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光纤之父”高锟痴梦成真

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2009年10月6日,这一天让全球华人为之骄傲、为之振奋。当天,瑞典皇家科学院在首都斯德哥尔摩举行新闻会,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。这是继李政道,杨振宁,丁肇中,李远哲,朱棣文,崔琦及钱永健之后,华人科学家第8次获得诺贝尔科学奖。

在随后召开的记者招待会上,瑞典皇家科学院常任秘书贡诺?厄奎斯特这样评价,“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。”

引领革命

早在上世纪50年代,传统的无线电传输已经无法满足人们对通讯日益增加的需求,有关低损耗的传输研究工作开始起步。而仍在修读博士学位的高锟得以在这个时候加入,可以说是“生得逢时”。他提出了同时以几何光学和波动学说,来进一步理解“波导”问题的全新想法。

进入上世纪60年代初,激光已经发明,但光通讯完全未成气候。当传统技术的传输容量遭遇瓶颈时,高锟提出,以激光的光波作为信息媒介的光导技术才能切合需要。“我们怎么可以断定激光没有前途?如果光通讯仅仅停留在理论阶段,那就太可惜了。”

高锟坚持对自己的想法进行科学实验,在此后两年多的时间里,他埋首实验室做研究。为寻找让激光前进的载体,他测试了相当多种类的物质,最终认定了廉价的玻璃是最可用的透光材料,而关键在降低材料中铁、铜、锰等杂质。“只要制造出‘纯净玻璃’,讯号传送的损耗就会被减至最低,光就可传送万里。”

1966年7月,一篇题为《光频率的介质纤维表面波导》的论文在英国电子工程学会的年报上发表。文中提出,用石英基玻璃纤维进行长距离信息传递,将带来一场通讯事业的革命,并指出当玻璃纤维损耗率下降到20分贝/公里时,光纤通讯即可成功。这在科技界掀起了轩然大波,被当时的人们一时笑作“痴人说梦”。这篇文章的作者正是年仅33岁的高锟。

然而,就是在人们的争议声中,高锟的设想逐步变成了现实,为人类进入光纤导引新纪元打开了大门。随着第一个光纤系统于1981年成功问世,高锟“光纤之父”的美誉传遍世界。而当年文章发表之日,更被人们视为光纤通讯诞生之时。

自此,千百万条铜线的传统电缆被取代,比人的头发还要纤细、容量却接近无限的新传输管道铺天盖地,全球掀起了一场光纤通信的革命。昔日的“痴梦”,促使光纤通信系统问世,成就了互联网的高速传输和低成本运营;当年的“痴人”,让文本、音乐、图片和视频得以瞬间传遍全球。今天,以玻璃光纤为介体的通讯系统已经在全球建立,亿万公里长的玻璃光纤电缆铺设在地下和海底,构成了一个错综复杂的互联网世界,“咫尺天涯”已经由浪漫的想象变为事实。

“如果我们能把围绕地球的玻璃纤维全部展开并接成一根,它的长度将达到10亿多公里,足够绕地球2.5万多圈,而且它还在以每小时数千公里的速度继续增加。”高锟说。

有人说,科学家都应该是固执的。高锟说:“我不是,假使科学家太固执的话,就不能够想象不同的未来。因为脑子里面想的东西是幻想,所以假使一个人很固执的话,那个人可能是很容易想不通的。”

诺奖之路

高锟曾说:“能够做一件以前所没有的事情,而且做出来的影响是非常非常大,我感觉很满足……拿到奖没有拿到奖,完全对我没有什么意思。我的人生中没有什么大喜大悲,一直以来都太过平稳。”

可能很多人并不清楚,这位享誉世界的物理学家最初的兴趣却是化学。高锟的童年是在上海当时的法租界度过的。做律师的父亲为他提供的不仅是优越的生活条件,还有相当宽松自由的成长环境。家中三楼就是高锟的小实验室,他自己制造过灭火筒、焰火、烟花和晒相纸,最危险的一次当属自制“土炸弹”。小小年纪的他发现易燃物红磷与氧化剂氯酸钾二者混合后经摩擦就会引起爆炸,于是他就把这两种化合物加水调成糊状,再掺入湿泥内,搓成一颗颗弹丸,待风干后掷出,当即爆炸!

尽管被斥为顽皮且现在看起来相当危险,但是,高锟仍然认为,这是很好的自发性的体现。

之后,高锟弃化学而钻研上了无线电,年纪甚小就组装成了一部有五六个真空管的收音机。1948年,高锟随家人移居台湾。第二年,移民香港,他进入圣若瑟书院学习。高锟在早年接受香港媒体访问时曾说,中学时期,他遇上几位具有启发性的老师,其中一位老师请学生用手推他到墙角,以切身体会推力的原理。这种教育方法令高锟对所学的都有非常深刻的了解。

中学毕业后,高锟考入香港大学。但是,由于当时学校没有电机工程系,他索性远赴英国,就读于伍尔维奇理工学院(现英国格林威治大学)电子工程专业,后取得伦敦大学理学士及哲学博士学位。

在学习上,高锟曾说,“应该学习如何集中,懂一样东西,专心认识,深入思维,不但能够专注于一种学问,亦会拉高对其他知识的认识能力,事事都能看得深入一点。”

毕业后从效力英国标准电话电缆公司旗下实验所,到领导光纤研究小组,高锟对自己的科学信念极为坚定,誓要改变人类的通讯模式。

1987年10月,高锟从英国回到香港,出任香港中文大学第三任校长。从1987年到1996年任职期间,他为中文大学网罗了大批人才,使中大的学术结构和知识结构更加合理。在与内地科技界的交流合作中,他主张“一步一步把双方的联系实际化”。

1996年,正是高锟那篇划时代的30年后,高锟当选为中国科学院外籍院士,并且,中国科学院紫金山天文台将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。杨振宁在该星命名典礼上致词说:“今天以后,我知道每次我和小孙女看夜空的时候,将会告诉她,其中一颗是‘高锟星’。我还会对她说,就在那刹那,数不清的光纤,正在传递着数不尽的数位,把人类世界推进高速资讯的新纪元。”

2004年,高锟被检查出患上阿尔茨海默症,也就是人们常说的老年痴呆症的早期症状。现在,年近八旬的高锟和太太定居美国旧金山附近的山景城,过着平淡而规律的生活。在此次诺奖的获奖演说上,太太黄美芸女士代高锟宣读演讲词,话语间充满了智慧的光芒和慑人的力量,指出了光纤通讯不仅仅是科技上的进步,还带来了重大的社会变革,下一代正以不同的方式学习和成长,讯息工业的生产为发展中国家带来机遇,讯息的广泛传播也带来了更多平等参与的机会……

并且,她还表示,他们夫妇二人正考虑将部分奖金捐给香港一家老人中心和美国一个老年痴呆症研究协会。短短几句话,科学家“悲天悯人”、关心社会的情怀已溢于言表。

与此同时,在地球的这一端,一时间,熟悉高锟的学者对他的评语大量见诸报端,但是都逃不开“谦谦君子”这四个字。高锟早年在香港中文大学的同事称,他即使并非一帆风顺,也“总是很快乐,充满笑容”。

今天,虽然“光纤之父”有时会忘了光纤,变得像小孩子一样单纯,但是高锟的中学同学李文彬说,“精明还是痴呆已不重要,他的脑袋已达成造福世人的任务。”