1、 1979年，德国克利青（年，德国克利青（Klaus von Klitzing,1943-)发现，在极低温和强磁场下，宏观霍尔电压和电阻发现，在极低温和强磁场下，宏观霍尔电压和电阻（霍尔电压与电流之比）呈现量子化变化。即（霍尔电压与电流之比）呈现量子化变化。即21,1,2,3HVhRIe其中等整数，量子霍尔效应量子霍尔效应（quantum Hall effect)1980年，年，von Klitzing 撰文撰文“利用量子化霍尔电阻高准利用量子化霍尔电阻高准确决定精细结构常数的新方法确决定精细结构常数的新方法”（New Method for Hing-accuracy Determinatio
2、n of the Fine-structure Constant Based on quantized Hall Resistance),引起一连串重大物理发现而获引起一连串重大物理发现而获得得1985年的诺贝尔物理奖。年的诺贝尔物理奖。 1982年，美国普林斯顿大学的崔琦年，美国普林斯顿大学的崔琦(Daniel C.Tsui)和哥伦比亚大学的史特莫和哥伦比亚大学的史特莫(Horst L.Stormer)在二维电在二维电子系统中发现子系统中发现分数量子霍尔效应分数量子霍尔效应（即（即211 1 1,3 5 7HVhRIe其中，等处，RH出现了新的台阶）。出现了新的台阶）。 一年后，美国史丹佛大
3、学的劳夫林（一年后，美国史丹佛大学的劳夫林（Rorbert B. Laughlin) 提出新理论，指出在那些分数占有数处，电提出新理论，指出在那些分数占有数处，电子形成了一种新的稳定流体，是这些电子中的排斥作子形成了一种新的稳定流体，是这些电子中的排斥作用导致了分数量子霍尔效应。用导致了分数量子霍尔效应。 崔琦崔琦(Daniel C.Tsui)、史特莫、史特莫(Horst L.Stormer)和和劳夫林（劳夫林（Rorbert B. Laughlin) 三人因发现了一种新形三人因发现了一种新形态的量子流体，其中带有分数电荷的激发态，有助于态的量子流体，其中带有分数电荷的激发态，有助于理解物质的
4、内部基础结构和动力，而分享了理解物质的内部基础结构和动力，而分享了1998年的年的诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。霍尔效应的应用：霍尔效应的应用： 1、判定载流子的正负性；、判定载流子的正负性；2、测载流子浓度；、测载流子浓度；3、决、决定精细结构常数；定精细结构常数；4、用于测量技术、电子技术、自、用于测量技术、电子技术、自动化技术、计算技术等领域；动化技术、计算技术等领域；5、我国已制造出多种、我国已制造出多种半导体材料的霍尔元件，用于测磁感应强度、电流、半导体材料的霍尔元件，用于测磁感应强度、电流、微小位移、压力、转速、放大、振荡、调制、检波、微小位移、压力、转速、放大、振荡、调制、检波
5、、计算元件等；计算元件等；6、磁流体发电。、磁流体发电。2004年诺贝尔物理奖由三位美国科学家分享年诺贝尔物理奖由三位美国科学家分享 维尔泽克维尔泽克麻省理工学院麻省理工学院 格罗斯格罗斯加利福尼亚大学加利福尼亚大学 波利茨波利茨加利福尼亚理工加利福尼亚理工学院学院 瑞典皇家科学院在授予这三位科学家诺贝尔物理瑞典皇家科学院在授予这三位科学家诺贝尔物理学奖的文告中称，他们是因学奖的文告中称，他们是因在夸克粒子理论方面所取在夸克粒子理论方面所取得的成就得的成就才获此奖项的。夸克是自然界中最小的基本才获此奖项的。夸克是自然界中最小的基本粒子。这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实粒子。这三位科学家
6、对夸克的研究使科学更接近于实现它为现它为“所有的事情构建理论所有的事情构建理论”的梦想。的梦想。 今年的诺贝尔单项大奖奖金总额为今年的诺贝尔单项大奖奖金总额为1000万瑞典克万瑞典克朗，约合朗，约合136万美元。万美元。 研究成果研究成果：发现了强相互作用理论中的：发现了强相互作用理论中的“渐近自由渐近自由”现现象象 强相互作用力强相互作用力就是原子核内起维系作用的力量，它就是原子核内起维系作用的力量，它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。和中子束缚在一起。 今年诺贝尔物理学得主的数字计算解释说明夸克今年诺贝尔物理学
