造出了50億年不差一秒的鐘 紹興籍美國國家科學(xué)院院士葉軍
他以在光頻測量領(lǐng)域的突破性成就,被國際同行公認(rèn)為光學(xué)領(lǐng)域的偉大人物之一。
2011年,他當(dāng)選為美國科學(xué)院院士。
2014年,,他制造出的原子鐘,成為世界上最準(zhǔn)的鐘,,能讓整個(gè)地球的歷史里,,都不差一秒鐘。
2015年,,他被世界著名的諾獎(jiǎng)?lì)A(yù)測機(jī)構(gòu)湯森?路透集團(tuán)預(yù)測為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)熱門之一……
從紹興出發(fā)
走到物理世界之巔
從紹興出發(fā)
走到物理世界之巔
11月1日,,美國科學(xué)院院士,、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的候選人葉軍回到紹興,,參加紹興一中1985屆高三(3)班畢業(yè)30周年紀(jì)念。
在紹興一中1985屆高三(3)班師生畢業(yè)合影前,葉軍略彎腰,,貼近這張泛黃的照片,,仔細(xì)看著一張張熟悉又陌生的面孔,盡管照片上并沒有他本人,。
“蠻遺憾的,,當(dāng)年沒能和老師同學(xué)一起留張畢業(yè)照?!比~軍有點(diǎn)悵然若失地說,。
1985年夏天,紹興一中高三學(xué)子即將如蒲公英般四散,,踏上新的征途時(shí),,葉軍早已提前一個(gè)學(xué)期,離開母校紹興一中,,被保送進(jìn)入上海交通大學(xué)物理試點(diǎn)班,。
葉軍,1967年11月出生于紹興油車弄(注:現(xiàn)城市廣場原址)一知識(shí)分子家庭,。父親葉善祥,,畢業(yè)于大連海軍指揮學(xué)院,母親樊常紅,,生物物理學(xué)畢業(yè),,曾擔(dān)任過紹興市科委副主任。
葉軍自幼聰穎過人,,初識(shí)字后,,把家里的幾大柜藏書都看了一遍。他常說,,書籍里有豐富的知識(shí),,有做人的道理。他在紹興一中初中,、高中階段,,成績一直遙遙領(lǐng)先,沒有掉出過年段前三,。
“葉軍各科成績都很好,,也很愛玩,但更靜得下心來聽課做作業(yè),,這點(diǎn)令我印象深刻,。”“瘦瘦高高的,,各科都很好,,是典型的學(xué)霸,。”這是葉軍的班主任,、任課老師對(duì)他的一致評(píng)價(jià),。
在此次同學(xué)聚會(huì)上,這位高大儒雅的物理學(xué)家再三謙虛地說,,“高中期間,,某某同學(xué)的成績都比我好,我只是機(jī)遇好而已,?!?br /> 葉軍豈只是機(jī)遇好,為了探索物理世界的奧秘,,他遠(yuǎn)赴美國求學(xué),,用了30年時(shí)間,站在了物理世界之巔,。
11月2日,,葉軍在紹興文理學(xué)院“風(fēng)則江大講堂”做了一場有關(guān)原子鐘的科普?qǐng)?bào)告:“讓這世界有光,它能告訴我們時(shí)間,?!边@詩意的題目頗符合這位德智體全面發(fā)展的學(xué)霸的一貫形象。
在容納上百人的大會(huì)議室里,,葉軍面對(duì)父老鄉(xiāng)親感慨萬千地說:“30年后,,回到母校,來到紹興文理學(xué)院,,仿佛又回到了年輕時(shí)代,。一方面同窗之情永難忘,另一方面師長對(duì)我的培養(yǎng)之情,,就像父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩,。”
研制出7000萬年
僅誤差1秒的原子鐘
美國,,落基山下,,科羅拉多大學(xué)聯(lián)合研究中心。這個(gè)看上去并不起眼的小樓,,卻是全世界最先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)室之一,,曾經(jīng)產(chǎn)生世界上最低的溫度,也制造出世界上最精準(zhǔn)的原子鐘,。
實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人葉軍,,大部分時(shí)間都待在這幢設(shè)備和線路密布的實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn),夜以繼日,。
在時(shí)間的長河里,,1秒只不過是時(shí)鐘的一聲“滴答”,。但對(duì)物理學(xué)家來說,這聲“滴答”的定義和測量卻走過了漫長的路程,。無數(shù)物理學(xué)家孜孜不倦,只為提高時(shí)間測量的精度,。
1952年,,國際上制成第一臺(tái)銫原子鐘。現(xiàn)存放于美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)的銫原子鐘,,精度為每3000萬年誤差1秒,。
有沒有比這更精確的時(shí)鐘呢?
1984年,上高中的葉軍參加了全國首屆高中物理競賽,。獲獎(jiǎng)之后,,他更是深深地愛上了物理,選擇物理作為自己的終生職業(yè),?!爱?dāng)你愛上自己的工作時(shí),做任何事情時(shí)都想著自己的實(shí)驗(yàn),,實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不只是工作,,更是生活?!彼f,。
他在美國做研究生時(shí),導(dǎo)師曾在實(shí)驗(yàn)室里貼了一張紅色的醒目字條,,上書:“如果你不想在星期六工作,,那你星期天也不要來工作!”
