全世界等了整整一百多年,等一个从中国本土实验室长出来的诺贝尔物理学奖。
有些电话响起来,只是提醒该取快递了。有些电话一响,却足以让一个实验室几十年的灯光,被全世界同时看见。北京时间10月6日下午5点45分,2026年诺贝尔物理学奖即将揭晓,中国物理学界也迎来一个颇受关注的时刻。
此刻被频繁提起的名字,是薛其坤。不是因为谁提前看到了答案,而是他和中国科研团队十多年前完成的那项突破,本身就足够有分量。量子反常霍尔效应这几个字听着像一道准备把普通人劝退的物理题,背后却藏着中国基础科学一步一步走向世界前沿的故事。
今年9月17日,科睿唯安2026年度引文桂冠奖名单正式公布,薛其坤凭借量子反常霍尔效应的实验观测入选物理学组。这个奖被圈内人戏称为诺奖“预热风向标”,自2002年设立以来,已有89位得主后续斩获诺奖,转化率接近五分之一。也正是这份名单,把薛其坤和他的成果再一次推到公众视野里,让很多人第一次知道,中国早就在量子物理的核心赛道上,跑出了世界第一的成绩。
很多人听到“量子反常霍尔效应”这六个字就自动开启“劝退模式”,其实拆开说一点都不复杂。咱们平时用的手机、电脑,用久了会发烫、掉电快,本质上是芯片里的电子在“瞎跑”——没有固定路线,到处撞来撞去,既浪费能量,又产生热量,就像早高峰的菜市场,人挤人走不动,全是无用的内耗。
后来物理学家发现了量子霍尔效应:给材料加上超强磁场,就能给电子“画车道”,让它们沿着边缘规规矩矩跑,互不干扰,电阻几乎为零。但这个方法有个致命毛病——需要的磁场太强了,差不多是地球磁场的20万倍,得配冰箱大小的电磁铁才行。总不能给手机装块巨型磁铁吧?既不现实也不划算,所以这个效应发现几十年,一直没法真正用到民用产品里。
而量子反常霍尔效应,就是把这个外部交警给去掉了。不用加任何外磁场,靠材料本身的磁性和拓扑结构,就能让电子自动分车道行驶,零磁场下就能实现零电阻导电。这个听起来像科幻的效应,理论上早有预言,但全世界的实验室找了几十年都没找到实物。
从2009年开始,薛其坤带着清华大学和中科院物理所的团队一头扎进了这个课题。别觉得做实验就是穿白大褂等结果,他们要做的是在纳米级的薄膜材料里一点点调成分、改结构,就像在一粒米上雕刻高速公路,差一个原子都不行。
前后4年多时间,他们一共做了1000多个样品,失败了一次又一次。薛其坤本人更是出了名的“7-11教授”,早上7点到实验室,晚上11点才走,一天泡十几个小时,连和同行吃饭的时候,手机都攥在手里等学生的消息。
2012年的一天,他正和合作者张首晟在美国吃饭,突然收到学生的短信——信号出现了。那一天,人类第一次在实验里亲眼看到了量子反常霍尔效应的存在。2013年,这项成果发表在《科学》杂志上,审稿人直接评价这是凝聚态物理界的里程碑。
杨振宁先生更是直言,这是中国实验室第一次做出诺贝尔奖级别的物理学发现。
为什么说它够分量?翻一翻诺奖历史就知道,量子霍尔效应这个领域简直是“诺奖专业户”。1985年冯・克利青因整数量子霍尔效应拿奖,1998年崔琦等人因分数量子霍尔效应拿奖,2016年三位科学家因拓扑物态理论拿奖。而量子反常霍尔效应,是这个领域最后一块关键拼图,也是唯一不需要外磁场的版本,不管是基础理论还是应用价值,都站得住脚。
更重要的是,这是完完全全在中国本土实验室做出来的成果。从设备、材料到实验团队,都是我们自己的。过去一百多年,诺奖物理奖的主场基本在欧美,华人科学家的成绩也大多诞生在海外实验室。而薛其坤团队的突破,第一次让中国本土的基础物理研究,站在了这个领域的最前沿。
当然了,诺奖这事儿从来没有“稳拿”的说法。一方面量子反常霍尔效应的理论和实验涉及多位学者,诺奖又有每年最多3人的限制,贡献怎么拆分是个问题;另一方面诺奖的口味有时候也很“任性”,说不定就颁给了哪个冷门方向。
话又说回来,就算这一次电话没打过来,也丝毫不影响这项成果的分量。毕竟从1880年霍尔发现反常霍尔效应,到2012年我们在实验室里观测到它的量子版本,人类等了132年。这一百多年里无数物理学家前赴后继,最后是中国团队把谜底揭开了。这本身就已经是中国科研的胜利。
再过十几个小时,斯德哥尔摩的那通电话就会响起。不管那头念出的名字是谁,薛其坤和他的团队熬的那些夜、做的那1000多个样品,已经写进了物理学的历史里。而中国基础科学往前走的脚步,也不会因为一通电话就停下。毕竟真正的突破,从来不是为了等一个奖项,而是为了推开一扇新的门。
