劃重點(diǎn)
012024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)地理學(xué)家Geoffrey Hinton和約翰霍普菲爾德，以表彰他們?cè)谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的成果。
02Hinton和霍普菲爾德的研究為當(dāng)今強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，他們利用物理學(xué)工具開發(fā)出人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。
03除此之外，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席Ellen Moons表示，Hinton和霍普菲爾德的工作已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的效益，在物理學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。
以上內(nèi)容由騰訊混元大模型生成，僅供參考
北京時(shí)間10月8日下午5點(diǎn)45分許，2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉。來自美國(guó)和加拿大的兩名科學(xué)家John J. Hopfield、Geoffrey E. Hinton獲獎(jiǎng)，以表彰他們“基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和發(fā)明”。
今年獲獎(jiǎng)的兩位物理學(xué)家完全出乎所有人的預(yù)料。與傳統(tǒng)的物理學(xué)研究不同，今年得主的成果代表著計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步。之前，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)從未直接頒發(fā)給計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的研究，尤其是軟件、算法相關(guān)的研究。
頒獎(jiǎng)的時(shí)候，Hinton也處于在線上網(wǎng)狀態(tài)，但他表示他完全沒想到自己能獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。Hinton回憶了自己成果的發(fā)現(xiàn)過程，并致敬了所有的合作者，講述了他們是如何一步一步實(shí)現(xiàn)了基于玻爾茲曼機(jī)的學(xué)習(xí)算法。
當(dāng)被問到他自己在用什么AI工具時(shí)，Hinton表示他自己在用GPT-4。他不完全相信GPT-4的答案，但一旦自己有什么不知道，就會(huì)去問一下GPT-4。
（來源：諾獎(jiǎng)官網(wǎng)）
諾獎(jiǎng)委員會(huì)表示，今年這兩位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主利用物理學(xué)工具開發(fā)出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，為當(dāng)今強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)奠定了基矗
Hopfield發(fā)明了一種聯(lián)想記憶，可以存儲(chǔ)和重建圖像和其他類型的數(shù)據(jù)模式。Hinton發(fā)明了一種可以在數(shù)據(jù)中自主查找屬性的方法，從而執(zhí)行諸如識(shí)別圖片中特定元素等任務(wù)。
當(dāng)我們談?wù)撊斯ぶ悄軙r(shí)，我們通常指的是使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)。而這項(xiàng)技術(shù)的早期靈感來自大腦結(jié)構(gòu)。
在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，大腦的神經(jīng)元由具有不同值的節(jié)點(diǎn)表示。這些節(jié)點(diǎn)通過類似突觸的連接相互影響，這些連接可以變得更強(qiáng)或更弱。而網(wǎng)絡(luò)可以被訓(xùn)練，例如通過在同時(shí)具有高值的節(jié)點(diǎn)之間建立更強(qiáng)的連接。
今年的獲獎(jiǎng)?wù)邚?0世紀(jì)80年代開始就對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了重要研究。Hopfield發(fā)明了一種網(wǎng)絡(luò)Hopfield網(wǎng)絡(luò)，它使用了一種可保存和重建圖片的方法。
我們可以將節(jié)點(diǎn)想象成像素。Hopfield網(wǎng)絡(luò)利用物理學(xué)來描述材料由于原子自旋而產(chǎn)生的特性，這種特性使每個(gè)原子都成為了一個(gè)微小的磁鐵。
整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的描述方式相當(dāng)于物理學(xué)中自旋系統(tǒng)的能量，并通過尋找節(jié)點(diǎn)之間連接的值來進(jìn)行訓(xùn)練，以便讓保存的圖像具有較低的能量。
當(dāng)Hopfield網(wǎng)絡(luò)被輸入變形或不完整的圖像時(shí)，它會(huì)有條不紊地處理節(jié)點(diǎn)并更新它們的值，從而降低網(wǎng)絡(luò)的能量。因此，網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐步找到與輸入的不完美圖像最相似的保存圖像。
