诺奖阿秒光脉冲有什么用？中国科学院袁岚峰：推进医疗诊断、基础科学研究 | 郑松毅

郑松毅风云之声 2024-01-18

搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第32期，对话中国科学院科学传播研究中心副主任、中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰。

嘉宾简介：

袁岚峰，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员、中国科学技术大学科技传播系副主任、中国科学院科学传播研究中心副主任，科普专家，被评为“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物。

划重点：

1.阿秒光脉冲可被理解为高速相机原理，想抓拍到人运动过程中的精彩瞬间，需要一个反应速度快的相机。它正是微观反应研究中的“高速相机”，可观察电子运动的瞬间过程。

2.阿秒光脉冲目前处在基础研究阶段，它打开了一扇门，但门后有什么还需要我们去探索。

3.除了在医疗诊断方面能用阿秒光脉冲进行无损分子检测外，其在物理、化学、生物等研究领域也将发挥重要推动作用。

4.现在得奖的重要因素除了要做出科研成果，还要锻炼好身体，活得够长才行，因为它只颁给活着的人。

出品｜搜狐科技

作者｜郑松毅

北京时间10月3日下午，瑞典皇家科学院揭晓了2023年诺贝尔物理学奖，科学家皮埃尔・阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨・克劳斯 (Ferenc Krausz) 和安妮・卢利尔 (Anne L'Huillier)获奖，以表彰他们在阿秒光脉冲方面所做出的贡献。

据诺贝尔奖官网消息，2023年每项诺贝尔奖的奖金都增加了100万瑞典克朗，达到1100万瑞典克朗，约合人民币720万元。

什么是阿秒光脉冲，研究它有什么用？

中国科学院科学传播研究中心副主任、中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰向搜狐科技介绍，“阿秒是10的负18次方秒，是目前人们所能控制的最短时间量级。一秒里有多少个阿秒，就相当于目前的宇宙年龄里有多少秒。阿秒光的高分辨率可以用于观察一些瞬间过程，例如电子的运动。”

他补充解释道，阿秒光脉冲可以被理解为高速相机原理，想抓拍到一个人运动过程中的精彩瞬间，需要一个反应速度快的相机。阿秒光脉冲正是微观反应研究中的“高速相机”。

读中学时，总听到化学老师举着课本讲述化学反应发生时电子得失的变化，但遗憾的是从没真正见到过电子运动的实际观察图。袁岚峰表示，这将被阿秒光脉冲实现，原子核的典型运动时间尺度是飞秒（10的负15次方秒），而电子的运动时间尺度正是阿秒。

一项新研究发现诞生后，总会催生人们对其应用场景的期待。

袁岚峰坦言，“阿秒激光目前还没有多大用处，它的应用是刚刚开始，还都是在基础研究方面。”但这并不代表阿秒光脉冲没有未来应用潜力，他强调，诺贝尔奖官方给出的科普材料中介绍道，一种从人体取样后，用阿秒光脉冲进行无损分子分析的新型医疗诊断技术正在萌然而生。

早在2018年，诺贝尔物理学奖曾颁发给飞秒激光，当时发现时也没有匹配到合适的应用场景，但飞秒激光现在已被广泛应用于眼科激光手术等领域。

他指出，除医疗领域外，阿秒光脉冲因具备看清电子运动的能力，在物理（凝聚态、超导）、化学、生物等研究领域也将发挥重要推动作用。

“目前阿秒光脉冲虽还是基础研究阶段，但让我们能够理解某些过程，或是有可能发现一些以前意想不到的过程。发现新奇的科学现象，永远是科学家的第一目标。它打开了一扇门，但是这个门后面有什么还需要我们去深入探索。如同爱因斯坦是因为解释光电效应获得诺贝尔奖的，但刚开始发现光电效应的人绝没有想到这个效应现在会被广泛应用于手机拍摄。”

为何阿秒光脉冲最早从1988年就开始研究，至今才被颁奖？

袁岚峰介绍，诺贝尔奖存在一个很有趣的现象，开始阶段往往授予的是一些比较年轻的科学家，到后来得奖者的年龄越来越高。这是因为诺贝尔奖随着科学的快速发展出现了排队现象，新增的科学研究越来越多，诺贝尔奖评委需要花时间去评判，再按顺序颁奖，从而出现了“延迟颁奖”的情况。

他开玩笑说道，“现在得奖的重要因素除了要做出科研成果，还要锻炼好身体，活得够长才行，因为它只颁给活着的人。”

在外国科学家频频获奖后，很多网友好奇，中国不乏创新精神，但为何诺贝尔奖获得者屈指可数？

袁岚峰认为，科学研究分为定性和定量两种突破。定性指的是从零到一的突破，重要的是告诉大家这件事是可以做的；而定量指的是从一到一百的突破，是在实验初次做成后再不断优化的过程。

“从零到一的研究突破往往是最受人关注的，颁奖也会优先想到这些人。我们科学家在这方面还比较少，中国大部分做的是从一到一百，在这个阶段做的非常好。例如铁基超导是日本科学家在2008年最初发现的，但此后的成果绝大多数都来自中国。然而如果铁基超导获得诺贝尔奖，那排在第一位的肯定还是日本科学家。这并不是因为中国人缺乏创造力，而是因为中国从21世纪才真正开始大力发展现代科学，我们做这个事情的时间太短了。我们在很多领域还处于‘工欲善其事必先利其器’的阶段，例如建造天文望远镜。不久前，中国科学技术大学与中国科学院紫金山天文台合作的墨子巡天望远镜就刚刚在青海冷湖建成。当这些基础设施完善后，中国从零到一的突破自然会多起来。”

关于诺贝尔物理学奖

诺贝尔物理学奖是根据瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的遗嘱，以其部分遗产作为基金创立的5个奖项之一，旨在奖励在物理学领域里做出突出贡献的科学家。其余4个奖项分别为化学奖、和平奖、生理学或医学奖和文学奖。

1901年至2022年间，诺贝尔物理学奖共计颁发了116个奖项，共诞生了222位得主。由于约翰·巴丁是唯一一位曾于1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖的获得者，这意味着共有221人曾获得诺贝尔物理学奖。

2022年，诺贝尔物理学奖颁给了法国物理学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）、美国物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽（John F. Clauser）和奥地利物理学家安东·塞林格（Anton Zeilinger）以表彰“用纠缠光子验证了量子不遵循贝尔不等式，开创了量子信息学”。

2021年，诺贝尔物理学奖被授予三名科学家。其中，日裔美籍科学家真锅淑郎和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼因“建立地球气候的物理模型、量化其可变性并可靠地预测全球变暖”的相关研究获奖，意大利科学家乔治·帕里西因“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”获奖。

2020年，诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者，因为“他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞”。英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖；德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。