本文系《李鼎︱做实验，得诺奖！——记物理诺奖史上的实验“大神”及其实验成果》之下篇。

上、下两篇合计共15000余字，具有较高的史料价值和教学参考价值，建议各位读者点击收藏。

 6.  2001–2020，当代实验物理界的“大神” 

诺奖级的物理实验，离我们越近越精彩！

●2001年获奖者：Eric Cornell、Wolfgang Ketterle 、Carl Wieman。获奖成果：在碱金属原子的稀薄气体中实现玻色-爱因斯坦凝聚（BEC，1995年），并对凝聚体的性质做了早期基础研究。大量原子由此进入同一个宏观量子态，这种物态早在1924至1925年就由玻色和爱因斯坦从理论上预言，整整等了70年才在实验中实现。

●2002年获奖者：Raymond Davis Jr.、Masatoshi Koshiba（小柴昌俊）、Riccardo Giacconi。获奖成果：对天体物理学的开创性贡献。Davis和Koshiba因探测宇宙中微子分享一半奖金，Giacconi因发现宇宙X射线源、开创X射线天文学获得另一半。

Davis在美国霍姆斯特克金矿深处，用约600吨干洗剂（四氯乙烯）捕捉太阳中微子，测到的数量只有理论预言的约三分之一，这就是著名的“太阳中微子问题”。Koshiba领导的神冈探测器证实了这一缺失，并在1987年捕捉到来自超新星SN 1987A的中微子。中微子天文学从这里起步，二十多年后的冰立方又把它推进到了高能区。

●2005年获奖者：John L. Hall、Theodor W. Hänsch、Roy J. Glauber。获奖成果：Glauber因对光学相干性量子理论的贡献获得一半奖金；Hall和Hänsch因发展基于激光的精密光谱学（包括光学频率梳技术）分享另一半。光学频率梳像一把刻度极其精细的“光尺”，把光频测量精度推到了前所未有的高度。Glauber是位理论家，他也是笔者有幸曾经面对面交流过的唯一一位诺奖得主。

●2006年获奖者：John Mather、George Smoot。获奖成果：发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。两人都是COBE卫星团队的核心：Mather是COBE的项目科学家，并主持远红外绝对分光光度计（FIRAS），测得了近乎完美的黑体谱；Smoot主持差分微波辐射计（DMR），发现了约十万分之一的微小温度起伏。这些起伏正是早期宇宙密度涨落的印记，为研究宇宙结构的形成提供了关键观测依据。

●2007年获奖者：Albert Fert、Peter Grünberg。获奖成果：发现巨磁阻效应（GMR，Giant Magnetoresistance，1988年两人各自独立发现）。这是非常典型的实验材料进步，后来直接催生了新一代硬盘读取磁头，让硬盘容量迅速增长。

●2009年获奖者：Charles Kao（高锟）+ Willard Boyle + George Smith。获奖成果：高锟因在光纤通信中光传输方面的突破性成就获得一半奖金。1966年，他通过分析和测量指出，只要把玻璃中的杂质降到足够低，光纤就能用于远距离通信，今天的互联网主干网正是建立在这一判断之上，他也因此被誉为“光纤之父”。Boyle和Smith因发明成像半导体电路CCD传感器（1969年）分享另一半。当前CCD已成为数码成像、天文观测和科学仪器中的核心技术。

●2010年获奖者：Andre Geim 、Konstantin Novoselov。获奖成果：官方理由是“关于二维材料石墨烯的开创性实验”，颁奖词里直接写着“实验”二字。最令人津津乐道的是，他们在2004年用普通透明胶带从石墨上反复剥离，得到了单层石墨烯。Geim还曾因用磁场让青蛙悬浮，获得2000年的“搞笑诺贝尔奖”（ Roy J. Glauber生前曾长期担任该奖组织者和颁奖典礼之后“扫地僧”，专门负责打扫大家扔下的纸飞机）。该成果强化了“材料实验→新材料/新物性→新应用→诺奖”的典型范式。