Hinton以Hopfield網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種新網(wǎng)絡(luò)：玻爾茲曼機(jī)（Boltzmann machine）。這種機(jī)器能夠通過學(xué)習(xí)來識(shí)別某類數(shù)據(jù)中的特定元素特征。在此期間，Hinton利用了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的工具。
統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是研究由許多相似組件構(gòu)建的系統(tǒng)性科學(xué)，并通過輸入機(jī)器運(yùn)行時(shí)很可能出現(xiàn)的例子來訓(xùn)練機(jī)器。
玻爾茲曼機(jī)可以用來分類圖像或根據(jù)它訓(xùn)練時(shí)使用的模式類型創(chuàng)建新例子。Hinton在此基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，幫助啟動(dòng)了當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的爆炸式發(fā)展。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席Ellen Moons表示：“獲獎(jiǎng)?wù)叩墓ぷ饕呀?jīng)產(chǎn)生了巨大的效益。在物理學(xué)中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如開發(fā)具有特定屬性的新材料。”
John J. Hopfield：91歲的高齡諾獎(jiǎng)得主
Hopfield是美國(guó)普林斯頓大學(xué)教授。其因?qū)β?lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究而廣為人知，該模型現(xiàn)在被稱為Hopfield網(wǎng)絡(luò)。
他的父母都是物理學(xué)家。早年，他在美國(guó)斯沃斯莫爾學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位，之后在美國(guó)康奈爾大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的理論小組工作兩年后，分別在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校、普林斯頓大學(xué)和美國(guó)加州理工學(xué)院任教，隨后再次回到普林斯頓大學(xué)任教。
1974 年，Hopfield證明了基因表達(dá)的高精確度可以用稱為“動(dòng)態(tài)校對(duì)”的偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)來解釋，這也是遺傳學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。
他將動(dòng)態(tài)校對(duì)描述為生物反應(yīng)（如蛋白質(zhì)合成）中的一種糾錯(cuò)機(jī)制，它在基因表達(dá)的所有步驟以及免疫系統(tǒng)識(shí)別外來物質(zhì)的能力中都是必不可少的。
1982 年，他開發(fā)了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于解釋大腦如何回憶記憶。其解釋了神經(jīng)元系統(tǒng)如何相互作用以產(chǎn)生穩(wěn)定的記憶，以及神經(jīng)元系統(tǒng)如何應(yīng)用簡(jiǎn)單的過程來根據(jù)部分信息完成整個(gè)記憶。
Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等不同領(lǐng)域產(chǎn)生顯著影響。通過構(gòu)建能夠模擬人腦某些功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器現(xiàn)在可以使用這些過程來存儲(chǔ)“記憶”，這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步掀起了深度學(xué)習(xí)技術(shù)的研究浪潮。目前，他的研究主要集中于動(dòng)作電位定時(shí)和同步如何用于神經(jīng)生物學(xué)計(jì)算。
圖 | John J. Hopfield（來源：資料圖）
Geoffrey E. Hinton：此前曾獲圖靈獎(jiǎng)，因擔(dān)憂AI威脅從谷歌辭職
Hinton于1947年12月6日出生于英國(guó)溫布爾登，是計(jì)算機(jī)科學(xué)家和認(rèn)知心理學(xué)家，因在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面的工作而聞名，并獲得了“人工智能教父”的稱號(hào)。
他于1970年獲得英國(guó)劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1978年獲得英國(guó)愛丁堡大學(xué)人工智能學(xué)博士學(xué)位。2013年到2023年，他在谷歌大腦和加拿大多倫多大學(xué)工作。2017年，他與他人共同創(chuàng)立了多倫多矢量研究所并擔(dān)任首席科學(xué)顧問。
