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50年前没人信,50年后离不开,但他却已不知光纤为何物

已有 8830 次阅读 2016-9-1 22:52 |系统分类:人物纪事|关键词:学者| 光纤, 信息技术, 高锟

人生最大的挑战

就是在一个试图将你定型的世界里

诚实地做自己

...

  “光纤没有铜,偷了也没用”

  如今这样的标语在我国大街小巷都能够看到

  光纤通信革命的迅猛连偷盗行业都与之脱节

  仿佛一夜间,大至国家机要通讯小至入户网络线缆

  都摒弃了金属材质的“电线”,换上了所谓的“光纤”

  2006年的台湾地震,造成大量的海底光缆受损

  导致全球互联网访问出现故障,一个月后才恢复

  现代的生活中的各种通信方式几乎已经离不开光纤了

  …

  早在十九世纪中叶,有两位科学家就发现了光的全内反射现象

  全内反射:又称全反射,当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时,如果入射角大于某一临界角时,不发生折射,所有的入射光线将被反射

  他们将带孔的水桶注满水,把光打在水桶内

  发现光线竟然沿着弯曲的水流平滑地流出来

  十九世纪末,伟大的发明家贝尔发明了极具前瞻性的“光话机”

  用能感受震动的薄镜将聚集后的阳光反射出去

  薄镜受到声音的影响发生震动,改变光线的强度

  再将加载了声音信息的光线还原成声音

光话机原理图

  “我听到光线的笑声、咳嗽声和歌唱声”——贝尔

  但这一发明因为以空气作为光线传播介质

  因为衰减率过大,光线传播了一段距离后强度变得很弱

  加载在其中的声信号也会变得失真,并没有成为一个实用的发明

  此后的近百年里,虽然出现了多种传播介质

  让光线可以更加任性地转弯

  但每三米就衰减过半的性能也仅仅用于医用内窥镜

医用内窥镜

  就连透明的材料都会产生如此大的损耗

  许多工程师都坚信长距离光通信是天方夜谭

  高锟,一个在英国的毕业留学生

  一篇逆反的论文《光频率的介质纤维表面波导》

  正如他童年斑驳的出格事迹一般

  但这次却如石沉大海

高锟

  高锟生于上海,受祖父高吹万(晚清诗人)的影响

  幼时接受塾师式的教育,直自十岁时进入一所西式实验学校学习

  那是一所由回国的法国留学生创办的实验学校

  开放自主的教育让高锟童年深受启发

坐在中间的为高锟

  高锟六年级时便开始做化学实验

  他与好伙伴周同学一起成功地通过电解水

  制备了氢气与氧气,打开了化学世界的大门

电解水实验

  没多久,高锟就有了自己的第一个发明“泥球炸弹”

