中科院曹則賢評2018年諾貝爾物理學獎：實至名歸

文/曹則賢（中國科學院物理研究所研究員）

北京時間10月2日，瑞典皇家科學院決定將2018年度諾貝爾物理學獎的一半授予美國科學家Arthur Ashkin以表彰其發明光鑷子（Opitcal tweezer） 技術， 另一半授予法國科學家Gerard Mourou和加拿大科學家Donna strickland （女）以表彰他們發明了可用於產生高強度超短光學脈衝的方法，即啁啾脈衝放大方法（chirped pulse amplification， 簡稱CPA）。光鑷子利用聚焦光束產生的力場 （力的大小一般為皮牛量級，1皮牛約等於10的負13次方公斤）來夾取微小物體，類似一個鑷子，因此在顆粒物質、微納米科學以及生物、醫藥等研究領域獲得了廣泛的應用。

啁啾脈衝放大用於產生高強度、超短激光脈衝，當前激光單脈衝可達petawatt （10的15次方瓦）以上，脈衝寬度一般實驗室都可達飛秒（10的負15次方秒）量級，有的實驗室可做到阿秒（10的負18次方秒）。 高強度、超短激光脈衝不僅具有重要的工業和軍事應用價值，由於其可以把單脈衝時域降至10的負18次方秒左右，這樣的時間分辨本領開啟了研究原子和亞原子層面超快過程的可能，其對基礎物理的影響是不可估量的。

這次三位科學家因這兩項光學技術獲得諾貝爾物理獎，可以說是實至名歸，令人信服。

本年度諾貝爾物理獎的一個亮點是有一位女物理學家獲獎，這是諾貝爾物理獎歷史上的第三位女性獲獎者。此前有居里夫人因發現自發放射性而於1903年與其丈夫皮埃爾。居里分享了一半的諾獎（另一半獎給了Antoine Henri Becquerel），邁耶（Maria Goeppert-Mayer） 於1963年因發現原子核的殼層結構而與J。 Hans D。 Jensen分享了一半的諾獎（另一半獎給了Eugene Paul Wigner）。

激光物理和激光技術一直是諾貝爾獎的富礦。自從激光被發明以來，已有一批成果獲得諾獎，這包括激光發明人Charles Hard Townes， Nicolay Gennadiyevich Basov和Aleksandr Mikhailovich Prokhorov於1964年獲獎， 1966年Alfred Kastler因發展光學方法研究原子中的赫茲共振而獲獎， 1971年Dennis Gabor因發展全息技術獲獎，1981年Nicolaas Bloembergen和Arthur Leonard Schawlo因對激光光譜學發展的貢獻獲獎，1989年Norman F。 Ramsey因發明分離共振場方法並將之用於原子鐘而獲獎，1997年Steven Chu （朱棣文）， Claude Cohen-Tannoudji和William D。 Phillips因原子激光冷卻技術獲獎， 2005年John L。 Hall和Theodor W。 H?nsch因光頻梳技術獲獎， 2017年Rainer Weiss， Barry C。 Barish 和Kip S。 Thorne因所謂的引力波探測而獲獎，但實際上那不妨看作是光學干涉方法精確測定距離的偉大突破。

我國對激光物理和激光技術一直非常重視，此方向是我國少數長期處於世界前沿的研究領域。激光是1960年發明的，據說我國1961年就研製成功了第一台激光器。就布局而言，中國科學院在長春、西安、合肥和上海有四家專業的光學與精密機械研究所，中國科學院物理所研究以及九院等單位的超強、超短脈衝研究成果也處於世界前列。

諾獎所表彰的物理學成果的誕生，既需要從社會方面來講深厚科學土壤的培植，也需要從科學家個人來講長期的艱苦努力。有鑒於此，第一位中國本土諾貝爾物理學獎得主的誕生端賴整個社會的努力，這需要我們的信心和耐心！

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