辽宁
中国科学技术大学的蒋建华打过一个比方：把水库的堤坝整个移平，水会四处乱流。
2026年10月7日发表在《自然》上的一项研究说，水库边缘的水，真的可以照旧按统一的节奏流动。
这一天，人类第一次在实验里看到了没有能隙的临界拓扑态。
按过去几十年的教科书，这种物态根本不该存在。
图注：临界拓扑观测实验场景（示意图）
教科书里的两个宿敌
拓扑这个词听着玄，蒋建华的解释很直白。
“拓扑描述的是量子物态整体形态的奇妙性质。”他说，一只马克杯和一个甜甜圈在拓扑上是一样的，都只有一个洞，甜甜圈和球不一样，因为球没有洞。
把这种数洞的思路用到物质状态上，就有了拓扑物态。
它最有名的表现是边缘态：拓扑绝缘体的内部是绝缘的，边界却是导电的。
常压下水在0℃结冰、100℃沸腾，这两个温度点就是相变临界点。
对拓扑的研究催生了2016年诺贝尔物理学奖，对临界现象的研究催生了1982年的诺贝尔物理学奖。
麻烦在于，过去的主流观点认为，拓扑物态必须有一道能隙当堤坝，才守得住内部绝缘、边缘导电的怪性质。
到了相变临界点，能隙关闭，堤坝消失，拓扑失去了基本保障。
所以物理学家长期认为，临界相变和拓扑物态不可兼得，甚至水火不容。
悬在纸面上的猜想
猜想其实一直有人提：自然界也许存在一类特殊的临界拓扑物态，没有能隙也照样带拓扑。
可因为没有能隙，常规实验手段抓不住它，这个猜想长期游离在主流物理研究之外。
宁波东方理工大学助理教授余雪佳，是这项研究的共同通讯作者之一。
“近几年，我与合作者一直在思考拓扑与临界点是否真的水火不容？有没有可能，拓扑以某种方式丰富了我们对相变与临界现象的认识。”余雪佳表示。
转机出现在2024年。
蒋建华团队那年自主发展出一套测量纠缠熵和纠缠谱的实验方法，论文发表在《自然-通讯》上。
“我们没法直接看清黑暗房间里物体的轮廓，但可以通过物体投下的影子反推它的模样。”蒋建华说，纠缠谱就是这样一套影子探测工具。
它不受能隙是否存在的约束，可以把相变临界点上的拓扑信号抓出来。
“虽然这个方法当时被用于表征常规的、有能隙的拓扑物态，好像有点大材小用。但它打破了僵局，开启了新发现的大门。”蒋建华说。
用声波给量子态拍影子
做法同样出乎很多人的意料：团队把要研究的量子问题，映射到一个声波系统里。
用树脂材料3D打印出肉眼可见的声子晶体，让声波在里面传输。
再用声场的泵浦探测手段拿到格林函数，对它做谱分解，最后得到纠缠谱。
“纠缠谱的特征蕴含了临界拓扑的特性，所以可以用来准确诊断系统是否处于临界拓扑物态。”蒋建华说。
10月7日这天，《自然》把临界拓扑领域的两篇论文背靠背同时刊出。
一篇由中国科学技术大学牵头，共同第一作者是林志康、王立威和孔泽霖，蒋建华是最后通讯作者。
其中一篇在一维弗洛凯系统里提取了8个实验样品的准能带结构，研究还把临界拓扑态从一维推到了二维，并在实验里直接观测到它。
《自然》审稿人的评价是：“可靠而翔实的实验和理论，证实了这一不同寻常的现象，在拓扑物理和临界相变之间搭起了一座桥梁。”
一块诚实的毛边
这项量子物理突破有个必须说清的细节：实验是在声波平台上完成的，那是一个经典系统。
论文写明，实验结果与量子极限下的结论完全等价，方案也能直接拓展到量子系统。
等价归等价，它确实还没有在真实量子材料里被直接看到。
有人可能会问，没有能隙的拓扑态早就有啊，半金属算什么。
蒋建华专门澄清过：半金属的拓扑性质依旧要依托有能隙的子空间才能成立，和这次的临界拓扑物态有本质区别。
这次研究还发现，临界态的拓扑性质一变，系统一定会出现多重临界点，这条规律和经典相变里由吉布斯相律决定三相点的老路数完全不同。
拓扑由此成了给量子临界点分类的新指标，声学和光学器件是它可能的用武之地。
“临界拓扑是临界现象和拓扑物理的一个美妙结合，为这两个重要的领域都打开了新的视野和新的可能，正在重塑我们对相变与临界现象的认识。”余雪佳说。
“临界拓扑物态将打开一扇新的大门。”蒋建华说。
这项研究真正改掉的，是教科书里那条拓扑必须有能隙的老规矩。
下一个问题也很具体：在真实的量子材料里，拆了堤坝的水库边缘，还能看到同样的水纹吗？
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