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原文:「光纖之父」、諾獎得主高錕逝世 享年 84 歲

9 月 23 日報道,諾貝爾物理學獎得主、香港中文大學前校長高錕逝世,享年 84 歲。高錕一生最大成就,莫過於發明光纖通訊,亦因如此,他有「光纖之父」之稱,享譽全球。高錕一生都離不開科學,曾為入讀心儀的電機工程系,刻意到英國留學。

高錕在六十年代已提出光纖理論,但初時不獲認同,更被批評「癡人說夢」。然而,他並沒有放棄,更持續不懈研究,終獲得世人拜服的成就。

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高錕先生最為人熟知的貢獻是在光纖通信方面的巨大成就,被譽為「光纖之父」。光纖通信的意義到底有多巨大呢?這就得從光通信開始說起了。

光通信的歷史其實非常久遠,例如我們都熟知「烽火戲諸侯」的歷史故事(這個故事的真實性歷史學界仍存在爭議),其實利用狼煙和烽火進行信號傳遞的過程,就可以視為光通信的雛形,只是這種信息的傳遞效率很低罷了。

從實現方式上,光通信可以分為自由空間光通信和光纖通信兩種,剛才說到的烽火和狼煙就屬於自由空間通信。貝爾在發明電話後,也發明瞭一種「光電話」,即通過發射和收集光的裝置進行通話,但在當時的技術條件下,這種光電話的通話距離很近,幾公里已經達到了極限,無法真正實用化。最大的原因就是光在傳播過程中會被幹擾和損耗,也很容易被遮擋,嚴重影響了傳播距離。所以如果存在一個封閉的「管道」,讓光在其中傳播,就可以避免自由空間的這種影響了。

光纖通信的基本原理以我們後人的眼光來看,似乎並不複雜,只不過是「光的全反射」罷了。所有讀過中學物理的同學都清楚,當光從高折射率介質射往低折射率介質時,角度超過某個臨界值,就無法透射了,所有的能量全部被反射回高折射率介質中。因此用高低折射率介質搭配,就可以構造一個封閉的「管道」,讓光在其中進行傳播,從而實現遠距離的光通信。

其實早在高錕先生之前,光的全反射現象早已被觀察和研究。例如人們發現,在酒桶上方點一盞燈,光線就會沿著側方噴出的水流傳播。但是大家一直沒能想到以這種方式進行通信。高錕先生在進行了大量推導和計算之後,從理論上分析和預言了利用光纖作為媒介進行光纖通信的可能性。沿襲高錕先生的理論,業界果然實現了超低損耗光纖,讓光纖通信由預測成為了現實。高錕先生也因此被譽為「光纖之父」,並獲得諾貝爾獎。

很不幸,高錕先生在晚年患上了「阿茲海默症」,因此逐漸淡出了人們的視線。但對我們光學專業的人來說,高錕先生無異於史詩中英雄般的人物。之前去香港中文大學交流時,曾無比激動地在先生塑像前合影。光纖通信對世界的巨大影響相信每個人都深有體會。光纖通信是互聯網賴以存在的基礎,人類文明從未以如此高速度發展,人與人之間也從未以如此高效率溝通。可以說,這項技術重塑了世界格局,影響了人類文明的發展進程,讓我們的地球成為了名副其實的「地球村」。

高錕先生去了,但先生給人類留下了無比寶貴的財富。

先生千古!


剛打開電腦,看到高錕先生去世了,感覺挺難過的。前兩天高鐵院士王夢恕去世,現在高錕也離開了。

談到高錕,就不得不說他這個經典的貢獻造福了多少人類,是諾貝爾物理學獎裏轉化率很高的一位。

————無處不在的光纖————

小的時候,當地開始鋪設光纖,然後在城市裡穿過,不過那個年代,人們還很窮,社會上也存在著不少不好的行為,典型的就是人們喜歡割線,各種各樣的線都會被割,電話線,閉路天線,網線,當然也有膽大的去割電線的,因為這些金屬可以被賣掉賺錢。而光纖自然也不例外。那個時候記得特別清楚的就是寫著「光纖無銅,盜割無用」,相信很多人對這個都印象深刻。

