9月21日，2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主，Arthur Ashkin在美國(guó)新澤西的家中去世，終年98歲。
昨天，他的親屬向外界確認(rèn)了這個(gè)消息。
△圖源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)
Arthur Ashkin最重要的研究成果，就是發(fā)明了從物理學(xué)到生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都廣泛使用的工具“激光鑷子”。
他的故事十分傳奇，參與過(guò)美國(guó)核武器研究、諾獎(jiǎng)靈感來(lái)自無(wú)意聽(tīng)到的對(duì)話，后來(lái)卻被同組華人科學(xué)家“搶”走了諾獎(jiǎng)……
這位為廣大科研人員提供“生產(chǎn)工具”的Arthur Ashkin，有著怎樣的人生經(jīng)歷？
放棄核武器，轉(zhuǎn)投激光研究
1922年9月2日，Arthur Ashkin出生于紐約布魯克林區(qū)。
Ashkin家是來(lái)自烏克蘭的猶太裔移民。
二戰(zhàn)期間，阿什金在哥倫比亞大學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作，為當(dāng)時(shí)美軍用的軍用雷達(dá)開(kāi)發(fā)了一種磁控管。
1947年，他從哥倫比亞大學(xué)畢業(yè)，獲得物理學(xué)學(xué)位。
Arthur Ashkin的哥哥，Julius Ashkin，也是一位核物理學(xué)家，當(dāng)時(shí)服務(wù)于美國(guó)的核武器研究——曼哈頓計(jì)劃。在兄長(zhǎng)的引薦下，Arthur Ashkin也加入了曼哈頓計(jì)劃。
當(dāng)年參與美國(guó)核武器研發(fā)的不少科學(xué)家，都為開(kāi)發(fā)毀滅性武器而自責(zé)，其中最著名的是曼哈頓計(jì)劃的總負(fù)責(zé)人奧本海默。
在美國(guó)對(duì)日本使用核武器之后，他在國(guó)會(huì)發(fā)言：“我的雙手沾滿鮮血……”
而Arthur Ashkin也在1952年完全退出了曼哈頓計(jì)劃，但他的理由，并不是人道主義。
因?yàn)樗母绺缣^(guò)優(yōu)秀，Arthur總覺(jué)得自己活在兄長(zhǎng)的光環(huán)下——“我被稱為阿什金的弟弟阿什金”。
于是，小阿什金決定轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。
1952年獲得康奈爾大學(xué)的博士學(xué)位后，Arthur Ashkin加入貝爾實(shí)驗(yàn)室，研究微波。大約十年后，他開(kāi)始專注于激光和非線性光學(xué)，并且一直在這個(gè)領(lǐng)域探索，直至1992年退休。
Arthur Ashkin的主要科研、職業(yè)生涯全部在貝爾實(shí)驗(yàn)室度過(guò)。
1963-1983年，他擔(dān)任貝爾實(shí)驗(yàn)室激光系領(lǐng)導(dǎo)，他最重要的“激光鑷子”成果，就是在這期間取得的。
“偷聽(tīng)”來(lái)的諾獎(jiǎng)靈感
Arthur Ashkin獲得諾獎(jiǎng)的研究成果，是發(fā)現(xiàn)了激光對(duì)微觀物體的捕捉現(xiàn)象。
并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了“激光鑷子”，準(zhǔn)確的說(shuō)，是“光阱”。
激光鑷子可以捕捉、移動(dòng)小至原子，大致細(xì)菌微生物的物體，如今廣泛運(yùn)用在物理、生物醫(yī)學(xué)等等廣大研究領(lǐng)域。
而Arthur Ashkin的靈感來(lái)源，卻是一次偶然“偷聽(tīng)”到的對(duì)話。
1966年，他作為貝爾實(shí)驗(yàn)室激光研究部門(mén)的負(fù)責(zé)人，去鳳凰城參加一個(gè)科學(xué)會(huì)議。
在那里，他偶然聽(tīng)到兩位研究人員討論激光的一些奇怪性質(zhì)：激光束中的塵埃顆粒會(huì)來(lái)回亂竄 。
這個(gè)時(shí)候，激光還是一個(gè)新東西，6年前才剛被發(fā)明出來(lái)。
這兩位研究人員認(rèn)為，造成塵埃位移的原因可能是“光壓”（light pressure）。
這里解釋一下，光壓是指光照射到物體上對(duì)物體表面產(chǎn)生的壓力，可以通過(guò)光的電磁理論或光的量子理論計(jì)算大小。