●2011年获奖者：Saul Perlmutter、Brian Schmidt、Adam Riess。获奖成果：通过观测遥远超新星发现宇宙加速膨胀（1998年）。两个独立团队观测Ia型超新星，都发现宇宙膨胀正在加速。推动加速膨胀的未知成分被称为“暗能量”，它的本质至今仍是物理学最大的谜团之一。天文观测，同样是实验物理的重要战场。

●2012年获奖者：Serge Haroche、David Wineland。获奖成果：开创性的实验方法，使测量和操控单个量子系统成为可能。Haroche用原子去探测囚禁在超导腔里的单个光子，Wineland用激光去操控囚禁在阱里的单个离子，两条路线殊途同归，标志着实验物理进入了能够直接控制单量子系统的时代。

●2013年获奖者：François Englert、Peter Higgs。获奖成果：从理论上发现一种有助于理解亚原子粒子质量起源的机制。这是一项理论奖，但颁奖词特意写明，该机制已经通过CERN大型强子对撞机上ATLAS和CMS实验对所预言基本粒子的发现而得到证实。2012年发现Higgs玻色子的是两个数千人规模的国际合作组，而诺贝尔科学奖每项最多授予三人，也不授予机构，所以这两个合作组都无缘获奖。与Englert共同提出这一机制的是Brout。他没能等到颁奖的那一天，但我们不应该忘记他。

●2014年获奖者：Isamu Akasaki（赤崎勇）、Hiroshi Amano（天野浩）、Shuji Nakamura（中村修二）。获奖成果：发明高效蓝色发光二极管，从而实现明亮、节能的白光光源。这是凭借“工程实验”获得物理学奖的典型案例。

●2015年获奖者：Takaaki Kajita（梶田隆章）、Arthur McDonald。获奖成果：发现中微子振荡，证明中微子具有质量。

1998年，Kajita所在的超级神冈合作组发现，从地球另一侧穿过来的大气μ子中微子明显偏少，说明它们在途中变成了别的“味”。2001至2002年，McDonald领导的SNO合作组分别测量了太阳中微子中的电子中微子和全部三种中微子的总量，发现总量与太阳模型的预言相符：“缺失”的电子中微子其实是在路上变成了其他味的中微子。中微子具有非零质量，是超越标准模型的重要实验事实。

●2017年获奖者：Rainer Weiss、Barry Barish、Kip Thorne。获奖成果：对LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，激光干涉引力波天文台）探测器和引力波观测的决定性贡献。2015年9月14日，LIGO首次直接探测到两个黑洞并合产生的引力波。LIGO能够测量10^-21量级的空间应变，相当于在4公里长的干涉臂上，探测比质子直径还小数百倍的长度变化，刷新了实验物理的极限。三人中，Weiss和Barish是实验物理学家，Thorne则是推动LIGO立项的理论物理学家。

●2018年获奖者：Arthur Ashkin、Gérard Mourou、Donna Strickland。获奖成果：激光物理领域的突破性发明。Ashkin发明了光镊，能用激光束“夹住”细菌、病毒和活细胞而不伤害它们；Mourou和Strickland发明了啁啾脉冲放大技术，能产生强度极高的超短激光脉冲，今天已用于激光眼科手术等领域。Ashkin获奖时96岁，至今仍是年龄最大的物理学奖得主；Strickland则是继居里夫人和Goeppert Mayer（1963年诺贝尔物理奖得主之一）之后，第三位获得物理学奖的女性。

●2019年获奖者：James Peebles、Michel Mayor、Didier Queloz。获奖成果：Peebles因物理宇宙学的理论发现获得一半奖金；Mayor和Queloz因发现一颗环绕类太阳恒星运行的系外行星（飞马座51b，1995年）分享另一半。他们靠精确测量恒星光谱的微小周期性移动，“捡到”了一颗看不见的行星，从此开启了系外行星研究的热潮。

