復流形、三維無定向性平面、同倫群、球體上非零連續切向量場、同胚等價……
請原諒用了一個不知所云的開始——這些的確令人眼暈的名稱都來自于拓撲學。這門學科由幾何學與集合論里發展出來而迅速成為作為數學的一大分支,它研究的是空間內的連續變化下不變的性質。要知道,它擁有的千奇百怪的名詞和概念經常讓我們這些“門外漢”們望而卻步。毫不夸張地說,在這個地球上除了一小撮數學家之外的大部分人,平生都注定只能在拓撲學的神殿外觀望。
但是沒有什么門檻,能擋得住物理學家的腳步。
這三位物理學家都來自英國而在美國三所不同的大學任教。他們都有著一頭卷曲而開始花白的頭發,即使在美國多年,他們都頑強地保持著自己濃重的英國口音。但是真正把這三位學者聯系到一起的,是他們共同開拓的一個全新的領域。這個領域里,他們把拓撲學應用到了固態物理,用來解釋和預測極薄層材料的特性。這些特性無疑有著各種令人激動的應用前景,從高溫超導體到更小更快的電子元件。科學家和工程師們組成的科研團隊正沿著他們開辟的道路在前進,可以想象,就如同大部分諾貝爾物理學獎一樣,拓撲相的應用為期不會太遙遠。也許有朝一日,你的手機里面的元件就會被更快更節能的拓撲絕緣體構成的器件代替。但這遠非拓撲學的唯一應用方向。在量子場論及宇宙論里,拓撲學也有著重要的應用。在生物學的DNA(脫氧核糖核酸)研究中,研究扭結理論的拓撲學也在大展身手。
讓我們從展望再次回到開頭來吧。眾所周知,諾貝爾獎是沒有數學獎的。然而,從某種意義上來說,數學以她神奇的方式領走了2016年的諾貝爾物理學獎。
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