這番討論引起了Arthur Ashkin的注意，回到實(shí)驗(yàn)室后，他做了一系列實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，證明光壓并不是引起微粒位移的原因，真正的原因是熱輻射。
他用一個(gè)極其微小的透明玻璃球做實(shí)驗(yàn)。激光的光子通過(guò)這個(gè)球體，確實(shí)能夠把它推來(lái)推去。
但出乎意料的是，球體卻被“吸”在了激光束的中心。
其實(shí)這個(gè)現(xiàn)象用最簡(jiǎn)單的動(dòng)量守恒就能解釋：當(dāng)光子穿過(guò)球體并被它偏轉(zhuǎn)時(shí)，球體也向相反方向移動(dòng)。由于光束中心有大量光子，球體因此被驅(qū)使著向中心移動(dòng)。
Ashkin當(dāng)即意識(shí)到，通過(guò)兩束相互指向的激光束，可以捕捉微小的物體，并操控其移動(dòng)。1970年，他將這一里程碑式的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在物理學(xué)頂級(jí)期刊PRL上。
1980年，他又提出了一種利用光學(xué)陷阱來(lái)測(cè)量電子電荷的方法。
之后的1986年、他與貝爾實(shí)驗(yàn)室的同事，主要是美籍華人科學(xué)家朱棣文，完成了激光原子的第一次實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子的捕獲。
隨后，Arthur Ashkin又將這個(gè)新技術(shù)用于生物科學(xué)領(lǐng)域。他開(kāi)始嘗試用激光捕獲活著的微生物，1987年發(fā)表了相關(guān)結(jié)果。
他開(kāi)創(chuàng)的所謂”細(xì)胞內(nèi)部手術(shù)”，可以激光誘捕器在細(xì)胞內(nèi)抓取并移動(dòng)細(xì)胞核和葉綠體等大型細(xì)胞器。為生物醫(yī)學(xué)研究手段進(jìn)步作出巨大貢獻(xiàn)。
而Arthur Ashkin后來(lái)透露，激光捕獲微生物，其實(shí)也是一個(gè)“偶然”的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)在一個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行一夜后，他意外地在光束穿過(guò)的器材上發(fā)現(xiàn)細(xì)菌也被困住了。
盡管“偶然性”在Ashkin的研究中扮演重要角色，但“激光鑷子”的重要性卻是里程碑式的，諾貝獎(jiǎng)委員會(huì)根本無(wú)法忽略。
但是，第一個(gè)因?yàn)榧す獠东@技術(shù)獲諾獎(jiǎng)的，卻不是Arthur Ashkin本人。
“諾獎(jiǎng)將我遺忘了”
1997年，Arthur Ashkin當(dāng)年在貝爾實(shí)驗(yàn)室的主要合作伙伴，也是首次實(shí)現(xiàn)激光捕獲原子的主要研究者，美籍華人科學(xué)家朱棣文博士，獲得當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
朱棣文博士獲獎(jiǎng)的理由是：發(fā)明了用激光冷卻和俘獲原子的方法。
結(jié)果出來(lái)后，Arthur Ashkin在接受紐約時(shí)報(bào)采訪時(shí)十分不高興，認(rèn)為“自己被諾獎(jiǎng)遺忘了”。
但是，2018年終于獲得這個(gè)早該得到的物理學(xué)獎(jiǎng)后，Arthur Ashkin卻表現(xiàn)很平淡，他說(shuō)：“很早就不糾結(jié)獎(jiǎng)項(xiàng)和榮譽(yù)了，正在寫(xiě)新論文，不想慶祝舊的東西?！?/p>
縱觀激光輻射壓力之父Arthur Ashkin博士的一生，獲得了許多該領(lǐng)域的“第一”：第一個(gè)觀察到原子上的光學(xué)梯度力、第一個(gè)對(duì)原子進(jìn)行激光冷卻、第一個(gè)觀察原子光學(xué)俘獲。
基于這些研究，Ashkin 將這項(xiàng)工作擴(kuò)展到捕獲和操縱細(xì)菌，病毒和細(xì)胞等生物材料。Ashkin利用“光鑷”探索細(xì)胞內(nèi)部，操縱其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并為理解人體正常和患病狀態(tài)的新方法奠定基礎(chǔ)。
退休后，Arthur Ashkin的研究興趣轉(zhuǎn)向了太陽(yáng)能，實(shí)驗(yàn)室也變成了自家地下室。
他還曾半開(kāi)玩笑說(shuō)，自己關(guān)于太陽(yáng)能的研究再獲一次諾貝爾獎(jiǎng)也沒(méi)問(wèn)題。
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