如何評價 2014 年諾貝爾物理學獎？

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The Nobel Prize in Physics 2014 was awarded jointly to Isamu Akasaki, Hiroshi Amano and Shuji Nakamura "for the invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources".
2014年度諾貝爾物理學獎授予日本名古屋大學的赤崎勇，天野浩以及美國加州大學聖巴巴拉分校的中村修二，以表彰他們在發明一種新型高效節能光源方面的貢獻，即藍色發光二極體(LED)。根據阿爾弗雷德·諾貝爾的遺囑：諾貝爾獎授予那些對全人類的福祉作出重大貢獻的成就，通過藍色LED技術的應用，人類可以使用一種全新的手段產生白色光源。相比舊式的燈具，LED燈具有更加持久且高效的優點。

　　紅色與綠色發光二極體已經伴隨我們超過半個世紀，但我們還需要藍光的到來才能徹底革新整個照明技術領域，因為只有完整的採用紅，綠，藍三原色之後，我們才能產生照亮我們世界的白色光源。但儘管工業界和學界付出了巨大的努力，但產生藍色光源的技術挑戰仍然持續了超過30年之久。

　　當時，赤崎勇和天野浩在日本名古屋大學工作，而中村修二當時則在位於四國島上的德島市內一家名為「日亞化學」(Nichia Chemicals)的小公司工作。當他們通過半導體產生出藍色光源時，照明技術革命的大門打開了。白熾燈照亮了整個20世紀，而21世紀將是LED燈的時代。

　　一個發光二極體由數層半導體材料構成。在LED燈中，電能被直接轉換為光子，這大大提升了發光的效能，因為在其他燈具技術中，電能首先是被轉化為熱，只有很小一部分轉化成了光。白熾燈和鹵鎢燈一樣，電流被用於加熱一根燈絲，從而實現發光。

　　在日光燈管中(此前這種燈泡曾經被稱為低耗能燈泡，但隨著LED燈技術的出現，這一名稱失去了意義)，氣體進行放電，在此過程中同時發熱並發光。

　　一個發光二極體由數層半導體材料構成。在LED燈中，電能被直接轉換為光子，這大大提升了發光的效能，因為在其他燈具技術中，電能首先是被轉化為熱，只有很小一部分轉化成了光。白熾燈和鹵鎢燈一樣，電流被用於加熱一根燈絲，從而實現發光。在日光燈管中(此前這種燈泡曾經被稱為低耗能燈泡，但隨著LED燈技術的出現，這一名稱失去了意義)，氣體進行放電，在此過程中同時發熱並發光。

　　因此，新型的LED燈相比舊式的燈具，實現相同發光效率所消耗的能源就要低得多。另外，LED技術目前仍在不斷被改進，其發光效率還在不斷提升。最新的記錄已經突破了300流明/瓦，而一般的燈泡這一指標是16，日光燈則是70。考慮到目前全球有大約1/4的電力用於照明目的，高效節能的LED燈技術對於全球的節能工作具有重大意義。

　　LED技術與手機，電腦，以及所有其他基於量子現象原理的現代技術一樣，源於同樣的工程技術手段。一根發光二極體內包括幾個分層：n層帶有多餘負電荷，p層則電子數不足，你也可以將其理解為這裡存在多餘的帶有正電的空洞，或「正電穴」。

　　在它們之間是一層活動層，當向半導體施加一個電壓，就會驅動帶負電的電子層與正電穴層之間的相互作用。當電子與正電穴相遇，兩者就會結合併產生光線。這一過程產生光線的波長完全取決於半導體的性質。藍光波長很短，只有某些特定材料可以產生這一波長的光線。
三名日本科學家獲2014諾貝爾物理學獎

補充一些關於「爆冷」和「張首晟更應該獲獎」方面的看法。

諾貝爾物理學獎（也可以推廣到一切類似的科學獎項）旨在旨在獎勵那些對人類物理學領域裡作出突出貢獻的科學家。它只能做到盡量客觀公正地反映我們當前對這些成果和科學家的看法（也正因為如此，諾獎才獲得了國際上的廣泛認可和關注，反例最典型的的是「國際金日成獎」），讓每一個獲獎者都能得到絕大多數人的認可，絕不是隨隨便便，但並不能保證每一個有資格獲得諾獎的人都獲得該項殊榮。一是因為學科分化，有時候很難判定兩個來自不同領域（有時甚至是相同領域）的兩項成果究竟誰對人類的貢獻更大，二是因為我們當前的認識畢竟是受時代限制的。這些問題可以參看我在為什麼現在沒有跨時代的數學或者物理理論公式發現或者發明？是人類在退化還是科學有盡頭？中的回答。

