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綜合新聞 12 12
（上接10版） 由美國學者克拉克
（John Clarke，下圖左）、米歇爾·德沃
雷（Michel H. Devoret，圖中）與約翰．
馬丁尼斯（John M. Martinis，圖右）同獲
殊榮，諾獎委員會稱其因「發現電路中
的巨觀量子力學穿隧效應與能量的量子
化」獲獎。
今年的三位物理學獎得主其實分別出
生於英國劍橋、法國巴黎與美國，三人
分別是劍橋大學博士、巴黎第十一大學
博士跟加州大學柏克萊分校博士。不過
這三位物理學大師如今都在美國任教，
克拉克在加州大學柏克萊分校、德沃雷
在耶魯跟加州大學聖塔芭芭拉分校、馬
丁尼斯也是加大聖塔芭芭拉分校教授。
眾所周知，量子力學是解釋微觀世
界的物理學，但這個微觀到底要多微小
呢？我們又如何可能在這個巨觀世界應
用甚至操控量子力學呢？根據諾獎委
員會的新聞稿，約翰·克拉克、米歇
爾·德沃雷和約翰·馬丁尼斯1984年
起利用由超導體構成的電路進行了一系
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2025年10月10日
2025年10月10日
2025 年 10 月 10 日 新象週刊 新象週刊 2025 年 10 月 10 日 13 13
列實驗。超導體是一種在極低溫下電阻 觀粒子系統，徹底顛覆了這個傳統認 frameworks）領域的開創性研究。
會完全消失的神奇材料，在他們所設計 知，這也是人類第一次在肉眼可見（儘 根據諾貝爾獎官網，3位得主「創造
的電路中，超導元件被一層薄薄的非導 管是透過儀器測量）的宏觀系統中，觀 了一種具有巨大空間的分子結構，氣體
電材料隔開，透過改進和測量電路的各 測到量子穿隧效應。而且三位桂冠得主 和其他化學物質可以在其中流動。這些
種特性，使其能夠控制和探索電流通過 的貢獻不止於此。他們不僅證明了「 被稱為『金屬有機框架』的結構，可用
時產生的現象。帶電粒子在超導體中移 宏觀穿隧」的可能性，更進一步驗證 於從沙漠空氣中獲取水分、捕捉二氧化
動，共同構成了一個系統，其行為就像 了這個宏觀系統的另一個關鍵量子特 碳、儲存有毒氣體或催化化學反應」。
一 個 充 滿 整 個 電 性：「能量量子化」（Quantised Energy 諾 貝 爾 化 學 獎 委 員 會 主 席 林 克
路的單一粒子。 Levels）。 （Heiner Linke）表示：「金屬有機框架
這 個 巨 觀 粒 在我們的宏觀世界裡，能量的變化是 具有巨大潛力，為定製具有新功能的材
子 系 統 原 本 處 於 連續的。你可以將車速從時速50公里， 料帶來了前所未見的機會。」
一 種 無 電 壓 、 有 平滑地加速到50.1、50.2公里。但在量子 北 川 進 是 日 本 京 都 大 學 學 者 ， 羅
電 流 流 動 的 狀 世界，能量的吸收或釋放，更像是上下 布森在澳洲墨爾本大學（University of
態 。 系 統 被 困 在 樓梯，只能一階一階地跳、不能停留在 Melbourne）任教，亞基則任職於美國加
這 種 狀 態 ， 彷 彿 兩階之間。一個系統只能處於某些特定 州大學柏克萊分校（UC Berkeley）。3人
被 一 道 無 法 逾 越 的、不連續的能量狀態上。透過對超導 將共享1100萬瑞典克朗獎金。
的 能 量 障 壁 （ 即 電路進行精密的測量與控制，三位科學 諾貝爾化學獎表彰金屬有機框架研
「 約 瑟 夫 森 接 家證實這個「宏觀粒子」系統在與外界 究，神奇結構如「妙麗手提包」
面」，Josephson 交換能量時，只會吸收或放出特定大小 英 國 、 日 本 與 美 國 的 3 名 學 者 以
Junction）所阻擋。按照古典物理學的 的能量「包裹」，其行為模式與量子力 「金屬有機框架」領域的開創性研究獲
