系歷史上第三位女性獲獎(jiǎng)?wù)撸幻婪?位科學(xué)家因激光物理學(xué)領(lǐng)域突破性貢獻(xiàn)獲獎(jiǎng)

據(jù)諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月2日中午，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家阿瑟·阿什金、法國科學(xué)家熱拉爾·穆魯和加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭，表彰他們“在激光物理領(lǐng)域的突破性發(fā)明”。他們將獲得金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆⒆C書，3名科學(xué)家將分享900萬瑞典克朗（約合人民幣696萬元）獎(jiǎng)金，其中阿什金獲得其中一半，穆魯和斯特里克蘭將共享另外一半。

今年的獲獎(jiǎng)研究為激光物理學(xué)帶來革命性的變化。阿什金發(fā)明的光鑷工具能夠“夾”住微小如原子、病毒以及活細(xì)胞等物體。

穆魯和斯特里克蘭的科研突破則為實(shí)現(xiàn)更短和更強(qiáng)的激光脈沖打下基礎(chǔ)。他們發(fā)明的啁啾脈沖放大技術(shù)，已經(jīng)成為高強(qiáng)度激光的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，例如目前廣泛開展的激光視力矯正手術(shù)。

96歲科學(xué)家仍在忙新研究

阿瑟·阿什金今年已經(jīng)96歲高齡了，他在接到瑞典皇家科學(xué)院的通知電話時(shí)說，他暫時(shí)不能接受采訪，因?yàn)樗诜浅Ｃβ档剡M(jìn)行一項(xiàng)最新的研究。據(jù)《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道，阿什金曾一度抱怨，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)忽視了他的科研發(fā)現(xiàn)。

據(jù)美國激光節(jié)組委會(huì)網(wǎng)站介紹，阿瑟·阿什金在紐約布魯克林長大，隨后順利地進(jìn)入哥倫比亞大學(xué)讀書，在那里他曾作為技術(shù)人員為美國軍方的雷達(dá)設(shè)備制造磁控管。在大二時(shí)，他應(yīng)征加入二戰(zhàn)，但導(dǎo)師席德·米爾曼因看重阿什金的才華，把他列入了“征兵預(yù)備隊(duì)”，得以讓阿什金在剩余的戰(zhàn)爭時(shí)期繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)室工作。從哥大畢業(yè)后，阿什金考入康奈爾大學(xué)攻讀核子物理學(xué)，最終獲得博士學(xué)位。經(jīng)人推薦，他進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室工作，那里從成立至今一直是世界上成就最突出的企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)之一。

在20世紀(jì)60年代，第一臺(tái)激光器發(fā)明之后，阿什金立即開始在紐約郊外的貝爾實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)這臺(tái)新設(shè)備。他意識(shí)到激光可以作為利用光束移動(dòng)微小粒子的一種完美工具。此后他開始用激光操縱微粒的工作，這導(dǎo)致1986年光鑷的發(fā)明。許多人稱他為光鑷研究領(lǐng)域之父。

喜歡在滑雪時(shí)思考科研問題

熱拉爾·穆魯是法國電氣工程和激光領(lǐng)域的先驅(qū)，他于1944年出生于法國阿爾貝維爾，1973年從巴黎大學(xué)獲得博士學(xué)位，隨后前往美國，在圣地亞哥州立大學(xué)從事博士后工作。1979年至1988年，穆魯擔(dān)任羅徹斯特大學(xué)的教授，并在此期間完成了得獎(jiǎng)成果：啁啾脈沖放大。他在接受《衛(wèi)報(bào)》采訪時(shí)說，他喜歡在滑雪時(shí)思考問題，他常常去布里斯托爾山滑雪度假村滑雪，在運(yùn)動(dòng)過程中往往能夠解決一些科研上想不通的問題。

據(jù)BBC報(bào)道，去年穆魯還與臺(tái)灣大學(xué)物理學(xué)教授合作，提出利用鐳射和納米技術(shù)，打造“類比黑洞”，希望能解決懸宕40年未決的黑洞信息遺失悖論。

居里夫人后第三位女性獲獎(jiǎng)?wù)?/p>

“這太瘋狂了！” 斯特里克蘭在接到瑞典皇家科學(xué)院的電話時(shí)脫口而出這句話。唐娜·斯特里克蘭是歷史上第三位獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的女性。1963年，德裔美國女物理學(xué)家瑪麗亞·格佩特-梅耶因發(fā)展了解釋原子核結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型獲得此獎(jiǎng)，而另一位則是居里夫人。