回到張首晟這一具體問題上，最終藍光LED獲獎，按照諾獎的習慣和偏好，個人猜測可能是因為如下原因：

1. 拓撲絕緣體的確是近年來凝聚態物理相當重要的成果，是一次理論和實驗近乎完美的配合，的確達到了諾獎水平。但考慮到拓撲絕緣體還不能實現實際應用，而凝聚態物理前沿方面的石墨烯在10年得了獎，按照原文中的周期輪換規律，今年諾獎委員會可能更傾向於應用物理這個點，藍光LED在這方面更適合。

2. 前面說了，由於現在諾獎級別的工作很多，不能保證人人獲獎，所以諾獎一般實行排隊領號的辦法。所以得諾獎工作做得好只是因素之一，活得長也很重要，諾獎經常喜歡拖個十幾年乃至幾十年再給。藍光LED已經有20多年了，早就開始排隊，而拓撲絕緣體還不到10年。

3. 赤崎勇教授都85歲了，可能等不及了，而張首晟還很年輕，還有的是機會，這可能也是要考慮的因素。去年的希格斯也是，其實最終實驗結果也只是說明「有一定概率存在」，並沒有最終確定，但考慮到短期內再有大的實驗突破不太可能且希格斯老先生實在是撐不住了，所以才發了。

以上也只是個人意見，謝謝。作為新手（半月前註冊並開始回答問題，十一期間開始活躍），第一次得這麼多關注，表示很激動，謝謝大家。

以下是原文

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作為一名凝聚態物理學的博士生，且研究方向也與此次諾獎相關（涉及一些半導體光學），看到大家都在討論，也來啰嗦幾句。

由於物理學現在的範圍實在是太大，而且各子學科之間差異也越來越大，諾獎一般是按子學科輪流頒獎。這些子學科大體上是：凝聚態物理、宇宙物理和天文物理、原子和分子物理、光物理、高能物理（粒子物理學）、基本物理理論，應用物理。當然這只是一個大概，有些課題本來就屬於多個學科，但大體上是按這個來的，大概四五年一個周期。09年高錕等人的光纖和CCD（應用物理、光物理），10年的石墨烯（凝聚態），11年的宇宙加速膨脹（宇宙與天文物理），12年的單量子態（原子分子物理、基本物理理論），13年的希格斯波色子（粒子物理），今年又輪到了藍光LED，它既屬於應用物理，也屬於凝聚態物理和光學。有興趣的話可以再往前追溯，會發現這個規律大體不差。

09年獲獎的光纖和CCD給人類社會帶來的巨大改變是毋庸置疑的，現代信息社會離不開光纖和CCD。藍光LED也一樣，它給人類照明帶來的改變和為節能減排做出的貢獻網上一搜就知道，的確是實至名歸。這的確是一個物理學改變世界個絕佳範例，自09年之後，諾貝爾物理學獎獲獎的都是前沿領域，我們業內人士當然能明白它們對物理學的意義（都對物理學的進步有重大的作用，都是實至名歸），但對於普通大眾，可能就沒那麼清楚了，這樣一個飛入尋常百姓家的成果讓每一個人都能體會到它的價值。

有人老拿懂不懂來說事，我還是那句老話，物理學內部都隔行如隔山，我已經算是半導體光學的業內人士了（本人研究碳納米材料的光學性質），對LED也只懂原理和一些基礎的東西，稍微深一點的也要討教方家，更何況普通大眾。其實大家也沒必要懂，不然我們這些搞科研的怎麼忽悠人，只要能體會到科學的價值和為大家生活帶來的便利我們就已經很滿足了。每個人都有不同的職業，我們對你們的行業也一樣不懂，但並不代表我們否定你們的工作對社會的貢獻。

也有人質疑這項工作對物理學本身的價值，認為在物理上貢獻並不算大。個人以為，物理學的進步不單單體現在理論框架的大變化和新學科新領域的不斷出現，也體現在實驗技術的進步，甚至一些小的改進，這些都是物理學的題中應有之義，並不遜色於前面的幾項。

