2018年的諾貝爾獎物理學獎公布：獲獎者是美國物理學家Arthur Ashkin，以及法國物理學家Gerard Mourou和加拿大物理學家Donna Strickland，獲獎原因是他們對激光物理學領域做出的突出貢獻。值得一提，Donna Strickland是歷史上第三位獲得諾貝爾物理學獎的女性科學家。

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

今年的獲獎者有兩組，一是美國物理學家 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，相應的技術稱作光學捕捉。這種技術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，光鑷在生物學方面的應用越來越廣泛。

介電質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，這導致1986年光鑷的發(fā)明。他還開創(chuàng)了光學俘獲過程，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梯度和散射力。 他被許多人認為是光鑷研究領域之父。

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，朱棣文獲得了1997年諾貝爾物理學獎。

阿什金獲得了美國光學學會（OSA），美國物理學會（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·基思利測量科學進展獎和2004年哈維獎。他于1984年當選為美國國家工程院院士，1996年當選為美國國家科學院院士。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、二次諧波產生和光纖非線性光學方面的研究而聞名。

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

法國物理學家Gerard Mourou

Gérard Mourou是法國電氣工程和激光領域的先驅。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，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和他密歇根大學的團隊發(fā)現(xiàn)，自聚焦折射（self-focusing refraction，Kerr 效應）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，會產生“細絲（filament）”。它可以充當光束的波導，從而防止發(fā)散。

他曾在ENSTA（法國Palaiseau）擔任Laboratoire d'Optique Appliquee實驗室主任，也是巴黎綜合理工大學的教授。1990年，他擔任密歇根大學超快光學科學中心(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、科學與藝術》。之前的講座由托Thomas Kibble爵士和Joseph Silk教授主講。

加拿大物理學家Donna Strickland

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

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，光學快報

諾貝爾物理學獎：歷史上華人獲獎次數(shù)最多的諾獎

說到諾貝爾物理學獎，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獎：

李政道

1957年，年僅31歲的李政道與另一位華裔物理學家楊振寧共同獲得這一年的諾貝爾物理學獎，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)爭而未能完成中學學業(yè)。1943年，他考入遷至貴州的浙江大學物理系，師從束星北及王淦昌等人。后又轉學到在昆明的西南聯(lián)合大學為二年級生，師從吳大猷等人。

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

在獲得諾貝爾物理學獎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年的諾貝爾物理學獎，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數(shù)學博士學位，回國后擔任清華大學與西南聯(lián)合大學數(shù)學系主任多年。而楊振寧本人也于1942年畢業(yè)于昆明的西南聯(lián)合大學，與李政道一樣師從吳大猷。

1945年，楊振寧考取公費留學赴美，就讀于芝加哥大學，并在1948年取得博士學位。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，當時他的父母正在美國進行學術訪問，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，丁肇中全家輾轉遷至***。他在高中畢業(yè)后被保送進入***國立成功大學的前身——***省立臺南工學院，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，轉赴美國密歇根大學修習工程學、數(shù)學和物理學，先后在1959年獲得數(shù)學和物理學學士學位，在1962年獲得物理博士學位。畢業(yè)后，丁肇中立志要從事研究工作，并在1967年起轉到美國麻省理工學院擔任教授，主要研究高能實驗粒子物理學。

1974年，丁肇中與美國斯坦福大學教授伯頓·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”獲得當年的諾貝爾物理學獎。

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

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，第二位出任美國內閣首長的華人，更是首位擔任美國內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。

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獎，他是以“分數(shù)量子霍爾效應”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和金文泰中學。畢業(yè)后，獲得教會獎學金赴美留學，于1958年入讀美國伊利諾伊州奧古斯塔納學院主修數(shù)學。隨后，他進入美國芝加哥大學物理系，并在1967年獲得博士學位。1968至1982年，崔琦在MIT及美國貝爾實驗室擔任研究員，從事固態(tài)物理研究，并在1982年轉任美國普林斯頓大學電機工程系教授。

高錕

高錕在2009年獲得諾貝爾物理學獎，以表彰他“在光傳輸于纖維的光學通信領域突破性成就”，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，完成中學教育后赴英留學。1957年取得英國倫敦大學學院電子工程理學學士學位，后于1965年取得倫敦大學學院電機工程博士學位。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第三任校長，并在1989年創(chuàng)立訊息工程學系，直至2009年正式退休，同年當選為中國科學院院士。

2018 諾貝爾物理學獎預測：量子糾纏、鈣鈦礦太陽能電池、減速乃至凍結光

那么，對于2018年的諾貝爾物理學獎，各界又有什么預測呢？

1、量子糾纏

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

中國科學技術大學副校長、中國物理學家潘建偉（現(xiàn)年48歲）

中國科技大學潘建偉教授領銜的量子通信團隊在量子糾纏與量子通信領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實驗衛(wèi)星“墨子號”。2017年9月，中國科學院院長白春禮與奧地利科學院院長安東·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“未來科學大獎”的“物質科學獎”，以表彰他在量子技術方面的創(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的預測，諾貝爾評審委員會更有可能將物理學獎頒發(fā)給提出實驗方法的科學家。

要通過科學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，也有可能破壞相關粒子間的聯(lián)系。

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

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

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，以俄羅斯礦物學家Lev Perovski命名。2009年，日本橫濱東南大學的宮坂力（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。幾經改良，其發(fā)電效果已經超過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的未來前景將大有希望。

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

3、減速甚至凍結光

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。

丹麥物理學家Lene V. Hau（現(xiàn)年58歲）

1999年，由丹麥物理學家Lene Hau（現(xiàn)年58歲）領導的哈佛大學研究團隊，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，德國科學家在水晶內將光停止了整整一分鐘。這展示的不僅僅是物理學家的實驗技巧，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。

由于Lene Hau是減慢并停止光傳播實驗的先驅之一，她也是2018年諾貝爾物理學獎的有力競爭者。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工作者的獎項，它們更重要的意義是讓公眾和社會對科學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獎的科學家，也是計算機科學領域工作者需要致敬的人物——美國物理學家約翰·巴丁（John Bardeen），他因發(fā)明晶體管及其相關效應和超導的BCS理論，分別在1956年、1972年兩次獲得諾貝爾物理學獎。