產品 求購 供應 文章 問題

0431-81702023
光學名人
王育竹

王育竹(YuzhuWANG),男,1932年2月29日出生,籍貫河北省正定縣,漢族。1955年畢業于清華大學。1960年蘇聯科學院電子學研究所研究生畢業獲副博士學位。中國科學院院士,瑞典皇家工程科學院外籍院士。現任中科院上海光機所研究員、博士生導師、量子光學開放實驗室學術委員會主任,浙江大學兼職教授。山西大學量子光學開放實驗室學術委員會主任、中國科技大學量子信息開放實驗室學術委員會主任。國際理論物理中心高級合作成員(1994-2000)、國際應用物理聯盟(IUPAP)量子電子學專業委員會委員、美國科學促進會(AAAS)榮譽會員。

人物經歷

1932年2月29日生于河北正定。1955年畢業于清華大學無線電工程系。1960年蘇聯科學院電子學研究所研究生畢業獲博士學位。中國科學院上海光學精密機械所研究員。長期從事電磁場與原子相互作用的研究,是我國原子頻標開拓者之一。1997年當選為中國科學院院士

個人成就

建立了中國第一個量子光學開放實驗室,率先開展激光冷卻氣體原子的研究。首次提出將光頻移效應用于激光冷卻氣體原子。利用激光偏轉原子束驗證了亞泊松光子統計規律。開展了一維駐波場激光冷卻原子的研究,觀察到低于多普勒極限溫度的現象。首次將多普勒效應用于原子干涉儀,觀察到原子干涉現象。利用固體微球腔量子電動力學效應,獲得了新的激光譜線。王育竹完成的“銣原子頻率標準”獲1978年全國科學大會獎,1978年院重大科技成果獎,1977年上海市科學大會重大科技成果獎;“718”銣原子鐘是“遠望號”測量船的主要項目之一,“遠望號”綜合測量船獲1985年國家科技進步特等獎;“激光偏轉原子束研究與亞泊松光子統計規律的驗證”獲1988年中科院科技進步二等獎,1989年國家自然科學三等獎;“光的力學效應研究”獲1989年中國物理學會首屆饒毓泰物理獎;“腔內QED效應研究”獲1996年中科院自然科學三等獎;“光泵遠紅外激光理論與技術”獲1995年中科院自然科學三等獎(排名第三)。 根據NATURE和SCIENCE關于朱棣文(StevenChu)、科昂-塔洛德基(Cohen-Tannoudji)和威廉.菲利普斯(V.Phillips)1997年諾貝爾物理學獎獲獎工作的介紹,早在1970年,科學家(包括美國國家標準局的瓦因蘭(DavidWineland)、貝爾實驗室的Ashkin等)就發現在激光照射下的原子速度會在各個方向都減慢,或者說原子被冷卻了下來。之后許多科學家都想從技術上實現它。1985年,朱棣文和合作者第一次利用試驗技術手段將原子冷卻到240微絕對溫度,1988年菲利普斯將溫度降到40微絕對溫度,并進一步發展了測量溫度的方法。科昂-塔洛德基領導的小組后來發明了一種新的方法,獲得了比一個更低的溫度μk量級絕對溫度更低的溫度。達到這個目標之后,原子就完全被控制了,被穩定下來的原子可以做長期的科學試驗

這些研究的成功直接導致了許多新的科學發展,如使原子發生了玻色-愛因斯坦凝聚,這項工作獲得了2001年的諾貝爾物理學獎。此外,還研究了在極低速度下原子發生碰撞時的行為;朱棣文和他的助手還獲得了從未有過的地球重力測量的準確值;科學家還發明了原子鐘等等。

學術工作

激光冷卻原子領域

王育竹自1970年起,激光冷卻原子就成為一個熱門的科學前沿領域,并不斷涌現新的進展。1978年, 王育竹院士看到美國學者肖洛等人1976年發表在《光通訊》上一篇題為“激光冷卻氣體原子”的論文,受到啟發并提出試驗方案,但由于種種原因,沒有條件在試驗上實現。事實上,肖洛的想法落后于瓦因蘭和Ashkin,而且肖洛并未將此想法實現,就于1981年去世。從1997年物理學獎3位得主的研究工作來看,問題不在于想法,而在于試驗上的首次實現與重大推進。朱棣文在1985年首次試驗成功,據有關報道說,當時的試驗設備都是朱棣文自己設計的,因此有人稱朱是世界上最優秀的工程師。之后菲利普斯和科昂-塔洛德基都做出了重大推進。諾貝爾獎給了在試驗上實現的人,而沒有給最初提出想法的人。這可能就是人們通常所說的諾貝爾獎只給收獲的人,不給播種的人。

