光阴的故事

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今年诺贝尔奖颁给了华裔科学家高锟博士、美籍科学家维拉德・S・博伊尔博士和乔治・E，史密斯博士，以表彰他们在四十年前所做出的贡献。

高锟在33岁时发表的一篇论文，改变了人们对光通信的看法。早在此前的一个多世纪已有发现，弯曲的水柱可以让光线在其中随之转弯，这一发现除了用在彩色喷泉上，并没有更多的利用。有科学家打算利用光线的这种特性，让它禁锢在玻璃柱中，以此来传递图像或数据。到1965年，光线在玻璃中传递20米，只有1％的光能到达另一端。它的低效率，让人们对远距离的光通信不再抱有热切的希望。

当年高锟已在英国电报电话公司的英国标准通信研究所工作9年。参考了同行们的研究成果后，高锟在英国电机工程师学会学报(PIEE)上发表了一篇题为《光频率的介质纤维表面波导》的论文，详细论述了光线在玻璃中耗散的原因和对策，并提出如果要制造出能长距离传输数据的光通信材料，需要什么样的材质、纯度和结构。而且他还作出预言，认为光通信可以达到数十到一百公里的传输距离，且依然能携带大量数据而不致失真。

四年后，一家玻璃公司终于制造出符合高锟设想的材料，实现了他的预言。今天这种细如发丝的材料已经构成了地球上信息传递的最主要管道，而光纤技术的奠基人高锟，也就理所当然地被冠以“光纤之父”的头衔。

今年瑞典皇家科学院的《诺贝尔物理学奖科学背景》中，称今年的获奖者创造了“两种革命性的光学技术”。确实如此。另外一对获奖者因为发明了CCD而获奖，这种小芯片已在大部分照相机上取代了底片，改变了人们记录光的方式。它让现在的相机改名成为“数码相机”，而且让人们几乎在记录影像的同时，就可以看到最终结果。

这是个无心插柳的故事。1959年，贝尔实验室的两位科学家博伊尔和史密斯打算研制出一种新型的存储设备，能够在更小的面积上存储更多的信息。当时，半导体材料所具有的另一个性质引起了他们的注意，这就是光电效应。当光线照射到半导体材料的表面时，会让材料表面带电。这一性质早就应用到太阳能发电当中，但博伊尔和史密斯找到新用途。他们将半导体材料制成小块，拼接成一个整体，其中的每一个小块就相当于传统相机底片上的一颗感光颗粒。这样，把设备当作照相机的底片使用时，每个半导体颗粒上就会携带不同数量的电荷。将这些电荷按顺序导出，依照携带电荷多的地方亮、携带电荷少的地方暗的原则，就可以恢复出一副黑白照片。

他们给这种设备起名为CCD，是“电荷耦合器件”的缩写。很快，企业家们制造出了能够生成彩色照片的CCD，能够获取的像素数也越来越多，从一万到数十万，再到上千万。它更方便、更快捷、更便宜，而且捕捉光的能力也远远超过底片。现在的家用数码相机，千万以上像素早已不罕见，而在太空观测等领域，更大型的CCD也早已投入使用，取代了过去使用的底片。

经过长达四十年的验证，诺贝尔物理学奖终于颁给了这三位捕捉光、驾驭光的科学家，而当年的青年，如今都已垂垂老矣。