北京
原标题：2025年度国家自然科学奖一等奖 水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究在一滴水中探寻物理之美
水作为典型的复杂系统，其氢原子核的量子属性是否可以被忽略？这是科学界长期争论的一个基本问题。由此，北京大学物理学院王恩哥院士团队历经25年努力，建立了超越玻恩-奥本海默近似的物理研究框架，实现电子与原子核自由度全量子描述；提出高阶静电力成像新原理，原创可识别氢原子的扫描探针技术，实现尖端设备自主研发跨越式发展。这一成果——“水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究”荣获2025年度国家自然科学奖一等奖。
“科学研究总是一步一步走过来的。”王恩哥告诉记者，1927年，玻恩和奥本海默基于薛定谔方程提出电子态绝热近似，此后百年成为解决凝聚态物理问题的出发点。然而，随着理论模拟更加接近真实体系、实验观测愈加精准，这一范式的局限也日益显现：核量子效应被弱化，非绝热效应被完全忽略，许多物理现象无法得到准确描述。
“既然微观世界的粒子有波粒二象性，传统近似理论只注重原子核粒子性的一面，没有考虑波动性的另一面，它真的就不重要吗？”王恩哥直言，这个问题一直牵动他和团队不断研究下去。
“有人问我看了多少种原子，我笑笑说，只在认认真真地研究一种原子——氢原子。”王恩哥解释道，对于大多数材料体系而言，过去一般是在玻恩-奥本海默近似框架下，只考虑电子的量子化，原子核则被当作经典粒子来处理。然而，水中三分之二的原子是氢原子，由于氢原子核的质量很小，其量子效应会异常显著，会直接影响水的氢键强度、微观结构甚至是宏观性质。
“过去，在凝聚态物理对原子量子属性的研究中，每当碰到一个具体问题需要解答，就提出一个新名词，还没有上升到一个完整的理论层面。面对传统近似的局限，我们团队系统构建了‘全量子效应’理论框架。”王恩哥说。
团队核心成员、北京大学物理学院教授江颖说，他们的研究和发现揭示了水这一复杂系统的全量子特性，攻克了水与冰结构的世界公认难题。
在王恩哥看来，物理学研究有一个很大的特点，就是它能把复杂的事情简单化，并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
“希望年轻人抓住物理学的本质问题，在科学的世界里涵泳沉潜，不断取得突破。”王恩哥说。
（本报记者 张胜）（光明日报）
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