7、得主的数字计算解释说明夸克之间越接近，强作用力越弱。当夸克之间非常接近时，之间越接近，强作用力越弱。当夸克之间非常接近时，强作用力是如此之弱，以便到它们完全可以作为自由强作用力是如此之弱，以便到它们完全可以作为自由粒子活动。这种现象叫作粒子活动。这种现象叫作“渐近自由渐近自由”，即渐近不缚，即渐近不缚性。与此相反，当夸克之间的距离越大时，强作用力性。与此相反，当夸克之间的距离越大时，强作用力就越强。这种特性可以比喻为一种橡皮圈或弹簧，橡就越强。这种特性可以比喻为一种橡皮圈或弹簧，橡皮圈或弹簧拉得越长，力量就会越大。皮圈或弹簧拉得越长，力量就会越大。 这三位科学家这三位科学家19731973年通
8、过一个完善的数学模型公年通过一个完善的数学模型公布了这一发现。这一发现导致了一个全新的理论，即布了这一发现。这一发现导致了一个全新的理论，即量子色动力学量子色动力学。这一理论对标准模型作出了重要贡献。这一理论对标准模型作出了重要贡献。标准模型形容了与电磁力、强作用力、弱作用力有关标准模型形容了与电磁力、强作用力、弱作用力有关的所有物理现象。在量子色动力学家的帮助下，物理的所有物理现象。在量子色动力学家的帮助下，物理学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下它才会表现为自由粒子。在质子和中子中，它们三个它才会表现为自由粒子。在质子和中子中，它们三
9、个经常一起出现。经常一起出现。 由于戴维由于戴维格罗斯、戴维格罗斯、戴维波利茨、弗兰克波利茨、弗兰克威尔威尔茨克的发现，物理学家更接近于实现一个伟大的梦茨克的发现，物理学家更接近于实现一个伟大的梦想，这就是为重力、电磁力、强作用力、弱作用力想，这就是为重力、电磁力、强作用力、弱作用力构建一个统一的理论，一个适用于所有物质的理论。构建一个统一的理论，一个适用于所有物质的理论。 意义重大意义重大诺贝尔奖缘何频频花落美国诺贝尔奖缘何频频花落美国 ？ 截至截至2004年，美国共有年，美国共有280位诺贝尔奖获得者，位诺贝尔奖获得者，其中文学奖获得者其中文学奖获得者11位，和平奖位，和平奖19位，经济学
10、奖位，经济学奖35位，位，化学奖化学奖55位，物理学奖位，物理学奖75位，生理学或医学奖位，生理学或医学奖85位。位。 2004年，六项诺贝尔奖由年，六项诺贝尔奖由12位科学家分享，其位科学家分享，其中有中有7位美国科学家位美国科学家。 美国人口占世界人口总数的比例不到美国人口占世界人口总数的比例不到5,美国获得诺贝尔科学奖的人数却占全球获得该美国获得诺贝尔科学奖的人数却占全球获得该奖人数的奖人数的70以上，其中以上，其中奥妙何在奥妙何在？ 美国通过国家和私人资金来源向基础研究投入了美国通过国家和私人资金来源向基础研究投入了数十上百亿美元的经费。像贝尔实验室这样一些由公数十上百亿美元的经费。像
11、贝尔实验室这样一些由公司资助的项目，将无数美元用于研究上。国家科学基司资助的项目，将无数美元用于研究上。国家科学基金会在多名美国诺贝尔奖得主获奖之前向他们提供了金会在多名美国诺贝尔奖得主获奖之前向他们提供了资助资助 。 被资助的科学家都被被资助的科学家都被鼓励以不同于常人的思维方鼓励以不同于常人的思维方式去思维式去思维。国家科学基金会主任丽塔。国家科学基金会主任丽塔科尔韦尔说：科尔韦尔说：“一个重要因素，是一个重要因素，是鼓励创新精神和向各种假设提出鼓励创新精神和向各种假设提出挑战。挑战。” 科尔韦尔说：科尔韦尔说：“人们总将提出疑问，并朝着新领域迈人们总将提出疑问，并朝着新领域迈出下一步。可
12、是，许多国家存在一种传统的倾向，不出下一步。可是，许多国家存在一种传统的倾向，不敢打破现状，对长者或上司总是表现得毕恭毕敬。我敢打破现状，对长者或上司总是表现得毕恭毕敬。我敢说，美国科学家并不特别顺从于一些过时的想法。敢说，美国科学家并不特别顺从于一些过时的想法。” 谢韦（美国物理研究所谢韦（美国物理研究所 ）说）说 ：“在小学和中学在小学和中学阶段，美国在世界上的排名仅在第阶段，美国在世界上的排名仅在第28位或位或30位，落后位，落后于所有斯堪的纳维亚国家、瑞士、法国和德国。这多于所有斯堪的纳维亚国家、瑞士、法国和德国。这多少令人有点不解。少令人有点不解。”他举例说，一些调查结果表明，他举例
