盘点那些光学领域诺贝尔奖级别的成果和工作

文章来源: 人气:976 发表时间:2018-01-11

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透镜,滤光片研发生产.jpg

1.超级分辨光学显微镜

  德国马普学会一家研究所的阎王爷先生 Stefan W. Hell 发明的STED 技术(Stimulated Emission Depletion Microscopy),我觉得是板上钉钉要得,不知道是那一年。同时和这个竞争的还有 STORM 和 PALM 技术。个人觉得后面两种以及变种不太靠谱,技术复杂后处理麻烦也不实用,纯粹玩玩而已。但是现在授奖很可能有纠结产生纠纷,因为给了第一个后面两个会有意见。反正大家都年轻,最好等几年,适者生存,如果后面的技术被时间淘汰掉了,诺奖委员会就好办了。

 如何实现光学超分辨,

 2.双光子荧光显微镜和非线性光学显微技术

  双光子荧光显微镜的分辨率略微低于光学衍射极限,普林斯顿的3W大概1991年发明的,并申请了专利保护。这种显微镜非常实用,目前市场非常好。但是,你3W申请专利保护严重阻碍了市场的开发,后来的超分辨显微镜后来居上,青不是出于兰但是胜于蓝,你估计只有冷板凳了。你也去遗憾擦肩而过吧。

  跟这个紧密相关的是著名华人Sunny Xie 的非线性光学显微技术,如果没有超分辨显微镜,可望和3W 分享。现在只能空留遗憾了。

  总之,科学的进步不等人。

  3.超荧光(superfluorescence)

  一般认为,自然界不存在相干光源,所以产生相干光是人类改变自然的一个重要里程碑(希望不久这个能被打破,一定会轰动)。

  第一项工作,微波激射器(maser)给了奖。

  第二项工作,激光(laser)就没有给,这的确很有点冤。传说发明者梅曼发明激光的想法和设计来自于(maser)的发明者汤斯,这工作不能说是剽窃,但是感觉到梅曼的成果的确来之非常容易。我也觉得梅曼是压垮骆驼的最后一根稻草而已,不给也有足够的理由。类似的一个事情,不是科学界的,是解放战争中第一次把军旗插到南京的那个部队。大家请掂量掂量,该不该给。不过,后来激光五十周年全世界大肆进行了一番庆祝,纪念梅曼,梅曼也算值了。多一句八卦,做人本分厚道真的很重要,我不想掘墓鞭尸,科学界里面这种跟人联系紧密(梅曼和汤斯),拿到别人的最新进展再快速前进超过别人的人,就是让人心中有点忿忿不平,梅曼肯定是一个。如果当年梅曼和汤斯认真沟通,合作工作,我相信结果应该不同。

  第三项工作,激光二极管已经给了。

  第四项工作,就是这个超荧光(superfluorescence)了。这个概念在以前的搏文里面谈论过。

  在超荧光领域,有两篇理论性的论文:

  第一篇是美国教授Robert Dicke的前期工作发表在1954年,预言超辐射(Superradiance)现象,应该给的,可是现在人已经去世了。据说这位也是很有脾气,没有读过《红楼梦》所以不懂人情练达即文章的道理,所以没有得。这个据说还有待于考证。

  另一篇是意大利人Bonifacio的1975年论文,正式定义了超荧光,很有希望。虽然该论文引用至今不到400次。在google 搜索 superfluorescence 一词,是第二条。

  实验上的第一个超荧光是1972年麻省理工 M. S. Feld 在气相中观察到的,很有希望。实验上的第一个固体超荧光是1982年德国人 L. O. Schwan 报导的,很有希望。这样三个人可以共同分享。

