時隔55年 女性再獲諾貝爾物理學獎

系歷史上第三位女性獲獎者；美法加3位科學家因雷射物理學領域突破性貢獻獲獎

據諾貝爾獎官網，當地時間10月2日中午，瑞典皇家科學院宣布，將2018年諾貝爾物理學獎授予美國科學家阿瑟·阿什金、法國科學家熱拉爾·穆魯和加拿大科學家唐娜·斯特裡克蘭，表彰他們「在雷射物理領域的突破性發明」。他們將獲得金質獎章、證書，3名科學家將分享900萬瑞典克朗（大約人民幣696萬元）獎金，其中阿什金獲得其中一半，穆魯和斯特裡克蘭將共享另外一半。

今年的獲獎研究為雷射物理學帶來革命性的變化。阿什金髮明的光鑷工具能夠「夾」住微小如原子、病毒以及活細胞等物體。

穆魯和斯特裡克蘭的科研突破則為實現更短和更強的雷射脈衝打下基礎。他們發明的啁啾脈衝放大技術，已經成為高強度雷射的標準，應用於眾多領域，例如目前廣泛開展的雷射視力矯正手術。

96歲科學家仍在忙新研究

阿瑟·阿什金今年已經96歲高齡了，他在接到瑞典皇家科學院的通知電話時說，他暫時不能接受採訪，因為他正在非常忙碌地進行一項最新的研究。據《衛報》報導，阿什金曾一度抱怨，諾貝爾物理學獎忽視了他的科研發現。

據美國雷射節組委會網站介紹，阿瑟·阿什金在紐約布魯克林長大，隨後順利地進入哥倫比亞大學讀書，在那裡他曾作為技術人員為美國軍方的雷達設備製造磁控管。在大二時，他應徵加入二戰，但導師席德·米爾曼因看重阿什金的才華，把他列入了「徵兵預備隊」，得以讓阿什金在剩餘的戰爭時期繼續在實驗室工作。從哥大畢業後，阿什金考入康奈爾大學攻讀核子物理學，最終獲得博士學位。經人推薦，他進入貝爾實驗室工作，那裡從成立至今一直是世界上成就最突出的企業研發機構之一。

在20世紀60年代，第一台雷射器發明之後，阿什金立即開始在紐約郊外的貝爾實驗室中試驗這台新設備。他意識到雷射可以作為利用光束移動微小粒子的一種完美工具。此後他開始用雷射操縱微粒的工作，這導致1986年光鑷的發明。許多人稱他為光鑷研究領域之父。

喜歡在滑雪時思考科研問題

熱拉爾·穆魯是法國電氣工程和雷射領域的先驅，他於1944年出生於法國阿爾貝維爾，1973年從巴黎大學獲得博士學位，隨後前往美國，在聖地亞哥州立大學從事博士後工作。1979年至1988年，穆魯擔任羅徹斯特大學的教授，並在此期間完成了得獎成果：啁啾脈衝放大。他在接受《衛報》採訪時說，他喜歡在滑雪時思考問題，他常常去布裡斯托爾山滑雪度假村滑雪，在運動過程中往往能夠解決一些科研上想不通的問題。

據BBC報導，去年穆魯還與台灣大學物理學教授合作，提出利用鐳射和納米技術，打造「類比黑洞」，希望能解決懸宕40年未決的黑洞資訊遺失悖論。

居裡夫人後第三位女性獲獎者

「這太瘋狂了！」 斯特裡克蘭在接到瑞典皇家科學院的電話時脫口而出這句話。唐娜·斯特裡克蘭是歷史上第三位獲得諾貝爾物理學獎的女性。1963年，德裔美國女物理學家瑪麗亞·格佩特-梅耶因發展了解釋原子核結構的數學模型獲得此獎，而另一位則是居裡夫人。

斯特裡克蘭是一位自稱為「雷射運動員」的人。她的研究領域受到尊敬，但競爭激烈，她的研究內容關乎誰能得到「最短的脈衝，最高的能量，最高的平均功率」。斯特裡克蘭於1997年進入加拿大滑鐵盧大學物理系，她曾獲得過科特雷爾學者獎和總理傑出研究獎。她在美國羅徹斯特大學獲得博士學位，導師正是同樣獲得今年諾貝爾物理學獎的熱拉爾·穆魯教授。

據滑鐵盧大學網站介紹，她和穆魯教授在20多年前就開始研究「啁啾調頻脈衝放大」（CPA），她回憶起第一次參觀雷射實驗室時，認為雷射的顏色就像聖誕樹。她說：「研究雷射的一部分樂趣就在於與五顏六色的雷射一起玩耍。」由於斯特裡克蘭「對超快雷射和光學科學的開創性貢獻，特別是啁啾調頻脈衝放大和超快非線性光學」，她最近被任命為美國光學學會會員。

■ 解讀

3位得獎者研究領域均很「微小」

中科院光學工程博士高輝分析稱，今年物理學獎頒發給三位雷射領域的科學家，而這三位科學家所做的研究都可以用「微小」來形容。這裡說的「微小」並不是指他們的貢獻微小，而是指他們的研究領域。首先是美國科學家阿什金的「光鑷」技術，光鑷的基本原理與光的作用力有關。科幻電影中常常有這樣的情節，外星人通過一束藍色的光將地球上的生物體吸入飛船裡，其實利用光來實現「隔空移物」就是「光鑷效應」。光子雖然沒有靜止品質，但是有動量和能量。因此光照射在物體上，也是會有力的作用的。但是光鑷技術目前僅僅能對微觀物體進行操縱，無法對巨集觀物體進行操縱。其實，光鑷技術還沒有進入大規模應用的階段，它還是一個尚待發展的技術，目前主要應用範圍是高精尖的研究領域，與我們的日常生活還比較遙遠，但是它未來的願景是非常好的。光鑷技術還有望與人工智慧技術結合，能夠產生一個自動分揀組裝的流水線。

熱拉爾·穆魯和唐娜·斯特裡克蘭主要貢獻是在脈衝雷射領域。根據脈衝時間的長短，脈衝雷射器可以分為納秒、皮秒和飛秒多種。脈衝雷射器由於具有極高的功率，因此可以輕鬆融化甚至氣化包括金屬在內的許多材料，又可以產生很強的光學非線性效應。當脈衝小到飛秒這種量級的時候，是一種冷加工，它非常安全，比如在包括眼科手術等醫學方面的應用上非常有前途。其實脈衝雷射的應用極其廣泛，比如機械加工、光聲探測、物體的表面形貌處理、微區3D列印等方面。例如中國的智能製造計劃中，就有很多方面需要使用此類脈衝雷射器。

雷射物理領域的理論進步和工業上的技術進步，對光學領域都能產生促進作用。而雷射物理方面的工業成就能夠很好地反哺光學領域的發展，比如光學加工，光學器件的迭代。

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