●2020年获奖者：Roger Penrose、Reinhard Genzel、Andrea Ghez。获奖成果：Penrose因发现黑洞形成是广义相对论的可靠预言获得一半奖金；Genzel和Ghez因发现银河系中心的超大质量致密天体分享另一半。两个团队用了数十年时间，分别借助南北半球的大型望远镜，追踪银河系中心附近恒星的高速轨道运动，证明那里存在一个质量约为太阳400万倍、却高度集中的不可见天体，也就是人马座A*（Sagittarius A*）。观测结果有力地指向了理论预言的超大质量黑洞。而Andrea Ghez也有幸成为第四位获诺贝尔物理学奖的女性。 

7.  2021–2026，开启量子与宇宙新篇章的实验“大神” 

进入2020年代，物理诺奖依然在理论与实验之间轮转。2021年（复杂物理系统与气候模拟）和2024年（人工神经网络与机器学习）的奖项偏重理论和计算，本文不展开，其余几届几乎都是实验的天下。

●2022年获奖者：Alain Aspect 、John Clauser、Anton Zeilinger。获奖成果：用纠缠光子开展实验，确立了贝尔不等式的违反，并开创了量子信息科学。他们的实验表明，纠缠粒子之间的关联无法用局域隐变量理论解释，从而支持了量子力学对量子纠缠的预言。这是“通过精密实验检验基础理论→诺奖”的范式，对量子通信、量子密码、量子计算等领域贡献巨大。

●2023年获奖者：Pierre Agostini 、Ferenc Krausz、Anne L’Huillier。获奖成果：官方颁奖词写的就是“产生阿秒光脉冲、用以研究物质中电子动力学的实验方法”（experimental methods）。1阿秒是10^-18秒，借助阿秒光脉冲，人类得以在这个时间尺度上观察电子在原子和分子中的运动。看到这里，玩过频闪照片的同仁是不是会一声叹息：同样的原理，怎么在时间尺度上差了亿万个量级呢？凭借此成果，实验不再只是“发现一个粒子”，而是能直接追踪电子的一举一动，这让实验物理又前进了一大步。而L’Huillier也成了史上第五位获得物理学奖的女性。

●2025年获奖者：John Clarke 、Michel Devoret、John Martinis。获奖成果：发现电路中的宏观量子隧穿和能量量子化。1984至1985年，他们在伯克利用含约瑟夫森结的超导电路做实验，证明量子力学并不只属于电子、原子、光子这样的微观对象，由海量粒子组成的宏观电路同样可以作为一个整体表现出量子隧穿和分立能级。这一成果拓展了量子力学的适用尺度，也为今天的超导量子计算打下了基础。

●2026年获奖者：Francis Halzen。获奖成果：对冰立方中微子天文台的决定性贡献，以及发现天体物理起源的高能中微子。中微子几乎不与物质发生作用，能从宇宙深处一路直线飞来，带着源头的信息，也正因如此极难捕捉。1988年，理论物理学家出身的Halzen提出设想：利用南极极其纯净、稳定的冰层，建造一台巨大的中微子探测器。中微子偶尔撞上冰中的原子核，会产生高速带电粒子，它们在冰里发出的切伦科夫光可以被埋在冰下的光学传感器记录下来。

经过先导实验AMANDA的探索，冰立方在南极点附近建成：五千多个光学传感器被安放在冰面以下约1.5至2.5公里深处，探测体积达到整整一立方公里，2010年底完成部署，2011年起以完整规模运行。2013年，冰立方首次发现来自太阳系以外的高能中微子；此后又陆续找到了来自耀变体TXS 0506+056、活动星系NGC 1068以及银河系本身的中微子信号。人类由此多了一种观测宇宙的“眼睛”。

