从拓扑学到拓扑绝缘体——物质的拓扑相及其应用

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拓扑学起源于18世纪左右,是研究空间内在连续变化下维持不变性质的一门学科。拓扑学在生物、建筑、计算机等方面都有着广泛的应用。从20世纪60年代开始,拓扑学逐渐进入到物理学领域,在宇宙学、凝聚态等研究中发挥了重要的作用。2016年的诺贝尔物理学奖还特别地表彰了物质拓扑相与拓扑相变的发现。那么,什么是拓扑学?什么是物质的拓扑相与拓扑相变?它们两者又有着怎样的联系?本文将对这些问题做一个探析,来帮助我们更好地理解拓扑绝缘体等拓扑材料的科学价值,以及对于人类未来科技革新的重要意义。
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