文/ 於航
北京时间10月2日下午5时52分,2018年诺贝尔物理学奖新鲜出炉,颁发给了美国科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)、法国科学家热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland),以表彰三人在激光物理学领域所作出的贡献。
10月12日,来自法国的热拉尔·穆鲁教授做客北大燕园,在“北京大学百年物理讲坛:诺贝尔奖获得者中国校园行”活动中,给北大学子们分享了他的研究成果。关于最近发生的一切,穆鲁教授的激动之情溢于言表:“那是非凡的时刻,没有人能为之做好准备。”
现年74岁的穆鲁教授虽已满头白发,却依旧精神矍铄,举手投足间流露着科学家特有的活力与热忱。通过简明的幻灯片展示与耐心的讲解,他获奖的研究成果,“啁啾脉冲放大”技术(Chirped Pulse Amplification,即利用放大器对激光束进行放大,放大后再集中,从而产生功率极高的激光脉冲,该技术与鸟的鸣叫有相似之处,频率越来越高,故称作啁啾脉冲放大),以及当下激光物理领域的诸多重要研究成就,清晰地呈现在我们眼前。
新出炉的诺奖无疑是同学们关注的重点话题之一。穆鲁教授说,他在接到获奖通知的电话时,正走在去泳池的路上。“我很喜欢游泳,可我的助理说你接了电话再走吧,我接起来一听,诺奖!接着我就被电话的海啸(tsunami of phone calls)淹没了,没能去成泳池……”
谈到本次与他分享诺奖的女科学家唐娜·斯特里克兰,穆鲁教授表示:“科学研究不仅仅是‘想法’,还有把想法付诸实践的过程,二者同样重要。我和唐娜的合作正是二者的结合,能和她这样杰出的女性一起工作,我非常享受。”
“中国年轻的物理学研究者要怎么做才能收获诺奖?”北大学子热切提问。“诺奖只是顺其自然,目标不应该是诺奖,而应该是有所建树。我研究物理已经55年了,要知道科学需要时间,年轻人应该沉住气。另外一件很重要的事:也许你得活得够久才能拿到诺奖,这很耗时!”穆鲁教授风趣地回答道。
“我对物理有激情。”(I,m passionate about physics.) 正如教授所展现出来的那样,关于物理,穆鲁教授提到次数最多的词就是passionate,激情。
当被问及在研究中是否遇到过困难或障碍时,教授给予了肯定的回答:“困难一定是有的,但我决心实现我的目标,并为之克服所有障碍。如果一种方法不行,我就尝试另一种。如果你热爱你想要的东西,坚信你想要的东西,你总会找到方法。你得对你的事业有激情。而我热爱物理,我对物理有激情。”
“如果不做物理学家,您认为自己最有可能从事什么职业?”穆鲁教授说:“如果不做研究,我真的不知道我会做什么。我爱好滑雪和游泳,但我的激情只对物理挥洒。”
教授的网页百科显示,他目前已发表的论文并没有发表在著名期刊上。看出同学们的疑问之后,教授笑着解释道:“我不想等待,这样发出来,更快!”对自己的研究成果充满信心,穆鲁教授以超乎寻常的专注投身于激光物理学的研究,也将继续专注下去。
正因为这份激情与热爱,在给青年人的建议当中,穆鲁教授说道:“物理学是非常重要、非常美丽的学科。当代的年轻人,应当重视物理学,应当尊重科学,应当运用他们所掌握的知识,对我们这颗星球作出贡献。我们现在共同面临的许多问题,例如全球变暖等等,物理学应当努力解决。”
1. 2018年诺贝尔物理学奖得主、法国科学家热拉尔·穆鲁 (图/胡朝志)
2. 2018年诺贝尔物理学奖得主、加拿大滑铁卢大学教授唐娜·斯特里克兰,她是第一位获得诺贝尔物理学奖的加拿大女性,历史上仅有三位女性获得诺贝尔物理学奖 (图片来源于网络)
3. 2018年诺贝尔物理学奖得主、美国科学家阿瑟·阿什金 (图/视觉中国)
而对于认真聆听的北大学子们,穆鲁教授在建议之外更是给出了他自己的评价:“从这次讲座的观众身上,我能体会到他们的热忱。十年前,中国学生相对拘谨;而现在,他们超乎我的想象:中外学生之间的差别在逐渐缩小,我很乐意回答中国学生向我提出的问题。”
教授表示,同样高速发展的还有中国的物理学研究。除了令人惊叹的发展速度,中国的创新能力与高质量的研究成果也让他印象深刻。北京大学物理学院已经开展了与穆鲁教授的合作项目;来自北大的教授们也与穆鲁教授交流了有关专业问题的想法。不仅是专业问题,教授还表示:“来到中国,我感受到人们对于科学的崇敬,即使他们当中很多人并不从事科研行业。”
科学需要应用,谈及物理学的应用前景,教授认为:虽然人类面对着巨大的挑战,但仍应相信未来可期。“The best is yet to come”,穆鲁教授用这句话总结了他的分享,也同样把这句话送给北大的莘莘学子,送给一切走在奋斗路上的有志者们。
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热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou),法国科学家,教授。电子工程与高能激光领域的先驱之一, 因与加拿大科学家唐娜·斯特里克兰一起发明“啁啾脉冲放大”技术(Chirped Pulse Amplification, CPA),荣获2018 年诺贝尔物理学奖。在长达 50 余年的科研生涯中,他在激光技术领域作出诸多开创性贡献。在穆鲁等人的推动下,欧洲于2012年启动了极端光基础设施(Extreme Light Infrastructure,ELI),这一设施的三大实验室分别位于捷克、匈牙利和罗马尼亚,拟建设10拍瓦量级的超强激光器。这类激光器不仅可用于高能粒子加速、极端高亮度X和伽马光源、光核物理,还可以用于非线性真空物理等来检验量子电动力学基本规律。目前我国在北京大学、上海交通大学、清华大学、中国科学院上海光机所、中科院物理研究所、中国工程物理研究院、高能物理研究所和国防科技大学等单位均建有与超短超强激光及其应用相关的实验室,与穆鲁也有良好的互动及合作。
穆鲁和唐娜·斯特里克兰在20世纪80年代末发明了CPA技术。该技术从发明至今,已经将激光脉冲的强度和功率提高了7—8个数量级,由此将激光与物质相互作用研究推进到之前难以想象的新领域。目前采用CPA放大技术的激光器已经可以产生脉宽在几十飞秒(10-15秒)、峰值功率达到拍瓦(1015瓦)的激光脉冲。目前全球有数十个实验室开展基于这种超短超强激光脉冲的基础科学和应用研究。CPA技术为基础科学以及应用科学研究开拓了全新的领域,它能够让激光以极高的精确度在各种材料上进行切割、钻洞等操作,因而在工业和医疗等方面具有广泛的应用。在基础科学领域,CPA技术的应用更加广泛而深入,从超快非线性光谱、阿秒科学、新型高能粒子加速器,到高能量密度科学,乃至激光核聚变研究。2010年,《自然》曾经预测了今后十年六项与激光有关的科学突破,其中四项与超短超强激光紧密关联,包括台面电子和质子加速器、激光聚变、全光钟和阿秒科学等。