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7月8日公佈的2025年度國家科學技術獎中，北大物理學院教授王恩哥、江穎、李新徵、徐莉梅，化學與分子工程學院教授高毅勤組成的研究團隊憑藉“水的氫鍵強度及動力學過程全量子效應研究”成果獲得國家自然科學獎一等獎。從北大獲悉，這項成果之所以引人矚目，不僅因為獲獎分量之重，更因為它觸及了一個物理科學中的根本問題，在極微觀世界看清了水的量子奧秘。
1926年，薛定諤方程問世，對微觀世界量子實體的波粒二象性給出了統一描述。次年，物理學家玻恩和奧本海默基於原子核品質遠大於電子的事實，提出著名的“玻恩-奧本海默近似（BO近似）”。在該範式下，通常把原子核當作經典粒子來處理，只對電子進行量子化，從而大大降低了計算和模擬難度。此後近百年，凝聚態物理領域大多把BO近似作為研究物理問題的出發點。
然而，對於水這樣最常見、卻也異常複雜的凝聚態體系，過去常用的理論近似是否足夠？那些看似微小、長期被忽略的原子核量子效應，究竟在多大程度上影響著水的結構和物性？
圍繞這一問題，研究團隊用20餘年時間，在理論與實驗兩條路徑上持續推進：建立了超越BO近似的物理研究框架，實現對電子與原子核自由度全量子描述；首次“看見”水分子的氫原子和識別單根氫鍵，定量揭示核量子效應對氫鍵的重要貢獻，並進一步把研究從觀測和解釋，推進到調控。
他們做的，正是把科學界長期被簡化掉的那部分“找回來”：把原子核量子效應系統性納入研究之中，從氫原子波粒二象性的角度，重新理解水、冰等輕元素物質背後的深層規律。
原理的重大突破，使得一滴水之外，還有更廣闊的未知等待被重新觀察、計算與解釋。獲獎之後，團隊並沒有停下來，他們圍繞關於極端受限水、關於輕元素量子材料、關於全量子調控新物態等課題，已踏上新征程。
“過去一百年物理學家通過研究電子的量子態徹底改變了我們的生活。未來一百年我相信從全量子視角研究原子核量子態會帶來更大的驚喜，特別是化學、生命科學、能源環境科學等。”王恩哥説。
