愚风科普（5）：从高锟获诺贝尔物理奖想到的

在各项诺贝尔奖中，物理奖历来是含金量最重的一个。从1901年德国科学家伦琴发现X射线获得首届物理学奖以来，100多年中，这项大奖很少颁发给纯技术类的发明。而今年获奖的光导纤维之父高锟，无疑是喜出望外；实际上也多少出乎物理学家们的意料。但光纤发明之所以能够击败夺标呼声很高、兼具纯科学和应用价值的贝里相位理论而获奖，不能不说是名至实归。关于这项技术对信息产业的革命性贡献以及对社会的深远影响，各种分析已见诸众多媒体报端。这里我们从另一个角度看，光导技术的获奖实在是符合物理学发展的历史渊源。

即便是远在诺贝尔奖设立以前，对光的认识和应用，就是整个物理学乃至自然科学发展的最强有力的推手。人类较早对光的本质进行系统研究并展开激烈争论是从16世纪末开始的。法国主教，哲学家，数学家Pierre Gassendi（1592-1655）提出光是一种物质，Isaac Newton（1643-1727）也是坚持这一主张（这两个人都是基督徒，不知是否受《创世记》启发，参见本博客文章“奇异《创世记》（1-10）：先有光还是先有光体”），并发展出一套非常成功的光学理论，就是我们现在的教科书上仍沿用的几何光学。与此同时，法国哲学家Rene Descartes（1596-1650）则认为，光不是一种物质，而是一种波动，是物质的运动形式，就像水波一样。这一思想为与牛顿同时代的荷兰科学家Christiaan Huygens （1629-1695）发展，成功提出了光的波动理论。直到十九世纪，法拉第(Michael Faraday) 提出电磁场概念。James Clerk Maxwell受这一思想激发，发展了光的电磁场理论。这时候，光的波动本质取得统治地位。十分有趣的是，法拉第和麦克斯韦都是基督徒，他们虽然认为光是电磁波，却相信电磁波也是一种特殊的物质。当然，这在当时并没有严格的科学证据。到了二十世纪初，随着以太模型的破产，相对论中光速不变性被确立，光量子理论的诞生，人们才不得不承认，光是一种实实在在的物质，而且它既有波动表现，也有粒子行为。

诺贝尔奖设立后，第一次就给了“光”---X射线也是一种“光”。此后，居里夫人因发现放射性获奖，马科斯普朗克因提出光量子说而获奖，爱因斯坦提出光电效应的量子解释而获奖，尼尔斯玻尔和他的很多弟子因研究光辐射的量子行为获奖…从X射线获奖起，与光直接有关的获奖成果，共有四十个，几乎占了已颁发的诺贝尔物理奖的一半（见下面的附表，红色表示与光直接有关）！

“光”在物理学中之所以占有如此显赫的地位--我们相信--是因为上帝首先造了光，并用光来启示祂自己的重要属性。随着科学的进一步发展，对光的认识仍将深入。相信关于光的研究不仅会获得更多的诺贝尔物理奖，而且将牵动我们对自然界全局的认识。比如，现代宇宙学中一个普遍接受的假设是光必须由光源发出，这就是不必要的假设。谁能够率先抛弃这个假设，谁就可能发现宇宙学的大问题。当然，这样的突破可能只有等基督徒科学家来实现。

 

附录：历届诺贝尔物理学一览表（http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/index.html）

 

·         2009 - Charles K. Kao, Willard S. Boyle, George E. Smith （光导与信息技术）

·         2008 - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa （对称理论）

·         2007 - Albert Fert, Peter Grünberg （发现巨磁阻）

·         2006 - John C. Mather, George F. Smoot （宇宙微波背景辐射）

·         2005 - Roy J. Glauber, John L. Hall, Theodor W. Hänsch （光相干的量子理论）

·         2004 - David J. Gross, H. David Politzer, Frank Wilczek （强相互作用理论）

·         2003 – A. A. Abrikosov, V. L. Ginzburg, A. J. Leggett （超导与超流理论）

·         2002 – R. Davis Jr., M. Koshiba, R. Giacconi （天体物理，宇宙X射线源）

·         2001 – E. A. Cornell, W. Ketterle, C. E. Wieman (波色--爱因斯坦凝聚)

