10月1日晚,耶路撒冷。2026年沃尔夫物理学奖揭晓。
一个上海出生的华人物理学家,和一位德国量子物理学家,一起站上领奖台。
很多人只盯着“诺奖风向标”五个字,却忽略了更硬核的细节:叶军团队造出的锶原子光晶格钟,哪怕从宇宙大爆炸走到今天,误差也不到半秒。
半秒是什么概念?你眨一下眼,它已经错过了海量次振荡。
更反常识的是,这只钟还能测出仅仅约1毫米高度差带来的时间流逝差异。
这背后,到底藏着什么技术逻辑?华人科学家又凭什么再次改写物理学奖历史?
01 一、48年只等来第二位华人,这个奖为什么被叫“诺奖风向标”?
10月1日晚,2026年沃尔夫物理学奖揭晓。
叶军与德国物理学家伊曼努尔·布洛赫共同获奖。
授奖词表彰他们在超冷原子系统调控领域,取得了变革性且具有广泛应用的突破。
这不是普通奖项。
沃尔夫奖由以色列沃尔夫基金会颁发,在物理学界素有“诺奖风向标”之称。
据统计,历届物理学奖得主中,有三分之一以上后来拿到了诺贝尔奖。
换句话说,站上这个领奖台的人,往往已经半只脚踩进了斯德哥尔摩的聚光灯下。
更值得关注的是另一层意义。
沃尔夫物理学奖设立48年来,第二次颁给华人科学家。
上一位,是1978年首届唯一的得主吴健雄。
吴健雄因1957年用实验证实弱相互作用中宇称不守恒而闻名,被誉为“东方居里夫人”。
时隔近半个世纪,华人物理学家再次站上这一领奖台。
这不是简单的“再添一人”。
它说明,在量子调控、精密测量这些最前沿的赛道上,华人科学家已经从参与者变成了规则推动者。
其他领域的获奖者同样星光熠熠。
化学奖授予了开创大规模低成本基因测序方法的三位科学家。
医学奖则颁给了揭开味觉奥秘的美国哥伦比亚大学教授查尔斯·朱克。
此时,距离2026年诺贝尔物理学奖揭晓只剩几天。
物理学界的目光,正从耶路撒冷转向斯德哥尔摩。
而叶军手里的那只钟,正是最值得盯住的答案之一。
02 二、一只钟凭什么“宇宙寿命走不偏半秒”?先看它拿什么当摆
钟准不准,关键看“摆”稳不稳、快不快。
今天全世界定义“一秒”,用的是铯原子钟。
铯原子每秒振荡约92亿次。
数够这么多下,就是一秒。
叶军选择的“摆”是锶原子。
锶原子每秒振荡约429万亿次,比铯快约4.7万倍。
刻度越密,计时自然越准。
说白了,铯钟像一把刻度到毫米的尺子,锶光钟则像一把刻度到头发丝万分之一的尺子。
但难点也在这里。
原子不是听话的士兵,它们会乱跑。
叶军团队的办法是,先用激光把锶原子冷却到接近绝对零度。
然后再用激光形成的驻波,把成千上万个原子整齐码进“光做的蛋托”里。
这种装置,叫“光晶格钟”。
简单理解,就是用光搭出一张极稳定的网,让原子乖乖待在格子里,不乱撞、不跑偏。
2014年,叶军团队在《自然》杂志报道了创纪录的锶原子钟精度。
2024年,团队又把系统不确定度降到8.1×10⁻¹⁹。
这个数字太抽象,换个说法:
即使从宇宙大爆炸走到今天,它的误差也不到半秒。
正因为光钟的精度远超铯钟,国际计量界正在讨论未来用光钟重新定义“秒”。
叶军团队的工作,是这一进程的重要推动力量。
这样的钟甚至能“看见”广义相对论。
2022年,团队在《自然》上报道,在仅相隔约1毫米的高度差上测出了时间流逝的差异。
1毫米,在日常里几乎等于没有。
但在光钟眼里,时间已经不一样了。
2024年,团队又在《自然》上发表封面论文,实现了钍-229原子核跃迁与光学原子钟的频率连接。
这为未来的“核钟”铺下了基石。
如果光钟是下一代的秒定义,核钟就是更远处的下一座山峰。
03 三、布洛赫不只造钟,他用激光搭“人造晶体”
这次和叶军共同获奖的布洛赫,也不是配角。
布洛赫1972年生于德国富尔达。
他现任德国马克斯·普朗克量子光学研究所所长和慕尼黑大学教授。
巧合的是,他的博士导师特奥多尔·亨施,与叶军的导师同年获得诺贝尔奖。
叶军的导师,是2005年诺贝尔物理学奖得主约翰·霍尔。
如果说叶军是用光晶格造钟,布洛赫则是在用光晶格造“材料”。
他用激光为原子搭建可随意调节的“蛋托”。
在实验室里,他造出了“人造晶体”。
原子之间的距离、相互作用强弱,都可以像拧旋钮一样调节。
这听起来像科幻,但本质上是量子模拟。
真实材料里的电子太小、太快,科学家很难直接观察它们怎么相互作用。
布洛赫的做法,相当于给电子搭了一个放大的“沙盘”。
2002年,布洛赫与合作者在《自然》上报道了超冷原子从超流体到莫特绝缘体的量子相变。
这被视为量子模拟领域的里程碑。
此后,他又发展出“量子气体显微镜”。
它能够逐个看清晶格中的单个原子。
这意味着,科学家不再只能看一团平均后的结果,而是能盯住一个个原子的行为。
高温超导、复杂材料、量子磁性,这些难题都可能在这个“沙盘”里找到线索。
04 四、从观察量子世界到驾驭量子世界,真正的战场才刚开始
沃尔夫基金会认为,两人的成就代表了现代物理的一次关键转身:
人类从观察量子世界,走向控制、测量和驾驭它。
这句话分量很重。
过去的物理学,很多时候是先发现,再解释。
现在的量子调控,是反过来:先想办法控制原子,再逼出新的物理。
叶军和布洛赫,一个控制原子做时间标尺,一个控制原子做量子材料。
他们共同把“量子”从黑板上的公式,拉进了实验室里的工具台。
这些成果的意义,远不止于实验室。
更精确的原子钟,可以用于卫星导航、地球重力测量。
还能用来探测暗物质,检验基本物理常数是否随时间变化。
量子模拟则可能帮助人类设计新材料,并与量子计算的发展紧密相连。
别小看这些方向。
导航越准,自动驾驶、航空航天、通信同步的底座就越稳。
重力测量越细,地下资源、地质活动、海洋变化就看得越清楚。
暗物质和基本常数,则关乎人类对宇宙最底层的理解。
叶军此前已与光晶格钟概念的提出者、日本东京大学教授香取秀俊,分享了2022年基础物理学突破奖。
如今再添沃尔夫奖,他是否会接到来自斯德哥尔摩的电话,已成为全球物理学界关注的悬念。
但无论结果如何,有一只走得比宇宙更稳的钟,已经在人类认识时间的历史上,刻下了华人科学家的名字。
问题留给你:如果未来“一秒”被光钟重新定义,你觉得最先被改变的是导航、通信,还是基础物理?
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