瑞典皇家科学院于十月六日对外宣布，美国威斯康星大学麦迪逊分校的弗朗西斯·哈尔岑荣获2026年诺贝尔物理学奖唯一获奖资格。这位已逾八旬的科学家因其在「冰立方」中微子天文台所做的卓越贡献受到表彰，同时也因发现来自宇宙天体的高能中微子而备受瞩目。
简单来说，他在距离南极冰层表面超过两千米的深处，建造了一个庞大的「观测装置」，其目的是截获来自太空深处的那些神秘的基本粒子。
2026年诺贝尔物理学奖得主弗朗西斯·哈尔岑丨wipac.wisc.edu
有意思的是，哈尔岑是一位完全通过理论研究开展工作的物理学家，更为讽刺的是，直到2020年为止，领导这项南极巨型科学项目的他竟然从未踏足南极。
在年轻岁月，他曾费尽心思避开工程学。哈尔岑的父亲经营建筑业，掌控着一个世代相传的建筑企业，期许儿子学习工程学，最终能够继承家族的房产开发事业。初期，哈尔岑遵从了父亲的意愿，进入大学攻读工程。
可是这种选择仅维持了六个月。长期用钢笔绘制工程图纸的日子令他感到不堪忍受，因此他毅然改读理论物理学，更是刻意选择了无需进行实践操作的课程。
他当时恐怕想象不到，正是这次转身，让他经历了数十年的迂回，最终依然踏上了工程的舞台。
逃避工程学的天才，最后打造了工程界的奇迹
数十年后，为了捕获这种微观粒子，哈尔岑指挥了一项耗资近三亿美元的庞大工程。这次施工需要融化6500万升冰盖，刷新了南极在建筑投入和技术难度上的历史记录。
后来接受采访时，他曾自我调侃说，自己费尽周折，最终还是从事了工程工作。他半开玩笑地说，若为了金钱，倒不如当初就留在老家协助父亲从事土木建筑。
这个项目之所以最终得以批准启动，缘于一段幸运的经历。
中微子是一类极其难以探测的亚原子粒子，它能穿透地球而不与物质产生相互作用，就像穿过真空一样。物理学者若要观察它，唯有借助一个容量庞大、光学性质优良的物质，期待中微子与其中原子碰撞时所产生的微弱光子信号。
二十世纪八十年代的后期，哈尔岑产生了一个想法：南极地区自然拥有厚达数千米的冰体，若将光电检测设备植入其中，岂不是一个完美的方案？
南极的冰盖丨wikimedia commons/Dave Pape
那个时代，冰的光学性能研究中最权威的教科书明确记载，蓝色光线在冰体中传播仅约八米后就会被完全吸收。
倘若依照书中所述，冰盖绝无透光之特性，此项计划根本无法获得任何资金支持。幸运的是，哈尔岑当时恰好从未接触过这部重要著作。
若干年后，一部因图书馆错误分类而误送的老版本出现在他的办公桌上。他偶然翻到那一页，顿时惊出冷汗。若他当初及时阅读此书，该项目从启动第一天就会宣告失败。
实际测量结果表明，南极腹地冰层的光学性能远超预期，光线传播距离可达百米以上，其透明度甚至胜过最清澈的海洋。
「无知而幸运，没有比这更好的组合」。这句评价逐渐演变成了哈尔岑最具代表性的人生感悟。
「无知又走运」的哈尔岑丨UNIVERSITY OF WISCONSIN, MADISON
然而，实际的工程施工远比理论推导要粗糙和蛮横得多。
在极低温的南极冰盖深层埋设探测装置，唯一的技术手段就是依靠高温热水强行融化冰体，开辟出必要的通路。
当第一组探测设备在1993年圣诞前夜入井之际，哈尔岑人在故乡与家人享受圣诞大餐。
但当研究小组对冰层进行激光测试之时，令人沮丧的现象出现了：光子到达速度远低于理论预测，探测器四周呈现一片乳白色，整套仪器仿佛浸没在白色的液体中。
美国研究团队陷入了困境，难以找到问题所在。最终，在1994年举办的一场国际学术会议中，来自前苏联贝加尔湖项目的竞争者们展示了冰芯取样数据，一语点出症结所在：埋设深度远远不够。