目前，他是多倫多大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教授。Hinton的研究涉及如何使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)、記憶、感知和符號(hào)處理。他撰寫或與他人合作撰寫了 200 多篇同行評(píng)審的出版物。
其中，1986年，他與合作者撰寫了一篇得到廣泛引用的論文，該論文推廣了用于訓(xùn)練多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向傳播算法。
另外，Hinton也被視為深度學(xué)習(xí)社區(qū)的領(lǐng)軍人物。他與學(xué)生合作設(shè)計(jì)了AlexNet ，并被用于2012年的ImageNet 挑戰(zhàn)賽，這是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一次突破。
因在深度學(xué)習(xí)方面的貢獻(xiàn)，Hinton與Yoshua Bengio和Yann LeCun一起獲得了 2018 年圖靈獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)通常被稱為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”。2023 年 5 月，Hinton 宣布從谷歌辭職，以便能夠“自由地談?wù)撊斯ぶ悄艿娘L(fēng)險(xiǎn)”。
他對(duì)惡意行為者的故意濫用、技術(shù)失業(yè)以及通用人工智能的生存風(fēng)險(xiǎn)表示擔(dān)憂。他指出，制定安全準(zhǔn)則需要人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)者之間進(jìn)行合作，以避免最壞的結(jié)果。
圖 | Geoffrey E. Hinton（來源：資料圖）
關(guān)于諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“幕后故事”
1895 年 11 月 27 日，諾貝爾（Nobel）在其遺囑中寫道，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)應(yīng)頒發(fā)給“在物理學(xué)界做出最杰出發(fā)明或發(fā)現(xiàn)的人”。
因此，在諾貝爾獎(jiǎng)體系中，會(huì)有一部分頒布給那些在物理學(xué)領(lǐng)域具有杰出貢獻(xiàn)的科研工作者，這就是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
歷屆獲獎(jiǎng)人中不乏改變物理界的大咖，例如從理論上解釋光電效應(yīng)的阿爾伯特愛因斯坦（Albert Einstein）、在原子理論中發(fā)現(xiàn)新數(shù)學(xué)表述的埃爾溫薛定諤（Erwin Schrdinger），還有共同提出宇稱不守恒理論的李政道和楊振寧以及發(fā)展用激光冷卻和捕獲原子方法的朱棣文等。
第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的頒布是在 1901 年。接下來，就讓我們了解一下從 1901 年到 2023 年關(guān)于諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“幕后故事”。
◆ 1901 年-2023 年最受歡迎的諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者
生于：1879 年 3 月 14 日，德國(guó)烏爾姆
卒于：1955 年 4 月 18 日，美國(guó)新澤西州普林斯頓
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：凱撒-威爾海姆研究所物理研究院（現(xiàn)馬克斯普朗克研究所），德國(guó)柏林
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“對(duì)理論物理學(xué)做出的貢獻(xiàn)，尤其是光電效應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)”
研究領(lǐng)域：理論物理
獲獎(jiǎng)情況：1921 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)作為一名傳奇科學(xué)家，阿爾伯特愛因斯坦（Albert Einstein）只獲得了 1921 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)原因或許也是他眾多理論成果中相對(duì)“最小”的一個(gè)。
而他在時(shí)空、引力理論等方面的諸多成就，在當(dāng)時(shí)甚至如今都顯得“過于超前”，這可能也是諾貝爾獎(jiǎng)只基于“解釋光電效應(yīng)”給他頒獎(jiǎng)的原因。
愛因斯坦在德國(guó)慕尼黑長(zhǎng)大，在那里，他的父親成立了一家電機(jī)工程公司。從瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院畢業(yè)后，愛因斯坦進(jìn)入了瑞士伯爾尼專利局工作。在此期間，他發(fā)表了一系列在物理學(xué)領(lǐng)域具有前瞻性的文章。
科學(xué)成就：當(dāng)時(shí)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)吸收光子能量時(shí)，電子從物質(zhì)中被激發(fā)并釋放出來。要產(chǎn)生這種“光電效應(yīng)”，光必須高于某特定頻率。然而，根據(jù)當(dāng)時(shí)的物理理論，光的強(qiáng)度才是重要因素。
