美国和德国光学专家共享诺贝尔物理学奖(组图)

http://news.163.com　2005-10-05 01:26:00　来源: 新京报(北京)　　网友评论 0 条

　　美国人格劳伯因创立量子光学，霍尔和德国人亨施因发展精密光谱学共获殊荣

　　本报综合报道10月4日，瑞典皇家科学院宣布，把2005年诺贝尔物理学奖授予两名美国科学家和一名德国科学家，以表彰他们把现代量子物理学应用于光学研究，推动了激光、全球定位系统（GPS）和其他光学仪器技术的进步。


　　按照瑞典皇家科学院的解释，来自美国哈佛大学的罗伊·格劳伯因为成功描述了光粒子的运行原理获得今年诺贝尔物理学奖的一半奖金。来自美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和来自德国慕尼黑马克－普朗克量子光学研究院的特奥多尔·亨施因为发展了基于激光的精密光谱学，即精确地确定了光原子和光分子的颜色，共享另一半奖金。

　　瑞典皇家科学院说，100年前，阿尔伯特·爱因斯坦的论文开辟了天体物理学的新纪元，刷新了我们对天体物理学的认识。爱因斯坦让世人了解了光的特性，今年3位诺贝尔物理学奖得主则进一步让世人知道了蜡烛释放出来的光与唱机激光产生的光束之间的区别，或者如何进一步改进已经非常精密的原子钟。罗伊·格劳伯的理论奠定了量子光学的基础，展示了光粒子的特性在一定条件下是如何影响它的运行方式的。尽管这些条件在自然状态下很难观察到，但是它们经常与精密光学仪器密切相关。霍尔和亨施的成就则为开发下一代全球定位系统和精密原子钟开辟了道路。

　　诺贝尔物理学奖也许是6项诺贝尔奖中涉及领域最广的一项，揭晓评选结果之前，评委经常为应挑选哪个领域的哪位科学家授奖犯难。诺贝尔留下的遗嘱非常含糊，只说该奖项应该授予那些“为人类利益作出过最伟大贡献的人”和“在物理学领域作出过最重要的发现或发明的人”。在过去的几十年里，获奖的发现几乎囊括了从解释银河构成到创立高速电子学的各个领域。

　　今年的诺贝尔奖颁奖仪式预定于12月10日诺贝尔逝世110周年纪念日举行，届时，格劳伯、霍尔和亨施将从瑞典国王卡尔十六世手中接过1000万瑞朗（约合130万美元）的奖金支票和一枚金质奖章。

　　（康平）

　　罗伊·格劳伯

　　24岁时获得哈佛大学博士学位，现年83岁的他目前仍供职母校。

　　1963年，格劳伯在《物理评论通讯》期刊上发表研究论文，创造性地提出了“相干性量子理论”，此后又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文。这些论文奠定了量子光学学科的理论基础，也为格劳伯赢得了“量子光学之父”的美誉。

　　特奥多尔·亨施

　　28岁时获得海德堡大学博士学位，三位获奖者中最年轻的一位，现年63岁的他目前担任德国马普学会下属的量子光学研究所所长，同时担任慕尼黑路德维希－马克西米利安大学教授。亨施在海德堡大学读物理学博士的时候，他的指导教授就是1981年的诺贝尔物理学奖得主，这成为他投身科学事业的重要动力。

　　约翰·霍尔

　　27岁时获得卡内基理工学院博士学位，现年71岁的他目前供职于科罗拉多大学，同时兼任美国国家标准和技术研究所的高级科学家。上世纪80年代，他和亨施利用激光的特性，推动了精确测量技术向前发展。

　　1984年，他们的论文发表在《光学通讯》杂志上。之后，他们又改进了光梳技术。

　　成果解读

　　“他们描述了自然界光的本性”

　　中国科学院理论物理所专家点评今年诺贝尔物理学奖

　　据新华社电（记者潘治）“尽管今年的诺贝尔物理学奖分开授予了三位科学家的两项科研成果，但实际上这两项成果结合得非常紧密，他们描述了自然界光的本性。”在点评今年诺贝尔物理学奖得主的主要获奖成果时，中国科学院理论物理所孙昌璞研究员对新华社记者说。

