2025年度国度天然科学奖一等奖

水的氢键强度和动力学历程全量子效应研究：于一滴水中探访物理之美

光亮日报记者 张胜

水作为典型的繁杂体系，其氢原子核的量子属性是否可以被纰漏？这是科学界持久争辩的一个基本问题。由此，北京年夜学物理学院王恩哥院士团队历经25年努力，成立了逾越玻恩-奥本海默类似的物理研究框架，实现电子与原子核自由度全量子描写；提出高阶静电力成像新道理，原创可辨认氢原子的扫描探针技能，实现尖端装备自立研发超过式成长。这一结果——“水的氢键强度和动力学历程全量子效应研究”荣获2025年度国度天然科学奖一等奖。

“科学研究老是一步一步走过来的。”王恩哥告诉记者，1927年，玻恩及奥本海默基在薛定谔方程提出电子态绝热类似，今后百年景为解决凝结态物理问题的起点。然而，跟着理论模仿越发靠近真实系统、试验不雅测愈加精准，这一范式的局限也日趋闪现：核量子效应被弱化，非绝热效应被彻底纰漏，很多物理征象没法获得正确描写。

“既然微不雅世界的粒子有波粒二象性，传统类似理论只看重原子核粒子性的一壁，没有思量颠簸性的另外一面，它真的就不主要吗？”王恩哥直言，这个问题一直牵动他及团队不停研究下去。

“有人问我看了几多种原子，我笑笑说，只于认当真真地研究一种原子——氢原子。”王恩哥注释道，对于在年夜大都质料系统而言，已往通常为于玻恩-奥本海默类似框架下，只思量电子的量子化，原子核则被看成经典粒子来处置惩罚。然而，水中三分之二的原子是氢原子，因为氢原子核的质量很小，其量子效应会异样显著，会直接影响水的氢键强度、微不雅布局甚至是宏不雅性子。

“已往，于凝结态物理对于原子量子属性的研究中，每一当遇到一个详细问题需要解答，就提出一个新名词，还有没有上升到一个完备的理论层面。面临传统类似的局限，咱们团队体系构建了‘全量子效应’理论框架。”王恩哥说。

团队焦点成员、北京年夜学物理学院传授江颖说，他们的研究及发明展现了水这一繁杂体系的全量子特征，霸占了水与冰布局的世界公认难题。

于王恩哥看来，物理学研究有一个很年夜的特色，就是它能把繁杂的工作简朴化，而且捉住此中最素质的问题——这就是物理学的魅力地点。

“但愿年青人捉住物理学的素质问题，于科学的世界里涵泳沉潜，不停取患上冲破。”王恩哥说。

《光亮日报》（2026年07月09日 08版）

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