愚風科普（5）：從高錕獲諾貝爾物理獎想到的

在各項諾貝爾獎中，物理獎曆來是含金量最重的一個。從1901年德國科學家倫琴發現X射線獲得首屆物理學獎以來，100多年中，這項大獎很少頒發給純技術類的發明。而今年獲獎的光導纖維之父高錕，無疑是喜出望外；實際上也多少出乎物理學家們的意料。但光纖發明之所以能夠擊敗奪標呼聲很高、兼具純科學和應用價值的貝裏相位理論而獲獎，不能不說是名至實歸。關於這項技術對信息產業的革命性貢獻以及對社會的深遠影響，各種分析已見諸眾多媒體報端。這裏我們從另一個角度看，光導技術的獲獎實在是符合物理學發展的曆史淵源。

即便是遠在諾貝爾獎設立以前，對光的認識和應用，就是整個物理學乃至自然科學發展的最強有力的推手。人類較早對光的本質進行係統研究並展開激烈爭論是從16世紀末開始的。法國主教，哲學家，數學家Pierre Gassendi（1592-1655）提出光是一種物質，Isaac Newton（1643-1727）也是堅持這一主張（這兩個人都是基督徒，不知是否受《創世記》啟發，參見本博客文章“奇異《創世記》（1-10）：先有光還是先有光體”），並發展出一套非常成功的光學理論，就是我們現在的教科書上仍沿用的幾何光學。與此同時，法國哲學家Rene Descartes（1596-1650）則認為，光不是一種物質，而是一種波動，是物質的運動形式，就像水波一樣。這一思想為與牛頓同時代的荷蘭科學家Christiaan Huygens （1629-1695）發展，成功提出了光的波動理論。直到十九世紀，法拉第(Michael Faraday) 提出電磁場概念。James Clerk Maxwell受這一思想激發，發展了光的電磁場理論。這時候，光的波動本質取得統治地位。十分有趣的是，法拉第和麥克斯韋都是基督徒，他們雖然認為光是電磁波，卻相信電磁波也是一種特殊的物質。當然，這在當時並沒有嚴格的科學證據。到了二十世紀初，隨著以太模型的破產，相對論中光速不變性被確立，光量子理論的誕生，人們才不得不承認，光是一種實實在在的物質，而且它既有波動表現，也有粒子行為。

諾貝爾獎設立後，第一次就給了“光”---X射線也是一種“光”。此後，居裏夫人因發現放射性獲獎，馬科斯普朗克因提出光量子說而獲獎，愛因斯坦提出光電效應的量子解釋而獲獎，尼爾斯玻爾和他的很多弟子因研究光輻射的量子行為獲獎…從X射線獲獎起，與光直接有關的獲獎成果，共有四十個，幾乎占了已頒發的諾貝爾物理獎的一半（見下麵的附表，紅色表示與光直接有關）！

“光”在物理學中之所以占有如此顯赫的地位--我們相信--是因為上帝首先造了光，並用光來啟示祂自己的重要屬性。隨著科學的進一步發展，對光的認識仍將深入。相信關於光的研究不僅會獲得更多的諾貝爾物理獎，而且將牽動我們對自然界全局的認識。比如，現代宇宙學中一個普遍接受的假設是光必須由光源發出，這就是不必要的假設。誰能夠率先拋棄這個假設，誰就可能發現宇宙學的大問題。當然，這樣的突破可能隻有等基督徒科學家來實現。

 

附錄：曆屆諾貝爾物理學一覽表（http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/index.html）

 

·         2009 - Charles K. Kao, Willard S. Boyle, George E. Smith （光導與信息技術）

·         2008 - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa （對稱理論）

·         2007 - Albert Fert, Peter Grünberg （發現巨磁阻）

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

·         2005 - Roy J. Glauber, John L. Hall, Theodor W. Hänsch （光相幹的量子理論）

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

·         2003 – A. A. Abrikosov, V. L. Ginzburg, A. J. Leggett （超導與超流理論）

·         2002 – R. Davis Jr., M. Koshiba, R. Giacconi （天體物理，宇宙X射線源）

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

·         2000 - Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer, Jack S. Kilby (高速光電子技術)

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

·         1998 - Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer, Daniel C. Tsui (分數電荷的量子液體)

·         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 (中子衍射與譜儀)

·         1993 - Russell A. Hulse, Joseph H. Taylor Jr. (脈衝星與引力研究)

·         1992 - Georges Charpak (粒子探測)

·         1991 - Pierre-Gilles de Gennes (複雜凝聚態體係中的序理論)

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

·         1989 – N. F. Ramsey, H. G. Dehmelt, W. Paul (原子鍾與離子冷囚)

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

·         1987 - J. Georg Bednorz, K. Alex Müller (陶瓷材料中的超導電性)

·         1986 - Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer (掃描隧道顯微鏡)

·         1985 - Klaus von Klitzing (量子霍爾效應)

