在奥地利维也纳工业大学（TU Wien）那个寂静得连原子震动都能被感知的微开尔文实验室里，一场动摇物理学根基的“叛变”刚刚落下帷幕。

科学家们惊讶地发现，在接近绝对零度的极寒深渊中，电子竟然彻底抛弃了它们作为“粒子”的身份，不再遵循经典的物理定律，却依然顽强地编织出了一种神秘的拓扑结构。

这一发现不仅粉碎了数十年来物理学界的固有认知，更为量子计算和未来材料科学推开了一扇通往未知世界的大门。

2026年1月，这项由维也纳工业大学与美国莱斯大学合作完成的突破性研究，正式刊登在权威期刊《自然·物理学》上，迅速在全球科学界引发了巨大的震动。

打破粒子图像的“量子精神分裂”

长期以来，凝聚态物理学赖以生存的基石是一个被称为“费米液体理论”的框架。

在这个框架下，即便在复杂的固体材料中，电子也被视为一个个具有明确速度、能量和动量的“准粒子”。

这就好比在拥挤的舞池里，虽然每个人都会受到周围人的推挤，但我们依然可以追踪每一个舞者的移动轨迹。

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维也纳科技大学微开尔文实验室。 Luiza Puiu / 维也纳工业大学

然而，当维也纳的研究团队将一种名为铈钌锡（CeRu4Sn6CeRu4Sn6）的特殊金属冷却到绝对零度以上仅微毫度的极端环境时，怪事发生了。

在这种被称为“量子临界点”的状态下，材料仿佛患上了选择困难症，在不同的量子基态之间疯狂摇摆。

此时的电子不再像是一个个独立的舞者，而更像是一团模糊不清、无法定义的量子迷雾。

第一作者戴安娜·基尔施鲍姆形象地解释说，在这种剧烈的量子涨落中，传统的“准粒子图像”彻底崩塌了。

电子失去了明确的身份，你无法再定义它们的速度或位置，它们仿佛在这个世界上“消失”了，或者说，融化成了一种无法名状的流体。

按理说，皮之不存，毛将焉附？

既然承载物理性质的“粒子”都已面目全非，基于粒子行为的拓扑性质——那种赋予材料超强稳定性和独特导电能力的数学结构——也应当随之消散才对。

废墟中升起的拓扑幽灵

但实验结果却给了所有人一记响亮的耳光，开云app也是一个巨大的惊喜。

在维也纳科技大学（TU Wien）的微开尔文实验室。 图片来源：维也纳科技大学

在这个粒子图像已死的“废墟”之上，研究人员竟然检测到了强烈的拓扑信号。

这种信号表现为一种“反常霍尔效应”：在没有任何外部磁场的情况下，电流却发生了诡异的偏转。

在传统物理学中，这种偏转通常是磁场对带电粒子施加洛伦兹力的结果，但在没有磁场且粒子概念都已模糊的条件下，这种偏转只能解释为材料内部某种深层的、抽象的拓扑结构在起作用。

更令人称奇的是，这种效应恰恰在量子涨落最剧烈、粒子定义最模糊的地方达到了顶峰。

一旦施加压力或磁场来抑制这种涨落，让电子回归“正常”，那个神秘的拓扑信号反而消失了。

这意味着，这种拓扑性质并非像过去认为的那样依赖于稳定的粒子，反而是这种混沌的“量子临界性”催生了它。

维也纳工业大学的希尔克·比勒-帕申教授难掩兴奋地指出，这一结果迫使我们重写教科书。

它证明了拓扑学——这个研究物体在连续形变下保持不变的数学分支——在物理世界中的根基比我们想象的要深得多。

它不需要依附于具体的“粒子”实体，它可以作为一种更本质、更抽象的秩序，从量子的混沌中“涌现”出来。

量子计算的新航图

司启淼博士（图中），莱斯大学哈里·C·和奥尔加·K·魏斯讲席教授。 图片来源：杰夫·菲特洛/莱斯大学

为了解释这一反直觉的现象，莱斯大学的理论物理学家司启淼教授及其团队构建了一个全新的理论模型。

他们将这种新发现的状态命名为“涌现拓扑半金属”。

在这个模型中，量子临界性本身成为了孕育拓扑行为的温床，特别是在电子之间存在强相互作用的环境下。

这不仅仅是理论物理学家的一场智力游戏，它具有极高的实用价值。

目前的量子计算机极其脆弱，外界微小的干扰（如温度波动或电磁噪声）都会导致计算错误。

而拓扑材料因其内在的稳定性，被视为制造“容错量子计算机”的圣杯。

这次发现告诉我们，寻找这种超级材料的范围可以大大扩展。

我们不再局限于寻找那些电子行为规矩的晶体，而是可以大胆深入那些处于量子临界边缘、电子行为疯狂的“狂野西部”。

科学家们现在有了一张新的寻宝图。

量子临界现象在许多已知的化合物中都存在，且相对容易通过实验手段（如调节压力或掺杂）来诱导。

正如司启淼教授所言，这让我们能更系统地去探索和利用这种现象。

我们正在从被动地观察量子世界，走向主动地利用量子物理最深层、最诡异的原理来构建未来的技术。

当电子不再是电子，当物质在虚无与存在之间摇摆，一个新的量子时代或许正在这片混沌中悄然觉醒。

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