後來光纖還是走入千萬家,很多人都開始使用了,今天,裝寬頻的時候,就有這個選項。而當時,我覺得光纖就和電線一樣吧,畢竟沒啥。

後來2009年的國慶附近的時候,忽然聽到一個消息,光纖獲得諾獎了,而得主竟然是高錕。

那個時候,對我的衝擊非常大。

原因至少有二

一、光纖走進千萬家的發明,竟然還沒拿諾獎

二,得主竟然是華人面孔。

要知道,那些年來,華人面孔在諾貝爾自然科學領域就是之前的幾個,後來就停滯了,然後先後出現兩位,2008年的錢永健和2009年的高錕

——————高錕先生的科技成就————————

高錕的主要成就是研究光纖,1964年,他提出用光來代替電流進行同化,用玻璃纖維代替導線,這就是光纖的前身,隨後他開始做大量的研究論證了光纖可以作為傳遞信息的很好地介質,而這種介質的損耗率非常的低,再加上光本身的傳播特性,可以說是迅速的改變了數據傳輸,尤其是互聯網的發展。

今天,光纖已經成為了全世界高速互聯網的重要基礎設施,大到國家的寬頻計劃,小到街頭巷尾的光纖入戶,沒有光纖,我們上網基本上無法享受到這樣的速度,包括我們今天依賴的手機,那些信息基站之間傳輸也是離不開光纖的。可以說是極大的改善了我們的生活。

———————高錕先生的人格魅力——————

高錕先生是出生在上海一家書香門第,祖父是愛國詩人,父親是律師,而他的名字也是用寶劍為名。

儘管他在香港特別行政區,但是他一直積極參與到和內地的科技交流中,並用實際行動極大的推動了雙方的科技合作,這一點可以說是高錕一貫的風格,就是踏踏實實做事情,曾接受北京委任出任港事顧問而遭受了不公正待遇,但是不妨礙他繼續推動科技合作,比如回歸次年,高錕先生就在北京就我國高新技術產業發展作了專題報告。1996年,高錕當選為中國科學院外籍院士,同年,中國科學院紫金山天文臺將一顆於1981年12月3日發現的國際編號為「3463」的小行星命名為「高錕星」。

但是網路上有很多對他老人家不好的話,我們應該分辨清楚這些謠言。

不管如何,高錕先生可以說是華人的驕傲,老先生,一路走好。


早在1966年,高錕就取得了光纖物理學上的突破性成果,他計算出如何使光在光導纖維中進行遠距離傳輸,這項成果最終促使光纖通信系統問世,而正是光纖通信為當今互聯網的發展鋪平了道路 。(諾貝爾物理學獎評選委員會主席約瑟夫·努德格倫)

「你的研究完全改變了世界,促進了美國及世界經濟的發展,我本人為你而感到驕傲,世界欠你一個極大人情。」(美國總統奧巴馬)

記得剛被錄取進北郵的時候,走在縱穿南北的大道上,圖書館對面列著一排大科學家,榮譽教授的頭像和簡介,葉培大院士,周炯槃院士,高琨院士........當時年少懵懂,暗暗發誓將來要以他們為榜樣,好好科研,影響世界...

一晃經年,葉老,周老相繼離我們而去,他們的銅像立在教三門口,看著一年又一年的北郵學子,或許他們在天之靈也會欣慰著,依然在護佑著我們...

眼看著即將博士畢業,初入科研,初感學術之艱辛,忽聞高老噩耗,心裡五味雜陳,老一輩終究要一個一個離我們而去......

高老很少來過北郵,但是不妨礙光研院中流傳著他的傳說。

這一生,不論學術還是為人,高老都可稱君子。


天行健,君子以自強不息

光纖通信是目前人類已知速度最快,容量最大,性價比最高的商用通信方式,可以說,現代互聯網之所以能夠承載這麼多的網站,能夠支撐的起google, Alibaba, Tencent, Amazon這樣的互聯網巨頭,光纖通信在其中的作用無法替代。

對比其它通信方式,無線通信長距離損耗太過嚴重,傳輸距離過近,適合完成「最後一公里」的網路覆蓋。衛星通信雖然足以覆蓋全球,但是信道過於不穩定,導致帶寬太小,根本難以負荷大帶寬的需求,性價比太低。量子通信更是如縹緲浮雲,還在實驗室面臨重重艱難。

只有光通信。

從海底光纖到核心網光纖再到光纖入戶,光纖連接起了各大洲,各個國家,各個省,乃至各個家庭,把信息發送至千家萬戶。通俗來說,只要你在上網,就會用到光纖,而沒有光纖,我們整個社會的信息傳輸會倒退數十年。