这位82岁的比利时裔物理学家在发布会上反复说自己很幸运，在项目几度险些失败的关头，总能遇到关键的合作者。冰立方本身也是一个由四百五十多名研究人员参与的国际合作。从1936年的宇宙射线、1958年的切伦科夫辐射，到2002年的中微子天文学，2026年的这个奖几乎串起了物理诺奖史上好几条实验线索。上一次物理学奖由一人独得，还是1992年的夏帕克，他获奖的理由同样是粒子探测器。

进入21世纪后，实验物理的边界再次发生变化。实验装置越来越大，测量精度越来越高，研究对象则同时朝两个方向延伸：一头是宇宙微波背景、暗能量、引力波和宇宙深处的中微子，另一头是单个量子、单个电子的运动和量子纠缠。实验物理一方面把人类的“眼睛”伸向了整个宇宙，另一方面又把“手”伸进了单个量子系统。

 

三、按“实验类型”对上述物理诺奖成果再分类

 

1.  发现类：我从自然界里发现了一个以前人类不知道的东西！

X射线、放射性、电子、超导、中子、正电子、π介子、反质子、核子结构、J/ψ粒子、τ轻子、中微子、宇宙微波背景、脉冲星、系外行星、超大质量黑洞、引力波、宇宙高能中微子……

代表：Röntgen发现X射线；Becquerel发现放射性；J. J. Thomson发现电子；Kamerlingh Onnes发现超导；Chadwick发现中子；Anderson发现正电子；Powell发现π介子；Segrè / Chamberlain发现反质子；Hofstadter揭示核子的内部结构；Richter / 丁肇中发现J/ψ粒子；Perl发现τ轻子；Reines首次探测到中微子（反中微子）；Penzias / Wilson发现宇宙微波背景辐射；Hewish等人发现脉冲星；Mayor / Queloz发现环绕类太阳恒星的系外行星；Genzel / Ghez找到银河系中心存在超大质量黑洞的有力证据；Weiss / Barish / Thorne领衔的LIGO直接探测到引力波；Halzen领衔的冰立方发现来自宇宙深处的高能中微子……

2.  发明类：我发明了一台机器或一种实验方法，它改变了物理学和其他科学

干涉仪、云室、回旋加速器、核乳胶、气泡室、分子束磁共振、相差显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜、多丝正比室、离子阱、光镊、阿秒光脉冲、LIGO、冰立方……

代表：Michelson发明高精度光学干涉测量方法并设计了Michelson干涉仪；C. T. R. Wilson发明云室；Lawrence发明回旋加速器；Powell发展核乳胶方法；Glaser发明气泡室；Rabi发展分子束磁共振方法，为后来的核磁共振技术奠定基础；Zernike发明相差显微镜；Ruska设计出第一台电子显微镜；Binnig / Rohrer设计出扫描隧道显微镜；Charpak发明多丝正比室等新型粒子探测器；Ramsey发明分离振荡场方法，推动原子钟和精密频率测量的进步；Dehmelt / Paul发展离子阱技术；Ashkin发明光镊；Agostini / Krausz / L’Huillier发展阿秒光脉冲实验方法；Weiss / Barish / Thorne推动LIGO的建设与运行；Halzen把南极冰层变成了中微子望远镜……这一类是实验物理最重要的一条传统。

3.  验证类：理论说应该有，而我通过实验把它测出来了！

布朗运动、光电效应方程、Franck–Hertz实验、电子衍射、W/Z玻色子、玻色-爱因斯坦凝聚、中微子振荡、贝尔不等式、引力波、Higgs玻色子……

代表：Perrin用布朗运动实验验证了爱因斯坦的理论；Millikan验证了爱因斯坦的光电效应方程；Franck / Hertz证实了原子能级的离散性；Davisson / G. P. Thomson证实了电子的波动性；Rubbia / van der Meer通过加速器实验发现W、Z玻色子，验证了电弱理论的关键预言；Cornell / Wieman / Ketterle实现了70年前预言的玻色-爱因斯坦凝聚；Kajita / McDonald证实了中微子振荡；Aspect / Clauser / Zeilinger通过实验检验贝尔不等式并观察到其违反；LIGO团队测得引力波；ATLAS / CMS实验团队发现了Higgs机制预言的粒子（获奖的是理论家Englert和Higgs）……这一类已经成为现代物理学研究中的经典获奖模式。