1905 年，愛因斯坦發(fā)表了幾篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，在其中的一篇中，愛因斯坦提出光是由光量子組成的，光量子的能量與其頻率有關(guān)。只有當(dāng)光量子的頻率達(dá)到一定閾值時(shí)，才能從金屬中激發(fā)出電子。
圖丨尼爾斯亨利克戴維玻爾（Niels Henrik David Bohr）
生于：1885 年 10 月 7 日，丹麥哥本哈根
卒于：1962 年 11 月 18 日，丹麥哥本哈根
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：哥本哈根大學(xué)，丹麥
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“對(duì)原子結(jié)構(gòu)及原子輻射的研究”
研究領(lǐng)域：理論核物理
獲獎(jiǎng)情況：1922 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：19 世紀(jì)末，出現(xiàn)了關(guān)于電子和原子輻射的一系列研究，科學(xué)家們建立了不同的原子結(jié)構(gòu)模型。1913 年，玻爾根據(jù)量子理論提出了氫原子的結(jié)構(gòu)模型。
他認(rèn)為，原子能量如果要發(fā)生改變，只能在不同定態(tài)間以躍遷的方式進(jìn)行，電子會(huì)按照特定軌道圍繞原子核運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子躍遷到低能級(jí)軌道時(shí)，就會(huì)輻射出光子。玻爾的理論解釋了為什么原子只有在特定波長(zhǎng)照射下，才能發(fā)射光子。
圖丨瑪麗斯克沃多夫斯卡居里（Marie Skodowska-Curie）
生于：1867 年 11 月 7 日，俄羅斯帝國(guó)（現(xiàn)波蘭）華沙
卒于：1934 年 7 月 4 日，法國(guó)薩朗什
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他們“研究貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的電離輻射現(xiàn)象時(shí)的卓越成就”
研究領(lǐng)域：核物理
獲獎(jiǎng)情況：1903 年與其他二人共同獲獎(jiǎng)瑪麗斯克沃多夫斯卡居里（Marie Skodowska-Curie）出生于波蘭華沙一個(gè)非常注重教育的教師之家。為了繼續(xù)學(xué)業(yè)，她移居法國(guó)并在那里遇到了皮埃爾居里（Pierre Curie）。
后來，他成為了她的丈夫，也成為了她在放射領(lǐng)域中的研究伙伴。居里夫婦于 1903 年共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。不幸的是，1906 年，皮埃爾去世，但居里夫人并沒有停下他們的研究工作，并再次于 1911 年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
科學(xué)成就：受 1896 年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的電離輻射現(xiàn)象的激勵(lì)，瑪麗和皮埃爾決定進(jìn)一步研究這一現(xiàn)象。他們?yōu)榱双@得放射信號(hào)，對(duì)很多物質(zhì)和元素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
他們發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦比純鈾的放射性更強(qiáng)，因此，其中應(yīng)該含有其他放射性物質(zhì)。并且，從瀝青鈾礦中提取出了兩種以前未知的元素：釙和鐳，它們的放射性都強(qiáng)于鈾。
在首次發(fā)現(xiàn)放射性元素釙和鐳以后，居里夫人對(duì)這兩種元素的性質(zhì)做了更深入的研究。
1910 年她成功地分離出鐳，從而證明了鐳的存在，從此業(yè)界再無質(zhì)疑之聲。此外，她還對(duì)鐳及其化合物的性質(zhì)做了報(bào)道。放射性物質(zhì)作為放射源，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域和癌癥治療中變得越來越重要。
圖丨詹姆斯查德威克（James Chadwick）
生于：1891 年 10 月 20 日，英國(guó)曼徹斯特
卒于：1974 年 7 月 24 日，英國(guó)劍橋
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：利物浦大學(xué)，英國(guó)
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“發(fā)現(xiàn)了中子”
研究領(lǐng)域：核物理
獲獎(jiǎng)情況：1935 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：1930 年當(dāng)海波特貝克和瓦爾特博特用阿爾法粒子（氦原子核）轟擊鈹核時(shí)，觀察到了高能的穿透性的輻射現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)一個(gè)假說認(rèn)為，這是一個(gè)具有高能量的電磁輻射。
然而 1932 年，詹姆斯查德威克證明阿爾法粒子中含有一個(gè)和質(zhì)子質(zhì)量相當(dāng)?shù)闹行粤Ｗ�。更早時(shí)期，歐內(nèi)斯特盧瑟福也提出了這種粒子的存在，而該粒子就是現(xiàn)在已經(jīng)被證實(shí)的中子。
圖丨約瑟夫約翰湯姆遜（Joseph John Thomson）