  4.霍金 (Stephen Hawking) 和宇宙大爆炸

  霍金的名声很响亮,但是要拿诺贝尔奖,行内人士普遍不看好,私下都说根本没有戏。好像是工作因为纯粹理论,得不到验证。宇宙大爆炸也得不上,同样问题。

 5.激光控制化学反应

  这一主题前几日博文里面提到过,刚提出来的时候很热门了一段时间,后来发现行不通。主要原因是,一个分子里面有很多化学键,虽然能量不同,但是都紧密团结在一起的,牵一发而动全身。激光注入能量想打断某个特定的化学键,结果实际上往往是另一个。分子具有很强的大罗周天功或者很好的太极拳功夫,面对激光的射击,能及时转换周身穴位,让点穴不成,就算拿刀砍胳膊,最后得到的是一绺头发或者什么都没有。或许你能记忆起来电影matrix (黑客帝国)里面那个女人眼中帅哥躲避子弹的功夫,感觉到已经很快了,其实分子更快,因此激光打不中。

  这也是西方典型的头疼医头脚疼医脚思维的弊端,我觉得这还是需要中国的古老哲学,易经理论和中医学的思维。

  将来,如果有人能做得很好,激光控制化学反应,一定要得诺奖的。

  此领域的一个大牛是,斯坦福大学的Richard N. Zare。科普 Zare的工作,相信科学网上大博主王鸿飞更有资格。

  6.黑格斯粒子和杨振宁

  黑格斯粒子今年2012实验上刚看到一点苗头,前一阵热炒。因为没有实验确定,所以不能给。我觉得需要过上几年,等到试验结果确定了就可以给。

  同时,是不是也应该给杨振宁?我觉得应该有可能,理由是杨-米方程规范场理论。杨已经得过一次了,已经暗示了可以梅开二度,还有mills 已经去世了,可能性就变小了。

  黑格斯粒子凸现杨振宁梅开二度再拿诺奖可能性大增  

  7.玻色-爱因斯坦凝聚 BEC

  这可是一个传统授奖的领域了,超流体,超导体,原子体系的玻色-爱因斯坦凝聚,包括相关领域如激光冷却技术等。

  铁基超导我觉得没有可能,国家可是投入了海量的研究基金的,更早的二硼化镁也没有可能。

  未来正确的超导理论一定要得的,问过一些很熟悉此领域的,都说现在还根本没有出现。

  还有一个没有解决的大问题是激子的玻色-爱因斯坦凝聚,激子存在于固体中,如半导体材料中。这一问题自1962年预言以来,出现了各种各样的答案,但是都得不到公认,相信正确答案已经出来了藏在其中,再等几年有了公认再说。

 8. 光子晶体 Photonic Crystal

  这个领域应该给,但是觉得排队中没有优先权,不是要紧。

  还有其他要紧的。Eli Yablonovitch, Sajeev John, Yablonovitch是美国两院院士,现在的名气比在加拿大的John大得多,但实际上他们几乎同时在1987年提出了光子晶体的概念。

 9. 光镊技术:Optical tweezer: Arthur Ashkin

  这个可能比较偏,而且大家会觉得太简单,不就是个激光聚焦束么,凭啥得奖?但这项技术早已广泛运用到物理,化学,生物学各个领域。朱棣文用激光冷却原子的实验就是利用了Optical Tweezer。我老认为应该得奖。博主盛兴的分析非常好。

 10.光学感应透明和快慢光

  汤森路透使用引用因子预测了这项。

  “for the experimental demonstration of electromagnetically induced transparency (Harris) and of ‘slow light’ (Harris and Hau)”

  Stephen E. Harris ,Stanford University

  Lene V. Hau ,Harvard University

  在光学共振范围内折射率有突变,这个大学本科的基础光学都说清楚了。如果能玩出很大的实际应用来,象激光二极管和光纤那样,就可以授奖,但是,感觉到目前还差得较远。

  非线性光学领域内容非常丰富,强光导致自感应透明,比这个光学感应透明有意思多了,但是已经给了诺奖了(布鲁姆玻根),可惜沈元壤老先生,可是立下了汗马功劳的。

  光速不变原理将来也很难打破,所以去年中微子超光速注定成为一场乌龙。慢光也是一种玩法,就是玩弄一下光的相速度和群速度而已。有人在跑步机上疾跑,尽管很累,不是还停留在原位?如果同样在传送带上跑,或者跑上电动楼梯,不就很快了吗?科学领域卖油翁的故事。

  


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