获得2016年物理学诺奖的“拓扑相变”是什么?
来源:果壳网 发布时间:2016-10-05 13:30:27
但是20世纪70年代,戴维·索利斯和迈克尔·科斯特利茨发现并非如此,只要温度足够低,它们也可以是有序的,也有“相”;非但如此,它们的相变还特别奇异,与日常里冰变成水那种相变很不一样。决定这一相变的因素是薄层物质上“旋”;当温度上升的时候,本来成对出现的旋突然都分开了。这样的相变被称为“拓扑相变”——因为它用到了拓扑学来描述。
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拓扑学是一个数学分支,它研究的是那些“不连续”的特征。假设我有一个长方形,它可以变大一点点,变小一点点,粗一点点,细一点点,这样的变化是连续的;拓扑学对此不关心。但如果我在长方形里挖了洞,那么它要么没有洞,要么有1个、2个、3个⋯⋯,不能有1.5个或者3.14个。拓扑学关心的就是类似于这个洞的特征。
万万没想到,诺贝尔颁奖典礼上会出现一袋子面包——组委会用没有洞的肉桂卷(cinnamon bun)、一个洞的面包圈(bagel)和两个洞的碱水面包(pretzel)解释起了拓扑是什么回事,在拓扑上,这几种结构是完全不一样的:洞的数量不同。