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华人科学家高锟将获得一半诺贝尔物理学奖金

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瑞典皇家科学院6日宣布,华人科学家高锟(Charles Kao)以及两名美国科学家韦拉德-博伊尔(Willard Boyle)和乔治-史密斯(George Smith)获得2009年诺贝尔物理学奖,以奖励他们在光纤和半导体领域上的开创性研究。

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华人科学家高锟(资料图)

他们将分享1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金。其中高锟将获得一半的奖金,另外两名获奖者平分另外一半奖金。

高锟个人简历

高锟 (Char les K.Kao),光纤通讯、电机工程专家。美国国籍。生于中国上海,原籍上海金山。1957年、1965年先后获英国伦敦大学电机工程学学士、博士学位。1970年迄今任香港中文大学教授,1987-1996年任该校校长。美国国家工程院院士、英国皇家工程科学院院士、英国皇家艺术学会会员和瑞典皇家工程科学院外籍院士,台湾“中央研究院”院士。高锟教授1966年在《光频率介质纤维表面波导》论文中开创性地提出光导纤维在通讯上应用的基本原理,描述了长程及高信息量光通讯所需绝缘性纤维的结构和材料特性。同时开发了实现光通讯所需的辅助性子系统。在单模纤维的构造、纤维的强度和耐久性、纤维连接器和耦合器以及扩散均衡特性等多个领域都作了大量的研究,而这些研究成果都是使信号在无放大的条件下,以每秒亿兆位元传送至距离以万米为单位的成功关键。

1996年当选为中国科学院外籍院士。

原香港中文大学校长、“光纤之父”高锟刚刚被宣布获得诺贝尔物理学奖。此前他在接受香港媒体采访,被问及“您发明光纤,发现光纤可以做传输介体的这个理论,您觉得这个是不是应该得诺贝尔奖,为甚么到现在没有得”时,高锟表示,“这事你要去问诺贝尔奖金的评判人”。

高锟说,我心里觉得一个人有这样子的好运,能够做一件前所没有的事情,而且做出来的影响是非常非常大的……我感觉很满足。

他说,我有这个机会,来创一个新的领域,而且这光纤的生成,使得世界又有很大的变化,好象那个时候印刷机开始的时候,大家都不了解将来的影响是甚么样,而你知道印刷机出来之后,所有老百姓都可以跟读书人一样,可以拿到印刷出来的书,那么他们可以增加知识,这么便把我们的知识时代,能够进一步的作了解跟应用,所以我觉得光纤的开始,至少把我们所有的信息,所有要传送的资料,都可以很快地送给人家。

高锟说:“所以我很满足,我拿到奖没有拿到奖,完全对我是没有甚么意思”。

我不是一个很固执的人

有人说“科学家都应该是很固执的”。高锟说,我不是,假使科学家太固执的话,不能够想象不同的将来,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,他那个人可能是很容易想不通的。

他说,但是假使我能够把事情看清楚了之后,我有一个意见的话,那个时候我可能拿得很紧,抓住这个意见,要求人家相信我。这个好象是推销员,就是说,卖东西给人家的,你一定要说服他,说这个是对的,这是你应该要买的东西。

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做不正常的事是小孩子的自由

高锟说,自己的兴趣是很受人家的影响。在小学的时候已经是对化学,对科学方面有很大的兴趣,这也是因为自己的同学中间,有几个朋友都是常玩这种东西的。自己不懂得真正的危险性而去做,但是当然有一个很好的自发性。

高锟说,可以说不听话就是顽皮,但如果做一点不正常的东西,人家没有做过的,那个不应该算是顽皮的,那个是“小孩子的自由”。

婚姻的实验我不需要做

有传闻说高锟和太太结婚之前,也曾经像做科学实验似的,太太提出要做一个试验,说大家分开半年,这个半年不见面,看是不是彼此还挂念对方,如果要是挂念的话,说明是相爱的。

高锟对此说,这件事曾经发生。但是很快就说不行,这个没有用,时间当然是一个考验的过程,假使每天见面,忽然之间一个星期不见面,这种情形之下,可能会使到那个人想得清楚一点……婚姻是一件很重要的事情,是一个一生的一件事,所以说大家来分手半年,这种提议是没有甚么意思。