三種設想

1979年,王育竹憑借扎實的科學功底和長期科研工作積累的經驗,提出了“積分球紅移漫反射激光冷卻氣體原子”、“序列脈沖激光冷卻氣體原子”和“利用交流施達克效應激光冷卻氣體原子”3種新設想,分別在同年的全國光頻標方案論證會、《科學通報》雜志和次年的《激光》雜志上報告和發表。前兩項物理思想是多普勒冷卻機制,與諾貝爾獎獲得者菲利普斯1983年的工作相似。后一項物理思想與諾貝爾獎獲得者朱棣文和科昂-塔洛德基在1989年提出的低于多普勒冷卻極限的冷卻機制相一致。雖然王育竹提出這些思想的時間無法考證與后來獲諾貝爾獎的3位國外科學家誰先誰后,但他的工作是非常重要的原創性工作。

日本教學

1979年底,王育竹去日本短期訪問和工作。當時,日本還沒有人開展激光冷卻研究,沒有這方面的實驗室。王育竹在東京大學、理化所、東京工業大學講學期間,有兩個日本人對他講的激光冷卻氣體原子很感興趣,他們是清水富士夫和宅間宏。清水富士夫與王育竹合作,搭建了實驗裝置,進行了光輻射壓力的實驗,取得了成功。在日本,人們看到這方面的進展,馬上投入了大量的經費搞激光冷卻,清水富士夫從美國相干公司購進了多臺激光器,建立了設備完善的實驗室。后來,清水富士夫做出了十分出色的工作,他的學生做出了玻色-愛因斯坦凝聚的實驗,日本成為亞洲第一個做出這個實驗的國家。

國內研究

王育竹在日本講學和合作實驗了兩個月后,王育竹回到國內,希望得到兩臺穩定的激光器,但這在當時是不可能的。當時強調以任務帶學科,這一思想對我國的科學發展起了重大作用,但忽視看來似乎與任務無直接關聯的基礎性研究。王育竹向各有關方面遞交申請報告,要求支持激光冷卻氣體原子的研究。但報告送出后,如石沉大海,沒有回音。由于缺少2臺總計價值約100萬元的頻率穩定性高的染料激光器,王育竹只能用分配到實驗室的一點有限經費逐步地建立實驗裝置--原子束裝置及相關的激光器等設備。這樣一拖就是14年,原本可以一次完成的實驗被分成幾次、十幾次做。倘若在國外只要是獨具匠心的學術思想,一般總能申請到經費,通常用半年或一年就可以獲得一定的結果。

個人影響

可以說,在1979年改革開放初期,王育竹先生就能夠準確地捕捉到這一重大科學問題,充分說明他所具有的科學洞察力和深厚的科研功底,如果當時信息交流通暢和經費投入及時,至少可以將中國在這一領域的工作推進到日本的水平--亞洲第一。

這一案例至少可以使我們建立起信心,中國人有能力攀登科學的高峰,不要總在洋人面前妄自菲薄。

王育竹先生是國內的著名科學家,在國際上也有一定影響。這個案例從一個側面說明,國內的科研環境、科研管理體制還需大大改善,改善到能夠使創新的思想和工作不斷地涌現出來。假如王育竹院士當年的申請能夠得到應有的重視,并組織得當,那么,我國在激光冷卻這一重要科學前沿領域的工作就不會是今天的局面。

研究成果

中國科學院上海光機所量子光學重點實驗室王育竹院士率領的課題組經過三年的艱苦努力,日前成功地觀察到了銣原子的玻色-愛因斯坦凝聚現象。這項成果表明中國的激光冷卻原子實驗物理研究已跨入國際先進行列。

早在1924年,玻色和愛因斯坦就曾在理論上預言了玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)現象的存在,即在一定的溫度下,無相互作用的玻色子會在最低能量量子態上突然凝聚,達到可觀的數量。1995年美國德國的三位科學家首先從實驗上證實了這個新物態的存在,為此獲得了2001年度諾貝爾物理獎。