在八百至一千米的相对浅层冰体中，遍布着未曾逸出的微观气泡，这些气泡造成了光线的严重散射。唯有深入至一千三百米乃至更深的位置，才能让数十亿吨的冰体压力将气泡挤入冰晶结构，从而使冰体呈现真正的透光特性。
掌握了症结所在之后，项目得以继续推进。冰立方的正式钻探工作于2004年正式启动。工程队引入了等同于全力运行火车头的加热装置，将温度超过八十摄氏度的热液以每分钟七百多升的速率注入冰体。他们共在冰面上融烫出八十六个深二千五百米的孔洞，每个孔洞的横截面直径仅为六十厘米。
至2010年为止，所有八十六根导线和五千一百六十个置于耐压玻璃容器中的检测单元悉数埋入冰层，构建成一个占据整整一立方千米范围的巨型检测网络。
冰立方的一个数字光学模块（DOM），即将放入第85号冰孔，2009年12月13日摄于冰立方钻井营地。丨Amble/Wikimedia Commons（CC BY-SA 3.0）
2010年12月18日傍晚（南极点时间），冰立方的最后一个数字光学模块沉入冰孔。丨Robert Schwarz
观测设备完工以后，每当极夜降临，仅有坚守南极的越冬工作人员留在当地照看它，而外界则是超过负七十摄氏度的强烈寒风。
源源不断的观测数据被传回各所高等学府，年轻的科研人员则通过计算机来进行信号筛选。
中微子事件对应的编码皆为冗长的数字序列，研究人员常因手误而抄录错误。为了便利交流，一名博士研究生借用美式儿童电视剧《芝麻街》中的角色为其赋予昵称。
首次观测到的两个高能中微子事件，随即被人们称作伯特和厄尼。
厄尼（左）和伯特（右）丨芝麻街
冰立方记录到的三个超高能中微子事件，被研究者以芝麻街角色伯特、厄尼和大鸟命名，每个圆点代表一个探测模块，颜色表示光到达的先后（红色最早），圆点越大收到的光子越多，图源：IceCube Collaboration/NSF/威斯康星大学
在昵称使用开来之后，这位研究生才突然意识到：电视节目中伯特的头颅呈长形，厄尼则是宽脸型，但他却错误地将横向分布的信号指定为伯特。
两个粒子的标识已然完全错位。然而由于名字已经在学界广为流传，要改正已然无从谈起。
2013年的一次发布中，冰立方项目呈现了二十八个疑似源于宇宙远方的中微子事件——正是这次诺奖表彰的核心「发现」。
其后的研究成果不断涌现。冰立方项目发现了中微子源自数十亿光年之外黑洞活动的直接证据，绘制出了银河系的中微子图景，还印证了理论物理学家六十年前的微观共鸣预言。
如今，瑞典皇家科学院将物理学奖的荣誉授予了他。
在今年的六月十九日，来自比利时的物理学家弗朗索瓦·恩格勒与世长辞，享年九十三岁。在其生前，他是获得诺贝尔物理学奖的唯一比利时人。仅仅不到四个月的时间，哈尔岑便成为了第二位比利时籍的获奖者。
弗朗索瓦·恩格勒丨wikimedia commons/Bengt Nyman
两位科学家的联系其实源于更早的时期。哈尔岑攻读博士学位期间就读于比利时的鲁汶大学，恩格勒及其协作者布劳特每周都会前来与学生交流，布劳特对哈尔岑而言可谓亦师亦友。那篇后来被奉为希格斯机制理论基石的著作，哈尔岑当时曾阅读过，却误以为其涉及固体物理领域，从未为之所动。
到了2013年，恩格勒因这篇开创性论文而荣获诺贝尔物理学奖。
哈尔岑本次获得的奖项，乃是三十四年内首次由单人独揽物理学奖的殊荣。前一位个人独享此奖的科学家是法国物理学家乔治·夏帕克，他在1992年因发明多丝正比计数室获奖。
此项庞大的科研设施背后，凝聚着数百位科学家的心血，来自全球近六十家研究机构参与其中。其中既有专司钻井工程的人员，也有主持数字芯片开发的专家，日本的年轻研究者更是首次从海量数据中识别出伯特和厄尼这两个关键信号。
