诺贝尔奖设立于1901年，适逢现代科学的开端。现代科学史上的很多顶尖科学家同时也是诺奖得主。一般来说，诺奖成果代表了基础科学的最高成就。

每年的诺贝尔科学奖于10月上旬公布，12月10日颁奖（瑞典科学家诺贝尔的逝世纪念日）

。受新冠疫情影响，2020年诺贝尔奖颁奖仪式10日在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆通过线上直播方式举行，颁奖晚宴也不得不取消

（半个多世纪以来，首次打破该传统）。

2020年诺奖获得者“大合影”

在2020年诺奖颁奖之际，我们一起回顾一点诺奖之物理学奖历史，以期从中获得一些启发。

1901年，第一个诺贝尔物理学奖授予伦琴。在6年前的某一天，伦琴偶然发现，漆黑的房间里，黑纸包裹的阴极射线管能使荧光屏发光。他没有急于宣布，而是仔细核实了7 周才确认这个重大发现。这就是X射线，它成为现代物理的一个敲门砖。

伦琴出于对自然奥秘的好奇心和对科学的专注，抓住了这个当时违反常识的偶然发现，又用创造性的思辨进行严格求证，经过原创的复杂过程，做出了这个改变世界的创新。X射线源于好奇心驱动的基础研究，然而又在医学、材料等方面广泛应用。

一百多年来，诺贝尔奖覆盖了基础和重大应用两个方面的研究。下面我们集中讨论本世纪的诺贝尔物理学奖。

21世纪获物理诺奖的基础研究包括：2001年的原子玻色凝聚，2002年的宇宙中微子和X射线，2003年的超导和超流理论，2004和2008年的基本粒子理论，2005年的量子光学和精密光谱，2006年的宇宙背景辐射精确测量，2010年的石墨烯，2011年的宇宙加速膨胀，2012年的单量子操控，2013年的希格斯机制，2015年的中微子振荡，2016年的拓扑相变和物质拓扑相，2017年的引力波探测，2019年诺奖的银河系外行星，2020年的黑洞理论和银河系中心超大质量黑洞。

21世纪获物理诺奖的重大应用研究包括：2007年的巨磁阻，2009年的光纤和CCD，2014年的蓝光发光二极管，2018年的激光技术。还有一些，比如石墨烯和单量子操控，既是基础研究，又有潜在重大应用。

实际上，应用研究也反过来促进基础研究。比如几项天体物理的获奖研究，依赖于新技术的诞生。

2016年物理学奖授予戴维·索利斯（David J. Thouless）等3位科学家，奖励他们做出拓扑相变和物质拓扑相的理论发现。20世纪70年代，索利斯最早在理论模型中发现了拓扑相变这个新的相变。这个领域逐步由冷变热，成为近几年凝聚态物理最大的热门。

大爆炸宇宙学更是冷门变热门的范例。1940年代末，伽莫夫就提出这个理论，他的助手以此预言了宇宙背景辐射。当时，稳恒态宇宙学占主导地位，“大爆炸”是讽刺的说法。1964年，阿尔诺·彭齐亚斯（Arno Allan Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Woodrow Wilson）意外探测到宇宙背景辐射，得到大爆炸宇宙学的强有力证据。之后，大爆炸宇宙学成为主流和热门。在此领域耕耘多年的詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）分享了2019年诺贝尔物理学奖。

获得2017年诺奖的引力波探测是多年坚持的结果。雷纳·韦斯（Rainer Weiss）1967年想到方法，1972年开始实验，美国科学基金会于1974年开始支持，1984年启动LIGO。1994年，该项目转化为国际合作。2002年，LIGO开始探测引力波，后来升级几次，2015年成功。获得2013年诺奖的希格斯机制，也是经过多年努力，于2012年在CERN（欧洲核研究组织）被验证。

2018年诺奖得主亚瑟·阿什金（Arthur Ashkin）发明光镊子并用于研究生物，热拉尔·穆鲁（Gérard Mourou）和唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）用雷达技术产生高强度激光脉冲，分享2020年诺奖的罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）将先进的数学用于黑洞理论。这些工作体现了学科交叉的重要。

到目前为止，除了屠呦呦先生的特例（从中药经典得到信息，提取青蒿素），还没有在中国完成的科学研究获得诺贝尔奖。

本篇对部分诺贝尔物理学奖做了简要的回顾和分析，希望能对我们在诺奖上的突破有所启发。

小结：基础和应用并重，不介意冷门，坚持，重视学科交叉。

-本文作者：施郁（复旦大学物理学系教授）-

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