北京時間10月4日下午17時45分，2016年諾貝爾物理學獎揭曉。諾貝爾物理學獎評委會在斯德哥爾摩的瑞典皇家科學院宣布，2016年諾貝爾物理學獎授予三位美國科學家：大衛·索利斯（David J. Thouless）、鄧肯·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）和邁克爾·科斯特利茨（J. Michael Kosterlitz），以表彰他們在理論上發現了物質的拓撲相變和拓撲相。

3位科學家將分享800萬瑞典克朗，其中大衛·索利斯獲得400萬瑞典克朗，鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨共同分享400萬瑞典克朗。

大衛·索利斯（David J. Thouless）是理論凝聚態物理學家，1934年出生于英國貝爾斯登。1958年從美國康奈爾大學獲得博士學位，導師是著名物理學家、1967年諾貝爾物理學獎獲得者漢斯·貝特（Hans Bethe）。大衛·索利斯曾為伯明翰大學物理數學系教授。目前是美國華盛頓大學榮譽退休教授。

鄧肯·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）1951年出生于英國倫敦，1978年獲得英國劍橋大學博士學位，現任教于美國普林斯頓大學。他對于凝聚態物理理論作出了許多基礎性的貢獻，包括分數量子霍爾效應等等。他曾獲得諸多獎項和榮譽，如英國皇家學會會員、美國物理學會會士、狄拉克獎章等。

邁克爾·科斯特利茨（J. Michael Kosterlitz）1942年出生于蘇格蘭阿伯丁郡，其父是一名生物化學家。邁克爾·科斯特利茨于1969年獲得英國牛津大學博士學位，1974年就職于伯明翰大學，1982年起任美國布朗大學物理系教授。其研究方向主要是凝聚態理論，一維/二維物理，其中相變領域包括：隨即體系、電子局域化、自旋玻璃態等；臨界動力學包括：融化、凝固。

拓撲學是三位得獎者能做出這一成就的關鍵，它解釋了為什么薄層物質的的電導率會以整數倍發生變化。拓撲相變所研究的，是在低溫下沒有自發對稱性破缺的相變，這種相變超越了日常常見的相變，比如水從氣體變成液體，再從液體變成固體的過程。這類研究突破了人們對物態和相變的既有認識，有關低維量子拓撲物態研究更為未來信息科技建立了物理基礎。

索利斯和科斯特利茨兩位科學家是在上世紀70年代最早從事拓撲相變研究，在經典系統中發現所謂的拓撲相變。而霍爾丹是在電子物理材料系統中研究拓撲超導的。在伯明翰大學從事博士后研究期間，科斯特利茨就曾與索里斯合作。兩人合作的關于2維XY模型相變問題研究的發現，即一種自高溫無序相向低溫準有序相的無窮階相變，后來被命名為Kosterlitz－Thouless相變。

諾貝爾獎評選委員會在聲明中稱，今年的三位物理學獎獲得者，打開了一扇通往由奇異狀態下的物質構成的未知世界的大門。他們用先進的數學方法，對超導、超流體和薄膜磁性等物質的異常狀態與階段，進行了深入研究。“感謝他們開創性的工作，引領我們踏上了追尋物質的奇異狀態之旅。很多人看好這一發現將被應用于材料科學和電子學中。”

在獎項最終揭曉之前，作為LIGO實驗的奠基者，麻省理工學院的Rainer Weiss教授、加州理工學院的Kip Thorne教授和Ronald Drever教授，曾是今年諾貝爾物理學獎的熱門人選。2016年2月11日，位于美國華盛頓和路易斯安那兩地的激光干涉儀引力波觀測站（LIGO）的科學家宣布，他們于2015年9月14日首次直接探測到了愛因斯坦在100年前基于廣義相對論所預言的引力波。這一消息震驚世界，被認為是諾貝爾獎級的發現。

