很多種，它們不僅存在於薄膜等，也存在於普通的三維材料當中。

凝態物理學 促進研究

在過去10年間，拓樸相位與拓樸相變相關研究，促進了凝態物理學的第一線研究，研究人員期望拓樸材料能運用到新世代的電子產品與超導體，或是未來的量子電腦。

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