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