【高锟:牵动世界神经的“光纤之父”】高锟 光纤
时间：2020-08-16 07:23:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
2009年10月6日,瑞典皇家科学院宣布,将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德・博伊尔和乔治・史密斯。皇家科学院说,高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就,获得该年度诺贝尔物理学奖一半的奖金。
在互联网中畅游,欣赏高清晰电视画面,与千里之外的友人视频聊天……这些事情改变着人类生活。但你可曾想到,这一切要归功于华人科学家高锟所发明的“光导纤维”,世界因此拉近距离。可以说,没有光纤,就没有互联网时代。他用划时代的伟大发明,掀起了一场人类通信技术革命。
与光共舞,异想天开
1933年,高锟出生于上海书香门第,父亲用一把宝剑的名字为其取名。祖父高吹万,乃清末民初著名爱国诗人。其父高君湘是位大律师,家境优渥,但家教甚严。高锟幼时便受到国学启蒙。扎实的国学基础,对其一生产生了深远影响。
高锟从小就是个动手能力极强的孩子,对什么事都充满好奇,都想亲手鼓捣尝试一下。当时,高家楼顶有个小阁楼,这里是高锟童年时的实验室:拆得七零八落的闹钟,大卸八块的收音机……尽管凌乱不堪,但这里却是他科学梦萌发的温床。
后来,高锟又迷上化学,他用红磷粉和氯酸钾混合,加上水调成糊状,再塞入湿泥内,搓成一枚枚“土炸弹”,待风干后扔下街头,果然发生爆炸。 “空袭”成功,他倒乐得手舞足蹈,可路人却被吓得不轻,好在每个弹丸里的火药量并不大,未伤及行人。此外,少年高锟还曾制造过灭火筒、烟花,以及各种模型和晒相纸。后来,他又痴迷无线电,小小年纪就曾成功地组装一部有五六个真空管的收音机,那是他了解外面世界的一个窗口。
回首往事,高锟对自己的童年时代仍记忆犹新:“我从小就喜欢科技,是自然有兴趣的。小学时代,我已经在玩很多科学实验,拿它们当做玩具,什么东西都要拆开来,看看里面好不好玩,好奇心很强。我的父母和科学完全不搭界,他们也没有给我任何压力,我运气很好,没有人惩罚我,让我自由自在地成长,如果当时他们觉得我这么做是不好的习惯,那我的好奇心可能会受到打击。”
宽松自由的家教,培养了高锟超强的动手动脑能力,使得他在科学道路上,愈走愈远,取得了举世瞩目的辉煌成就。
20世纪50年代初,高家迁居香港,高锟入读圣约瑟学院,后又考入香港大学。由于港大没有他喜欢的电机工程专业,只好远赴英伦,入读著名的伦敦大学,获电子工程学博士。毕业后,高锟加入英国国际电话电报公司任工程师。
光,也许是很平常的东西,很久以来,却一直无法捕捉称量,高锟就是一个与光游戏,并做出巨大成就的人。
如果将光比成淙淙水流,那么通过“管道”输送它的科学尝试,早有先例。曾有科学家尝试利用玻璃棒,甚至是水柱,来制造传送光的管道,但效果并不理想。直到高锟之前,光纤的实际价值,也仅局限于医疗等有限领域。高锟觉得,光纤将来一定前途远大,他梦想用一根细如发丝的光纤,改变这个世界。
在公司里,高锟带领一个只有几个人的小团队,选择了光纤通信研究这个几乎“不可能完成”的任务。这个从小对各种事情充满好奇心的人,开始对传统思维发起挑战。这种前所未有的探索过程,既给他带来极大乐趣,也带来了波折和坎坷。
1966年7月,高锟发表了一篇具有历史意义的论文《光频率介质纤维表面波导》。他提及的光纤,用高纯度的玻璃纤维制成,让光进入其中,就像进入了一个周围全是镜子的管线,在全反射的作用下,再也跑不掉,只有乖乖地从另一端出来,从而完成信息传输。
对这个大胆新奇的科学设想,有人认为匪夷所思,异想天开,有人甚至认为高锟是疯子,神经不正常。当然,大加褒扬的也大有人在。但不管别人如何飞短流长,高锟固执己见,始终坚持自己的科研信念不动摇。事实胜于雄辩,他想用活生生的研究成果,来回击那些非议。
光纤通信,是个划时代的事物,理论突破不容易,操作起来更难,实验常常以失败告终,就连他的助手对此都产生了怀疑:“高教授,这种实验能成功吗?”高锟斩钉截铁地回答:“能,一定能!”在总结失败教训时,高锟发现了一个现象:那就是光在玻璃光纤传输中,会剧烈衰减,一公里之后,就会衰减至百亿分之一,若按此计算,若经过一公里长的输水管,满满一个游泳池的水,将只剩一滴。因此,当时就连世界光学权威都认为,基于如此高的损耗率,光纤只能用于短短的胃镜导管上,若用于长距离通信根本不可能。
