诺奖大师来沪带学生一起“追光”
发稿时间:2023-11-09 15:21:00 来源: 中国青年报客户端
中国青年报客户端讯(梁启越 赵帅智 殷梦昊 中青报·中青网记者王烨捷)11月8日,法兰西公学院名誉教授、2012年诺贝尔物理学奖得主塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)在第四期“浦江科学大师讲坛”上,带着中国学生一起“追光”。

光学是物理学中古老的学科,又是当前科学研究中最活跃的学科之一,推动着人类对自然的认知不断深化和人类社会的进步。科学家眼中的“光”是什么样的?阿罗什从自己的求学生涯讲起,追溯17世纪以来光的科学史,并向大学生们介绍了新型量子技术的发展前沿。
复旦大学校长、中国科学院院士金力主持讲坛,上海市各高校、中学师生及科研人员代表出席活动。
“我从年轻的时候,就为光的科学所折服和着迷。”阿罗什说,自己对光的研究源于兴趣。1966年,20岁的他进入巴黎高等师范学院的卡斯特勒-布罗塞尔实验室,开启研究生涯。
这间实验室大师云集——在阿罗什之前,他的导师卡斯特勒在1966年获诺贝尔物理学奖,实验室的另一位科学家布罗塞尔则是法国量子光学学派奠基人,“我非常高兴,也非常幸运能够在这样的环境中受到熏陶”。

2012年,阿罗什和美国物理学家大卫·维因兰德因“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能 ”获得诺贝尔物理学奖。他通过量子技术,运用原子和光设计了一个现实中可行的实验,成功驯服原子和光子并观察到量子叠加。这种检测方法在观察的同时不介入,这让量子物理学创始人所设想的思想实验变为现实。
“如果你要成为一名科学家,首先必须要有激情和热情,要对外部世界有探索的好奇心,必须能够在某些领域做非常深入的研究,对知识的探索与渴求有非常强烈的追求。”阿罗什认为,个人的倾情投入在科学的创新探索中不可或缺。
他说,要真正为现有科学带来革新,不仅要和同时代研究者们交流合作,也要向历史上伟大的科学先驱们追问学习,“如果你要做科学,必须要和一群才华横溢的科学家团体为伍,历史上那些星光熠熠的科学家,都会成为你不断激发热情、探索全新科学前沿的动力”。
他介绍,20世纪开始,量子理论反哺光学,推动了一系列突破性技术的发明和革新。现代生活中人们习以为常的电子计算机、核磁共振扫描仪、GPS等等,无一不以量子理论为基础。
“基础科学和技术之间是共生的。” 阿罗什总结,伽利略望远镜和惠更斯摆钟的发明使得空间和时间的精确测量成为可能,在此基础上,光的特性被发现。人们对光的新认识,又不断促成更精确设备的发明,基础研究与技术革新之间形成的良性循环,帮助物理学家更高效、更精确地观察、证实或证伪。
如今,第二次量子革命已经拉开序幕,相较于第一次量子革命“只问量子理论能让我们做什么”,人类现在更多要探究“为什么”,并充分发挥主观能动性,利用叠加和纠缠等量子特性,在量子计量、量子通信、量子模拟、量子计算等领域大展身手。
未来,随着测量的手段不断进步,基础研究可以被推进到分子级、原子级,甚至更细。“我们也可以使用这样的研究能力,去探索一些电磁科学和生物科学领域最前沿的技术。” 阿罗什说。至于量子计算机到底何时能够出现,他坦言“真的不知道”,但与“不确定性”共舞,是科学研究的特点,也是其最美妙之处。