高锟说,实验室应该做实验的,但是这个(婚姻的)实验不能够做,我不需要做。原香港中文大学校长、“光纤之父”高锟6日被宣布获得诺贝尔物理学奖。此前,英国科学博物馆里摆置了他的照片和科学成就,表扬他对人类科学界所做的贡献。中国科学院紫金山天文台1996年将一颗小行星命名为“高锟星”。

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“光纤之父”高锟

物理学家杨振宁教授在“高锟星”的命名典礼上致词时曾说:“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(bits),把人类世界推进高速资讯的新纪元。”

高锟教授生于上海,1948年举家移居香港,高中毕业后到英国深造。1957年加入国际电话电报公司(ITT)在英国的标准电信研究实验室当研究员。

高锟教授在1965年考获伦敦大学电子工程的博士学位。同一时期,他开始提出用光纤来传送资讯,并且为传送讯息的这个新的媒介进行设计。

高锟教授在1987年到香港中文大学执教,科学家又兼任教育家。但是从自己的经验,他也很难具体说得清怎样的环境可以培养科学家。

他说:“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,拿它们作玩具,什么都要拆开来,看看里面是什么样子的,好奇心很强。我的父母亲和科学完全没有关系,他们也没有给我任何压力,要我读科学。”

高教授笑说:“不是研究,是看里面好不好玩。我运气很好,没有人罚我。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。”

高教授还特别提到中学里一位让他印象深刻的科学老师。高教授清楚记得,老师当时讲一个沙特利耶(Chatelier)原理,即任何物体在受到外界压力时将会自然收缩,使自己的构造能够尽量减低所承受的外来压力。

“老师当时说,我站在课室的角落,你们来推我时,我的身体一定会挪动,以设法减少压力。而假使很多人在推挤一个人时,那就可以呈现晶体的形成了。”

高锟教授说,这是一个自然的原理,但是老师生动的讲解让他觉得很有意思。

他说:“有多少学生听过这样的说法,但我不知道其他人听见他这样的说法,是不是同样觉得很有道理。我想,这真是人生的奥妙。”

高锟教授说:“两个人谈话,我所要说的东西跟你吸收的东西肯定有差别。因为我的年纪比你多了至少一半,你学了比我至少少一半年纪的知识。你是用你的生活经验作成本基础来了解我讲的东西,而我说话的时候,有自己的背景和意念,这是你不知道的。我自己可能知道,也可能不知道,但我所说的每一个字,每一句话,不一定是这几个字眼就能够清楚表达的。”

高锟教授说:“我们听到什么,都会按自己当时要的反应来处理,但是实际上我们并没有绝对性的了解。这正是现在信息时代里最大的问题。”

科学能够解决这个问题吗?他说:“我觉得很难。”

他解释道:“每一个电脑都有人工智能,假使将来做得成功,但你教它一部分的智能之后,它的‘思想’就受到那个方面限制。所以一个电脑就会跟另一个你灌输不同知识的电脑不同。所以电脑将来也会跟人一样,每个都不同。一个电脑和一个人一样,都是受到环境的限制。”

他说:“假使要电脑和人一样聪明,它吸收知识的速度,必须像人一样慢慢地吸收基本的知识,因为这有一个接触和经验的过程,而人就是把这许多东西混杂在一起,消化吸收,然后有了自己的理解。”

虽然人与人之间因为语言造成了距离,使人们对一个问题的看法各不相同,“这是人生的奥妙”,但是他认为没有生命的物体之间也应该进行沟通。这并不是不可能的事情。高教授说:“现在感测器和沟通工具的发展越来越快,如果感测器的科技做得好,那以后就会发生这样的情况:一个机器人告诉一套沙发说:‘我要打扫房间,沙发,你把自己移开,我要扫沙发底下。”

从一个科学家的眼光来看,未来的世界将是一个怎样的世界?