“導(dǎo)師試圖通過幽默的語言,,告訴我們,,當(dāng)你開啟實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備后,必須把整個(gè)實(shí)驗(yàn)做完,,哪怕是通宵達(dá)旦,。”
而葉軍的同事,、第一位提出在月亮上面放一個(gè)鏡子來測量地月距離的教授,,則經(jīng)常講一句話:“如果你在實(shí)驗(yàn)室里干上一個(gè)星期,可以省你上圖書館一小時(shí),,很值,。”在葉軍聽來,,這話大智若愚,,隱藏大智慧,,做基礎(chǔ)物理工作的科學(xué)家,如果不動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),,永遠(yuǎn)不知道知識(shí)的對(duì)與錯(cuò),,如果你的知識(shí)永遠(yuǎn)從圖書館來,就永遠(yuǎn)沒有創(chuàng)新,。
2006年至2007年間,,葉軍經(jīng)常吃住睡都在實(shí)驗(yàn)室。
2007年下半年,,才40歲的葉軍,,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出了一口鐘,每7000萬年僅誤差1秒的鍶原子鐘,,這項(xiàng)成就震驚了美國物理學(xué)界,。2007年度的卡爾?蔡司研究獎(jiǎng)、2007年度的拉比獎(jiǎng),,這些世界光學(xué)領(lǐng)域最著名的獎(jiǎng)項(xiàng),,都授予了葉軍,他也被國際同行公認(rèn)為光學(xué)領(lǐng)域的偉大人物之一,。
再造50億年
也不差一秒的鐘
2014年,,一個(gè)名為吉尼斯的時(shí)鐘破了時(shí)鐘精確度的紀(jì)錄,在50億年中誤差不超過一秒,,它還靈敏到可以顯示出重力對(duì)時(shí)間的影響,。這口鍶晶格鐘比之前的紀(jì)錄保持者,美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的量子邏輯鐘準(zhǔn)確度提高了50%,。
而這口原子鐘的研制者又是葉軍團(tuán)隊(duì),!
“50億年,這個(gè)時(shí)間比地球的年齡還要長,。我還期待原子鐘在5~10年間實(shí)現(xiàn)更多的突破,,能夠?qū)r(shí)鐘的準(zhǔn)確性提高到在整個(gè)宇宙年齡的范圍內(nèi),誤差不超過一秒,?!?br /> 這口原子鐘,是怎樣一口鐘呀,。
葉軍幽默地說,,人要保持年輕據(jù)說有兩大秘笈:一是經(jīng)常談戀愛,二是經(jīng)常探索新事物,。而科學(xué)家們興趣在后者,。
在過去的25年中,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)曾經(jīng)5次發(fā)給原子,、分子,、光學(xué)領(lǐng)域的14位科學(xué)家,,足見這些領(lǐng)域的重要性。其中包括華裔物理學(xué)家朱棣文教授,,而他們的工作或多或少都與原子鐘的研究有關(guān),。
2012年的諾獎(jiǎng)物理學(xué)家將原子鐘的精確度提高到了前未所有的高度。葉軍如果想往前更進(jìn)一步,,必須站在大師的肩膀上,,再有創(chuàng)新的想法!
“他測一次,,我就測一千次?!比~軍說,,這一想法雖好,卻非創(chuàng)新,?! ?br /> “如果對(duì)一千個(gè)原子、一萬個(gè)原子同時(shí)進(jìn)行測量,,且實(shí)現(xiàn)每一個(gè)原子都測得非常精確,,這一方法比諾獎(jiǎng)物理學(xué)家的只測一個(gè)原子自然要精確得多?!比~軍打算這么干,,當(dāng)然它的難度也大得多。用一個(gè)通俗的例子來比喻,,相當(dāng)于,,如果家里只有一個(gè)孩子,他調(diào)皮,,你當(dāng)家長還好控制,;如果家里有10個(gè)孩子,每一個(gè)孩子都很調(diào)皮且貪玩,,對(duì)家長而言,,這是個(gè)很頭疼的事情。同理,,如果一千個(gè),、一萬個(gè)原子,一個(gè)往東一個(gè)往西,,而且它們之間還相互作用,,你不了解他們的習(xí)性,做出的原子鐘就不準(zhǔn)確,。
在過去六七年里,,葉軍致力于了解原子,,把原子之間的相互作用測準(zhǔn),把這口全世界最準(zhǔn)的鐘做出來,。
盡管在實(shí)驗(yàn)室,,葉軍經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗,但是他總是告誡自己,,不要?dú)怵H,,也許第二天結(jié)果就會(huì)出來。
2014年,,葉軍真的研制出了一臺(tái)原子鐘,,50億年也不會(huì)差一秒的原子鐘。
有了這口鐘后,,他又有了夢想:它是否可以成為人類探索宇宙中未知奧秘的最精密的科學(xué)儀器,?
這一探索過程令葉軍著迷。
400年前,,伽利略造出望遠(yuǎn)鏡之前,,誰也想不到今后能夠發(fā)現(xiàn)土星也有自己的月亮;拉姆齊教授發(fā)明精密譜線實(shí)驗(yàn)手段的時(shí)候,,沒人想到,,智能手機(jī)可以在世界上的任意角落精確定位和導(dǎo)航,告訴你擁堵的時(shí)候該走那條路,,這是在做基礎(chǔ)科學(xué)時(shí)想不到的,。
“對(duì)未知的探索精神非常重要,它可以幫助你打開新窗戶,,給你帶來意想不到的驚喜,。”葉軍勉勵(lì)紹興的學(xué)弟學(xué)妹,,“追求你感興趣的事情,,負(fù)起對(duì)社會(huì)的責(zé)任?!保ㄓ浾呱蛐l(wèi)莉 文)