生于：1856 年 12 月 18 日，英國(guó)曼徹斯特附近的奇塔姆山
卒于：1940 年 8 月 30 日，英國(guó)劍橋
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：劍橋大學(xué)，英國(guó)
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“在氣體導(dǎo)電方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究”
研究領(lǐng)域：原子物理
獲獎(jiǎng)情況：1906 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：1830 年首次出現(xiàn)一種觀點(diǎn)，認(rèn)為電是通過原子中存在的微粒進(jìn)行傳導(dǎo)。1890 年，約瑟夫湯姆遜爵士利用氣體環(huán)境下帶電粒子，成功測(cè)定了電子質(zhì)量。
1897 年，他證明了陰極射線（將兩片金屬電極置于低壓氣體環(huán)境的玻璃管中，并在其上加載電壓，陰極釋放出的電子就會(huì)像射線一樣飛往陽(yáng)極）含有電子，從而帶有電荷。他同時(shí)指出，電子是原子的一部分。
圖丨埃爾溫薛定諤（Erwin Schrdinger）
生于：1887 年 8 月 12 日，奧地利維也納
卒于：1961 年 1 月 4 日，奧地利維也納
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：柏林大學(xué)，德國(guó)
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“發(fā)現(xiàn)了卓有成效的原子理論新形式”
研究領(lǐng)域：量子力學(xué)
獲獎(jiǎng)情況：1933 年與另一人共同獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：在玻爾的原子理論中，當(dāng)電子從一個(gè)原子軌道躍遷到另一軌道時(shí)，就會(huì)吸收或發(fā)射特定波長(zhǎng)的光。這一理論能夠很好地描述氫原子的光譜特征。但是，要想描述更復(fù)雜的原子和分子，則需要進(jìn)行修正。
以物質(zhì)（比如電子）同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性為前提，1926 年薛定諤給出了著名的薛定諤方程，引入波函數(shù)來描述微觀粒子的狀態(tài)。他對(duì)量子疊加態(tài)的闡述，也是大家熟悉的“薛定諤的貓”思想實(shí)驗(yàn)的來源。
圖丨羅伯特安德魯密立根（Robert Andrews Millikan）
生于：1868 年 3 月 22 日，美國(guó)伊利諾伊州莫里森
卒于：1953 年 12 月 19 日，美國(guó)加利福尼亞州圣馬利諾
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：加利福尼亞理工學(xué)院，美國(guó)加州帕薩迪納
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“在基本電荷和光電效應(yīng)中做的工作”
研究領(lǐng)域：電磁效應(yīng)、粒子物理
獲獎(jiǎng)情況：1923 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：19 世紀(jì) 90 年代，電子理論的傳播使得電子的概念被大家接受。1910 年密立根成功地精確測(cè)量了基本電荷量的值。他通過平衡重力與電場(chǎng)力，將油滴懸浮于兩片金屬電極之間。
通過對(duì)許多油滴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，密立根證明了它們的電荷總是一個(gè)確定值的倍數(shù)，因此認(rèn)定這個(gè)確定值就是電荷值。
圖丨沃納卡爾海森堡（Werner Karl Heisenberg）
生于：1901 年 12 月 5 日，德國(guó)維爾茨堡
卒于：1976 年 2 月 1 日，德國(guó)慕尼黑
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：萊比錫大學(xué)，德國(guó)
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰他“創(chuàng)立了量子力學(xué)以及由此促進(jìn)了氫的同素異形體的發(fā)現(xiàn)”
研究領(lǐng)域：量子物理
獲獎(jiǎng)情況：1932 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：1925 年，沃納卡爾海森堡基于矩陣運(yùn)算給出了一種量子理論的數(shù)學(xué)表述，稱為矩陣力學(xué)，后被薛定諤證明與波動(dòng)描述在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。
1927 年，海森堡提出了著名的“不確定性原理”，即一個(gè)運(yùn)動(dòng)粒子的位置和速度不能同時(shí)被準(zhǔn)確測(cè)量，其不確定度存在下限。
圖丨威廉康拉德倫琴（Wilhelm Conrad Rntgen）
生于：1845 年 3 月 27 日，普魯士倫內(nèi)普（現(xiàn)德國(guó)雷姆沙伊德）
卒于：1923 年 2 月 10 日，德國(guó)慕尼黑
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：慕尼黑大學(xué)，德國(guó)