LIGO之所以無緣諾貝爾獎，重要原因是2016年度的諾貝爾獎提名截止日期是2月1日，但LIGO直到2月11日才發表他們的引力波探測成果。在這種情況下，除非諾貝爾獎評委會破例，否則今年注定與物理學獎擦身而過。此外，LIGO的實驗結果也招致了一些質疑，有待進一步的驗證。盡管LIGO團隊于今年6月宣布，去年12月26日他們的實驗裝置觀測到了另一個引力波事件，但其顯著性遠不如去年9月觀測到的引力波信號。

諾貝爾物理學獎是根據瑞典著名化學家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾的遺囑，以其部分遺產作為基金創立的5項獎項之一，旨在獎勵那些對人類物理學領域里作出突出貢獻的科學家。首次頒發是在1901年，獲獎者是發現X射線的物理學家威爾姆·康拉德·倫琴。諾貝爾物理學獎的獲得者還包括愛因斯坦、居里夫人、玻爾等等有著杰出貢獻的科學家。

自1901年至2016年，諾貝爾物理學獎項已頒發110次。其中，1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年這6年未頒獎。根據諾貝爾基金會的章程，如果沒有足夠重要的成就，獎金將被留至下一年。如果第二年仍然未能頒出，這份獎金將被加入到基金會的限制資金中。在兩次世界大戰期間，諾貝爾獎較少頒出。

諾貝爾獎評選委員會的頒獎聲明全文：

他們揭示了奇異物質的秘密

今年的三位物理學獎獲得者，打開了一扇通往由奇異狀態下的物質構成的未知世界的大門。他們用先進的數學方法，對超導、超流體和薄膜磁性等物質的異常狀態與階段，進行了深入研究。感謝他們開創性的工作，引領我們踏上了追尋物質的奇異狀態之旅。很多人看好這一發現將被應用于材料科學和電子學中。

三位獲獎者們的核心成就，是將拓撲學概念應用到物理學中。拓撲（Topology）本是數學的一個分支，通常用來研究幾何圖形或空間在連續改變形狀后還能保持不變的性質。上世紀70年代早期，當時盛行的理論認為，超導或超流現象無法發生在薄膜中。但邁克爾·科斯特利茨和大衛·索利斯推翻了這一點。他們解釋了低溫超導現象，以及為何超導無法存在于高溫中的相變機理。

在20世紀80年代，索利斯已經能夠解釋在以前的實驗中，為何薄層物質的的電導率會以整數倍發生變化，他展示了這種整數倍電導率是這些材料天生的拓撲性質。而大約在同一時間，鄧肯·霍爾丹發現了拓撲概念如何可以用來理解一些材料中發現的小磁場鏈的屬性。

我們現在知道了很多拓撲相，不僅存在于薄層和線狀材料中，也存在于普通的三維材料中。在過去十年里，這一領域的研究促進了凝聚態物理的蓬勃發展。人們期待拓撲材料的研究能被應用于新一代電子學和超導體領域，甚至量子計算機。今年諾貝爾物理學獎的獲得者們打開了一個奇異世界的大門，而更多的研究者正在一步步揭秘這個奇異世界里物質的秘密。

關于諾貝爾物理學獎（1901-2015）的幾個有趣數字：

109：從1901年到2015年，諾貝爾物理學獎總共頒發了109次。

47：有47屆諾貝爾物理學獎是僅頒發給一名獲獎人。

1：至今為止，僅有1人連續兩次獲得諾貝爾物理學獎，他就是John Bardeen（約翰·巴丁，1908年5月23日－1991年1月30日），美國物理學家，因晶體管效應和超導的BCS理論兩次獲得諾貝爾物理學獎分別是1956年、1972年）。

25：最年輕的諾貝爾物理學獎獲得者是William Lawrence Bragg，獲獎時是25歲。1915年，他和他的父親William Henry Bragg同時獲獎。

55：諾貝爾物理學獎獲得者，獲獎時的平均年齡是55歲。