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朱棣文

(1948—)

美国华裔物理学家。1948年生于美国密苏里州圣路易斯。1976年获美国加州大学伯克利分校物理学博士学位。1990年任斯坦福大学物理系主任。1993年任美国国家科学院院士。1997年因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”与美国科学家威廉·菲利普斯、法国科学家科昂·塔努吉共获诺贝尔物理学奖。2008年12月15日出任美国第12任能源部部长。

——朱棣文

1983年严冬,一场纷纷扬扬的大雪,降临美国新泽西州默里山,把这号称“花园之州”的地方变得一片白茫茫。坐落在这里的著名的贝尔实验室,也银装素裹。正在其中一间实验室里工作的35岁的美籍华裔科学家朱棣文,因为实验室的门被大雪封住,一时无法出去,索性隔着玻璃窗观赏雪景。不曾想到,漫天飞舞的雪花竟突然触发了他的灵感!

那时候,朱棣文正在研究如何“抓住原子”。他苦思冥想未得其解。

世间万物皆由微小的颗粒——分子组成,而分子则由更小的微粒原子组成。通常的1个分子,有的是由2个原子组成(如氧气分子O2),有的是由3个原子组成(如水分子H2O)……但是金属的分子,则由1个原子组成,如钠(Na)、钾(K)。所以“抓”住金属的分子,也就是“抓住原子”。

常温下,在固态金属里,成千上万的原子堆积在一起,一“抓”就是上亿个。熔化成液态,金属的原子也仍非常密集。要想“抓”住单个的金属原子,除非在气相——气体状态。不过,气体里的原子,通常以超音速飞机的速度(大约每小时4000公里)在那里作不规则运动。要“抓住原子”,先得让原子运动的速度慢下来。

怎么才能使气态的原子的运动速度慢下来?

下雪的时候,门被积雪堵住,原本东奔西跑的人只好老老实实待在房间里。看来,降温对于降低原子的运动速度,显然是一帖灵丹妙药。1985年,朱棣文发表了第一篇关于冷却俘获原子技术研究的学术论文。

1987年,朱棣文来到美国加州斯坦福大学实验室,对冷却俘获原子进行深入研究,并且进行大量的科学实验。

众所周知,最低的温度叫作“绝对零度”,即-273.15℃。这是理论计算而永远无法达到的最低温度。朱棣文在斯坦福大学实验室,用激光束冷却气体,达到离绝对温度只有万分之一度的超低温。这时候,原子的运动速度降低到每秒几米以至几厘米!

原子“慢吞吞”地运动,意味着“抓”着原子变成可能。这时,朱棣文用三对(6道)互相对射的激光束制成“光阱”。当原子进入“光阱”,就“陷”了进去,被“抓”住了!

从1987年到1992年,朱棣文花费5年时间,在斯坦福大学实验室里反复实验,克服重重困难,终于“抓住原子”。朱棣文也就成为世界上第一个“抓住原子的人”。

朱棣文用这样的比喻说明他的实验:犹如以喷水的方式来使一个行进当中的小球静止下来,让它悬浮在空中,让大家看个够。

“抓住原子”这项成就实现了科学家在前人所无法到达的领域内操控物质,对物理学理论是一个重大的突破。此外,“抓住原子”也有诸多实际应用的意义,诸如解读脱氧核糖核酸(DNA)的密码;借此研究“原子激光”,制造精密的电子元件;测量万有引力;发展太空宇航系统,进行准确的地面卫星定位……

朱棣文因“抓住原子”,与美国科学家威廉·菲利普斯、法国科学家科昂·塔努吉在1997年共获诺贝尔物理学奖。

1948年2月28日朱棣文生于美国密苏里州圣路易斯,祖籍江苏苏州太仓。朱棣文出身于科学世家。在他的父兄辈中,至少有12位拥有博士学位或是大学教授。朱棣文的祖父朱祝年是苏州太仓城厢镇的一位读书人,很重视对子女的教育。朱棣文的外祖父李书田则曾任天津大学校长、国民政府教育部部长。父亲朱汝瑾1946年获麻省理工学院化工博士,先后任美国圣路易、纽约及新泽西的3所大学教授;母亲李静贞1945年清华大学经济系毕业后去美国麻省理工学院攻读工商管理,也是教授。他的大姑妈朱汝昭留学日本;二姑妈朱汝华、三姑妈朱汝蓉留学美国,均为教授。朱棣文的哥哥朱筑文是麻省理工学院博士,弟弟朱钦文21岁就获得了政治学博士学位。

朱棣文说,出身在这样很“厉害”的科学世家,他从小就感到压力。上中学的时候,哥哥、弟弟的成绩非常优秀,而他则学业平平。他在学习上往往凭兴趣出发,对于有兴趣的课程成绩很好,其他功课就不怎么样。另外,他喜欢做模型,做实验,动手能力很强。中学毕业之后,他没有像哥哥、弟弟那样考入名牌大学,而是进入罗切斯特大学。

1970年,他从罗切斯特大学毕业,进入加州大学伯克利分校读研究生,1976年获得博士学位。这时候的他,在科学研究上,依然是凭兴趣出发,但是他敏锐的科学眼光,使他发现了科学前沿最尖端的问题,诸如“抓住原子”,他产生了极大的兴趣。他从小养成的很强的动手能力,帮助他在科学实验中攻尖克难。他经过多年的精细探究,终于成为“抓住原子的人”。

朱棣文不仅获得诺贝尔物理学奖,而且出任美国能源部部长。他的成就,超过了他的哥哥和弟弟。

朱棣文喜欢打网球、游泳、骑自行车,还喜欢烹饪。他做的烤鸭,水准一流,这也充分显示了他的动手能力。他最为遗憾的是不会说汉语。他说:“我小时候,父母就一直跟我说英语,我们家没有一本中文书,所有的邻居也都不会讲汉语。”

朱棣文的妻子吉恩是英国人,也是物理学博士,曾任美国斯坦福大学助理校长兼招生办公室主任。她回忆瑞典皇家科学院宣布朱棣文获得诺贝尔物理学奖那天的情形:“诺贝尔奖宣布的那天早上,我们是凌晨四点被叫醒的(注:这是时差所造成的,瑞典时间比美国加州时间要早9个小时),情况一片混乱,记者、摄像机全都涌进我们家里。朱棣文那天早上还要去教课,我想是在十点或十一点教课,所以他试图让一切正常进行,于是他就去了课堂,接着开始上课。我就跟着进去坐下来,因为那是令人兴奋的一天。当他走进教室的时候,所有的学生都热烈鼓掌。”

朱棣文则说,获得诺贝尔物理学奖,“我不希望因这个奖励打断我的时间表,我仍会像往常一样地去学校上课。我还是骑车上班,我的衣着仍然和以前一样,我不认为有太多的变化。”

朱棣文还说:“获得诺贝尔奖是赢得了一种尊重,我想同时我也多了一种责任,要更多地去谈论科学。”

朱棣文的父母亲则说:“身为父母,有子荣获诺贝尔奖,当然非常开心。更重要的是,他替中国人争了光。”

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