獲獎(jiǎng)評(píng)語(yǔ)：表彰其“發(fā)現(xiàn)了意義非凡的射線，并在其中做出了杰出工作，這種新射線定名為倫琴射線”
研究領(lǐng)域：原子物理、X 射線
獲獎(jiǎng)情況：1901 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)倫琴生于德國(guó)倫內(nèi)普，長(zhǎng)于荷蘭。他于瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院畢業(yè)，并在那里獲得物理學(xué)博士學(xué)位。
為了繼續(xù)他的研究，倫琴先后在法國(guó)斯特拉斯堡、德國(guó)吉森、德國(guó)維爾茨堡的大學(xué)工作。在維爾茨堡，他獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，這也是首屆的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1900 年，倫琴來到慕尼黑大學(xué)，并在那里度過了他的余生。
值得一提的是，盡管 X 射線為他帶來了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但他把獎(jiǎng)金全部捐給了維爾茨堡大學(xué)，也放棄了其專利權(quán)，最終在貧困中死于癌癥。
科學(xué)成就：1895 年，倫琴把電極加載到兩個(gè)置于真空玻璃管中的金屬片上，用于研究陰極輻射。雖然裝置被覆蓋住，他還是觀察到當(dāng)感光板靠近時(shí)，其上有微弱的熒光出現(xiàn)。
通過進(jìn)一步試驗(yàn)，他證實(shí)了該現(xiàn)象是一種尚未為人所知的具有穿透性的射線產(chǎn)生的。后來，X 射線成為物理研究和人體檢查中的有力工具。
圖丨馬克斯卡爾恩斯特路德維希普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）
生于：1858 年 4 月 23 日，石勒蘇益格基爾（現(xiàn)屬德國(guó)）
卒于：1947 年 10 月 4 日，德國(guó)哥廷根
獲獎(jiǎng)時(shí)的工作地：柏林大學(xué)，德國(guó)
獲獎(jiǎng)理由：表彰他“因發(fā)現(xiàn)能量量子而對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出杰出貢獻(xiàn)”
研究領(lǐng)域：量子力學(xué)
獲獎(jiǎng)情況：1918 年單獨(dú)獲獎(jiǎng)
科學(xué)成就：當(dāng)一個(gè)黑體被加熱時(shí)，照射到黑體表面的電磁輻射就會(huì)被黑體吸收并轉(zhuǎn)化為熱輻射，其光譜特征僅與黑體溫度有關(guān)而與其材質(zhì)無關(guān)。然而，用當(dāng)時(shí)已知的物理定律計(jì)算熱輻射會(huì)得出無意義的結(jié)果，即在高頻區(qū)的熱輻射能量會(huì)趨于無窮大。
馬克斯普朗克在 1900 年通過引入能量的量子化理論解決了這個(gè)問題，即任意電磁輻射的能量大小都與一個(gè)常量有關(guān)，后人將這個(gè)常量命名為“普朗克常數(shù)”。
◆ 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的數(shù)量
從 1901 年至 2023 年，共頒發(fā)了 117 屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其中，由于戰(zhàn)爭(zhēng)原因有六年沒有頒發(fā)，分別是 1916 年、1931 年、1934 年、1940 年、1941 年和 1942 年。
獨(dú)享和共享的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：47 次由一位獲獎(jiǎng)?wù)擢?dú)享；32 次由兩位獲獎(jiǎng)?wù)吖蚕恚?8 次由三位獲獎(jiǎng)?wù)吖蚕怼?/p>
為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？
在諾貝爾委員會(huì)章程中可以找到答案：“若有兩個(gè)被提名者的工作都同樣出色難分伯仲，獎(jiǎng)金可以由他們二人平分。如果獲獎(jiǎng)成果是由兩到三人共同完成的，獎(jiǎng)金則應(yīng)授予項(xiàng)目共同完成人。但是，諾貝爾獎(jiǎng)不能由超過三個(gè)人共享。”
◆ 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得獎(jiǎng)人數(shù)
圖丨1956 年和 1972 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者約翰巴丁（John Bardeen）
1901-2023 年間，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)共授予了 225 人次。其中，約翰巴�。↗ohn Bardeen）是迄今為止唯一一位兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的人，因此實(shí)際上有 224 人獲得過諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
◆ 最年輕的物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者
截至目前，最年輕的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者是當(dāng)時(shí)年僅 25 歲的勞倫斯布拉格（Lawrence Bragg），他于 1915 年和他的父親威廉亨利布拉格（William Henry Bragg）共同獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。