 4.  新材料与新器件类：从新材料、新器件到新物态，惊喜不断

晶体管、隧道二极管、量子霍尔效应、高温超导、氦-3超流、分数量子霍尔效应、巨磁阻、CCD、石墨烯、蓝光LED、超导电路宏观量子现象……

代表：Bardeen / Brattain / Shockley发明晶体管；Esaki / Giaever发现固体中的隧穿现象；von Klitzing发现量子霍尔效应；Bednorz / Müller发现铜氧化物高温超导；Lee / Osheroff / Richardson发现氦-3超流；Tsui / Störmer在半导体异质结的二维电子气中发现分数量子霍尔效应，这是一种具有分数电荷激发的新型量子流体；Fert / Grünberg发现巨磁阻；Boyle / Smith发明CCD；Geim / Novoselov分离出石墨烯；Akasaki / Amano / Nakamura发明高效蓝光LED；Clarke / Devoret / Martinis发现超导电路中的宏观量子现象……这是凝聚态实验物理的一条主线。

 

四、最纯粹的因实验而获诺奖的案例Top 15

 

笔者选择以下15个诺奖案例，主要依据是实验在获奖成果中的直接程度、历史影响力以及实验方法的开创性，并按时间排序，其中无高下之分。这份名单出于个人见解，难免带有主观偏见，欢迎持不同意见的专家学者奋起拍砖。

 

至于2026年的冰立方能不能挤进这份榜单，就留给读者评判吧。

回头看百余年的诺奖，我们终于可以说：物理学的历史，就是人类实验和测量能力不断扩展的历史。那些获得诺奖的物理学家并非真“神”，所谓“大神”，只是我们这些仰望者加给他们的尊号。他们中的许多人看起来和我们一样，都是普通人，却有着常人少有的敏锐、坚忍和执着。就拿被称为“超神级”巨擘的牛顿来说，他的谦卑不是客套话，而是他世界观的核心——他真心认为，自己发现的每一条定律都只是“上帝创造的秩序”的一小部分。他临终前那句广为人知的话最能说明这种态度：“与神的伟大创造相比，我只是一个在海边拾取小石和贝壳的小孩子，真理浩瀚似海洋。”

正是由于这些前辈们热爱实验、醉心实验，所以他们能从实验中看见X射线和电子，能从实验找到中子等一个个新粒子；能通过实验测量宇宙微波背景，捕捉时空的微小涟漪；能通过实验操纵大量原子，进而控制单个量子；还能在南极的冰层深处，接住从宇宙远方飞来的中微子，并且读出它们的身世…人类实验和测量能力的每一次突破，往往都会把物理学，也把我们所有人，带进一个崭新的世界。面对这些前辈，让我们真诚地说一声感谢！感谢你们所做的实验！

对于广大青少年学生，我想说的则是：想得诺奖吗？那就做实验吧！不仅要做足做好教材要求的实验，还要尽可能去做更多的拓展型实验；不仅要做常规实验，还要多做数字化实验；不仅要立足学校的实验室做实验，还要把实验的空间扩展到我们能到达的天边地极！要利用当下高度发达的信息网络和人工智能，去主动追踪科学家们的前沿实验，这等于让他们的实验成为我们无穷想象力的载体，让他们在人类史诗级科学探索的征程中“带上我们的眼睛”！——在此致敬大刘的短篇名著《带上她的眼睛》。

2026年10月12日

注：文中各年度的获奖理由依据诺贝尔奖官网（nobelprize.org）公布的颁奖词译出，2026年的信息依据瑞典皇家科学院10月6日发布的新闻稿。