如何降低光在光纤中的剧烈衰减,高锟做了大量研究,排除一系列影响因素,最终他证明,玻璃中的离子杂质,对光的衰减起到了决定性作用,并发现了最适合长距离传输的光的波长。他预言,只要每公里光的衰减量小于二十分贝,也就是只要保留百分之一,就可以用于通信。
科学价值,在于揭示出某种技术的极限,如果这种极限是可以实现的,那就意味着为新技术开启了一扇大门。
要想光纤通信研制成功,有个关键条件是必不可少的,那就是拥有制造光纤的材料――超级纯净玻璃。不过,当时人们无法制造出这种玻璃,为此,这位物理学家不得不担当起“布道者”角色,四处游说,推销他的光纤理论,美国、德国、日本等科技发达国家,都曾留下他的足迹。一些著名玻璃企业,对他的学说并不感兴趣,说这个世上根本就不存在不含杂质的玻璃。他不灰心,坚信自己发明的光纤通信,一定会得到有识之士的认可。
一意孤行的高锟,曾向不同的材料专家请教,但专家们都说,就当时的科技水平而言,这种“超纯玻璃”是不可能做到的。他说:“从理论层面来看,他们是对的,但我还要寻找,直到找到用于制造光纤的材料为止。”
就在人们的争议中,高锟的设想逐步变成现实。费尽一番周折后,他终于找到制造光纤的原料――一种含在石头里的石英,并很快制造出世界上第一根光导纤维,此举立即震惊科学界。高锟说:“做事固执,冥顽不化,可能不是个好品质,但所有的科学家都应该固执己见,一旦认准的路,就要百折不回走到底,撞上南墙也不回头,否则的话,你永远不会成功。”
这种与发丝差不多粗细的导体,把人类带入了信息无限丰饶的时代。此后,光纤应用,一发不可收,使信息高速公路在全球迅猛发展。比如,利用多股光纤制成的海底光缆,已铺遍全球,成为互联网、通信网络的基石,令文字、音乐、影像……一瞬间传到世界各地;光纤在医学工业领域也获得了大量应用,从而,在全世界掀起一场光纤应用革命。
一根光纤取代了万千铜线,彻底改变了人类传统的通信模式,不仅极大地提高了效率,还降低了成本。例如,同样的一对线路,光纤的信息传输容量,是金属铜线的成千上万倍。制作的光纤原料是砂石中含的石英,价格低廉,而金属线则需贵重许多的金属。此外,光纤还具有重量轻、损耗低、保真度高、抗干扰能力强、工作性能可靠等诸多优点。高锟曾满怀信心地预言:“我相信,在一千年内,光纤不会被取代。”
高锟的划时代发明,掀开了人类历史上一次通信技术革命,也为他赢得了巨大的世界声誉,他被冠以“光纤之父”、“科学巨人”、“杰出科学家”等称号,此后,他几乎每年都获得国际性大奖,比如巴伦坦奖章、利布曼奖等,但由于专利权是属于雇用他的英国电话电报公司的,他并未从中获得巨大财富。在接受电视采访时,他说:“我心里觉得,一个人有这样的好运,能做一件前所未有的事情,而且做出来,影响又非常之大,这对我个人来讲,真的甚感欣慰。就像印刷机发明后,让所有老百姓都可以拿到印刷出来的书,可以增加知识一样,光纤把我们的知识时代,把我们所有的信息,所传送的资料,都可以迅速地传递给人家,所以,我很满足,拿不拿钱,得不得奖,完全对我是没什么意思的…… ”
谦谦君子,潮平岸阔
1987年,高锟开始担任香港中文大学校长。“他很有学者风范。”香港中文大学副校长杨纲凯说,“高锟教授非常平易近人,完全不像一个高高在上的领导,总是一副学者和师长的形象。”
高锟为人慷慨,极富爱心,每当获得某个重要奖项,他都要宴请同事,还把一半奖金捐出来,成立奖学金。他说,获奖都是团队功劳,所以荣誉属于大家。同时,他还是知恩图报之人,常回中学母校,同师生交流。2006年,获悉母校欲扩建校舍,资金短缺,他没有通知学校,直接把一张支票送来,令师生们感动万分。
“他确实是一位谦谦君子。”中大前校长金耀基说,“高锟教授心地高贵,为人仁慈宽容,做事认真,追求卓越。他认为,自己的品德和个性,受到中国传统文化影响很深。”
高锟有张“娃娃脸”,经常会被学生误以为是“同窗”。一次,一名高年级学生见到初来乍到的高锟,便把他当做新生,颐指气使,质问他:知不知道我是谁?高锟见学生如此放肆,并不生气,笑而言曰:我虽然不知道你是谁,但我知道你是中大学生!表情从容淡定,脸上无一丝愠怒不快。事后,当那个学生知道自己冒犯了新校长后,肠子都悔青了,一个劲儿叫苦不迭,担心校长给“小鞋”穿,但事情过去很久,依然风平浪静。那个学生被高校长的胸襟和气度所折服,对他涌起崇敬之情。