邏輯，如果電流的能量不足，它們應該 學的預測完全吻合。這無疑證明了該系 頒2025年諾貝爾化學獎，這種新分子結
會被這道牆完全擋住，但實驗結果卻讓 統並非某種古典物理的巧合，而是展現 構形式，就像妙麗魔法手提包一樣，外
整個物理學界為之震動。三位物理學家 了量子力學的特性。 表雖小，內部空間奇大。
觀測到，即使在能量不足的情況下，整 克拉克、德沃雷與馬丁尼斯的研究， 諾貝爾化學委員會主席林克（Heiner
個系統依然成功「逃脫」了被困住的零 等於開啟了量子技術的大門，實現了對 Linke）形容：「他們找到了創造全新
電壓狀態，產生了電壓。這意味著，構 宏觀量子系統的「主動操控能力」，這 材料的方法，這些材料內部擁有大型孔
成電流的、數量龐大的「宏觀粒子」展 也正是未來量子科技的核心。諾貝爾物 隙，幾乎可比喻為飯店房間，使分子客
現了純粹的量子行為，以穿隧效應的形 理學獎委員會主席奧勒·埃里克森表 人能夠進入與離開。」
式，整體「鑽」過了那道能量障壁。 示：「能夠慶祝百年量子力學不斷帶來 他 還 說 ， 這 種 材 料 「 幾 乎 就 像
這意味著長久以來，量子力學那些 新的驚喜，真是太棒了，因為量子力學 『哈利波特』（Harry Potter）中妙麗
令人腦洞大開的現象——例如波粒二象 是所有數位技術的基礎。」諾獎委員會 （Hermione）的手提包一樣，能在極小體
性、量子糾纏、量子穿隧——似乎只是 指出，電腦晶片中的電晶體是成熟運用 積中容納龐大數量的氣體」。
屬於原子、電子等微小存在的專利。然 量子技術的一個例子。今年的諾貝爾物 奠定基礎
而今年的諾貝爾物理學獎得主，卻以巨 理學獎更為開發下一代量子技術提供了 今年88歲的羅布森在1989年嘗試用
基石，也包括量子密碼學、量子電腦和 一種新方法來利用原子特性，他使用了
量子感測器等新興領域。 銅離子。
從1901年至2024年，諾貝爾物理 諾貝爾化學委員會表示：「當它們結
學獎已頒發118次，共有226位得主。 合時，會鍵結形成一個排列良好、空間
人工智慧先驅約翰·霍普菲爾德（John 寬敞的晶體。它就像一顆充滿無數孔隙
Hopfield）和傑弗里·辛頓（Geoffrey 的鑽石。」
Hinton）去年因奠定機器學習的基石，共 羅布森意識到自己研究發現的潛力，
同榮獲物理學獎。至於歷來最年輕的諾 但這個分子結構不穩定。
貝爾物理學獎得主，首推1915年以「藉 之後，北川與亞基為這種建構方式
由X光分析晶體結構」獲獎的勞倫斯·布 提供了「穩固的基礎」。在1992年至
拉格（Lawrence Bragg，時年25歲），最 2003年間，他們各自的研究有了一系列
年長的獲獎者則是2018年得主亞瑟·艾 革命性發現。
許金（Arthur Ashkin，時年96歲），得獎 根據諾貝爾化學委員會表示，北川
理由是「發明光鑷及其在生物系統中的 「展示了氣體可以在這些結構中進出，
應用」。 並預測金屬有機框架可以做得具有柔軟
2025諾貝爾化學獎 性」。
奠基「金屬有機框架」三本柱！ 委員會還說，與此同時，亞基創造了
北川進、羅布森與亞基共享桂冠榮耀 一個「非常穩定的金屬有機框架」，並
表明它可以使
用合理的設計
進行修改，賦
予其新的理想
特性。
北川接受
電 話 訪 問 時
說：「長期以
來的研究獲得
認 可 ， 我 深
感 榮 幸 和 喜
悅。」
日本化學家北川進（圖左）、英國化
學家羅布森（Richard Robson，圖中）及 北 川 進 是 日 本 京 都 大 學 學 者 ， 羅
美國化學家亞基（Omar M. Yaghi，圖右） 布森在澳洲墨爾本大學（University of
8日獲頒2025年諾貝爾化學獎，以表彰 Melbourne）任教，亞基則任職於美國加
他們在「金屬有機框架」（metal-organic 州大學柏克萊分校（UC Berkeley）。
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