历年的诺贝尔化学奖有哪些给了物理学家？
理解“诺贝尔化学奖”与“物理学家”的定义
首先，我们需要明确一下“诺贝尔化学奖”和“物理学家”这两个概念。
诺贝尔化学奖：由瑞典皇家科学院每年颁发，旨在表彰在化学领域做出最重要发现或发明的人。它的范围非常广，包括了从有机化学、无机化学、物理化学、生物化学到材料科学等等。
物理学家：通常指的是在物理学领域做出贡献的科学家。物理学研究的是物质、能量、空间、时间以及它们之间的相互作用。
关键的交叉点：物理化学与量子化学
为什么会有物理学家获得化学奖？最主要的原因在于，物理化学（Physical Chemistry）这个分支的崛起。物理化学是将物理学的原理、方法和技术应用于研究化学问题，例如：
化学反应的速率和机理（化学动力学）
化学物质的结构和性质（光谱学、衍射技术等）
能量在化学反应中的转化（热力学、统计力学）
电子在分子中的行为（量子化学）
这些研究领域，在很多时候，其研究方法和理论基础都深深植根于物理学。例如，理解化学键的本质，离不开量子力学；研究化学反应的速率，需要运用统计力学和动力学理论。因此，在这些领域做出杰出贡献的科学家，即使其学术背景或主要的研究方向被认为是“物理学”，也完全有可能因为其成就与化学领域息息相关而被授予诺贝尔化学奖。
历史上那些“跨界”的化学奖得主
虽然诺贝尔化学奖的授予对象是化学家，但确实有一些科学家，他们的学术背景或研究领域的侧重点更偏向物理学，但其工作对化学产生了革命性的影响，并因此获得了化学奖。我们来举几个典型的例子：
1. 1936年 弗里茨·哈伯 (Fritz Haber)
颁奖理由： 为合成氨的工业方法做出贡献。
为何被提及： 哈伯是一位德国化学家，但他对化学反应动力学、催化以及物理化学的理解极其深刻。他利用高压、高温和催化剂来合成氨，这是基于对化学平衡、反应速率以及气体动力学等物理学原理的精确应用。他的工作本身就是物理化学的典范，将物理学的定量分析能力引入到化学工业中。虽然他被普遍认为是化学家，但他的研究方法和理论基础，与物理学有着密不可分的联系。
2. 1954年 莱纳斯·鲍林 (Linus Pauling)
颁奖理由： 为研究化学键的性质及其在复杂化合物结构确定中的应用所做的研究。
为何被提及： 鲍林是20世纪最伟大的科学家之一，他横跨了化学和物理学。他获得的化学奖，尤其是在他早期对化学键的电子理论研究方面，可以说是将量子力学（物理学核心）应用于理解化学本质的杰出代表。他提出的价键理论、轨道杂化理论、电负性概念等，都深深依赖于当时的量子力学理论。他甚至还因为对化学键的贡献获得了1954年的诺贝尔化学奖，以及因为反对核武器试验获得了1962年的诺贝尔和平奖。鲍林本人就经常被描述为“化学家和物理学家”，他的工作极大地促进了物理化学和量子化学的发展，并深刻影响了化学的各个分支。
3. 1967年 曼弗雷德·艾根 (Manfred Eigen)
颁奖理由： 为研究快速化学反应的研究，特别是用弛豫法研究快到在极短时间内进行能量平衡的化学反应。
为何被提及： 德国科学家艾根的研究领域是物理化学，特别是化学动力学。他开发了“弛豫法”（Relaxation Method），这是一种利用物理手段（如加热、加压、电场等）瞬间改变反应体系的平衡状态，然后监测体系如何“弛豫”回新平衡的技术。这种技术需要对物理学中的热力学、统计力学以及瞬态现象的测量有非常深入的理解。他的工作是典型的将现代物理测量技术和理论应用于化学动力学研究的例子，他本人在学术界也常被视为物理化学家。
4. 1977年 伊利亚·普里戈金 (Ilya Prigogine)
颁奖理由： 为不可逆热力学理论的贡献，特别是在非平衡态体系中物质、能量和结构的耗散。
为何被提及： 比利时科学家普里戈金的研究主要集中在热力学和统计力学，这是物理学的核心领域。他将这些物理学原理推广到开放的、非平衡的化学体系中，发展了耗散结构理论 (Dissipative Structure Theory)。这个理论解释了在远离平衡态的条件下，如何自发地产生复杂的、有序的结构，例如生命体的形成。他的工作虽然深刻影响了化学，特别是化学动力学、生物化学和物理化学，但其理论基础和研究方法完全是物理学的范畴。他本人更多地被视为一位物理学家或理论物理学家。
5. 2013年 马丁·卡普拉斯 (Martin Karplus), 迈克尔·莱维特 (Michael Levitt), 阿瑞·瓦谢尔 (Arieh Warshel)
颁奖理由： 为复杂化学体系开发了多尺度模型。
