(中科院院士中科院上海光机所研究员)

  1997年度诺贝尔物理奖授予了在激光冷却气体原子研究工作中做出突出贡献的3位科学家,这件事对我国科技界震动很大。有几位与我同行的专家教授几次在学术会议上说“王育竹提出的激光冷却气体原子的物理思想与现在使用的机制是一致的。”有位教授激动的说:王育竹距诺贝尔奖只差一步!……”

  当然,事实并非如此,但不少人都关心过这件事,因此,我想谈谈诺贝尔奖的问题。首先,需要说明我不认为我能得诺贝尔奖,也不认为自己有这么高的造诣。但作为我在中国现实环境中所经历过的一段重要过程,应该总结一下经验,供年轻人参考或许还是有意义的。

  1978文化大革命结束后,科研的春天来到了。我和我的同事们在工厂与工人结合了7年,完成了“远望一号”和“远望二号”测量船上的铷原子钟研制任务,回到了研究所,又开始了科研工作。搞什么研究课题呢?我到图书馆去查文献资料,我查到了汉斯和肖洛1976年发表在《光通讯》上的一篇关于“激光冷却气体原子”的论文。当我学懂了这篇文章后,“激光冷却气体原子”对我产生了巨大的吸引力。因为,我清楚的知道,原子钟的精确度是受限于原子的热运动速度。如果能降低原子的温度,即减低原子的热运动速度,那么,原子钟的精确度就会大大的提高。这不仅对原子钟研究,而且对原子物理以及基本定理的验证研究都有重大意义。我在当时并没有意识到这个课题的成功将可能获诺贝尔奖,但我意识到它的重要性和价值。

  作为一个原子钟研究的工作者,我自然会全身心的投人到“激光冷却气体原子”的工作中去。应该说,这是一个好机遇。其实,机遇对每一个科学工作者都一样的。因为,科学总在不断的发展,总有一些新的、重要的科学技术问题会产生,需要人们去解决,这里就有机遇。问题是当机遇到来时,能否意识到它的重要性,能否紧紧的抓住机遇,这就要看一个人的学术积累和工作的勤奋。华罗庚先生说:天才在于积累,聪明在于勤奋”。当然,运气也是非常重要的。所以,生活在本土上的中国人也同样有这样的机遇。

  当时,“激光冷却气体原子”这个领域是一片空白,只要你决心投入和潜心研究,你就会有创造,应该说我十分幸运。搞科研的人一生中都在学习、提高、探索和思考,但这一段时间里我像着了迷一样的提问、学习和思考。当我理解了激光冷却气体原子与多普勒频移的关联后,我提出了两种与多普勒效应相关的激光冷却气体原子的新方法。更进一步我又联想到,铷原子钟中有光频移效应——既然多普勒频移可用于激光冷却气体原子,那么光频移为什么不能用于冷却气体原子呢?

  经过一段分析研究后,我提出了利用交流施达克效应(光频移效应)应用于激光冷却气体原子的设想。我先后提出了“积分球红移漫反射激光冷却气体原子”(全国光频标论证会,1979,四川成都)、序列脉冲激光冷却气体原子”(全国光频标论证会,1979,四川成都)和利用交流施达克效应激光冷却气体原子”(《科学通报》,1979、《激光》,1980)等论文报告。前两项物理思想是多普勒冷却机制,与诺贝尔获奖者菲利普斯(Phillips1983年的工作相似。他们用磁场变化补偿多普勒频移,我用光线人射角的变化和序列脉冲的光谱宽度补偿多普勒频移。后一项物理思想与诺贝尔获奖者S. Chu(朱棣文)和Cohen-Tannoudji 1989年提出的低于多普勒冷却极限的Sisyphus冷却机制相一致。他们提出在驻波场中的光频移与自发辐射结合可冷却气体原子,而我提出光场在时间上和空间上的非均匀性所产生的光频移与自发辐射相结合可以冷却气体原子。19798月诺贝尔获奖者肖洛教授来华讲学,并访问了我们实验室。他是“激光冷却气体原子”物理思想的提出者,我向他讲述了我的想法,他说“这个思想是新的、合理的,表达是直接的和清晰的,我建议你马上发表”。他鼓励我要把实验做出来。

  对实验物理研究而言,提出原创性的学术思想固然重要,但更重要的是从实验上展示它的可行性和它的重要的前景。尽管我提出了这些思想比国外同行早:了510年,但是,我们没能从实验上做出来。为什么我们在那么多年里不能有所作为呢?这里有主观上和客观上众多原因,这是应该总结和思考的问题。