以上只是個人看法，歡迎大家批評指正。最後再一次祝賀這三位日本科學家，他們真正做到了讓物理學照亮世界，是我們的好榜樣。謝謝大家！

圈內人士表示雖然我人微言輕，但是那麼偏應用的成果拿了諾獎，真的不是很茲磁。

shoucheng兄居然沒得。。不過估計也只是時間問題了。。畢竟topological insulator 08年才開始。。應用上還沒LED這麼屌//

這次的也不能算是給的不對，半導體物理在應用上還是很牛逼的。估計難度主要在長樣品上，參考石墨烯的那次。

這次沒有非物理圈的朋友來問得獎的是什麼研究了，他們都以為自己看懂了。

Holonyak 和 Bevacqua 發明了發光二極體，三個日本人發明了白色光的發光二極體。

普通的紅光綠光二極體，只用於電路中的信號提示，這個發明只不過是降低了電路耗電量，並未產生革命性的影響。

要說不公正，是發明紅外線二極體的那位，名字我不知道，遙控器普遍採用紅外二極體，對人們的生活產生了巨大的影響。

當然，從節能降耗方面講，日本人發明的發射白色光線的藍光二極體確實最有價值，頒獎給他也不算偏頗。

Nick Holonyak Jr.還發明了閘流體(Thyristor)，也被稱為晶閘管，擁有能夠讓交流電、直流電互相轉換的能力，對於未來的電力能源儲存有一定的幫助，目前全球有3成的電能是透過閘流體進行轉換的。這比發光二極體還牛逼，但也沒有獲得諾獎，我覺得這才是應該提一下的。

給未來的物理學家們一種做工業等於做物理的錯覺。我雖然不是做這個領域的，但是我知道這對物理學本身意義不大，大的在工業應用。不知道什麼時候是不是得給att或者intel的某些課題組也來個諾貝爾物理學獎他們才高興。

不贊同爆冷的說法。
首先，諾獎的評選一般有兩個條件滿足其一，一是突破性的理論進展或是試驗，二是大規模的應用。LED在沒有政府支持的情況下迅速在市場上推廣，本來就同solar cell這些政府投資的無底洞拉開了差距。而且，物理獎也不是沒給過偏engineering的啊？比如12年的高坤。只不過是applied physics和physics的區別罷了。這也是為什麼楊培東得不了諾獎。
其次，並不是說物理過程中，有一些學過普物的人可以理解的，這個工作就不「物理」了。長GaN晶體本來就很困難，晶體缺陷很多，否則，為什麼30年沒人做出藍光LED？可以想像這個工作是經過了多困難的過程。如果說這個不夠「物理」，那麼2010年的機械剝離石墨烯難道比這個更「物理」？沒人質疑石墨烯的諾獎不過是因為大部分人對石墨烯沒有概念罷了（這裡並不是否認石墨烯的諾獎，只是說到物理，難道拿scotch來回粘，就比長GaN物理很多嗎？）。起碼，淺顯一點來說，shuji93年的文章還是發在APL上的，這說明還是屬於物理界的。
最後，得諾獎這事，本來就有偶然性，給shuji或給張守晟，並沒有優劣之分。評委會選了，就是shuji幸運了一些，並不能說是爆冷。
PS：物理不是純理論，物理是一個更偏重實驗的學科。

物理學是一門實驗科學。理論學家只是在用數學工具幫助實驗學家排除噪音。

所有做理論的處男情結就是shoucheng zhang 獲獎。理論指導試驗有什麼了不起？如果試驗失敗了你們還會這麼說么。
藍光LED的確就是那個日本人一己之力研製的生長方法，攻克了大量難題。其paper 只有一個人署名，別看現在LeD是一個大產業，當年藍光LeD前途迷茫，能否實現未可知，研究材料生長根本就是大冷門。你說他屬於很多人貢獻的工程領域，你是把自己放在2014年去看一個上個世紀的科學成果了。實在偏頗。
拓撲絕緣體都養活了這麼多人恰恰說明凝聚態的人吃飽了沒事幹已經無事可幹了。這個領域已經遠非當年半導體興起時對人類文明的重要與火熱。這些人應該多學一點CS為世界未來的智能化，機器人化作貢獻，而不是天天研習拓撲絕緣體數學物理然後總想著拿獎。既然研究是一種如此脫離功利脫離實際的出仕的私人行為，為何又如此在乎獲獎這種入仕的事呢？特別是還總是在乎該不該獲這種尋常人家才有的閑言碎語和家長里短？
所以說那些毫無實際意義的玩數學遊戲一樣的理論就歇菜去吧。。。
等科學家發明瞬間傳送人類的那一天，連續10年給這個發明頒nobel都不足為過。
理論上玄乎的東西多了去了，如果拓撲絕緣體也要拿獎，那麼霍金早就該拿了，黑洞不知道比拓撲絕緣高大上哪裡去。

每一次能源節能發明都是史詩般的成就

諾貝爾物理獎本來就是和驗證，應用關係挺大的，相對論都沒獲獎么

發財獲獎兩不誤，皆大歡喜！

鄧青雲至少要等十年。