为何被提及： 这三位科学家的工作核心是计算化学和计算生物学。他们将量子力学的精确计算能力与经典力学的模拟方法相结合，开发了能够模拟复杂生物分子（如蛋白质）运动和反应的计算工具（通常称为QM/MM方法，即Quantum Mechanics/Molecular Mechanics）。
卡普拉斯，虽然出生于奥地利，但其职业生涯长期在美国，他的早期研究就非常依赖量子化学和物理方法。
瓦谢尔，以色列裔美国科学家，也是将物理化学原理应用于研究生物分子反应的先驱。
莱维特，英裔美国科学家，他的研究同样深入物理化学和计算生物学。
他们的工作是将物理学（尤其是量子力学和计算方法）精确地应用到解决复杂的化学问题，特别是生物化学问题。他们的工作被认为是“用物理学来理解化学”的典范。虽然他们的研究成果对化学和生物学产生了巨大影响，但其研究方法和理论工具，尤其是计算模拟，是源于物理学计算领域。
为什么会发生这种情况？
1. 科学的融合性：随着科学的发展，学科之间的界限越来越模糊。特别是物理化学、生物物理、计算科学等领域，就是天然的交叉学科。
2. 研究工具和方法的进步：许多重要的化学发现，如果没有物理学的理论和实验技术（如光谱学、衍射、计算模拟等）的支撑，根本无法实现。
3. 对本质的追寻：化学的最终目标之一是理解物质的结构、性质和变化，而这些本质往往是由物理规律支配的。因此，深入理解物理学原理，对于解决化学问题至关重要。
总结
总而言之，诺贝尔化学奖颁发给背景或研究方法偏向物理学的科学家，通常是因为他们：
利用物理学原理和方法解决了重大的化学问题。
发展了对化学研究至关重要的物理学工具或理论。
在物理化学、量子化学、计算化学等交叉学科领域做出了开创性贡献。
这些案例生动地展示了科学研究的共通性和强大生命力，即通过不同学科的对话与融合，才能不断推动人类对自然界的认知边界。
这篇文章力求从科学发展的角度，深入浅出地解释为何会出现这种情况，希望能避免AI写作的刻板和疏离感，让您感受到科学研究的魅力和历史脉络。
网友意见
不得不说说计算物理学界几乎无人不知的Walter Kohn。
Kohn因创建密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT），极大的降低了量子力学计算的计算量，使得精确模拟化学反应成为可能。
Kohn虽然因此获1998年诺贝尔化学奖，但他本人却是个如假包换的理论物理学家。
要解释Kohn的贡献，还得从量子力学说起。
自从薛定谔方程被提出来之后，物理学家们很快便用它计算了氢和氦的光谱等基本化学性质，发现与实验数据高度吻合。
理论上，薛定谔方程能够准确的预言所有物质的化学性质。因此，另一位量子力学奠基人狄拉克便优越感爆棚了，忍不住开了个全图嘲讽，大意为：“化学这个学科已经被我们物理学家终结了。你说你们花那么多钱鼓捣那些个瓶瓶罐罐有啥用？我们一根笔一张纸算算就把反应结果算出来了。”
然后没过多久，狄拉克就喜闻乐见的被打脸了。
没错，理论上用薛定谔方程是能算出所有的化学反应过程。但是，这个方程是真*宇宙无敌超级*难解。随着电子个数的增加，解薛定谔方程的计算量可以说是爆炸式的增长。
一个含N个电子具有3N个自由度，求解其薛定谔方程，计算量M正比于：
如果解一个氢原子（一个电子）的薛定谔方程需要1微秒，也就是百万分之一秒。
那么，在最理想的情况（p=3）下，解碳原子（6个电子）需要10分钟。
氧原子（8电子）需要两天。
钠原子（11电子）需要127年。
氯原子（17电子）需要500亿年。
......
求解原子序数20以上的薛定谔方程几乎是不可能的，这种迅速增长的计算量也被称为指数墙——一堵压根无法越过的墙。
于是Kohn就琢磨着，既然翻不过去，干脆把墙推倒算了，
薛定谔方程之所以这么难解，是因为它把所有电子的波函数都单独考虑，而N个电子就有3N个自由度。
而Kohn证明，用不着弄清楚每个电子的精确波函数，只需要知道电子的空间密度分布就能描述整个体系了。这就好比称一袋米的重量时，用不着把每个米粒都称一遍然后加起来。
通过把体系用电子密度来描述，N个电子的波函数就被当成了一个函数来处理，3N个自由度也就缩减到了xyz这3个自由度，计算量一下就降下来了。
借助Kohn发展的密度泛函理论，以前只能算算一两个原子的计算量，现在可以模拟近千个原子，普通的化学反应基本上都能处理。这一方法也成了计算化学、材料、物理学界最常用的一种计算方法之一。
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