·         2000 - Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer, Jack S. Kilby (高速光电子技术)

·         1999 - Gerardus 't Hooft, Martinus J.G. Veltman (弱电作用)

·         1998 - Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer, Daniel C. Tsui (分数电荷的量子液体)

·         1997 - Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, William D. Phillips (原子的激光冷囚)

·         1996 - David M. Lee, Douglas D. Osheroff, Robert C. Richardson (超流)

·         1995 - Martin L. Perl, Frederick Reines (基本粒子)

·         1994 - Bertram N. Brockhouse, Clifford G. Shull (中子衍射与谱仪)

·         1993 - Russell A. Hulse, Joseph H. Taylor Jr. (脉冲星与引力研究)

·         1992 - Georges Charpak (粒子探测)

·         1991 - Pierre-Gilles de Gennes (复杂凝聚态体系中的序理论)

·         1990 – J. I. Friedman, H. W. Kendall, R. E. Taylor (夸克模型)

·         1989 – N. F. Ramsey, H. G. Dehmelt, W. Paul (原子钟与离子冷囚)

·         1988 - Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger (高能物理)

·         1987 - J. Georg Bednorz, K. Alex Müller (陶瓷材料中的超导电性)

·         1986 - Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer (扫描隧道显微镜)

·         1985 - Klaus von Klitzing (量子霍尔效应)

·         1984 - Carlo Rubbia, Simon van der Meer (基本粒子与弱相互作用)

·         1983 - Subramanyan Chandrasekhar, William A. Fowler (恒星演变，星际元素)

·         1982 - Kenneth G. Wilson (临界现象与相变理论)

·         1981 – N. Bloembergen, A. L. Schawlow, K. M. Siegbahn (激光光谱和电子谱)

·         1980 - James Cronin, Val Fitch (K-介子衰变中的宇称不守恒)

·         1979 – S. Glashow, A. Salam, S. Weinberg (弱力、电磁力统一理论)

·         1978 – P. Kapitsa, A. Penzias, R. W. Wilson （低温物理，宇宙背景辐射）

·         1977 – P. W. Anderson, Sir N. F. Mott, J. H. van Vleck （无序体系的电子结构）

·         1976 - Burton Richter, Samuel C.C. Ting （新型重基本粒子）

·         1975 - Aage N. Bohr, Ben R. Mottelson, James Rainwater （核物理）

·         1974 - Martin Ryle, Antony Hewish （射电天体物理，发现脉冲星）

·         1973 - Leo Esaki, Ivar Giaever, Brian D. Josephson （隧道效应）

·         1972 - John Bardeen, Leon N. Cooper, Robert Schrieffer （超导理论）

·         1971 - Dennis Gabor （光学全息）

·         1970 - Hannes Alfvén, Louis Néel （等离子体，磁性与固体物理）

·         1969 - Murray Gell-Mann （基本粒子分类与相互作用）

·         1968 - Luis Alvarez （基本粒子共振态）

·         1967 - Hans Bethe （核反应与星际能量）

·         1966 - Alfred Kastler （原子的赫兹共振的光学方法）

·         1965 - Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard P. Feynman （量子电动力学与基本粒子物理）

·         1964 - Charles H. Townes, Nicolay G. Basov, Aleksandr M. Prokhorov （激光）

·         1963 – E. Wigner, M. Goeppert-Mayer, J. H. D. Jensen （原子核壳层结构，基本粒子与对称性）