“人类已经能够操纵一个原子了。只要人类能够操纵一个原子,他就能够做各种各样的事。”

高教授说:“我想我们将来的世界将是我们创造的。我们要它怎样,它就变成怎样。但过程可能会很麻烦,因为保守派和非保守派之间会有争论,会争权夺利。”

至于科学家要负怎样的责任,扮演怎样的角色呢?高教授曾在接受访问谈到自己当时认为可以透过玻璃传送资讯,但却不为许多人所信,而自己却非常执着。他当时说:“科学家都应该固执。”

但是科学家在坚持自己的信念,进行任何发明时,却未必能够预料它的后果。以高锟教授发明光纤来说,他当时认为人类应该有更好的讯息交流道路,减少传送资讯的压力,但是从来没有想过后来的网际网络虽然为人们提供很多方便和好处,但也带来很大的危险。

高教授指出:“保留和环保的问题实际上有冲突。一类生物的逐渐消失到底是自然的,或者是可以被保留下来的?世界是很复杂的,而读科学的人可能比不读科学的人更要领会这种问题,因此大家更要三思而行。”瑞典皇家科学院6日宣布,美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯因发明电荷耦合器件(CCD)图像传感器而与“光纤之父”高锟一同获得2009年诺贝尔物理学奖。

博伊尔1924年出生于加拿大阿默斯特,3岁时随家人搬迁到魁北克城以北350公里的一个小村庄,这里交通不便,出行基本依靠狗拉的雪橇,因此上高中前博伊尔都是在母亲的指导下自学。博伊尔高中时代在蒙特利尔的一家私立学校度过,高中毕业后即加入加拿大海军,成为航空母舰战斗机飞行员以参加第二次世界大战,但不久二战就结束了,博伊尔从没参与过真正的战斗。

1950年,博伊尔又回到学校攻读博士学位,3年后他加入了美国贝尔实验室。今天,提起博伊尔,人们知道他是CCD图像传感器两名发明者之一,但实际上他作出的贡献很多,包括1962年与他人合作发明第一台红宝石连续激光器等。博伊尔还与另一名科学家获得了有关半导体注入式激光器设想的第一个专利。今天,光碟(CD)录制和播放大多需要依靠半导体激光器技术。

史密斯1930年出生于美国纽约,在宾夕法尼亚大学获学士学位,在芝加哥大学获硕士和博士学位,1959年博士毕业后,史密斯加入了美国贝尔实验室。一开始,他的研究方向是半导体的电学性质和能带结构。1964年,史密斯成为贝尔实验室设备概念部门的负责人,成立这个部门的目的是研究下一代固态器件。1969年,史密斯和博伊尔共同发明了CCD图像传感器。

史密斯先后撰写了40多篇科学论文,在美国拥有31个专利。由于史密斯作出的杰出贡献,2002年,美国电气与电子工程师学会还专门设立了一个以他命名的奖项。在互联网中畅游、欣赏高清晰电视转播节目、与千里之外的友人通话,又或者躺在病床上接受胃镜检查,这些事情改变着人类的生活,但人们可曾想到,这一切都要归功于英籍华裔科学家高锟发明的“光导纤维”,即“光纤”。被誉为“光纤之父”的高锟,用他的发明为人类连通了信息时代。

人们很早就知道,光能够沿着容器中放出的曲线水流传输,也能够在弯曲的玻璃棒中前进。这并非是光直线传输的特性发生了改变,而是因为光的全反射作用,即在特定条件下,光在弯曲的水流或者玻璃棒的内表面中发生了多次全反射,看起来好像光在弯曲前进。

进入19世纪以来,人类陆续发明了电报、电话等,长距离的信息交换成为可能。而伴随着科学技术的不断进步,人类越来越迫切需要寻找到一种高速、便捷,同时还要兼具制造成本低廉、信号损失很小的长距离信息传递介质。

1966年,高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文,开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理,描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说,只要解决好玻璃纯度和成分等问题,就能够利用玻璃制作光学纤维,从而高效传输信息。这一设想提出之后,有人称之为匪夷所思,也有人对此大加褒扬。但在争论中,高锟的设想逐步变成现实:利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛,全世界掀起了一场光纤通信的革命。

如今,利用多股光纤制作而成的光缆已经铺遍全球,成为互联网、全球通信网络等的基石;光纤在医学上也获得了广泛应用,诸如胃镜等内窥镜可以让医生看见患者体内的情况;光纤系统还在工业上获得大量应用,在各类生产制造和机械加工等方面大显身手。

