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高锟:用光纤牵动世界神经

2013-04-29振河

大众科学 2013年9期
关键词:通讯光纤

振河

提要:他用石英玻璃制造出世界上第一根光导纤维,因此被冠以“光纤之父”的称号。美国耶鲁大学校长称赞他的发明改变了世界通讯模式,为信息高速公路奠下基石

如果将光比成水流,那么通过“管道”输送它的科学尝试,早有先例。其理论基础就是光在两种不同的透明介质中传播时,在两种介质的交界处会发生折射,当入射角超过某个极限值,折射的光再也无法跃出边界,透明介质的边缘就会形成镜面,束缚原先四散奔跑的光,成为一道围栏;自此稍作变化,“围栏”便可形成一条输送光的管道。

由此,从1841年开始,有科学家尝试利用玻璃棒甚至是水柱,制造传输光的管道。1889年,巴黎世博会上,一条条传导着光线的水流组成一道缤纷的瀑布,吸引了许多人的眼球。其后,玻璃光纤被用于胃窥镜,传输光的游戏由此拥有了更实际的意义。

但直到高锟之前,光纤的实际价值也仅限于医疗等有限领域。

喜欢化学自制炸弹

高锟1933年出生于上海,父亲是律师,家境还算富裕,住在一栋三层楼的房子里,而三楼就成了高锟童年的实验室。起初,他对化学最有兴趣,尝试自制炸弹。用红磷粉和氯酸钾混和,加上水并调成糊状,再掺入湿泥内,搓成一颗颗弹丸。待风干之后扔下街头,果然发生爆炸。幸好没有伤及途人。

1948年高家举家迁往香港,是高锟人生首个转折点。这次迁居,使高锟得以心无旁骛地继续接受优质高等教育,为他今后的非凡成就奠定了基础。

在香港圣约瑟书院念书期间,这个打小就喜欢自制灭火筒、烟花、相纸甚至泥炸弹的小男孩,就立志报读电机工程。

从书院毕业后,高锟赴英国留学,1957年,取得伦敦大学电子工程理学学士学位,加盟国际电话电报公司(ITT)。同年,中国大陆正开始推行反右运动,继而是三年人为饥荒与十年“文革”,所幸高锟这颗“小粒子”的布朗运动已经脱离了那片水域,闯入亟待突破的电讯业领域的精英行列。

1960年,高锟进入ITT设于英国的欧洲中央研究机构——标准通讯实验室,其时,各研究机构已经开始重视公众对改善通讯设施的强烈需求。高锟的主要职责,正是提高现有通讯设备的功能,重点研究和发展一套利用毫米波长的微波传送通讯系统。

现在看来,当时年仅27岁的高锟的确生逢其时地站在了全球通讯科技的制高点。

1966年7月,33岁的高锟登上了人生的第一座高峰,其论文《光频率介质纤维表面波导》发表于英国电机工程师学会学报,这个日子后来被定为光纤通讯诞生日。

其时,“光纤”这个新鲜的名词被全球媒体纷纷报道转引,读者来信也纷至沓来。其中一封的作者指责高锟“给充满罪恶的社会增添一种邪恶的发明”,并宣称要给他点颜色看看;另一封信来自一位农民:“我整天都要在田里工作,我的家离田很远,肚子饿了只能等老婆把饭送过来,大叫她也听不到,你发明的新玩意到底哪里可以买到?”

高锟在自传中答:他还需要等足20年,才可以买到一部移动电话。

漫长等待的主要原因在于,光纤材料的研制进展实在太慢。其时,制造玻璃的低温熔炉产生的杂质难以控制,高温石英的处理也只是略有进展,光在光纤中总会有所损耗。不过值得雀跃的是,利用改良化学气相沉积法在石英管中做出了纤心。那时,高锟也开始转战美国罗安那克(Roanoke),开展新的研究。

在上世纪六七十年代的英美,华人仍然处处遭受歧视与排斥,高锟在华盛顿移民局办理材料时,房间里没有足够的椅子,一些同胞只能蹲在地上填表,还有人在抽烟,充满烟味、乱糟糟的狭小空间十足像轮船的三等舱。

