校园人物

当前位置:首页  校园人物

余雪佳:与“临界拓扑”的五年,挑战教科书里的不可能

发布时间:2026-10-19来源:宁波东方理工大学浏览次数:16

2026年7月23日深夜,两封来自国际顶刊《自然》(Nature)的邮件,先后抵达宁波东方理工大学理学部助理教授余雪佳的邮箱,说的是同一件事——“论文原则性接收。”

“长路跋涉,终抵此境”,是余雪佳脑海里冒出的第一句话。

10月7日,两篇论文正式在《自然》同期发表,意味着余雪佳与合作者共同构建的“临界拓扑”理论,第一次被两个彼此独立的实验验证。这也是东方理工建校以来首次有学者以共同通讯作者身份,同期在《自然》发表两篇论文。它们宣告了一个物理学界数十年来的“铁律”被打破,“临界拓扑”态,在真实物理系统中被证实存在。

打了死结的绳子,和一杯刚好沸腾的水

什么是“临界拓扑”?为什么它曾被视为物理学的“禁区”?

在余雪佳的解释里,拓扑是一条打了死结的绳子。“结的形状由整体结构决定。不管你怎么拉扯、怎么变形,只要不剪断绳子,这个结就一直在。”他说,“它非常顽固,也非常稳定。”

临界则是另一回事。“临界像把一杯水刚好加热到沸腾的那一瞬间。温度再高一点就全变成蒸汽,低一点又还是水。系统在两种状态之间摇摆,极其敏感,也极其脆弱。”

问题也在这里。几十年来物理教科书给的说法是,这两者不可能共存——拓扑需要一道能隙,而临界点恰恰是能隙闭合的地方。

“这就好比你让一个死结刚好打在最脆弱的一根丝线上——结还没打好,线可能就断了。”

但余雪佳偏偏不信邪。他与合作者不仅在理论上证明了这个“结”可以在最敏感的“边界”上打成,还联合实验团队在声学超材料中真真切切地观测到了它。

这种既稳定又极其灵敏的物理状态,不仅重塑了传统教科书对相变与临界现象的基本认识,未来更有可能在拓扑量子计算等领域,产生潜在的应用价值。

一个方向,五年

理论物理学家的工作,往往伴随着漫长且孤独的思考。

余雪佳笑着承认自己是个“全年无休”的人。“理论物理的工作没有明确的‘下班时间’。很多时候你在做别的事,脑子里突然冒出一个想法,就会忍不住拿出一张纸开始推导。”

2021年底,还在北京大学读博的余雪佳,敏锐地捕捉到了“临界”与“拓扑”之间的奇妙张力。他的导师徐莉梅教授是统计物理相变方面的专家,他自己也对凝聚态物理中的拓扑感兴趣——临界与拓扑之间,横着一道看上去无解的裂缝。

“如果这两种看似对立的性质能在同一个系统里共存,会发生什么?”他说,“这个问题本身吸引了我。”

“物理学是研究共性的。”余雪佳坦言,当他试图将这两座物理学的高峰融合时,迎来的却是同行的不解与质疑。“很多人觉得这只是一个理论上的‘文字游戏’,不可能在真实系统中实现。甚至有专家直接问我,就算理论成立,这不过是个平庸的推广,有什么意义?”从2021年底开始进入临界拓扑领域,到2024年提出广义拓扑体边对应关系,再到受邀在顶级期刊《物理学报告》(Physics Reports)发表长文综述。余雪佳与合作者顶着漫长的审稿周期,在理论的荒原上,蹚出了一条路。

当时没有现成的理论框架,能交流的人也不多,“一个方向之所以冷门,往往不是因为它不重要,而是因为它太难。越难的问题,一旦有突破,意义往往也越大。”

直到今年,两项独立的实验完美验证了他的理论。曾经的质疑,终于化作了国际学术界的惊叹。

纯粹的底色,与一场双向奔赴

好奇、专注、坚持,是余雪佳选择概括自己的关键词。

初二那年,余雪佳陪着奶奶看了一部讲述“两弹一星”的电视剧,钱学森等老一辈科学家在艰苦条件下创造奇迹的故事,在他心里埋下了一颗名为“科研”的种子。

“我深知国内的科研条件是一步步改善起来的。我有一种天然的归属感和责任感,我想证明,本土培养的科研人员,同样能在前沿领域做出有影响力的工作。”

本科期间,选择物理专业的他曾经动过转去数学系的念头——直到参加了一次数学建模比赛,他忽然意识到,自己真正着迷的,还是物理,是能够用一套最简洁的框架去描述一个真实的世界。他留了下来,本科毕业后保送北京大学物理学院量子材料科学中心读博。

第一篇作为第一作者的论文,在博士第四年才发出来。同届的同学,有人第一年就开张了。

“那段时间,心态的把控很关键。”他说,这种坚持和纯粹的底色贯穿了余雪佳的学术道路。

2025年底,余雪佳接过了东方理工的橄榄枝。打动他的,是东方理工那种“一切都在生长”的蓬勃生机。

“在这里,每天都能看到新的实验室在搭建,新的同事在加入,新的合作在酝酿。我不是去一个庞大的体系里排队,而是真正参与到一所新型研究型大学‘从0到1’的建设中。”余雪佳说。

充足的启动经费、博士生名额、团队建设保障,让他得以快速搭建起自己的团队,将精力完全集中在关键问题上。更重要的是东方理工的“交叉氛围”,“我的研究本身就横跨统计物理和量子物理,这里的环境允许我继续用那种独特的交叉视角去看问题,并且催生了很多新的合作。”

作为博士生导师,余雪佳在挑选学生时,最看重的不是天赋,而是“兴趣与勤奋”。

“理论物理的产出周期很长,如果没有对物理真正的热爱,你会觉得枯燥。但如果你能感受到它的美,你就会觉得非常有趣。”余雪佳常对学生这样说。

下一个无人区

两篇《自然》当然不是终点,临界拓扑这扇门刚刚被推开,门后面的世界,刚刚开始被探索。

谈到未来计划,他和团队要继续把临界拓扑做深——分类理论、不同临界拓扑态之间的相变理论、高维量子多体系统的普适理论,都要一步步被回答。

再看远一点,他盯上了下一个“无人区”:临界拓扑与量子信息、量子计算的交叉地带。

“临界拓扑态天生‘既稳定又灵敏’。如果这两种性质能被利用起来,有可能为量子比特的编码和操控提供一种全新的思路。”谈及未知的可能性,余雪佳充满兴奋。

当然,无人区之所以叫无人区,就是因为没有现成的地图。未来五年能不能真正走通,余雪佳也不敢打包票。

“但我始终觉得,基础研究最有意思的地方,恰恰就在于你永远不知道下一个转角会遇见什么。临界拓扑已经给了我们一个惊喜,我希望接下来能带着团队,继续往那些大家觉得‘有意思但很难做’的地方走。至于门后的世界能走多远,还需要更多同行一起努力。”


责任编辑:吴艳洁
推荐阅读