发现物质拓扑相的理论物理学家，2016年获得诺贝尔物理学奖。

戴维·索利斯

戴维·索利斯（David J. Thouless）是一位理论物理学家，他最为人所知的成就是对系统各组成部分重新排列的驱动因素的研究，如晶体中的原子或磁铁中与电子相关的自旋。这些“排列现象”是相变（如水变成冰）的基础。

20世纪70年代初，索利斯和他的同事迈克尔·科斯特利茨（Michael Kosterlitz）预测了一种特殊的排列方式。自那以后，科学家在超流体、超导体、磁体和其他二维量子系统中都观察到了科斯特利茨-索利斯跃迁。这一贡献使索利斯和科斯特利茨与另一位理论物理学家邓肯·霍尔丹（Duncan Haldane）共同分享了2016年的诺贝尔物理学奖。

索利斯是一位见解深刻而独到的思想家，在核物质、统计力学和凝聚态物理等领域都做出了重大贡献。他的研究主要是拓扑学领域，以及拓扑学如何在系统各组成部分中实现非凡构型。在过去的十年中，人们认识到许多材料中电子的排列具有某些拓扑特征，如旋涡和纽结，这引起了人们对物质拓扑状态的兴趣。研究人员希望将这些技术应用于电子领域，如用于提高计算的能源效率。

索利斯1934年出生于英国，其父母均为学者：母亲教授英国文学，父亲教授心理学。索利斯在小时候便展现出了数学天赋，父亲培养了他独立思考的能力，让他对事物充满好奇心——他的职业生涯也因此与众不同。

索利斯曾获温彻斯特学院的奖学金，毕业后进入剑桥大学学习自然科学。在那里，他认识了未来的诺贝尔奖得主汉斯·贝特（Hans Bethe）。贝特邀请他到康奈尔大学攻读博士学位。于是，索利斯在1956年前往美国，在康奈尔大学开展研究工作，致力于将摄动法应用于核物质理论。

接着，索利斯进入加州大学伯克利分校的劳伦斯辐射实验室工作。1959年，索利斯回到英国伯明翰大学做博士后，研究原子核的集体运动。他在导师鲁道夫·佩尔斯（Rudolf Peierls）的指导下工作。得益于自己的开放态度和广阔人脉，佩尔斯打造了一个世界一流的数学物理系。十年后，索利斯在伯明翰完成了他最著名的工作。

1965年索利斯被伯明翰大学任命为教授。在此期间，他的研究兴趣转向统计力学——尤其是相变研究，这一领域当时正在经历一场革命。典型的相变可能涉及磁性材料在某一临界温度以上转变为非磁性状态。然而，在一类二维系统（或称为连续自旋系统）中出现了一个难题。一个严格缜密的定理排除了有序磁性相在低温下的稳定性，然而，各种理论和实验研究都表明存在相变。

这种差异如何解决？答案在于旋涡的存在，这是此前在很大程度上被忽视的拓扑激发。科斯特利茨和索利斯发现，在低温条件下存在一个拓扑有序的相，其中相互作用的“旋涡对”在热力学上是稳定的。在更高的温度条件下，这些涡旋会彼此脱离，并最终被系统的无序状态所破坏。其他研究小组能够通过实验证明这种科斯特利茨﹣索利斯跃迁。

从1980年起，索利斯任教于华盛顿大学，直至退休。在另一项深入研究中，索利斯帮助揭示了量子霍尔效应的拓扑起源，即低温下超薄导电层中电导会逐步增加。这项工作建立了概念框架，最终促成拓扑绝缘体的发现。

事实上，索利斯1998年出版的《非相对论物理学中的拓扑量子数》一书以其先见之明而闻名，该书汇集了他在整个职业生涯中感兴趣的许多课题。该书出版20多年来，它比以往任何时候都更符合我们现代对物质拓扑阶段的理解。

在索利斯看来，自己性格内向，因此更愿意与同事合作而不是领导一个团队。他观点鲜明，在辩论中思维跳跃性极大，因此许多人直到几个小时后才恍然大悟。但那些有幸与其一起共事的人，都对他印象深刻，这不仅是因为他具有绅士风度，而且还因为他在科学问题上的独到见解。

资料来源 Nature