海底光纖分佈圖

根據最新數據統計,全球海底光纜總長90萬公里,可繞地球22圈,Google和Facebook的「太平洋光電纜網路」傳輸速度甚至可達144Tbps。截止2014年,光纖總需求1.04億公里,我國光纖銷售規模更超過1300億元。

而這全球產值可達萬億元的光纖行業,是由高琨高老一手建立起來的,光通信從幾乎被放棄到成為現代通信最耀眼的明珠之一,也是高老一手推動的。

1966年7月,正在英國國際電話電報公司附屬標準電信實驗室(STL)工作的高琨和hockham發表了名為《Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies》的論文,他們認為透明玻璃可以作為光通信的媒介,通過降低材料中的雜質濃度,實現光波損耗在20 dB/km以下即可滿足光通信的需求,並首次提出把玻璃纖維作為光傳播介質用於通信的理論。當時的高老或許沒有想到,他們的工作會在未來如此徹底的影響世界,改變信息領域。

可惜的是,這樣劃時代的論文當年卻石沉大海,業界對此毫無興趣。雖然紅寶石激光發射器已經在1959年問世,學者們也普遍認為激光的高方向,寬頻域是光通信的天然優勢,但是光在大氣介質中的信號衰減和無法穿越障礙物的巨大缺陷嚴重困擾了學術界和工業界。

由於看不到光通信的前途,業界普遍對這個領域的探索興趣缺缺。理論中衰減率低於20dB/km的超純凈光纖,業界更不願與投入巨資嘗試。

不願嘗試就自己嘗試。

當時的高老跑遍了玻璃製品場,到世界各地向各個工業產地實驗室推介玻璃光纖的研究,甚至自己動手成了玻璃工藝專家,與此同時,他也與同事一起解決了玻璃損耗的測量等問題。最終在1970年,康寧公司製作出了17dB/km的纖維波導,開啟了光纖通信的大幕,點亮了光通信的燈塔。

此時距離高老論文發表已過4年。

1981年,世界第一個商用的光纖通信系統問世,傳輸速度達到45Mb/s,每10千米需要一個中繼。

此時距離高老論文發表已過15年,他的夢想終成現實。


地勢坤,君子以厚德載物

高老一生,與人為善,提攜後輩,思想開闊,教書育人,伉儷情深。

「高錕教授非常隨和,常常面帶微笑,從沒見他發過脾氣。」當年聽聞高老獲得諾貝爾獎,受高老之邀來到香港中文大學的徐孔達教授激動的回憶,「當時中大電子系剛剛成立,包括系主任高錕在內,一共只有5個人,兩間辦公室,一個實驗室。我跟他在電子系一起工作了4年多。當時條件艱苦,經費也不充裕,但他對科學研究特別認真嚴謹,十分投入,令人欽佩。」

「他確實是一位謙謙君子。」香港中文大學前校長金耀基說。

高老年幼時接受私塾教育,喜歡陶藝,喜歡中國古典小說和武俠小說,認為師者傳道受業解惑,長大更進入西方學校,深受西方文化影響,思想開闊。

此後中年踏入教育界,桃李滿天下,他與香港中文大學更是結緣40載,從1970年擔任教授,創立電子系,到1987年回到香港中文擔任校長,幫助香港中文大學獲得了長足發展。「香港中大今天得以成為區內以至國際上教研俱佳的學府,高教授厥功尤偉。」劉遵義說。

江湖流傳著這樣一樁軼事,

1993年3月,北京委任高錕校長為港事顧問。1993年10月,中大30週年校慶,舉辦了盛大的「開放日」慶祝。在開放日當日,百萬大道會場坐滿了嘉賓,高錕校長被邀到臺上致辭。正當他要發言時,突然有十多位學生衝出來,手持標語,高叫反對開放日口號,會場霎時亂成一團。高校長一個人在臺上,手裡拿著講稿,獃獃站著苦笑。與此同時,有學生搶了臺上的麥克風,還有兩位爬到典禮正前方的「飯煲底」(中大科學館演講大樓)頂層,用一條寫著「兩天虛假景象,掩飾中大衰相」的橫額將中大校徽遮蓋,事件擾攘十多分鐘後,高錕校長纔有機會將開幕詞匆匆講完。典禮結束後,高校長打算離開,《中大學生報》記者周保松上前採訪,高聲詢問:「校方會不會處分示威的同學?」高錕校長語氣平靜地邊走邊回答:「處分?我為什麼要處分他們?他們有表達意見的自由。」。周保松認為,學生之所以會抗議,是要公開揭露大學之醜相,讓外界知道中大30年沒什麼值得慶祝,藉此激起更多對大學教育的反思。