斯特里克蘭是一位自稱為“激光運(yùn)動(dòng)員”的人。她的研究領(lǐng)域受到尊敬，但競爭激烈，她的研究內(nèi)容關(guān)乎誰能得到“最短的脈沖，最高的能量，最高的平均功率”。斯特里克蘭于1997年進(jìn)入加拿大滑鐵盧大學(xué)物理系，她曾獲得過科特雷爾學(xué)者獎(jiǎng)和總理杰出研究獎(jiǎng)。她在美國羅徹斯特大學(xué)獲得博士學(xué)位，導(dǎo)師正是同樣獲得今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的熱拉爾·穆魯教授。

據(jù)滑鐵盧大學(xué)網(wǎng)站介紹，她和穆魯教授在20多年前就開始研究“啁啾調(diào)頻脈沖放大”（CPA），她回憶起第一次參觀激光實(shí)驗(yàn)室時(shí)，認(rèn)為激光的顏色就像圣誕樹。她說：“研究激光的一部分樂趣就在于與五顏六色的激光一起玩耍?！庇捎谒固乩锟颂m“對超快激光和光學(xué)科學(xué)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，特別是啁啾調(diào)頻脈沖放大和超快非線性光學(xué)”，她最近被任命為美國光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員。

■ 解讀

3位得獎(jiǎng)?wù)哐芯款I(lǐng)域均很“微小”

中科院光學(xué)工程博士高輝分析稱，今年物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給三位激光領(lǐng)域的科學(xué)家，而這三位科學(xué)家所做的研究都可以用“微小”來形容。這里說的“微小”并不是指他們的貢獻(xiàn)微小，而是指他們的研究領(lǐng)域。首先是美國科學(xué)家阿什金的“光鑷”技術(shù)，光鑷的基本原理與光的作用力有關(guān)。科幻電影中常常有這樣的情節(jié)，外星人通過一束藍(lán)色的光將地球上的生物體吸入飛船里，其實(shí)利用光來實(shí)現(xiàn)“隔空移物”就是“光鑷效應(yīng)”。光子雖然沒有靜止質(zhì)量，但是有動(dòng)量和能量。因此光照射在物體上，也是會(huì)有力的作用的。但是光鑷技術(shù)目前僅僅能對微觀物體進(jìn)行操縱，無法對宏觀物體進(jìn)行操縱。其實(shí)，光鑷技術(shù)還沒有進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用的階段，它還是一個(gè)尚待發(fā)展的技術(shù)，目前主要應(yīng)用范圍是高精尖的研究領(lǐng)域，與我們的日常生活還比較遙遠(yuǎn)，但是它未來的愿景是非常好的。光鑷技術(shù)還有望與人工智能技術(shù)結(jié)合，能夠產(chǎn)生一個(gè)自動(dòng)分揀組裝的流水線。

熱拉爾·穆魯和唐娜·斯特里克蘭主要貢獻(xiàn)是在脈沖激光領(lǐng)域。根據(jù)脈沖時(shí)間的長短，脈沖激光器可以分為納秒、皮秒和飛秒多種。脈沖激光器由于具有極高的功率，因此可以輕松融化甚至氣化包括金屬在內(nèi)的許多材料，又可以產(chǎn)生很強(qiáng)的光學(xué)非線性效應(yīng)。當(dāng)脈沖小到飛秒這種量級的時(shí)候，是一種冷加工，它非常安全，比如在包括眼科手術(shù)等醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用上非常有前途。其實(shí)脈沖激光的應(yīng)用極其廣泛，比如機(jī)械加工、光聲探測、物體的表面形貌處理、微區(qū)3D打印等方面。例如中國的智能制造計(jì)劃中，就有很多方面需要使用此類脈沖激光器。

激光物理領(lǐng)域的理論進(jìn)步和工業(yè)上的技術(shù)進(jìn)步，對光學(xué)領(lǐng)域都能產(chǎn)生促進(jìn)作用。而激光物理方面的工業(yè)成就能夠很好地反哺光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，比如光學(xué)加工，光學(xué)器件的迭代。