1999年中國科學院上海光機所量子光學小組承擔了國家自然科學基金重點課題“玻色-愛因斯坦凝聚的實驗與理論研究”,日前在栓磁光阱系統的實驗中成功地觀察到了銣原子蒸汽中的玻色-愛因斯坦凝聚。玻色-愛因斯坦凝聚的實現為開展物質波相干性研究建立了實驗平臺,對中國科學研究有著十分重要的科學意義和潛在的應用價值。它為中國實驗物理學家提供了一個獨一無二的新介質,并開拓了新的研究領域,如研制原子激光器和物質波放大器等。在應用技術方面提出了很多新的設想和建議:研制高準確度和穩定度的原子鐘和精密原子干涉儀;用于改善精密測量的準確度;原子物理常數的測量、微重力的測量和礦藏探測等。

擦肩諾貝爾

1997年度諾貝爾物理學獎授予了在激光冷卻氣體原子研究方面作出突出貢獻的朱棣文等3位科學家。消息公布后,我國科技界幾位學者曾感慨地說,上海光機所王育竹研究員提出的激光冷卻氣體原子的物理思想與使用的機制是一致的。王育竹在“激光冷卻捕獲原子”研究初期,處于該領域的領跑地位,遺憾的是未能將這一優勢保持到最后。中國科學家成為某一階段領跑者,卻未能成為最終成功者,與諾貝爾獎擦肩而過,其經歷令人深思。

王育竹王育竹1978年在完成了為“遠望號”測量船研制原子鐘的任務后,經常考慮下一步的研究方向。一次在查閱國外文獻資料時,看到美國斯坦福大學漢斯和肖洛兩位教授1976年發表在《光通訊》上一篇題為“激光冷卻氣體原子”的論文。“激光冷卻氣體原子”的設想對他產生了巨大的吸引力。他知道,如果能降低原子的溫度,原子鐘的精確度就會大大提高,而且這一研究可能對揭示原子物理奧秘以及驗證物理學基本定律都具有重大意義。他當時并沒有意識到這個課題的成功將可能獲諾貝爾獎,但他意識到它的重要性和價值。當時該論文的作者漢斯和肖洛的“激光冷卻氣體原子”也僅僅是設想,沒有提出實驗的方法。王育竹憑借扎實的科學功底和長期科研工作積累的經驗,不到一年就提出了“積分球紅移漫反射激光冷卻氣體原子”、“序列脈沖激光冷卻氣體原子”和“利用交流施達克效應激光冷卻氣體原子”3種新設想,并分別于1979年在全國光頻標方案論證會上作了報告和在1979年的《科學通報》、1980年的《激光》雜志上發表。前兩項物理思想是多普勒冷卻機制,與諾貝爾獎獲得者Phillips1983年的工作相似。后一項物理思想與諾貝爾獎獲得者朱棣文和CohenTannoudji在1989年提出的低于多普勒冷卻極限的Sisyphus冷卻機制相一致。這些原創性思想提出的時間,比后來獲諾貝爾獎的3位國外科學家提出同類思路早了5至10年。

輝煌過去

五十年代量子電子學誕生的初期,他就開始電磁場與原子相互作用的研究。三十年來隨著這門學科的發展,他從微波段量子電子學研究發展到光波段量子光學研究,做了系統的研究工作。

他負責研制成功我國第一臺銣原子鐘,并已用于多項重要國防任務,其中安裝在“遠望號”綜合測量船上作為時間基準的銣原子鐘,保證了歷次衛星的發射成功。他是我國原子鐘研究的開拓者之一。

王育竹他1989年建立了第一個量子光學開放實驗室,開展了激光冷卻氣體原子研究。他首次提出將光頻移效應用于激光冷卻氣體原子。首先利用激光偏轉原子束驗證了壓泊松光子統計規律。他和學生開展了駐波場激光一維冷卻原子束的實驗,在國際上是首先觀察到低于多普勒冷卻極限溫度的現象的實驗室之一。他首次將多普勒效應應用于原子干涉研究,研制成多普勒原子干涉儀。他和學生首先利用固體微球腔研究腔內量子電動力學效應,觀察到自發輻射增強和抑制現象,并獲得了新的激光譜線。他的小組在國內首先實現了磁光阱囚禁Na冷原子氣體,并首次觀察到四極矩磁場中由于量子干涉產生的瑩光暗線。

為此獲全國科學大會重大成果獎、中科院和上海市科學大會重大成果獎,首屆中國物理學會僥毓泰物理獎、國家自然科學三等獎、國家科技進步特等獎榮譽證書,中科院和部委級二等、三等、四等獎共十項。發表論文百余篇,主編國際會議論文集兩本。1986年被授予“國家有突出貢獻中青年專家”稱號。