太太黄美芸出生于英国本土,却往往在她操着纯正伦敦口音与对方理论时,才会赢得对方带着诧异的尊重;女儿想加入学校的木工班,也曾一度被无理拒绝……

所幸这两个一老一新的国家均以制度保证了高端人才不因肤色而被埋没。在ITT的头十年,高锟从普通员工晋升到了研究经理。

1983年,ITT高层的一个电话成为高锟的第三个转折点,他被公司任命为首席科学行政总裁。时任副总裁弗拉申博士对高锟的要求是,“做任何你认为对ITT有重要意义的事”。

那年,ITT还给这位首席科学家制作了一张公关宣传海报,海报的背景是一片树林,高锟坐靠在一棵树下悠闲地看书,海报下方有一行字,“我们给他资金和时间,让他缔造更好的未来”。

光纤发明未带来巨富

在当时几乎无人相信世界上会存在无杂质的玻璃,而行为及思想常常出人意表的高锟却坚信自己的理论,他像传道一样到处推销他的信念,他远赴日本、德国,甚至美国大名鼎鼎的贝尔实验室。对于自己相信的东西,他很固执。终于在1981年,经过他的不懈努力,第一个光纤系统面世。从此,比人的头发还要纤细的光纤取代了体积庞大的千百万条铜线,成为传送容量接近无限的信息传输管道,彻底改变了人类的通讯模式。

高锟也没有估计到自己的发明会促成了互联网的应运而生,但是这项惊世发明并没有给他的一生带来巨大财富,他不敢说自己的发明有多伟大,只能说对资讯的传输产生了相当大的革命。

亲近家人宁当“阿四”

光纤,是高锟人生中最大的成就,亦是改变了他一生的一项实验;而另一项萦绕他一生的实验则是甜蜜的爱情。

一提及太太黄美芳,高锟更掩不住满脸的幸福和满足。只要一有机会,高锟就对太太赞不绝口。“你看我每次讲座的电脑程序及幻灯片都是我太太帮我准备和设计好的;对我的演讲很有帮助。记得我在一九六六年宣读论文时的电脑幻灯片也是太太帮我做的。”

“我和太太刚开始谈恋爱的时候,我太太要给我一个考验:叫我半年内不要去找她,如果半年之内大家都很挂念对方,那就是当真的。我就不肯答应,说如果现在大家都没有信心,那半年后也不会有信心。”高锟边说边笑,在灿烂笑容的背后是对太太情深不渝的爱恋。

高锟夫妇现有一子一女,如今都在美国硅谷生活和工作,夫妇两人每年都会抽空到美国探望他们。

“我很爱他们,但又很少时间陪他们,所以相聚的时间总会主动当‘阿四,目的只有一个:为家人做一顿丰富的晚餐。”面对亲眷和爱人,再伟大的科学家也会放下自己的身份,更何况是一向平易近人的高锟教授。

闲来潜水捏陶塑

科研工作背后的高锟充满孩子气,因而在儿女眼中,他是一位思想广阔、寓工作于游戏的好父亲;而且他性情随和,与他共事多年的私人助理从未见他发过脾气。

对高锟而言,凡是新奇、新鲜的事物都能引起他的极大兴趣。他在六十岁的时候,才开始学习潜水。当潜水的时候,可以欣赏到一览无余的美丽海底世界,令人心情愉悦。

喜欢翱游海底、借此减压的高锟教授后来又迷上了打网球和做陶艺。

高锟教授的这一爱好让人想到了世界名著《飘》中的女主人公郝思嘉,当她身心疲惫回到故乡陶乐疗伤之际,只要一捧起陶乐的泥土,就立刻使她获得了再生的勇气和奋斗的力量。与此同时又让人联想到曹雪芹在《红楼梦》中的名言:“男人是泥做的,女人是水做的”,恍然顿悟为何高锟教授能够在事业和爱情上获双丰收,那是因为埋藏在泥土之下的无数条光纤支撑著他毫无任何杂质的信念和追求;同时又令他从朴实的泥土中不断汲取无穷无尽的养份和力量,去努力研究光纤制造和运用,并透过光纤去牵动整个世界的神经!

档案

高锟,华裔物理学家,生于中国上海,祖籍江苏金山(今上海市金山区),拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份,目前在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家,被誉为“光纤之父”、“光纤通讯之父”,曾任香港中文大学校长。2009年,与他人共享诺贝尔物理学奖。

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