十位诺贝尔物理学奖得主,以及他们真正的发现

自1901年以来,诺贝尔物理学奖已授予227人。大多数人即使被知晓,也往往是因为错误的发现。这里是其中十位真正的成就——以及它们为何重要。

阿尔弗雷德·诺贝尔在1895年的遗嘱中指示设立一项奖金,授予在物理学领域“做出最重要发现或发明”的人。首届奖项于1901年颁发给威廉·伦琴,以表彰他发现X射线。自那时起,该奖项已授予227人,这份名单大致描绘了现代世界的构建过程:核能、激光、晶体管、GPS和核磁共振成像都可追溯到获奖的物理学研究。

大多数获奖者并非家喻户晓,而那些家喻户晓的人往往因错误的原因被铭记。爱因斯坦是最明显的例子:他通常与相对论联系在一起,但他在1921年获得诺贝尔奖的引文提及的是光电效应——即光以离散的能量包而非连续波的形式到达的发现——因为当时的委员会认为相对论的证据尚不充分。玛丽·居里于1903年获奖,八年后,她凭借化学领域的第二个诺贝尔奖,成为首位两次获得该奖项的人。

该奖项也存在一个有据可查的盲点。吴健雄在1956年进行了实验,证明在弱核相互作用中宇称不守恒——1957年的诺贝尔奖颁给了两位请她进行测试的理论家,而不是她本人。乔瑟琳·贝尔·伯奈尔在1967年作为研究生发现了第一颗脉冲星;1974年,这项发现的诺贝尔奖颁给了她的导师。这两个案例在科学史上被广泛讨论,作为该奖项有时只表彰理论家而非实际进行工作的实验家的例子。

阅读这些物理学背后的故事通常意味着两种情况之一:为已在学习该学科的人编写的教科书章节,或者长篇传记,其中只有一小部分涉及发现本身。对于希望以短篇故事的篇幅了解实际发现时刻——测试了什么、证明了什么以及之后世界如何不同——的读者来说,这方面的资料并不多。

为什么获奖者名单与真正推动物理学发展的人员名单不完全匹配

部分原因可追溯到奖项本身的规则。提名在公布前保密五十年,获奖者去世后不能颁发奖项,并且每年最多只能有三人分享一个奖项——当一项发现涉及更大的团队,或者当时功劳本身存在争议时,这个严格的上限就成了真正的问题。自1901年以来,在获奖的物理学家中,只有三位是女性:1903年的玛丽·居里、1963年的玛丽亚·格佩特-梅耶和2018年的唐娜·斯特里克兰——第二位和第三位之间相隔了五十五年。对奖项历史的统计分析发现,这种模式不太可能仅凭偶然来解释,这也是为什么吴健雄和贝尔·伯奈尔等案例在科学史上不被视为孤立的疏忽,而是奖项有时在表彰发现时存在结构性盲点的例子。


这十个故事,配有插图

Wonder Science是十二个WonderBooks图书馆之一,它以短篇插图故事的形式讲述了其中十个——一个发现,一次阅读,一页旁白音频伴随文字。以下是每个故事的内容,按获奖时间顺序排列。

1. 阿尔伯特·爱因斯坦 — 1921年

因光电效应获奖——即光以离散能量包而非连续波的形式行为的发现,而非他更常被记住的相对论工作。

阿尔伯特·爱因斯坦 — 图书封面 — Wonder Science
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2. 玛丽·居里 — 1903年

因其对放射性的研究获奖,与皮埃尔·居里和亨利·贝克勒尔共同获得——八年后,她凭借化学领域的第二个诺贝尔奖,成为首位两次获得该奖项的人。

玛丽·居里 — 图书封面 — Wonder Science
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3. 尼尔斯·玻尔 — 1922年

因其关于原子内电子排列方式的模型获奖,该模型调和了数十年来相互矛盾的实验结果。

尼尔斯·玻尔 — 图书封面 — Wonder Science
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4. 马克斯·普朗克 — 1918年

因发现能量以固定包而非连续流的形式发射和吸收而获奖——这一思想开启了量子物理学领域。

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5. 埃尔温·薛定谔 — 1933年

因描述粒子存在概率而非精确位置的波动方程获奖——这是量子力学的基本工具之一。

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6. 保罗·狄拉克 — 1933年

因将量子力学与狭义相对论结合的方程获奖,该方程在反物质被观测到之前数年就预测了它的存在。

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7. 恩里科·费米 — 1938年

因其通过中子轰击产生新放射性元素的工作获奖,这项工作是核物理学的基础。

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8. 詹姆斯·查德威克 — 1935年

因发现中子而获奖——中子是几乎所有原子核中都存在的电中性粒子。

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9. 唐娜·斯特里克兰 — 2018年

因开发出一种产生高强度、超短激光脉冲的方法而获奖,该方法现已用于矫正眼科手术和精密制造。

唐娜·斯特里克兰 — 图书封面 — Wonder Science
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10. 安德里亚·盖兹 — 2020年

因银河系中心存在超大质量黑洞的观测证据而获奖。

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常见问题

谁曾多次获得诺贝尔物理学奖?

没有个人曾两次获得物理学奖。玛丽·居里是唯一一位在不同科学领域获得两次诺贝尔奖的人——1903年的物理学奖和1911年的化学奖——但她的第二个奖项本身并非物理学奖。

为什么获得诺贝尔物理学奖的女性如此之少?

自1901年以来,只有三位女性获得过该奖项:玛丽·居里(1903年)、玛丽亚·格佩特-梅耶(1963年)和唐娜·斯特里克兰(2018年)。对奖项历史的统计研究表明,这并非偶然,而是真实可测量的偏见,吴健雄和乔瑟琳·贝尔·伯奈尔等案例进一步证实了这一点,这些奖项颁给了提出测试的理论家,而不是执行测试的物理学家。

科学家去世后还能获得诺贝尔奖吗?

不能——诺贝尔基金会的章程不允许追授奖项,这也是一些重大发现即使在发现者生前其贡献已被广泛认可,也从未获得该奖项的结构性原因之一。

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