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三位获奖人（左至右）：David James Thouless，F. Duncan M. Haldane，J. Michael Kosterlitz. 今天当地时间11时45分（北京时间17时45分），诺贝尔奖评选委员会宣布，将2016年诺贝尔物理学奖的一半奖金颁给美国华盛顿大学的David J. Thouless，另一半由美国普林斯顿大学的F. Duncan M. Haldane与布朗大学的J. Michael Kosterlitz共享，“因其拓扑相变和拓扑物态的理论发现”(for theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter)。 据美国麻省理工学院格林讲席教授、《赛先生》主编文小刚介绍，David J.Thouless、Duncan Haldane 和 Michael Kosterlitz 是理论凝聚态物理学家。他们都做出了非常有影响的工作，揭示了拓扑性质在量子物态和量子相变中的决定性影响。Thouless 和 Kosterlitz 的著名工作之一是关于二维超流体的相变。以前大家认为，超流体到正常流体的相变是超流体中的超流成分越来越少所造成的。但他们发现，超流体中的正反涡旋的产生才是决定相变的主要因素。这是拓扑缺陷导致量子相变的一个典型例子。Thouless做了很多关于拓扑缺陷的工作，揭示了它们在量子相和量子相变中的重要作用。 Thouless、Kohmoto、Nightingale 和 Den Nijs还发现了固体中能带上的“陈省身示性类”——一个近代数学代数拓扑中的概念。他们把陈省身示性类和整数量子霍尔效应直接联系了起来。
Haldane的著名工作之一是发现了反常量子霍尔效应的一个机制。他指出在某些材料中，如果时间反演和空间反演对称性破缺的话，即使没有外加磁场，这些材料也能有量子霍尔效应。这一反常量子霍尔效应最近被清华的薛其坤小组所验证。
Haldane另一项著名工作就是以他名字命名的自旋链上的“Haldane相”。这是第一个在理论上发现的对称保护拓扑态，随后，这一Haldane相也被实验确认。对称保护拓扑态是一大类不能用朗道对称破缺理论所描写的新的量子物质态，这些是由量子纠缠所导致的新的物质态。最近对称保护拓扑态和它的群上同调理论已经成为凝聚态物理中一个非常活跃的领域。另外，Haldane在分数量子霍尔效应方面也做了很多开创性工作。
文小刚回忆道：
Haldane是一个非常专注的理论物理学家，经常潜心在他的物理世界中。有一次我们在瑞士开会的间隙中，去一个植物园游览参观。大家带了照相机欣赏各种稀奇植物和风景。Haldane则带了一个笔记本，低头算了一路。Haldane也喜欢非常热心地给你讲他的新理论，一讲就可以讲两三个小时，写满整个黑板。可以说，他时常显示出孩子般的天真。 Haldane在植物园里做理论计算 得奖人介绍 David James Thouless，1934年出生于英国贝尔斯登，1958年于康奈尔大学获得博士学位，华盛顿大学物理系教授。他为人们理解原子和电子的多体系统、原子核多体系统作出了重要贡献。他的研究领域包括超导现象、核物质性质以及原子核内激发态关联运动。 F. Duncan M. Haldane，1951年出生于英国伦敦，1978年于剑桥大学获得博士学位，现为美国普林斯顿大学教授。他在Luttinger液体理论、一维的自旋链理论、分数量子霍尔效应的原理、排除统计、纠缠谱等领域作出了重要贡献。 J. Michael Kosterlitz，1942年出生于英国阿伯丁，1969年于牛津大学获得博士学位，现为美国布朗大学教授。他的研究涵盖一维和二维物理的凝聚态理论、随机系统、电子局域化和自旋玻璃态等的相变，以及熔化和凝固的临界动力学等领域。 本次诺贝尔物理学奖授予三人是为表彰其在“拓扑相变和拓扑物态的理论发现”。 曹则贤（中科院物理研究所研究员）： Thouless是一位对相变理论具有深刻认识的物理学家。他和Kosterlitz合作的关于2维XY模型相变问题研究的发现，即一种自高温无序相向低温准有序相的无穷阶相变，后来被命名为Kosterlitz-Thouless 相变。(Kosterlitz, J. M. &Thouless, D. J. Ordering, metastability and phase-transitions in 2 dimensional systems. J. Phys. C 6, 1181–-1203 (1973) ） Thouless 物理功底深厚，对量子力学、拓扑理论和相变理论都有自己的独到见解，著有topological quantum numbers in nonrelativistic physics (1998),Introduction to topological quantum numbers, The quantum mechanics of many-body systems等书，这些著作对相关领域的研究具有深远的影响。 Thouless生于1934年，作出这个工作时不足40岁，正当壮年。 我读研究生时读过Thouless的文章和书，没读懂，深以为憾。 Thouless 获得诺贝尔物理奖，实至名归！！！ 随着真空技术、表面物理、材料科学以及量子计算，当然包括对量子拓扑问题的理论研究的进展，近些年很多新拓扑材料和拓扑性质陆续被发现，因此Thouless他们工作的开创性意义也变得越来越明显了。诺奖委员会今年关于物理学奖的决定，是对这三位物理学家开创性工作的肯定，也是对近些年凝聚态物理系列重大进展的肯定。 吴飙（北大物理学院教授）： 这次获奖人的工作非常具有原创性，凝聚态里著名的TKNN公式里的“T”就是Thouless。David J. Thouless得奖是名至实归。他开创了凝聚态里拓扑方向的研究，后来很多该领域的出色工作几乎都可追根溯源至Thouless。 另外，Thouless和Kosterlitz提出了超流里著名的KT相变。 论起师承关系，Thouless算是我的师爷。但非常遗憾，我没见过他和他讨论过物理。据我所知，Thouless是个非常聪明，同时非常踏实且低调的人。 不过，令我感到遗憾的是Berry没有得奖，他的Berry相位更具一般性，对包括凝聚态物理在内的很多领域都有贡献。 |
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