高锟的发明不仅有效解决了信息长距离传输的问题,而且还极大地提高了效率并降低了成本。例如,同样一对线路,光纤的信息传输容量是金属线路的成千上万倍;制作光纤的原料是沙石中含有的石英,而金属线路则需要贵重得多的铜等金属。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。

今天,光纤构成了支撑我们信息社会的环路系统。这种低损耗性的玻璃纤维推动了诸如互联网等全球宽带通信系统的发展。诺贝尔奖评委会这样描述说:“光流动在细小如线的玻璃丝中,它携带着各种信息数据传递向每一个方向,文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”瑞典皇家科学院6日宣布,将2009年诺贝尔物理学奖授予香港中文大学前校长高锟以及美国科学家威拉德.博伊尔和乔治.史密斯。3名得主的成就分别是发明光纤电缆和电荷耦合器件(CCD)图像感测器。

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光纤之父高锟发明光纤电缆,获颁2009年诺贝尔物理学。 

高锟1933年生于中国上海金山区,中学就读于香港圣若瑟书院,之后获取英国伦敦大学理学学士及哲学博士。他于1987年至1996年任香港中文大学校长。同时,他亦是美国国家工程院院士、英国皇家工程科学院院士、英国皇家艺术学会会员和瑞典皇家工程科学院外籍院士,台湾中央研究院院士。1996年,高锟当选为中国科学院外籍院士。

1965年,高锟在以无数实验为基础的一篇论文中提出: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,并提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。

他这项研究,改变人类的通讯模式,促成互联网演化,研究成果亦获29项专利,获20多个国际奖项,包括有电机工程界诺贝尔奖之称的马可尼国际奖、英国法拉第奖和日本国际奖等,并获“光纤之父”的美誉。

高锟首创光纤通讯系统,成就非凡。今年2月,有报道指,高锟太太证实,年逾75岁的高锟患上老人痴呆症,正静心休息养病,定时服药覆诊

原香港中文大学校长、“光纤之父”高锟刚刚被宣布获得诺贝尔物理学奖。前段时间,高锟正忙于写自己的传记。在接受时,他告诉记者:“我的传记第一个章节就是写我和太太结婚的情形,你可以猜想这是为什么。但是我不知道应不应该出版。”

“现在您经常谈及新时代中新生活的新工具,您预计在多长的时间内,光纤会被另一种新工具取代?”

“我相信在一千年内也不会。”绝少以高姿态说话的高锟,这次的回答却充满信心,但旋即又加了一句:“你最好也不要太相信我,正如以往我也不相信专家。”说罢,他兀自笑起来,笑声中荡漾著自信和追求。

香港跟美国硅谷不同

高锟教授认为,今后的科技发展会比过去快速千百倍,可见科技发展的神速已经远远超出了科学家能够控制的领域。面对日新月异的科技,香港人如何突围而出,从而在竞争激烈的社会中继续保持我们的优势?作为香港创新科技委员会的委员,高锟强调:香港如果仿照美国硅谷的发展模式,反而会减缓或者放慢香港的科技发展速度,因为香港跟硅谷完全不同,所以香港人应该按照自己的模式去发展。1

香港不缺科技人才

“很多人都说香港缺乏创意人才和科技人才,您觉得香港在科技方面人才短缺吗?”

高锟教授肯定地说:“香港人才是不短缺的,科技人才也不短缺。你看现在很多人觉得在地产方面没得做了,都纷纷转向科技方面。”

“但不是什么人都可以转行成为科技人才的。因为科技人才绝不是一日可以培养起来的?”

“那你太低估香港人了,你不知道香港人的聪明。每个行业的科技含量可高可低,科技行业并不一定需要每一个人都是科技人才,他只需要会运用科技的成果去赚钱就可以了。”

喜欢化学自制炸弹

高锟一九三三年出生于上海,住在法租界。高教授的父亲是律师,家境还算富裕,住在一栋三层楼的房子里,而三楼就成了高锟童年的实验室。起初,他对化学最有兴趣,尝试自制炸弹。用红磷粉和氯酸钾混和,加上水并调成糊状,再掺入湿泥内,搓成一颗颗弹丸。待风干之后扔下街头,果然发生爆炸。幸好没有伤及途人。