人物訪談

王育竹院士認為,對實驗物理研究而言,提出原創性的學術思想固然重要,但更重要的是從實驗上展示它的可行性和它的重要應用前景。他分析自己這些領先的研究思路,沒能付諸實驗的原因是:

主觀上缺乏強烈的攀頂峰精神

當時在他的思想觀念中沒有要為自己的某個目標而奮斗的想法,更不敢想要為諾貝爾獎而奮斗,沒有把個人的成功與人民的利益統一起來。實際上,國家和民族的富強是建立在個人的努力和奮斗的基礎之上的,中國成功的科學家越多,國家才越強大。要創新就要有風險,需要巨大的膽量和勇氣去承擔風險。由于缺乏這種攀頂峰的精神,當遇到巨大的客觀困難時,就沒有勇氣去頑強地拼搏奮斗

客觀上不夠重視基礎研究

當時強調“以任務帶學科,忽視了看來似乎與任務無直接關聯的基礎性研究。1979年“文革”剛結束,王育竹多渠道向各方寫申請報告,要求支持開展激光冷卻氣體原子的研究。但報告送出后,如石沉大海,沒有回音,甚至認為“看不出用途,以后再考慮”。從而失去了良好的機遇,延誤了我國這項研究的進展。

缺乏較好的設備和良好的技術支撐

他當時之所以無法及時開展實驗,主要是因為缺少2臺總計價值120萬元的頻率穩定性高的染料激光器。當時王育竹曾通過各種渠道給有關主管部門寫申請報告,要求支持開展激光冷卻氣體原子的研究。但在當時,有關部門很難拿出這筆經費支持一項暫時還看不到應用前景的基礎性研究。王育竹只能用分配到實驗室的一點經費逐漸建立所需要的裝置——原子束裝置和激光器設備等,用了十幾年的時間才建立了這些裝置。原本可以一次完成的實驗被分成幾次、十幾次做。這樣一拖就是14年,直到1993年才最終完成了“積分球紅移漫反射激光冷卻氣體原子”的實驗,但發表論文的時間已比國外同行晚了10多個月。若在國外只要是新的獨具匠心的學術思想,一般總能申請到經費,通常用半年或一年就能作出結果。

缺乏寬松自由的學術環境

完成一項有價值的科研工作需要一個好的學術環境。但在當時,學術環境不理想,信息閉塞,與外界交流不暢,科學家之間很少學術上的自由爭論,這樣不利于新的學術思想的成長。科研機構的基層領導,在學術上要有敏銳的洞察力,要有寬闊的、容納百川的胸懷,更要有敢于支持萌芽中的學術思想的勇氣,這是對基層領導者的基本素質要求。另外,作好研究工作還需要一個好的研究集體。王育竹的研究組是一個很好的集體,在完成原子鐘研制任務時作出了十分出色的工作。但是,當需要轉向基礎性研究時,研究小組也應進行重新組合,吸收新的成員和新的思想,補充新鮮血液,增加新的活力,以利于科研工作的快速發展。

展望未來

王育竹院士認為,能否得諾貝爾獎,實際上是科研水平的綜合體現,某一階段的領先者也不一定都是最終的成功者。面臨21世紀的國際科技競爭,如何重視、珍惜科學家的原創思想,不“冷卻”科學上彌足珍貴的原創思想,值得引起深思。加強原始科學創新是中國科學院的神圣職責。美國一位經濟學家說:“當今世界最具有競爭優勢的國家,既不是資源最豐富的國家,也不是資本最雄厚的國家,而是擁有最多的基礎科學知識的國家。”中國科學院的基礎研究要在把握世界科學發展整體態勢的前提下,按照江澤民同志要求的“有所為,有所不為”,有所選擇,精心布局。中國科學院要進一步鼓勵前沿探索,尤其要在一些學科交叉的新領域,敏捷反應,部署新的學科生長點。

王育竹院士認為,實施知識創新工程以來,中國科學院科研環境已有很大改善,科研條件日臻完善,青年一代已肩負起建設科技強國的重任。我國正處在出創新成果的好時期,中國科學家獲得諾貝爾獎已為期不遠。


版權信息:長春市金龍光電科技有限責任公司 | 聯系電話:0431-81702023 | 網站備案號:吉ICP備07002350號-1 | EMAIL:[email protected]
35选7中奖号码