  他将红磷和氯酸钾塞进湿润的泥土里

  待其干燥后,撞向硬物,受到冲击便会爆炸

  这个实验十分成功,我们用泥球掷向猫狗,把它们吓个半死,我们则乐透了。

  偷摸做的化学实验因为一次意外败露了

  当时我们手里的氰化物(1g能毒死六七人),足以毒害全城的人

  被迫放弃化学实验后,高锟依然没能静下心来

  转眼,他和周同学又开垦了无线电的新田地

上世纪五六十年代常见的电子管收音机

  当我们最终由耳筒里收听到电台广播,那感觉奇妙极了。在什么也没有的空气里,竟然可以蕴藏音乐,简直是魔术。

  正是鼓捣无线电的这段经历,在高锟心里埋下了电机工程的种子

  中学时期,高家人为了躲避内战,也为了谋求生计,辗转至香港

  聪慧的高锟很快便适应了除粤语之外的一切

  他以全港前十的成绩考入当时香港唯一的一所大学——香港大学

香港大学

  而高锟因为少时对无线电的兴趣选择修读电机工程

  可是当时的香港大学的还未筹备好此专业

  决心已定的的高锟只好远赴英国投考合适的大学

高锟就读的伍尔维奇理工学院

现改名为格林威治大学

  初到英国,高锟就按捺不住又开始做起自己的实验

  他怂恿房东的儿子将地下室改装成相片冲印室

  自己将相机镜头改装成放大机,冲印起照片来

  我简陋的冲印间见证了我真正独立的第一步,我不但解决了财政难题,还让我刚露苗头的工程学技术派上用场。

  在英国的学习生涯让高锟与工程界有了颇多的接触

  他意识到到学校里的知识与实践的巨大差异

  也迫不及待地想大展一番拳脚,找到自己的岗位

高锟在实验室

  “世事的起伏本来是波浪式的,人们要是能够趁着高潮一往直前,一定可以功成名就;要是不能把握时机,就要终身蹭蹬,一事无成。”——莎士比亚

  终于,在毕业之际,高锟进入了国际电话电报公司

  时值通讯行业的瓶颈时期,通讯设备面临着大革命

  高锟工作的头两三年专注于高频波导管的研究工作

  波导管:高频波具有更高的信息容量,但其特性导致在空气传播过程中损耗过大,需要采用特殊的空心线缆定向传播

  在1959年,激光的横空出世让通讯界看到了希望

  但在经过一些试验后,其特性并不足以作为远距离传输的载体

  “怎可以那么快便断定激光没有可为?”高锟心中一直没有放弃

世界上第一个激光器

  高锟结合实验室早先研究的波导管技术

  有了“激光导管”的设想,并不断寻找合适的线缆材料

  但无论什么材料,效果都不理想,甚至不能大角度地弯曲

波导管

  虽然高锟同时在攻读博士,在公司实验室中仍不断地进行实验

  多次尝试仍无成果,但他确信用类似波导管的中空结构导光是条死路

  他打算另辟蹊径,采用透明材料作为激光传输的介质

  但此前的研究和文献中,都已证明透明材料衰减率过大,甚至不如空气

  但经过长达几年的实验论证,高锟从理论上验证了透明材料的可行性

  透明材质中的杂质才是造成衰减率过大的主要原因

  推翻了工程界一口咬定光通信是天方夜谭的定论

  但是1966年他发表在电机工程师学会学报上的论文

  不仅被排版在了不显眼的位置,而且最终也没能引起什么反响

  高锟也明白,理论中衰减率低于20 dB/km的光导纤维当时根本没有人能生产

  就算是自己的研究毫无偏差,终究也只是一纸空谈

  于是他跑遍了世界各地的大型玻璃生产企业,说服他们开展相关的研究

大型玻璃厂商Pilkington公司

  但情况不容乐观,绝大多数的企业都不愿意花高昂的成本研发超纯净玻璃纤维

  他们眼中的玻璃只是装饰品、器皿,只是沙子烧制成的小玩意

  于是高锟又拾起童年的化学,做起了半个玻璃工艺专家

  与企业的研发部门一起探讨研究可行的高纯度玻璃制造工艺

  为了将心中构想的光通讯变为现实

  高锟甚至找到了当时公司的竞争对手贝尔实验室

  向他们推销自己的理论与技术

  那时候我很清楚地知道这个计划是非常大的工程,将来需要动员几百万人

赫赫有名的贝尔实验室

  随着高锟不断地发表光纤与光通信的演说,在业界逐渐有了知名度

  玻璃企业们似乎发现这的确是一个大机遇,纷纷着手研发

  美国康宁公司根据高锟发表的论文开始进行研发

  康宁公司:美国著名玻璃生产商,是当今智能手机屏幕大猩猩玻璃的生产商

  1970年,终于制造出了符合理论的低损耗试验性光纤

  翻开了光通讯时代的第一个章节

  1976年,美国亚特兰大开通了世界第一条光纤通信系统试验线路

  1979年,光纤传输损耗降低至0.2dB/km

  1992年,贝尔实验室与日本合作成功试验了9000公里的传输任务

  今天,中国光纤入户比例占到宽带用户的一半以上

  高锟切切实实地成为了世界公认的“光纤之父”

  人到中年他逐渐退出工程领域,进入学界教书育人

  曾受聘于香港中文大学,成为第三任校长

  任职期间高锟因为好脾气时常遭到学生的奚落

  甚至在学生报上发表“八年校长一事无成”这样诋毁的文章

  但高锟却从来没有惩罚过那些调皮的学生

  反而每年自掏腰包捐出补助金救济经济困难的调皮学生

  梁文道在《我的老校长高锟》一文中写到

  毕业之后,我才从当年干过学生会和学生报的老同学那里得知,原来高锟每年都会亲笔写信给他们,感谢他们的工作。

...

  2009年,诺贝尔物理学奖获奖名单揭晓

  高锟与另外两位科学家共享科学界的最高奖项

  时隔近半个世纪,高先生终于获得了应得的荣誉

  但人们谈起“光纤之父”,高锟却似完全不知情

  早在2003年,花甲之年的高锟被确诊患有阿兹海默症(俗称老年痴呆)

  智力将会逐渐退化,变得像孩子一样单纯

  渐渐地他记不起自己了不起的贡献,甚至记不起光纤

  只有纯真的笑容还永驻他的脸庞

  诺奖颁奖典礼上,瑞典国王特意为高锟免去繁琐的礼节

  破例亲自走到他面前向他颁奖

  “谢谢”,这是高锟接到奖章与证书后说的唯一一句话

瑞典国王授予高锟奖章与证书

  如今的“光纤之父”在爱妻的陪伴下通过学习绘画恢复智力

  经历了一个月的学习才握得画笔,高锟以点为画

  创作了第一篇画作《许愿树》

  香港首富、全球首富,对我来说完全没有意义,我无后悔、也无怨言,因为如果事事以金钱为重,一定不会有今日光纤的成果

  这是老先生被问及为什么不给光纤申请专利时的回答

  一个纯粹的人用一颗纯粹的心

  带给世界如此高速便捷的信息生活

科技就像轰鸣着前进的蒸汽列车,不可阻挡地奔向未来

但是有时候我们却又希望它跑得慢一点

让我们再留念这周遭的风景和故事

许愿光纤多造福人类一秒,人们多铭记高锟一刻

_____________

  

我们同样热爱科技

对科技未知充满孩子般的好奇

为科技给生活带来的一切改变感到热血沸腾

我们将科技的感性给大家




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