　　孙昌璞介绍说，上世纪60年代开始，激光技术取得了长足的发展，但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。格劳伯当时提出了“相干性的量子理论”，不仅解决了一些基础性的问题，而且奠定了量子光学的基础，开创了一门全新的学科，“他获得诺贝尔奖，是学术界许多人都期待已久的事情”。

　　“霍尔与亨施的研究，则主要结合了原子物理和量子光学，在精确测量方面作出了杰出的贡献。”孙昌璞具体解释说，对时间的精确测量主要依靠原子跃迁的频率，但在原子运动的状态下，测量不太精确。而利用激光技术将原子冷却后使之速度降低，就可以作出精确测量，“他们主要在精确测量的技术上取得了较好的成果”。

　　这三位科学家以及其同事们的研究尽管“生涩难懂”，但却已经在诸多领域获得了广泛应用，在一些方面已经惠及普通人，与我们的生活息息相关，如精确激光技术、日渐普及的全球定位系统技术等。

　　孙昌璞进一步介绍说，我国在量子光学方面的研究自上世纪80年代才逐渐开始，虽然起步较晚，但发展很快，也取得了一定的成绩。目前在中国科学技术大学、上海光机所、山西大学以及中科院理论物理所等科研机构，都有较好的研究成果。 　　图表1：自然光与量子物理学观察到的光之间的区别。通过两个裂缝看到的光呈电磁波运动a）和一组粒子b）。注意：这时候，相同的干扰方式出现了，正如图a）中两组波互相作用的方式，或者图b）中单个粒子分配的方式。 　　图表2：一致性a)与非一致性发射b)的区别。在一致性光中，光线的相位是一致的。 　　图表3：频率梳技术原理。图表上半部分显示了激光的正极是如何产生的。左下图显示了几个正极工作时的相互依赖性（在这一阶段，每个正极只包含极少的振动）和不同频率间的分配模式。光谱分配由一个梳型频率组成，彼此的界限是非常明确的。但是，光谱的零点是未知的，以f0代替。利用非线性光学技术，光谱的频率能够增加一倍（如右下图所示）。这时，光谱的最低频率大致相当于增加前的最高频率，用F0代表的光谱零点也可以得到确定。

　　获奖者感言

　　亨施得知获奖来不及庆祝

　　据新华社电（记者刘向）德国科学家特奥多尔·亨施4日在获悉他和另外两名美国同行荣获本年度诺贝尔物理学奖的喜讯后说：“我不知道说什么好，我感到非常非常幸福。”

　　接到瑞典皇家科学院的电话时，63岁的亨施还在慕尼黑的办公室。他说：“我在慕尼黑的办公室接到了斯德哥尔摩打来的电话，而同事们正拿着香槟在门外等着我。不过我没有时间庆祝，因为必须按计划飞往旧金山。”

　　德国马普学会主席格鲁斯教授获知亨施获奖后，非常兴奋。他说，作为量子光学研究所所长和路德维希－马克西米利安大学教授，亨施本身既是科学家又是一名培养后备人才的教师。格鲁斯说，马普学会多年来致力于量子光学研究，量子光学是一个面向未来的科研领域。

　　格鲁斯说，亨施获奖打破了一个“怪圈”，即自1998年以来，数位来自德国的诺贝尔物理学奖得主在获得这一桂冠的时候都在美国从事研究工作。

　　链接

　　近5年，美国人从不缺席

　　2004年，美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。

　　2003年，拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特。他们在超导体和超流体理论上作出了开创性贡献。

　　2002年，美国科学家雷蒙德·戴维斯、日本科学家小柴昌俊和美国科学家里卡尔多·贾科尼。他们在天体物理学领域作出了先驱性贡献，其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面取得的成就。

　　2001年，美国科学家埃里克·康奈尔、卡尔·维曼和德国科学家沃尔夫冈·克特勒。他们根据玻色·爱因斯坦理论发现了一种新的物质状态———“碱金属原子稀薄气体的玻色·爱因斯坦凝聚（BEC）”。

　　2000年，俄罗斯科学家泽罗斯·阿尔费罗夫、美国科学家赫伯特·克勒默和杰克·基尔比。他们因“在信息技术方面进行的基础性工作”获奖。

　　“百度”一下“诺贝尔物理学奖”，共找到相关网页约123，000篇。10月4日，2005年诺贝尔物理学奖揭晓，美国人格劳伯因创立量子光学，霍尔及德国人亨施因发展精密光谱学共同获得这一殊荣。

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