  首先,主观上缺乏强烈的攀顶峰精神。朱棣文说:他就是要为获诺贝尔奖而奋斗。在我们的思想中,不可以有要为自己的某个目标而拼搏奋斗的想法,更不敢想一一要为获诺贝尔奖而奋斗。因为当时认为,那是个人“名利思想”,是“白专道路”,没有把个人的成功与人民的利益统一起来。实际上,国家和民族的富强是建立在个人的努力和奋斗的基础之上的,中国成功的科学家越多,国家才越强大。要创新就有风险,需要巨大的胆量和勇气去承担风险,由于缺乏这种攀顶峰精神,当遇到巨大的客观困难时,就没有勇气去顽强的拼搏奋斗。

  在客观上,我们不够重视基础性研究。当时的科研政策是“以任务带学科”,在过去的年代里“以任务带学科”确实推动了我国科技事业的发展,“两弹一星”的辉煌成果证明了它的正确性。虽然,它并没有不支持基础研究的含义;但在强调任务带学科的同时忽视了与任务好像无直接关联的基础性研究。1979年“文化大革命”结束不久,我多渠道向各方写申请报告,要求支持开展激光冷却气体原子的研究。但报告送出后,如石沉大海,没有回应。甚至认为“目前看不出用途,以后再考虑”。由于失去了良好的机遇,延误了我国这项研究的进展。

  “激光冷却气体原子研究”在中国和在日本所得到的支持不一样。1979年底我有机会到日本东京大学作短期访问学者,想找到一个实验室能进行这项实验。当时,日本没有一个研究室开展这项工作,我多次在学校和研究所作报告,希望有人愿与我合作。我的报告引起了东京大学应用物理系清水富士夫教授的兴趣。当时,他正进行铜蒸汽激光器的研究,他愿与我进行激光偏转原子束的实验。我们找到了东京大学分子光谱实验室,那里有先进的激光器和分子束设备。在1980年的新年假日里,我们进行了首例激光偏转钠原子束的实验,展示了光压力的作用。此后,清水富士夫教授开始转向激光冷却气体原子的研究。他的开题很快得到批准,顺利地申请到一大笔经费,建立了一个很好的实验室。他是日本开展激光冷却研究的创始人,已成为国际上著名的科学家。据称,由于他的冷原子全息研究成果,很有可能获诺贝尔奖。

  做一项好的研究工作和做出好的研究成果需要有较好的设备和良好的技术支撑,如我们需要高频率稳定性的激光器和超高真空设备,国产设备达不到要求,只能利用国外现有的先进技术才能完成这个实验,这就需要一定的经费买设备。那时,没有完善合理的学术评审机制,而拨款制度是计划分配,得不到领导的支持就没有经费。因此,开展这项新的研究工作就十分困难。我们只能用分配到研究室里的一点经费来建立所需装置:原子束装置的激光器设备等。我们用了近十几年的时间,才建立了这些装置。若在国外只要是新的独具匠心的学术思想,一般总能申请到经费,通常用半年或一年就能作出结果;而我们要用10年时间建设备,然后才能开始研究工作,显然难以与国外科学家竞争。

  在当时,我们的学术环境不好,信息闭塞,与外界交流不畅,能获得高水平专家教授指导的机会就更少。我们不太提倡学术上的自由讨论,虽然,我们提倡“百家争鸣”,但是由于某些原因,大家很少争论,已没有自由争论的习惯,不利于新学术思想的成长。因此,我们需要创造一个好的、宽松自由的学术环境,提倡学术上的自由讨论,鼓励提出新的、独具创意的学术思想。另外,做好研究工作还需要一个好的研究集体。我的研究组是一个很好的集体,在完成原子钟研制任务中做出了十分出色的工作。但是,当需要转向基础物理性研究时,研究小组也应进行重新组合,吸收新的成员和新的思想。补充新鲜血液,增加新的活力,以利于科研工作的快速发展。

  目前,我们的国家正处在高速发展的新时期,“科教兴国”的国策和“创新工程”的实施,将大大加速我国科学技术的发展。我们的科研环境已有很大改善,科研条件日臻完善,青年一代已能肩负起建设科技强国的重任。现在,我国正处在出创新成果的好时期,中国科学家获得诺贝尔奖已为期不远。我们必须不拘一格地选拔优秀人才,为年轻人创造一种脱颖而出的环境,提高科研队伍的素质。科学研究的核心是创新,要创新就要有创新的意识,就要敢于破除某些陈旧的、保守的思想方法和突破现有科学技术的界限,创造新的成果,开创自己的科研道路。