1993年,中大三十周年校庆,举办盛大的开放日。当天冠盖云集,高锟正要致辞,有学生突然冲上主礼台,欲抢走校长手中话筒,台上顿时乱作一团。事后,校长走下主礼台,有记者冲上前采访,问校长是否会惩罚学生,高锟一脸诧异,反问:“惩罚?我为什么要惩罚学生? ”事后,各方要求中大处分那个捣乱的学生,而自始至终顶住压力、反对处分学生的,就是高锟校长。
每年,高锟都会从个人账户里拨出两万元港币,资助贫困学生。点滴往事,让人看到真正的学者风范。作为大学校长,他知道应如何包容学生、爱护学生,让学生在自由环境中成长,学会独立思考,他曾说过:“千万不要盲目相信专家,要有自己的独立思考和见解。”
在治学上,高锟讲究“专心”与“拉高”。在知识爆炸时代,要学习的知识实在太多,然而人生有涯,学习内容若太广泛庞杂,变化太大,难有成就。高锟认为治学“应该学习如何集中,懂一样东西,专心研讨,深入思维;同时,不能专注一种学问,也善于拉高对其他知识的认识能力,事事看得深入一点”。一个“专注”,一个“拉高”,体现了高锟治学的鲜明特色。
在人生观、价值观上,高锟追求技术成果而不是金钱。时下,人们在议论一个人的价值、一个人是不是有出息时,往往看他的收入多少、财富多少,高锟的观点却不是这样。他虽然已是“光纤之父”,却不曾取得光纤技术的专利权。当被问及此问题时,高锟说:“我无怨无悔,如果事事以金钱为重,我告诉你,今天一定不会有光纤的技术成果。”
高锟很认同另一位诺贝尔物理学奖获得者朱棣文的价值观,当被问及什么是他职业生涯最自豪的事情时,朱棣文说:“是过去六年中做的一切……当你日渐老去,回顾一生,不应以你获得的财富来衡量,而应该问你几个问题:你到底做了什么?你是一个好人吗?你是一个正派的人吗?你是否获得了某些能力,并为社会做出贡献?”
高锟说:“我觉得一个人必须集中注意力去做一些可贡献社会的事情。我的座右铭是:当我离去之后,世上仍存留一点或深或浅的足印。”
诺奖殊荣,名至实归
1996年,高锟从中大校长岗位上退休,但仍在几个高科技机构身兼高职,是香港政府智囊人物之一。作为世界杰出科学家,2000年,他与邓小平一起被《亚洲新闻周刊》选为“20世纪亚洲风云人物”。1996年还当选为中国科学院外籍院士。在与内地科学界交流合作中,他主张“一步步把双方的联系实际化”。
1996年,为表彰他对人类的突出贡献,中国科学院紫金山天文台,将一颗小行星命名为“高锟星”。物理学家杨振宁在“高锟星”的命名典礼上致辞时说:“今天以后,我和小孙女仰望夜空的时候,将会告诉她,其中一颗是‘高锟星’。”
科学需要严谨,但严谨背后的高锟却童心未泯,充满孩子气。虽已至古稀之年,但新奇仍能引起他极大的兴趣。六十岁时,他开始学习潜水。“潜水时,可以欣赏到一览无余的海底世界,令人心旷神怡,畅快无比。”后来他又迷上了打网球和做陶艺。“打网球需要跑动,您的体力能跟上吗?” “还好,不过我现在最喜欢做陶艺,静静地抚弄泥土,这种感觉我很喜欢。”他似乎返老还童,又回到了童年捏土炸弹的岁月。
高锟夫妇儿女双全,孩子们都在美国硅谷工作。高锟说:“我很爱他们,但又很少有时间陪他们。”团圆的时候,他总会主动系上围裙,下厨为家人烹饪满桌佳肴。看着一家人围桌而坐,吃得其乐融融,他甚感开心快慰。
从2004年起,高锟的朋友发现,他打牌时反应迟缓,建议他去医院检查,后来发现罹患阿兹海默症。“他的父亲也曾患过这种老人病,”高锟的妻子黄美芸说,“高锟很乖很听话,吃饭香,睡觉好,每天都笑逐颜开,活得很开心。”
早在十多年前,声名远播的高锟,就被世界科学界公认为“最有希望获得诺贝尔奖的华人科学家之一”,近年,更是呼声日高,颇耐人寻味的是,高锟本人却很无所谓。他倒不是自视清高,弃绝殊荣,在他看来,得奖自然好,没得也无所谓,总之抱着一颗平常心吧。
10月6日,瑞典皇家科学院宣布,将2009年诺贝尔物理学奖奖金的一半,授予华裔科学家高锟,以表彰他在有关光在纤维中的传输用于光学通信方面取得的突破性成就。在他创立光纤通信传输理论诞生近半个世纪之后,这个万众瞩目的全球性大奖,虽然姗姗来迟,但对已七十八岁高龄的他来说,堪称名至实归,是对他一生价值和贡献的肯定。■
(责任编辑/谭玉先)
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