·         1962 - Lev Landau （液氦的凝聚态理论）

·         1961 - Robert Hofstadter, Rudolf Mössbauer （核物理）

·         1960 - Donald A. Glaser （气泡室）

·         1959 - Emilio Segrè, Owen Chamberlain （发现反质子）

·         1958 - Pavel A. Cherenkov, Il´ja M. Frank, Igor Y. Tamm （Cherenkov效应）

·         1957 - Chen Ning Yang, Tsung-Dao Lee （基本粒子的宇称）

·         1956 - William B. Shockley, John Bardeen, Walter H. Brattain （二极管）

·         1955 - Willis E. Lamb, Polykarp Kusch （氢原子光谱结构，电子磁矩）

·         1954 - Max Born, Walther Bothe （量子力学的统计基础）

·         1953 - Frits Zernike （相位对比显微镜）

·         1952 - Felix Bloch, E. M. Purcell （核磁）

·         1951 - John Cockcroft, Ernest T.S. Walton （原子核蜕变）

·         1950 - Cecil Powell （介子研究）

·         1949 - Hideki Yukawa （核力理论）

·         1948 - Patrick M.S. Blackett （原子核物理和宇宙射线）

·         1947 - Edward V. Appleton （大气物理）

·         1946 - Percy W. Bridgman （高压物理）

·         1945 - Wolfgang Pauli （不相容原理）

·         1944 - Isidor Isaac Rabi （核磁共振）

·         1943 - Otto Stern （分子束方法和质子磁矩）

·         1942 - The prize money was allocated to Fund of this prize section

·         1941 - The prize money was allocated to t Fund of this prize section

·         1940 - The prize money was allocated to the Fund of this prize section

·         1939 - Ernest Lawrence （人工放射元素）

·         1938 - Enrico Fermi （中子辐射，核反应）

·         1937 - Clinton Davisson, George Paget Thomson （晶体的电子衍射）

·         1936 - Victor F. Hess, Carl D. Anderson （宇宙射线，正电子）

·         1935 - James Chadwick （中子发现）

·         1934 - The prize money was allocated to the Fund of this prize section

·         1933 - Erwin Schrödinger, Paul A.M. Dirac （量子力学基本原理）

·         1932 - Werner Heisenberg （矩阵量子力学）

·         1931 - The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section

·         1930 - Sir Venkata Raman （光散射）

·         1929 - Louis de Broglie （电子的波动本质，波粒二象行）

·         1928 - Owen Willans Richardson （热离子）

·         1927 - Arthur H. Compton, C.T.R. Wilson （探测基本粒子的云室）

·         1926 - Jean Baptiste Perrin （物质的不连续结构）

·         1925 - James Franck, Gustav Hertz （电子与原子相互作用）

·         1924 - Manne Siegbahn （X射线谱）

·         1923 - Robert A. Millikan （基本电荷和光电效应）

·         1922 - Niels Bohr （原子光谱结构的量子理论）

·         1921 - Albert Einstein （光电效应）

·         1920 - Charles Edouard Guillaume （镍铁合金的反常性质）

·         1919 - Johannes Stark （电场中的光谱分裂）

·         1918 - Max Planck （光辐射的能量子）

·         1917 - Charles Glover Barkla （元素的X射线特征谱）

·         1916 - The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section

·         1915 - William Bragg, Lawrence Bragg （X射线晶体结构分析）

·         1914 - Max von Laue （X射线晶体衍射）

·         1913 - Heike Kamerlingh Onnes （低温与氦气液化）

·         1912 - Gustaf Dalén （灯塔与浮标照明）

·         1911 - Wilhelm Wien （红外辐射定律）

·         1910 - Johannes Diderik van der Waals （无线传输图像）

·         1909 - Guglielmo Marconi, Ferdinand Braun （非理想气体物态方程）

·         1908 - Gabriel Lippmann （干涉现象与彩色成像）

·         1907 - Albert A. Michelson （干涉仪测光速）

·         1906 - J.J. Thomson （气体导、放电）

·         1905 - Philipp Lenard （阴极射线）

·         1904 - Lord Rayleigh （氩气和气体研究）

·         1903 - Henri Becquerel, Pierre Curie, Marie Curie （自发辐射和放射性）

·         1902 - Hendrik A. Lorentz, Pieter Zeeman （磁光效应）

·         1901 - Wilhelm Conrad Röntgen (X 射线)