然而，诺奖评选委员会最终仅在证书上刻下了一个人的名字。
幸好哈尔岑对此心态颇为平和。他在公开场合多次申明，这样的重大奖项本不是为了表彰某个个体，而是为整个实验项目所设，而他本人最重要的工作无非是当初邀请了一位具备工程管理经验的项目负责人。
2015年，他获得了巴尔赞奖，获奖金额为七十五万瑞士法郎。当媒体记者询问他如何运用这笔奖金时，他的回答颇为朴实无华：购买一辆新的自行车。
巴尔赞奖每年颁发一次，以奖励在人文、自然科学、文化领域以及促进人类交流与和平做出贡献的个人或组织。图为2015年哈尔岑获奖的相关报道页面。丨balzan.org
诺奖到来的这一年，冰立方项目的运营状况其实相当拮据。
在今年三月份的一次加密升级操作中，一条数据缆线在七百米深处发生断裂，这是该项目历史上首次完全丧失整根探测缆的严重事故。
正当此时，美国国家科学基金会的2026财年预算提案中，拟将冰立方的常规经费削减超过百分之五十。与此同时，中国在南海地区计划建设的新型深水中微子检测器，其规划规模已是冰立方的数倍甚或数十倍之大。
在新闻发布会现场，诺奖委员会致电联系了哈尔岑。巧合的是，他当时正好身在意大利，与瑞典首都时间一致。他开口的第一句话是「太令人惊讶了，我完全没有预料到」，随后又补充说他目前正撰写一份基金申请书，期待此次奖项能为其提供帮助。现场顿时笑声一片。
在冰立方工作的日子是什么样的？
说了这么多关于哈尔岑的故事，我们来了解一下冰立方项目本身。
南极冬季夜空下的冰立方实验室，头顶是银河与极光，探测器就埋在它下方的冰层里。丨John Hardin/Wikimedia Commons（CC BY 4.0）
冰立方检测设备的核心部分由南极一立方公里左右的天然冰体组成——若将其融化，体积足够充满一百万个标准泳池。
研究人员通过热液融化冰体，在冰面上穿凿出数千米的竖井，然后将用于中微子观测的光学部件埋设于冰体之中。待冻融过程完成后，观测装置便被永久固定在了冰体中。为保证钻孔工作的有效进行，科学家采用了大功率的加热系统来输送超高温的水流。
用热水在冰层中钻孔 | Rachel Procter-Murphy
每条缆线孔的开凿工作平均需要四十八小时完成，单个孔洞平均消耗一万八千多升燃油，同时还需用掉超过七十五万升清水。由于施工工作仅可在南极夏季进行，冰立方项目用时七年才得以竣工。
你或许想代哈尔岑提出一个问题，在冰立方参与工作究竟是怎样的经历？
参与冰立方项目的研究人员需前往阿蒙森-斯科特南极考察站从事工作及生活。该站点地处极度严寒且极为干燥的南极大陆腹地，需乘坐军事运输飞机方能抵达。此地的全部补给物资均依靠空中运输，尽管考察站配备了一座小规模温室，可种植一些新鲜果菜用以补充食物供应。
室外的自然环境条件极为恶劣，然而日常生活并未显得特别单调。除却正常的科研工作外，人们有机会使用健身室、排球馆和篮球馆等设施，还可以组织各类兴趣小组、组建音乐队伍、或进行传统舞蹈培训。在紧张繁忙的南极夏季，工作人员往往发现可从事的活动项目过于丰富，导致时间总是供不应求。
两位工作人员在南极玩起了桌上足球。| James Braun, IceCube/NSF
最令人烦恼的一个细节在于，在南极地区食物的解冻过程需要花费异乎寻常的长时间。冰立方项目的正式网站特地向工作人员示警：冰激凌务必要提前数小时从制冷装置中取出并缓冷，否则品尝之际恐怕需要动用切割工具——当初那位极力摆脱工程学束缚的哈尔岑，想必也未曾料想过这等工程学难题。
