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1 # 量子驛站
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2 # 黃作夢
在你透過網際網路提出這個問題的時候,你就用到了一個諾貝爾獎成果,那就是華人科學家高錕做出重大貢獻的光纖。
高錕1933年出生於上海,1954年赴英國倫敦大學就讀,擁有英國國籍。1966年,他發表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文,開創性地提出光導纖維在通訊上應用的基本原理,描述了光纖通訊所需的材料特性。
其實這個原理我們在中學物理課中也學過,就是光的全反射。光在由光密介質射到光疏介質的介面時,如果入射角大於由介質材料決定的臨界角,就會被全部被反射回原介質內。
現在光纖一般由纖芯、包層、塗覆層三部分組成,透過選擇玻璃纖芯和包層的材料,可以使光在纖芯和包層的交介面產生全反射,從而使光一直纖芯內部向前傳播。由於光纖在傳輸速度、距離、容量、成本等方面的優越性,很快在全球推廣,全球網際網路現在基本採用光纖作為主幹網。
2009年,高錕因為在光纖研究中做出的巨大貢獻獲得諾貝爾物理學獎。諾貝爾獎評委會這樣描述說:“光流動在細小如線的玻璃絲中,攜帶各種資訊資料傳遞給每一個方向,文字、音樂、圖片和影片因此在瞬間傳遍全球。”
但遺憾的是,做出如此巨大貢獻的高錕,在2009年榮獲諾貝爾獎時就已經患上了老年痴呆症。當時他住在美國加州,我在那裡的同事去採訪,就因為他已經無法正常表達和交流而沒能採訪成本人。在2009年12月的諾貝爾獎頒獎典禮中,因為擔心他無法完成正常上臺、鞠躬等領獎程式,瑞典國王卡爾十六世古斯塔夫專門破例走到高錕面前向他頒獎,高錕說了一句“謝謝”。後來的諾獎演說是由其夫人黃美芸代為發表的。
不過,相信許多人心中高錕的典型形象,不是今天已言辭不順的老人,而是當年實驗室中手持光纖、風華正茂的科學家。黃美芸在諾獎演講中說,當年高錕忙於科研令她頗為生氣,高錕說自己正在做一件未來“會震驚世界”的事情,黃美芸調侃“那你會因此而得諾貝爾獎的,是嗎?”據說,當時臺下已患老年痴呆症多年的高錕聽到這段也笑了。
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3 # 兔肉菌
雖然,愛因斯坦不是因為廣義相對論和狹義相對論獲得了諾貝爾獎的。但是確實有一種生活中必須要的東西確實用到了廣義相對論和狹義相對論。
這就是GPS沒有了它,就沒法使用點餐軟體定位到你的家,也沒法讓司機定位到你的位置。
那麼GPS是如何用到這兩個理論?
狹義相對論
由於衛星在高空快速的運動,因此根據洛倫茲收縮,衛星的速度不能透過經典物理學計算出來。需要用狹義相對論計算方法。
廣義相對論
由廣義相對論可知,地球對衛星的引力是一個幾何力。這與牛頓經典力學計算的結果是有差異的。
如果我們不使用這兩種理論對計算結果進行修正,每天累計的誤差就可達到幾公里!
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這樣的例子其實很多。某種程度上來說,諾貝爾獎是在某項科研成果對科研或者人類生活產生明顯推動作用之後才會授予的。從諾貝爾獎1901年第一次頒發至今,獲獎的科研成果已經在人類醫學、資訊科學、生命科學等領域產生了重要的推動作用。以下我 列舉幾個例子並講一講其中某些有意思的故事。
諾獎應用於人類生活的幾個例子1. 1901年德國科學家倫琴因發現X射線而被授予當年的諾貝爾物理學獎。現如今,X射線對人類所起的作用不言而喻,它已經成為醫學上探測人體內部骨骼形態的一種最常用的手段,它利用的就是X射線很強的穿透作用。
圖1. 倫琴拍攝的他的夫人的手指的X光照片,第四根手指上的黑色團狀物是吸引X射線的金戒指。
2. 1956年,布拉頓、巴丁(猶太人)、肖克利(美國)因電晶體的發明而被授予諾獎。這項20 世紀在電子技術方面最偉大的發明,直接推動了第三次工業革命,即資訊化時代的到來。
圖2. 肖克利等人在貝爾實驗室(1948年)
3. 1987年前後發現了銅氧化物高溫超導材料,對電力輸運、高溫超導磁體的研製、超導電子學器件的發展具有很大的推動作用,但由於銅氧化物高溫超導的易脆性,很難 加工成線材,使其應用受到了侷限。當然,我們都在期待室溫超導能早一點實現,帶我們更大的驚喜。
圖3. 銅氧化物超導體BSCCO-2212的晶體結構
4. 2007年法國科學家費爾和德國科學家克魯伯格因巨磁電阻方面的成果而被授予諾貝爾物理學獎。這恐怕是對人類生活產生重大影響的諾獎工作中首屈一指的成果。巨磁電阻效應使大規模縮小磁碟體積成為了可能,並進而使磁碟的儲存能力大幅度提升。這對我們現如今的高容量小體積儲存硬碟的大規模應用產生了無可估計得影響。
圖4. 發現巨磁電阻效應的法國科學家費爾
5. 2009年喬治·史密斯(GeorgeE.Smith)因影象感測器CCD的發明而獲諾獎。這項發明現已廣泛用於手機和數碼攝影當中。
圖5. 用於紫外成像的CCD