光学新曙光他们最终照亮自己(组图)

http://www.sina.com.cn 2005年10月08日03:51 重庆晨报

授奖公告

　　瑞典皇家科学院说，美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施之所以获奖，是因为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献。另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为“对光学相干的量子理论的贡献”而获奖。

　　美德三科学家分享物理学奖

　　瑞典皇家科学院4日宣布，将2005年诺贝尔物理学奖授予在光学领域的理论和应用方面作出贡献的两名美国科学家和一名德国科学家。

　　今年80岁的美国哈佛大学物理学教授罗伊·格劳伯获得一半诺贝尔物理学奖奖金，而另外一半奖金由今年71岁的美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希－马克西米利安大学物理学教授、63岁的特奥多尔·亨施分享。瑞典皇家科学院说，美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施之所以获奖，是因为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献。另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为“对光学相干的量子理论的贡献”而获奖。

　　区分烛光与激光到底有何不同

　　初生婴儿睁开眼睛后首先看到的是光，人类获得有关这个世界的绝大多数知识也是通过光。人类自诞生之日起，就为五光十色的种种光学现象所迷惑，一直试图理解光的本质。

　　回答激光与烛光的区别

　　人类对光的研究，最早只局限于与眼睛和所看到的东西相关的问题。随着近现代科学的诞生，科学家们对光的认识不断深入，光学也与其他学科结合日益紧密，研究范围日益扩大。

　　尽管如此，科学家们仍被一些问题所困扰。比如说，一个蜡烛发出的光与CD唱机中采用的激光束究竟有什么区别？光能否作为一种比原子钟更精确的手段，用于对时间等的测量？获得今年诺贝尔物理学奖的三位科学家，通过自己的研究为诸如此类的问题寻找到了答案。诺贝尔奖评审委员会称，他们凭借自己的成果“为现代光学展现了新曙光”。

　　在三位科学家中，今年80岁的格劳伯早在1963年就通过自己先驱性的工作，成功应用量子理论来解释一些光学观测结果。诺贝尔奖评审委员会说，格劳伯是能够回答烛光与激光到底有什么本质区别的人。格劳伯的研究不仅为新兴的量子光学研究奠定了基础，他和其他科学家在这一领域的研究成果，也有望在未来用于开发更加安全的通信加密技术。

　　打造千里眼的“光梳”

　　与格劳伯分享本年度诺贝尔物理学奖的美国科学家霍尔和德国科学家亨施，在另外一个方面推动着现代光学的进步。霍尔和亨施在利用激光进行超精密光谱学测量方面成就斐然，尤其为完善“光梳”技术作出了重要贡献。

　　所谓的“光梳”拥有一系列频率均匀分布的频谱，这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度。“光梳”可以用来测定未知频谱的具体频率。在20世纪末期，霍尔和亨施对“光梳”技术进行了有效改进，其精度目前已经可以达到小数点后15位。

　　诺贝尔奖评审委员会发布的材料说，由于霍尔和亨施的工作，“光梳”等技术的测量精度有望在未来进一步提高，并将在很多领域找到用武之地。这些技术有望改进现有的全球定位系统，提高太空望远镜的观测精度。另外，类似的超高精度测量技术，也可能应用于研究物质和反物质的关系，以及用于检测某些自然界常数可能产生的变化。

　　笑话

　　诺贝尔物理学奖评委会宣布本年度获奖名单时，正值美国东部时间4日凌晨，哈佛大学教授格劳伯处于睡梦中。躺在马萨诸塞州家中，现年80岁的格劳伯在电话铃声中醒来。

　　国际长途电话线的另一端，是一名瑞典科学院官员，向他通报获奖事宜。“我难以相信他说的话，”格劳伯当天上午告诉美国全国公共广播电台的听众，所以最初反应那是一场笑话。

　　“虽然知道现在正是（宣布诺贝尔奖的）时候，”他说，“但（我自己获奖）这件事从来没有出现在脑海里。”

　　稍后，在哈佛大学为他专门举行的新闻发布会上，格劳伯解释说，“后来，我相当熟识的两名瑞典科学家打来（祝贺）电话，更让我无法确信，至少增加了那是开玩笑的可能性。”

　　一名记者问及他准备如何花费诺贝尔奖所附有的奖金，老人作惊讶状：“还没有人向我提到过会有现金。”

　　惊喜

　　在格劳伯奠定的量子光学理论基础之上，美国科罗拉多大学教授霍尔和德国慕尼黑路德维希—马克西米利安大学教授亨施结合原子物理学原理，1984年创制了精确测量光谱频率的手段。

　　由评委会定夺，霍尔和亨施分获奖金的另一半。

　　“这是一场惊喜，”现年71岁的霍尔得知自己获奖后说，“这是大喜事。”

　　不过，霍尔强调，他与亨施所取得的成果源于“团队努力”。至于奖金的用途，他有意设立一份奖学金，资助就读科学和技术课程的学生。

　　对于研究方法论，霍尔说，“更为仔细地观察意味着能够得出更为有用的结果。更有意识地投入工作是提出更多疑问的一种有效方法。”

