2016年诺贝尔物理学奖颁给了David J. Thouless (华盛顿大学)、F. Duncan M. Haldane(普林斯顿)、J. Michael Kosterlitz (布朗大学)三人。93万美金奖金一半给了 Thouless,另一半则是后两人分享。诺贝尔奖金数量取决于诺贝尔基金当年的收入。几年前是1000万瑞典克朗,现在降到了800万。这三位诺奖获得者的贡献是把拓扑学运用于凝聚态物理。其中的 Thouless 用拓扑学解释了整数量子霍尔效应,相关的方法被扩展到其他问题上,发现了很多奇特并且可能有极大应用前景的物理现象。相关的介绍文章很多,我就不重复了。这里稍微介绍下拓扑与物理的关系(凝聚态物理中充斥着各种人名命名的概念,我这里尽量少用术语)。
在量子霍尔效应中,霍尔电阻精确等于普朗克常数除以电子电荷的平方,准确到几十亿分之一。这个极其精确的电阻数字与样本大小、磁场大小、样本形状、样本的属性都没有关系,样本粗糙、有一定的杂质效果甚至更好。这个颠扑不破的惊人精确度与实验条件的随意性困扰了物理学相当长时间。Thouless 用拓扑不变性从理论上解释了这个问题。