而高老與妻子黃美芸女士的愛情,則廣傳科學界。兩人相識與倫敦,相守半個世紀。直到2003年,花甲之年的高老被確診患上阿茲海默症(也就是俗稱的老年癡呆症),黃美芸女士對其照顧無微不至,並以共同名義成立了首個關注阿茲海默症的慈善基金。

2009年,諾貝爾獎確認頒發給高老,此時距離高老論文發表已過43年。因為病症,這份遲到了43年的諾貝爾獎或許並不能帶給高老太多興奮。

他或許已經不再記得通信,或許已經不再記得光纖,或許已經不能理解那晚世界給與的掌聲,或許已經不能記得科學界對他43年的虧欠。

但是他沒有忘記骨子裡的謙遜有禮,虛懷若谷。

他接到獎章之後說的唯一一句話,「謝謝」。

君子如玉,君子如蘭,當如是也。

2018年9月23日,高錕病逝於香港,終年84歲。

願天堂沒有病痛,

願來世能做您的學生。


謝邀。對高錕先生了解不多,來答的話大概不夠資格,僅當強答。

見到此題才聞知高錕先生離世,自己也僅夠說一句 R.I.P. 而已了。

在此也就說一下高錕先生髮明的光纖吧。(原諒答主在其它方面瞭解還不深,一生還夠不上)

不得不說光纖是一項對世界影響深遠的發明創造,可高質量地用於傳輸光信號或者單純傳輸能量,因而應用光纖的領域不少。感謝高錕先生的帶來了這麼多影響世界發展的發明。

比如說通訊網路,現在是光纖入戶普及的年代,光纖傳輸的就是數據信號經過調製得到的光信號。其實不只是光纖入戶,因為一根光纖單位時間內可以傳輸的數據量遠大於一根同軸電纜,而且光纖的製造也不需要昂貴的金屬材料,這樣就可以在獲得更好的數據傳輸同時減輕了介質的重量,用來做大量數據傳輸、骨幹網路、國際線路傳輸等就特別合適,可以降低成本,當然這個比光纖入戶來得更早。(所以說光纖傳輸並不算十分新鮮,不過前幾年開始光纖入戶就是比較新鮮的了,現在也普及開了)

再比如說,醫療設備上光纖的引入也有利於醫療設備的製造和改善從而提供更好的醫療服務,比如微創手術就需要激光作為切割,但激光產生設備不能直接在人體內應用,用光纖作為傳輸媒介就可以很好地解決這個問題,因為光纖可彎折,可以到達任何需要的地方,用光纖來傳輸激光可以說非常適合了。

在光譜儀上面光纖也有其應用。光纖可以傳輸光信號,那麼把光纖組成陣列,然後將其連接到光譜儀上,在光纖上成像,即可利用光纖把光傳到光譜儀的狹縫上,一次生成大量的光譜從而獲得大量的光譜信息進行處理獲取數據,而不需要困難的設備安裝。比如郭守敬望遠鏡( LAMOST ,大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡)就是把光纖陣列面置於望遠鏡焦面上,光纖連接至大量的光譜儀狹縫中進行光譜成像從而獲得大量天體的光譜信息。(可能描述不太準確,此處再引入 LAMOST 的介紹片段原文:「焦面儀器系統——通過望遠鏡收集來自天體的微弱輻射並成像在焦面上,焦面上的光纖將天體的光分別傳輸到光譜儀的狹縫上,通過光譜儀分光後由CCD探測器同時獲得大量天體的光譜。焦面儀器是LAMOST直接獲取天體光譜信息的部分,包括:4000個光纖定位裝置、4000根光纖、16臺光譜儀和32臺探測器等主要部分。」)

另外在工業生產上面光纖也有其應用,這裡就不不再列舉了。

就這一項發明,影響了好幾個領域的發展,都是舉世深遠的,在此再次感謝高錕先生。

願高錕先生安息。


術覆千里,各地俱承德。功澤萬家,普天皆仰光。
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