　　“我认为，”他说，“精确测量课题是使科学趋于成熟的一条途径。”

　　幸福

　　三名科学家的研究成果使改善激光性能、精密计时器和全球定位系统成为可能。

　　而在德国慕尼黑路德维希—马克西米利安大学的一间办公室内，亨施预言，光学技术的进步，可以进一步增加光纤通信的容量，“以至于有一天大家可以在自己家的起居室内观看三维立体电影。”

　　与满屋子记者见面，亨施感触：“如果知道（获奖），我会打上领带。”

　　而获奖的效果，对他而言，则是“张口结舌，但（心里）特别高兴、幸福……现在，我要开始试着适应这件事。”

　　亨施说，物理学既是一份职业，也是一份爱好。获奖是他职业的顶峰。年届63岁，至今依然独身，但“我拥有与物理学相关的所有玩具……这帮助我不段产生新点子。”

　　“尽管今年的诺贝尔物理学奖分开授予了三位科学家的两项科研成果，但实际上这两项成果结合得非常紧密，他们描述了自然界光的本性。

　　上世纪60年代开始，激光技术取得了长足的发展，但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。格劳伯在当时提出了‘相干性的量子理论’，不仅解决了一些基础性的问题，而且奠定了量子光学的基础，开创了一门全新的学科，他获得诺贝尔奖，是学术界许多人都期待已久的事情。

　　霍尔与亨施的研究，则主要结合了原子物理和量子光学，在精确测量方面作出了杰出的贡献。这三位科学家以及其同事们的研究已经在诸多领域获得了广泛应用，在一些方面已经惠及普通人，与我们的生活息息相关，如精确激光技术、日渐普及的全球定位系统技术等。”———中国科学院理论物理所孙昌璞研究员

　　影响我们生活的物理学奖

　　1913年荷兰实验物理学家昂内斯，他在1908年首次发现低温条件下的某些金属有超导现象，并由此开拓了低温物理学和超导物理学这些新的物理分支，从而获得当年的物理学奖。

　　1930年印度实验物理学家拉曼发现可见光的类似于康普顿效应的“拉曼效应”。他因此获得1930年的物理学奖，也因此成为第一个获得这一奖项的亚洲人。

　　1935年1932年，卢琴福的学生和助手查德威克在实验中发现了穿透力很强的中性粒子，中子的发现，一方面打开了人类认识原子核内部结构的大门，另一方面又为人类进一步进行人工核反应研究提供了更有效的实验手段。查德威克也就因此获得1935年的物理学奖。

　　1938年意大利实验物理学家费米在罗马大学改用中子进行人工核反应。当他用中子对当时已知的92种元素逐一进行轰击实验时，不但发现了许多元素的同位素，而且发现了著名的慢中子效应，即经过石蜡减速之后的慢中子更能引起人工核反应。正是由于这一重大实验发现，费米获得1938年的诺贝尔物理学奖，为后来核能技术的开发奠定了初步的技术基础。

　　1939年美国的劳伦斯，在1932年设计并研制出了世界上第一台回旋加速器。这种加速器既可用于核物理实验，也可用于早期的粒子物理实验，他因此单独获得了1939年的诺贝尔物理学奖。

　　少年显天才白发得大奖

　　三位昔日的物理学天才少年，今天荣获本年度诺贝尔物理学奖。其中，来自美国哈佛大学的格劳伯已经80岁，美国科罗拉多大学的霍尔71岁，德国慕尼黑大学的亨施是最“年轻”一位，今年也已经63岁。

　　他们三人在青少年时代就表现出了对物理学的浓厚兴趣和非凡天赋，都是当年物理学领域的青年才俊。其中，格劳伯24岁时便获得哈佛大学的博士学位，霍尔27岁时获得卡内基理工学院的博士学位，而亨施则在28岁时获得海德堡大学的博士学位。

　　三人用一生来浇灌事业之花。他们始终坚持投身于基础物理学研究，在物理光学领域取得的基础研究突破，不仅为他们赢取了诺贝尔物理学奖，更为很多高新技术的发展奠定了理论基础。今天，为人类带来巨大恩惠的全球定位技术、精确时钟系统等都蕴含着他们的努力。

　　1963年，格劳伯在《物理评论通讯》期刊上发表研究论文，创造性地提出了“相干性量子理论”，此后，他又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文。这些论文奠定了量子光学学科的理论基础，也为格劳伯赢得了“量子光学之父”的美誉。20多年后，霍尔和亨施利用激光的特性，推动了精确测量技术向前发展。1984年，他们的论文发表在《光学通讯》杂志上。之后，他们又改进了光梳技术。

　　亨施在20世纪90年代回到故乡德国，继续科研工作，而霍尔受邀兼任了美国国家标准和技术研究所的高级科学家。

光学新曙光 他们最终照亮自己(组图)

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