◆女性獲獎(jiǎng)?wù)?/strong>
圖丨1963 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者瑪麗亞格佩特梅耶（Maria Goeppert-Mayer）
在所有諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中，僅有五名為女性，她們是：
1903 年的瑪麗居里（Marie Curie）（大名鼎鼎的居里夫人，她還于 1911 年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)），1963 年的瑪麗亞格佩特梅耶（Maria Goeppert-Mayer），2018 年的唐娜斯特里克蘭（Donna Strickland），2020 年的安德里亞蓋茲（Andrea Ghez）以及 2023 年的安妮呂利耶（Anne L'Huillier）。
◆ 全家一起“牛”的獲獎(jiǎng)?wù)叻蚱?amp;子女檔
圖丨居里一家
瑪麗居里和丈夫皮埃爾居里（Marie Curie and Pierre Curie）于 1903 年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。瑪麗居里于 1911 年再次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。而且，他們的大女兒伊雷娜約里奧居里（IrèneJ oliot-Curie），及其丈夫弗雷德里克約里奧（Frédéric Joliot）共同獲得 1935 年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
◆獲得物理學(xué)獎(jiǎng)的父子檔
圖丨布拉格父子：威廉亨利布拉格（William Henry Bragg）與勞倫斯布拉格（Lawrence Bragg）于 1915 年獲獎(jiǎng)
圖丨玻爾父子：尼爾斯玻爾（Niels Bohr）與奧格N玻爾（Aage N. Bohr）分別于 1922 年和 1975 年獲獎(jiǎng)
圖丨西格巴恩父子：曼內(nèi)西格巴恩 Manne Siegbahn 與凱西格巴恩（Kai M.Siegbahn）分別于 1924 年和 1981 年獲獎(jiǎng)
圖丨湯姆森父子：約瑟夫J湯姆遜與喬治佩吉特湯姆遜（George Paget Thomson）分別于 1906 年和 1937 年獲獎(jiǎng)
◆ 上屆諾貝爾物理獎(jiǎng)得主
皮埃爾阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）
出生：1941 年 7 月 23 日，突尼斯
獲獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu)：俄亥俄州立大學(xué)，美國(guó)俄亥俄州哥倫布市
獲獎(jiǎng)原因：“用于研究物質(zhì)中電子動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”
獎(jiǎng)金份額：1/3
圖丨皮埃爾阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）（來源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)）
費(fèi)倫茨克勞斯（Ferenc Krausz）
出生：1962 年 5 月 17 日，匈牙利莫爾
獲獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu)：馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所，德國(guó)加興；路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學(xué)，德國(guó)慕尼黑
獲獎(jiǎng)原因：“用于研究物質(zhì)中電子動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”
獎(jiǎng)金份額：1/3
圖丨費(fèi)倫茨克勞斯（Ferenc Krausz）（來源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)）
安妮呂利耶（Anne L'Huillier）
出生：1958 年 8 月 16 日，法國(guó)巴黎
獲獎(jiǎng)時(shí)所屬機(jī)構(gòu)：隆德大學(xué)，瑞典隆德
獲獎(jiǎng)原因：“用于研究物質(zhì)中電子動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”
獎(jiǎng)金份額：1/3
圖丨安妮呂利耶（Anne L'Huillier）（來源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)）
◆ 物理學(xué)獎(jiǎng)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?/strong>
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)掠扇鸬涞窨碳野＠锟肆值仑惛瘢‥rik Lindberg）設(shè)計(jì)，上面刻繪著一幅美麗的場(chǎng)景：大自然的具像化女神伊希斯從云中浮現(xiàn)，手中握著象征豐饒的羊角，一位科學(xué)的守護(hù)女神正輕輕揭開伊希斯的面紗，露出了她冷峻的面容。
運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍、劉雅坤
