【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】想象一下，試圖在一鍋沸騰的開水中，完好無損地保存一件精致的冰雕——在物理學(xué)家眼中，讓“拓?fù)?rdquo;與“臨界”這兩個概念共存，難度不亞于此。
 

　　幾十年里，學(xué)界認(rèn)定這兩種性質(zhì)水火不容：拓?fù)浔仨氄驹谀芟吨?，而臨界恰恰是能隙消失的地方。
 

　　如今，這個被視為物理學(xué)禁區(qū)的鐵律，被徹底打破。
 

　　北京時間10月7日晚，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)同期發(fā)表兩篇關(guān)于“臨界拓?fù)?rdquo;的重量級實(shí)驗(yàn)研究論文。
 

　　寧波東方理工大學(xué)理學(xué)部助理教授余雪佳作為兩篇論文的共同通訊作者，為這兩項(xiàng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)提供了貫穿始終的核心理論支撐。新加坡南洋理工大學(xué)張柏樂教授團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蔣建華教授團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)完成兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
 

　　拓?fù)?，關(guān)心的是物體在連續(xù)變形下保持不變的整體性質(zhì)。比如，一只咖啡杯和一只甜甜圈，在拓?fù)鋵W(xué)家眼中是“同類”。這種數(shù)字化的剛性，賦予了拓?fù)湮飸B(tài)天然的穩(wěn)定性。
 

　　臨界點(diǎn)，則是相變的另一極——水在沸點(diǎn)變成蒸汽，磁鐵在居里點(diǎn)失去磁性；在臨界點(diǎn)附近，系統(tǒng)的微觀細(xì)節(jié)被徹底磨平，只剩長波尺度的集體行為，看似無關(guān)的系統(tǒng)歸入同一個“普適類”。
 

　　對拓?fù)浜团R界這兩大領(lǐng)域的研究，分別催生了2016年(授予拓?fù)湮飸B(tài)研究)和1982年(授予臨界現(xiàn)象理論)的諾貝爾物理學(xué)獎。幾十年來，這兩座物理學(xué)的“高峰”被視為互不相容：臨界是無能隙的，而拓?fù)湫枰芟?；臨界是連續(xù)的，拓?fù)涫请x散的。
 

　　“長期以來，人們普遍認(rèn)為，能隙的閉合會破壞拓?fù)湮锢怼?rdquo;余雪佳在談及研究初衷時表示，“但我與合作者近幾年一直在思考一個問題：拓?fù)渑c臨界是否真的水火不容？有沒有可能，拓?fù)湟阅撤N方式豐富了我們對相變與臨界現(xiàn)象的認(rèn)識？”
 

　　帶著這個疑問，包括余雪佳在內(nèi)的少數(shù)理論物理學(xué)家開始了長達(dá)數(shù)年的理論深耕。然而，將不可能變?yōu)榭赡懿⒎且货矶停且粓雎L且孤獨(dú)的遠(yuǎn)征。
 

　　“當(dāng)我們最初提出‘臨界點(diǎn)可以存在拓?fù)?rsquo;的設(shè)想時，面臨過很多專家同行的質(zhì)疑。”回首這段歷程，余雪佳感慨萬千。
 

　　從2022年提出量子臨界點(diǎn)的拓?fù)浞诸惱碚?，?024年提出廣義拓?fù)潴w邊對應(yīng)關(guān)系，再到2026年進(jìn)一步將相關(guān)理論拓展至非平衡動力學(xué)。余雪佳團(tuán)隊(duì)與國際同行一起，一步步在理論的荒原上，構(gòu)建起了“臨界拓?fù)?rdquo;的完整理論框架。此外，余雪佳教授還與北京大學(xué)教授徐莉梅、浙江大學(xué)講席教授林海青院士一起合作，受邀在國際頂級綜述《物理學(xué)報告》(Physics Reports)發(fā)表該領(lǐng)域首篇長文綜述，系統(tǒng)梳理了“臨界拓?fù)?rdquo;發(fā)展脈絡(luò)。
 

　　要在真實(shí)物理系統(tǒng)中精準(zhǔn)地到達(dá)臨界點(diǎn)，同時讓體態(tài)完全無能隙，還要在漫天漲落的背景噪聲中“捕捉”到拓?fù)溥吘墤B(tài)的信號——這幾乎等于讓一列高速列車在懸崖邊緣精確停穩(wěn)，還要測出車輪上的一粒塵埃。
 

　　因此，多年來所有關(guān)于臨界拓?fù)涞募尤诵念A(yù)言，都只能停留在紙面與數(shù)值模擬中。
 

　　為了跨越從理論到現(xiàn)實(shí)的鴻溝，余雪佳攜手國內(nèi)外頂尖實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，將東方理工的“理論智慧”注入到兩項(xiàng)截然不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計中，最終利用聲學(xué)超材料這一人工結(jié)構(gòu)平臺，在實(shí)驗(yàn)上清晰觀測到了臨界拓?fù)洮F(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了從零到一的突破。
 