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

·         1983 - Subramanyan Chandrasekhar, William A. Fowler (恒星演變，星際元素)

·         1982 - Kenneth G. Wilson (臨界現象與相變理論)

·         1981 – N. Bloembergen, A. L. Schawlow, K. M. Siegbahn (激光光譜和電子譜)

·         1980 - James Cronin, Val Fitch (K-介子衰變中的宇稱不守恒)

·         1979 – S. Glashow, A. Salam, S. Weinberg (弱力、電磁力統一理論)

·         1978 – P. Kapitsa, A. Penzias, R. W. Wilson （低溫物理，宇宙背景輻射）

·         1977 – P. W. Anderson, Sir N. F. Mott, J. H. van Vleck （無序體係的電子結構）

·         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 （射電天體物理，發現脈衝星）

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

·         1972 - John Bardeen, Leon N. Cooper, Robert Schrieffer （超導理論）

·         1971 - Dennis Gabor （光學全息）

·         1970 - Hannes Alfvén, Louis Néel （等離子體，磁性與固體物理）

·         1969 - Murray Gell-Mann （基本粒子分類與相互作用）

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

·         1967 - Hans Bethe （核反應與星際能量）

·         1966 - Alfred Kastler （原子的赫茲共振的光學方法）

·         1965 - Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard P. Feynman （量子電動力學與基本粒子物理）

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

·         1963 – E. Wigner, M. Goeppert-Mayer, J. H. D. Jensen （原子核殼層結構，基本粒子與對稱性）

·         1962 - Lev Landau （液氦的凝聚態理論）

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

·         1960 - Donald A. Glaser （氣泡室）

·         1959 - Emilio Segrè, Owen Chamberlain （發現反質子）

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

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

·         1956 - William B. Shockley, John Bardeen, Walter H. Brattain （二極管）

·         1955 - Willis E. Lamb, Polykarp Kusch （氫原子光譜結構，電子磁矩）

·         1954 - Max Born, Walther Bothe （量子力學的統計基礎）

·         1953 - Frits Zernike （相位對比顯微鏡）

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

·         1951 - John Cockcroft, Ernest T.S. Walton （原子核蛻變）

·         1950 - Cecil Powell （介子研究）

·         1949 - Hideki Yukawa （核力理論）

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

·         1947 - Edward V. Appleton （大氣物理）

·         1946 - Percy W. Bridgman （高壓物理）

·         1945 - Wolfgang Pauli （不相容原理）

·         1944 - Isidor Isaac Rabi （核磁共振）

·         1943 - Otto Stern （分子束方法和質子磁矩）

·         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 （中子輻射，核反應）

·         1937 - Clinton Davisson, George Paget Thomson （晶體的電子衍射）

·         1936 - Victor F. Hess, Carl D. Anderson （宇宙射線，正電子）

·         1935 - James Chadwick （中子發現）

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

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

·         1932 - Werner Heisenberg （矩陣量子力學）

·         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 （電子的波動本質，波粒二象行）

·         1928 - Owen Willans Richardson （熱離子）

·         1927 - Arthur H. Compton, C.T.R. Wilson （探測基本粒子的雲室）

·         1926 - Jean Baptiste Perrin （物質的不連續結構）

·         1925 - James Franck, Gustav Hertz （電子與原子相互作用）

·         1924 - Manne Siegbahn （X射線譜）

·         1923 - Robert A. Millikan （基本電荷和光電效應）

·         1922 - Niels Bohr （原子光譜結構的量子理論）

·         1921 - Albert Einstein （光電效應）

·         1920 - Charles Edouard Guillaume （鎳鐵合金的反常性質）

·         1919 - Johannes Stark （電場中的光譜分裂）

·         1918 - Max Planck （光輻射的能量子）

·         1917 - Charles Glover Barkla （元素的X射線特征譜）

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

·         1915 - William Bragg, Lawrence Bragg （X射線晶體結構分析）

·         1914 - Max von Laue （X射線晶體衍射）

·         1913 - Heike Kamerlingh Onnes （低溫與氦氣液化）

·         1912 - Gustaf Dalén （燈塔與浮標照明）

·         1911 - Wilhelm Wien （紅外輻射定律）

·         1910 - Johannes Diderik van der Waals （無線傳輸圖像）

·         1909 - Guglielmo Marconi, Ferdinand Braun （非理想氣體物態方程）

·         1908 - Gabriel Lippmann （幹涉現象與彩色成像）

·         1907 - Albert A. Michelson （幹涉儀測光速）

·         1906 - J.J. Thomson （氣體導、放電）

·         1905 - Philipp Lenard （陰極射線）

·         1904 - Lord Rayleigh （氬氣和氣體研究）

·         1903 - Henri Becquerel, Pierre Curie, Marie Curie （自發輻射和放射性）

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

·         1901 - Wilhelm Conrad Röntgen (X 射線)