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那些众望所归的诺奖得主(物理学篇)
时间: 2024-10-23 10:16:03 | 作者: 贝博bb平台登录入口
2022年的诺贝尔物理学奖将会在北京时间今天(10月4日)下午17点45分后揭晓。诺贝尔奖自1901年首次颁发至今已走过一百二十余年的历程,其中诞生了218位诺贝尔物理学奖获得者。按照诺贝尔奖的评选流程(见),想要拿诺奖,首先要获得提名,218位物理学奖获得者都是得到了同行的认可才能获此殊荣。
相信大家必须很好奇,这218位幸运儿中谁会是那个最「众望所归」,获得提名最多的人呢?有一个好消息和一个坏消息,好消息是诺贝尔奖官方公开了诺奖的提名数据库,任何人都能进入数据库查询你感兴趣的每一位诺奖得主的提名历程;坏消息是官方并没有完全公开提名数据库的数据,按照诺贝尔基金会的一项特殊规定,每年的提名情况需要保密至少50年,之后才能公之于众。依照这一规定,我们现在只能查询到距今50年以前,也就是1971年及以前的诺贝尔奖提名,并且由于某些未知因素,物理学奖只有1970年以前的数据。
虽然数据并不完整,不过本着「来都来了」的精神,我帮大家理了1970年以前诺贝尔物理学奖92位得主中获得提名最多的5位学者。如果仅就提名次数而言,大名鼎鼎无人不晓的爱因斯坦也只能在这个榜单上名列第五。
德国理论物理学家爱因斯坦(1879~1955)是1921年诺贝尔物理学奖获得者,获奖理由是「对理论物理的贡献,特别是发现了光电效应的原理」。1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表论文《关于光产生和转变的一个启发性观点》,给出了光电效应实验数据的理论解释。爱因斯坦主张,光的能量并非均匀分布,而是负载于离散的光量子(光子),而光子的能量与其频率有关。这个突破性的理论不但能够解释光电效应,也推动了量子力学的诞生。
爱因斯坦1910年首次获得提名,提名人是威廉·奥斯特瓦尔德(Wilhelm Ostwald),到1922年获奖时,他一共在十一个年度中陆续获得提名,可见即便是爱因斯坦,面对诺奖时也免不了要「陪跑」一阵。可能有人会纳闷,既然爱因斯坦是1922年拿到的诺奖,为什么又称爱因斯坦是「1921年诺贝尔物理学奖获得者」?这就要提到诺奖评选过程中一个特殊规定,当诺贝尔委员会认为当年的提名均不符合诺贝尔遗嘱中概述的标准,根据诺贝尔基金会的章程,当年诺奖的最终人选将保留至第二年再作评定。1921年的物理学奖就出现了这样的情况,爱因斯坦最后是在1922年拿到了1921年的物理学奖。
德国物理学家,量子力学的创始人普朗克(1858~1947)是1918年诺贝尔物理学家得主,获奖理由是「通过发现能量子为物理学的进步做出的贡献」。当黑体被加热时,会发出电磁辐射,黑体的光谱反映了物体的温度。使用当时已知的物理定律计算光谱的能量分布出现了不合理的结果:例如英国物理学家金斯与瑞利勋爵提出了描述黑体辐射强度随频率/波长变化的函数,被称为瑞利-金斯定律,该定律的计算结果在低频范围与实验相符,但随着辐射频率增加,定律的计算结果趋于无限大,与实验数据不符,这一异常又被称为“紫外灾变”。普朗克在1900年通过引入量子理论解决了这样的一个问题,即辐射由具有特定能量的量子组成,该能量由一个新的基本常数决定,此后称为普朗克常数。
普朗克自1907年起连续十三个年度获得诺贝尔物理学奖的提名,其中1914年得到的提名次数最多,达到了11次。普朗克在单一年度获得的提名次数不算多,但他在九个年度中得到了不少于5次的提名,这也是他一共获得74次提名的主要原因。
美国物理学家汤斯(1915~2015)是1964年诺贝尔物理学奖获得者,获奖理由是「量子电子学领域的基础性工作,基于脉泽-激光原理构建了振荡器和放大器」。受激发射是指一个原子在与一个光包或一个光子接触后,导致核内一电子下降到一个较低的能级,从而发射一个具有相同能量的额外光子。在20世纪50年代,汤斯、尼古拉·巴索夫和亚历山大·普罗霍罗夫促成了这一现象在脉泽和激光器中的实际应用,它们分别产生集中和相干的微波和光束。
汤斯在1958~1965年连续八个年度获得诺奖提名,其中有61次提名集中在1962~1964年,1964年更是有接近30次提名。汤斯最后是与两位苏联物理学家尼古拉·巴索夫(Nicolay Gennadiyevich Basov)和亚历山大·普罗霍罗夫(Aleksandr Mikhailovich Prokhorov)分享了当1964年的诺贝尔物理学奖,汤斯拿走了一半奖金,两位苏联学者平分剩下的一半奖金。
德国裔美国核物理学家斯特恩(1888~1969)是1943年诺贝尔物理学奖获得者,获奖理由是「他对分子射线法的发展和质子磁矩的发现的贡献」。在1922年的一项实验中,斯特恩和耶拉克将一束银原子穿过一个不均匀的磁场。根据经典物理学,光束应该成片分散开,而实验中观察到了两个不同方向的光束。该结果支持了量子物理学的理论,即电子和原子仅占据某些能量和运动状态。角动量被证明是量子化的。
斯特恩从初次得到诺奖提名到最后一次获得诺奖提名,中间横跨了21个年度,在1944年获奖以前,他已经「陪跑」了17回,在1934年及1940年还分别获得15次和14次提名。必须要格外注意的是,斯特恩是在1944年拿到了1943年的物理学奖,原因与爱因斯坦的情况相同。
法国物理学家内尔(1904~2000)是1970年诺贝尔物理学奖获得者,获奖理由是「有关反铁磁性和亚铁磁性的工作和发现,这些工作和发现在固能态物理学中得到了重要应用」。磁性有不同的形式,一些源于不一样的材料原子的磁矩。在铁磁材料中,磁矩的方向相同。1932年,内尔发现了反铁磁性现象,即材料中相近位置的磁矩方向相反。1947年,他还发现了亚铁磁性现象,其中磁矩沿相反方向排列,但大小不同。这些发现成为计算机内存和其他应用程序发展的重要因素。
作为诺贝尔物理学奖获得者中获得提名次数最多的学者,内尔的提名之路堪称好事多磨——1952年他就获得了第一次提名,此后的17年他每年都有至少一次提名,但每年都在「陪跑」,即便是1965年获得11次提名,1966年获得17次提名时也没改变「陪跑」的结果,直到1970年度的评选时他再度获得6位学者提名,最后与瑞典物理学家汉尼斯·阿尔文(Hannes Alfvén)一同分享了当年的物理学奖。