一九四四年,随父移居香港,入读圣约瑟书院,之后考入香港大学,但由于当时港大还未有电机工程系,他只好远赴英国伦敦大学进修。大学毕业后,他进入英国国际电话电报公司(ITT)做工程师,后被聘为研究实验室研究员,同时在英国伦敦大学攻读博士学位,一九六五年毕业。从一九六三年开始,高锟就著手对玻璃纤维进行理论和实用方面的研究工作,并设想利用一种玻璃纤维传送激光脉冲以代替用金属电缆输出电脉冲的通讯方法。一九六六年高锟教授发表了利用极高纯度的玻璃作为媒介,传送光波,作为通讯之用的基础理论。

光纤发明未带来巨富

在当时几乎无人相信世界上会存在无杂质的玻璃,而行为及思想常常出人意表的高锟却坚信自己的理论,他像传道一样到处推销他的信念,他远赴日本、德国,甚至美国大名鼎鼎的贝尔实验室。对于自己相信的东西,他很固执。终于在一九八一年,经过他的不懈努力,第一个光纤系统面世。从此,比人的头发还要纤细的光纤取代了体积庞大的千百万条铜线,成为传送容量接近无限的信息传输管道,彻底改变了人类的通讯模式。

“但当时您也没有估计到自己的发明会促成了互联网的应运而生,但是这项惊世发明并没有给您的一生带来巨大财富?”

“是的,因为这项发明的专利权是属于英国国际电话电报公司的。我不敢说自己的发明有多伟大,只能说对资讯的传输产生了相当大的革命。”高锟教授谦和地说。

亲近家人宁当“阿四”

光纤,是高锟人生中最大的成就,亦是改变了他一生的一项实验;而另一项萦绕他一生的实验则是甜蜜的爱情。

一提及太太黄美芳,高锟更掩不住满脸的幸福和满足。只要一有机会,高锟就对太太赞不绝口。“你看我每次讲座的电脑程序及幻灯片都是我太太帮我准备和设计好的;对我的演讲很有帮助。记得我在一九六六年宣读论文时的电脑幻灯片也是太太帮我做的。”

“听说您在研究光纤的过程中,什么实验都难不倒您,而面对爱情的考验却连半年的时间也熬不过去?”

“噢,都是我和太太刚开始谈恋爱的时候,我太太要给我一个考验:叫我半年内不要去找她,如果半年之内大家都很挂念对方,那就是当真的。我就不肯答应,说如果现在大家都没有信心,那半年后也不会有信心。”高锟边说边笑,在灿烂笑容的背后是对太太情深不渝的爱恋。

高锟夫妇现有一子一女,如今都在美国硅谷生活和工作,夫妇两人每年都会抽空到美国探望他们。

“我很爱他们,但又很少时间陪他们,所以相聚的时间总会主动当‘阿四’,目的只有一个:为家人做一顿丰富的晚餐。”面对亲眷和爱人,再伟大的科学家也会放下自己的身份,更何况是一向平易近人的高锟教授呢?

闲来潜水捏陶塑

科研工作背后的高锟充满孩子气,因而在儿女眼中,他是一位思想广阔、寓工作于游戏的好父亲;而且他性情随和,与他共事多年的私人助理从未见他发过脾气。

对高锟而言,凡是新奇、新鲜的事物都能引起他的极大兴趣。他在六十岁的时候,才开始学习潜水。“当潜水的时候,可以欣赏到一览无余的美丽海底世界,令人心情愉悦。”

喜欢翱游海底、借此减压的高锟教授如今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,一个个静静地抚弄泥土,这种感觉我很喜欢。”

高锟教授的这番话令我刹那间想到了世界名著《飘》中的女主人公郝思嘉,当她身心疲惫回到故乡陶乐疗伤之际,只要一捧起陶乐的泥土,就立刻使她获得了再生的勇气和奋斗的力量。与此同时又令我联想到曹雪芹在《红楼梦》中的名言:“男人是泥做的,女人是水做的”,恍然顿悟为何高锟教授能够在事业和爱情上获双丰收,那是因为埋藏在泥土之下的无数条光纤支撑著他毫无任何杂质的信念和追求;同时又令他从朴实的泥土中不断汲取无穷无尽的养份和力量,去努力研究光纤制造和运用,并透过光纤去牵动整个世界的神经!

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