　　作為這兩篇《自然》論文的共同通訊作者,余雪佳在實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論建模、機(jī)制闡釋與物理圖像分析方面提供了核心支撐。
 

　　在第一項(xiàng)題為“Observation of critical topological phase transition”的工作中，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)基于前期余雪佳提出、并與合作者共同發(fā)展的理論方案，成功觀測到一維弗洛凱臨界點(diǎn)處的拓?fù)淞隳苣Ｅcπ模，實(shí)現(xiàn)了臨界拓?fù)洮F(xiàn)象。新加坡南洋理工大學(xué)博士后研究員程哲宇、西北工業(yè)大學(xué)博士后研究員張秀海為共同第一作者；余雪佳與中國海洋大學(xué)教授周龍文、新加坡國立大學(xué)講席教授龔江濱、新加坡南洋理工大學(xué)教授張柏樂為共同通訊作者。
 

　　在第二項(xiàng)題為“Experimental observation of critical topology”的工作中，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)則采用余雪佳教授提出的廣義Li-Haldane體邊對應(yīng)關(guān)系，通過糾纏譜在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對一維與二維臨界拓?fù)洮F(xiàn)象的觀測。香港大學(xué)博士后研究員林志康、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生王立威、蘇州大學(xué)博士生孔澤霖為共同第一作者；余雪佳與香港大學(xué)講座教授張霜、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)講席教授蔣建華為共同通訊作者。合作者還包括香港大學(xué)博士后研究員周堯和浙江大學(xué)講席教授、中國科學(xué)院院士林海青。
 

　　兩篇論文，兩個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，同一個理論源頭——寧波東方理工大學(xué)余雪佳團(tuán)隊(duì)提供了貫穿這兩項(xiàng)工作的核心理論支撐。
 

　　從“不可能”到“已實(shí)現(xiàn)”，這兩項(xiàng)獨(dú)立的《自然》成果，首次在真實(shí)物理系統(tǒng)中向世界證明：能隙關(guān)閉，拓?fù)湟廊豢梢源婊睿慌R界普適行為與拓?fù)湫再|(zhì)，完全可以并存。
 

　　“我們不是推翻了一條鐵律，而是找到了這條鐵律的邊界。越過邊界，是一片更廣闊的天地。”余雪佳說，“我們的工作證明，即使在最‘混亂’的臨界狀態(tài)，依然可以存在受拓?fù)浔Ｗo(hù)的秩序。這不僅為統(tǒng)計物理相變研究提供了新范式，同時為我們設(shè)計在極端條件下依然穩(wěn)健的新型功能器件提供了全新的思路。”
 

　　拓?fù)渑c臨界，這兩個曾被視為宿敵的物理概念，終于在實(shí)驗(yàn)室里完成了歷史性的“握手言和”。而促成這場跨越時空對話的，正是寧波東方理工大學(xué)余雪佳團(tuán)隊(duì)對基礎(chǔ)科學(xué)“無人區(qū)”的無畏探索。
 

　　本項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金委員會、寧波東方理工大學(xué)啟動經(jīng)費(fèi)及相關(guān)合作單位的支持。
 

　　2023年博士畢業(yè)于北京大學(xué)物理學(xué)院國際量子材料科學(xué)中心，主要從事統(tǒng)計物理中量子相變拓?fù)湮锢硐嚓P(guān)的理論與計算研究。截至目前，以第一/通訊作者身份在Nature (2篇), Physics Reports, Reports on Progress in Physics, PRX Quantum，Phys.Rev.Lett (6篇), Science Bulletin, Communications Physics (3篇), Phys.Rev系列 (16篇)等權(quán)威SCI期刊發(fā)表論文38篇。
 

　　余雪佳課題組主要聚焦于統(tǒng)計物理與凝聚態(tài)物理中強(qiáng)關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)的量子相變與臨界現(xiàn)象的理論與計算研究。研究兼顧理論分析與大規(guī)模數(shù)值模擬，方法涵蓋量子(共形)場論、張量網(wǎng)絡(luò)及量子蒙特卡洛算法等。在量子相變與臨界理論、非平衡量子臨界以及量子模擬方向取得了系列創(chuàng)新性成果。尤其在量子臨界點(diǎn)拓?fù)湮锢磉@一新興方向上，近五年以通訊作者身份持續(xù)產(chǎn)出具有重要影響力的研究成果，包括兩篇Nature,并受邀撰寫該方向長文綜述文章。其代表性工作包括系統(tǒng)地建立量子臨界點(diǎn)的拓?fù)洳蛔兞坷碚摽蚣?，揭示相?yīng)的拓?fù)潴w邊對應(yīng)關(guān)系，并進(jìn)一步擴(kuò)展至非平衡動力學(xué)等。目前，課題組正面向海內(nèi)外招收博士后研究員和博士研究生，熱忱歡迎有志于理論物理前沿研究的青年才俊加入團(tuán)隊(duì)。
 

　　引用：Nature同期發(fā)兩文！東方理工余雪佳團(tuán)隊(duì)攜合作者，攻克物理學(xué)“禁區(qū)”【引用時間：2026年10月9日】