13、说，一些调查结果表明，美国学生在一些统一的数学和其他学科的考试中落后美国学生在一些统一的数学和其他学科的考试中落后于其他国家的学生。他接着说：于其他国家的学生。他接着说：“不过，不过，在大学阶段在大学阶段又出现了另外一种情况。又出现了另外一种情况。”谢韦说，美国学生更注重谢韦说，美国学生更注重于独立思考，而轻视机械式的学习方式。于独立思考，而轻视机械式的学习方式。他说：他说：“如如果按照人口数量来统计，中国应该有果按照人口数量来统计，中国应该有15个爱因斯坦，个爱因斯坦，印度有印度有10个，美国只有个，美国只有3个。个。” 学者谈学者谈2004年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖: 我国相关研究早于美
14、国我国相关研究早于美国 中国科学院院士、中国科学院理论物理所研究中国科学院院士、中国科学院理论物理所研究员、博士生导师何祚庥直言，昨天得知美国科学家员、博士生导师何祚庥直言，昨天得知美国科学家凭借量子色动力学的凭借量子色动力学的“夸克渐近自由夸克渐近自由”获得本年度获得本年度的诺贝尔物理学奖，感觉的诺贝尔物理学奖，感觉“非常之遗憾非常之遗憾”。因为，。因为，“在这个领域里，我们的研究曾早于美国，成果也在这个领域里，我们的研究曾早于美国，成果也非常接近最后的结果。非常接近最后的结果。 ”我国在我国在19651965年率先提出了年率先提出了夸克模型夸克模型( (在我国也叫做在我国也叫做“层子模型层
15、子模型”) )这一量子色这一量子色动力学中的关键理论，而且，当时提出的关于颜色动力学中的关键理论，而且，当时提出的关于颜色的概念已经很接近最后的结果。何祚庥说，的概念已经很接近最后的结果。何祚庥说，19661966年，年，在北京举行的一次国际会议上，该成果得到了国内在北京举行的一次国际会议上，该成果得到了国内外专家的肯定。外专家的肯定。 按时间推算，这次获奖科学家的论文发表在按时间推算，这次获奖科学家的论文发表在1973年，主要的研究时间在年，主要的研究时间在1967年年1969年年，而在该课题，而在该课题的研究中，的研究中，中国所取得的重大阶段成果是在中国所取得的重大阶段成果是在1965年年
16、，在在1965年年1966年期间，中国科学家还在继续该课题年期间，中国科学家还在继续该课题的研究。的研究。“我们当时稍稍早于美国等一些国家我们当时稍稍早于美国等一些国家”。 但是，随之而来的但是，随之而来的“文革文革”使所有的科研工作被使所有的科研工作被迫停止，何祚庥被关进了牛棚。迫停止，何祚庥被关进了牛棚。 三位美国科学家从三位美国科学家从1973年论文发表，到年论文发表，到2004年获年获得诺贝尔奖，期间得诺贝尔奖，期间30余年的实验检验历程，需要大量余年的实验检验历程，需要大量的人力、物力、财力。在证明自己的研究结果正确之的人力、物力、财力。在证明自己的研究结果正确之前，前，“冷板凳太长
17、冷板凳太长”，何祚庥说，数十年的科研，不，何祚庥说，数十年的科研，不是任何一个科研者都能够忍耐的，也不是任何一个国是任何一个科研者都能够忍耐的，也不是任何一个国家的科技基金能够支持的。家的科技基金能够支持的。 美籍华人、美国犹他大学物理系终身教授、清华美籍华人、美国犹他大学物理系终身教授、清华大学高等研究中心春晖高级访问学者吴詠时说，在美大学高等研究中心春晖高级访问学者吴詠时说，在美国，年轻的科研人员有非常良好的科研环境。活跃、国，年轻的科研人员有非常良好的科研环境。活跃、平等、交流的科研气氛与灵活的科研机制对年轻人的平等、交流的科研气氛与灵活的科研机制对年轻人的成长非常有利。这次获奖的成长非常有利。这次获奖的3 3位科学家，位科学家，在在19731973年发年发表论文时，年龄分别为表论文时，年龄分别为2222岁、岁、 32 32 岁和岁和24 24 岁岁。 诺贝尔评委会成员称诺贝尔评委会成员称中国科学家获奖至少需十年中国科学家获奖至少需十年
