朱棣文

朱棣文
(Stephen Chu),华裔美国物理学家,1997年诺贝尔物理学奖获得者

朱棣文教授1948年2月28日出生于美国圣路易斯。1985年,朱棣文在贝尔实验室工作期间,在研究利用激光冷却和捕获原子方面取得重大成就,为此获1997年诺贝尔物理学奖。

简介

出生日期:一九四八年二月二八日
籍贯:江苏省太仓县
专习学科:物理应用物理
现职:美国史丹福大学物理学和应用物理教授
教育背景:
1970年毕业于罗彻斯特大学,获数学学士和物理学学士。
1976年获加州大学伯克利分校物理学博士。
工作经历:
1976-1978 在加州大学伯克利分校做博士后研究。
1978-1983 任电磁现象研究贝尔实验室研究人员。
1983-1987 美国电话、电报公司贝尔实验室量子电子学研究部主任。
1987-至今 斯坦福大学物理和应用物理教授。
哈佛大学讲师(1987-1988);
实验天体物理联合研究所特邀访问学者(1989);
法国学院访问教授(1990);
史丹福大学教授(1990-至今);
史丹福大学物理系主任(1990-1993)。
研究经历和意向
原子物理中的宇称不守恒性。
固体中的能量转换和激发动力学。
毫微秒光谱学。
正负电子和对介子-电子对光谱学。
原子的雷射致冷和俘获。
单分子聚合体和生物物理。
显微技术。
奖学金、荣誉奖以及学术上的荣誉成员
罗彻斯特大学斯托达数学奖(1968)
罗彻斯特大学斯托达物理奖(1970)
伍德罗.威尔逊奖学金(1970)
国家科学基金会博士预备生奖学金(1970-74)
国家科学基金会博士后奖学金(1977-78)
美国物理学会理事(1978)
美国物理学会在雷射光谱领域的布洛依达奖(1987)
美国光学学会理事(1990)
美国物理学会和美国物理教师学会的理直脱迈耶纪念奖讲演(1990)
美国艺术和科学科学院院士(1992)
费塞尔国王国际科学奖得主之一(1993)
美国国家科学院院士(1993)
美国物理学会在雷射科学领域的亚瑟.萧洛奖(1994)
美国光学学会的威廉.梅格斯奖(1994)
部份学术机构职务
美国物理学会雷射科学专题组主席(1989-90)
美国物理学会雷射科学专题组副主席(1989-90)
″光学通讯″杂志副主编
美国光学学会杂志B专刊″原子的雷射致冷和俘获″的主编之一
量子电子学会议雷射科学节目委员会主席之一(1990),执行主席之一(1992)
国家科学基金会物理谘询委员会成员(1990-1993)
原子、分子和光学物理国家研究谘询委员会成员(1992-至今)
基础和应用科学家国际联合会量子电子学领域代表(1993-至今)
国家科学院自由电子雷射器评议会成员(1993-94)
美国-日本量子电子学讨论会主席之一(1993-94)
部份史丹福大学职务
人文和科学分院提名和晋升委员会(1989-90)
预算和规划决策委员会(1990-1992)
史丹福大学校长遴选委员会(1991-92)
间接成本核算委员会(1991-92)
人文和科学分院科学院顾问(1993-至今)
史丹福大学学科委员会评议员(1993-至今)
院级妇女招聘和留置委员会(1992-93)

事迹

瑞典皇家科学院1997年10月 15日宣布,本年度的诺贝尔物理学奖授予美国斯坦福大学物理教授朱棣文、美国标准与技术研究所的菲利普斯和法国学者科昂·塔诺季,以表彰他们发明了用激光冷却进行低温下俘获原子的方法。这是继杨振宁、李政道、丁肇中和李远哲之后又一位获得诺贝尔奖的美籍华裔科学家,也是华人4次获得诺贝尔物理奖。

尖端技术造福人类

10月15日凌晨,睡梦中的朱棣文被一阵急促的电话铃声惊醒,他的研究生率先向他报告了获奖的消息,起初朱棣文还以为是学生在跟他开玩笑,随后,一个接个探询和祝贺的电话不断打进来,朱棣文这才确信:"我是真得得奖了"。

在兴奋之余朱棣文坦言:事先已有一些预感,觉得自己的研究"非常地疯狂",所以得奖是"应该有一点机会的"。事实上,朱棣文从事该项研究已有14年,且取得一定的成就--1993年该项研究即获费萨尔国王国际科学奖。

据介绍,朱棣文从事的是目前世界上最尖端的激光致冷捕捉技术研究,有着非常广泛的实际用途,这项研究为帮助人类了解放射线与物质之间的相互作用,特别是深入理解气体在低温下的量子物理特性开辟了道路。在原子与分子物理学中,研究气体的原子与分子相当困难,因为它们即使在室温下,也会以上百公里的速度朝四面八方移动,唯一可行的方法是冷却,然而,一般冷却方法会让气体凝结为液体进而结冻。朱棣文等3位学者则利用激光达到冷却气体的效果,即用激光束(molassos) 达到万分之一绝对温度,等于非常接近绝对零度(摄氏零下273度)。原子一旦陷入其中,速度将变得非常缓慢,而变得容易俘获。该技术可以用来做精 确测量,特别是做"重力测量";人们还可以利用此技术做成重力分析图,由此解开地球上的许多谜团:例如观察油田的内层、勘探海底或地层内的矿物质,在生物科技上可以解读去氧核糖核酸(DNA)的密码;科学家还可以借此研究"原子激光",制造精密的电子元件;也可以测量万有引力,进一步发展 太空宇航系统,进行准确的地面卫星定位。科学家们普遍认为,这的确是一个了不起的研究成果。

科技世家一门豪杰

朱棣文1948年2月28日出生在美国密苏里州圣路易斯市一个学者之家。

朱棣文的祖父朱祝年是江苏太仓城厢镇的一位读书人,十分重视培养后代。大姑妈朱汝昭早年曾留学日本;二姑妈朱汝华早年留学美国任兰加哥大学化学工程教授,是中国第一代化学家;三姑妈朱汝蓉,1943留学美国攻读化学,也为一名化学教授。

朱棣文的父亲朱汝瑾1940年毕业于清华大学化工系,1943年留美就读於麻省理工学院, 1946年获该院化工博士,先后任美国圣路易、纽约及新泽西的3所大学教授,历任美国和欧洲60多家石油 、化学、导弹、核子工程及太空公司的顾问,亦是台湾中央研究院院士;其母李静贞出生於天津一名门之家,1945年清华大学经济系毕业后去美国麻省理工学院攻读工商管理。朱棣文的外祖父李书田是20年代清华大学毕业生,1923年公费留美,回国后投身教育事业,曾任国民政府教育部长。据了解,朱棣文父兄辈中至少有12位拥有博士学位或大学教授职位。因此,朱棣文说,出身学术世家对他今天取得的成就有相当的影响,关键的是,没有他们,就根本不会有我。

中西文化共育英才

朱棣文有一兄一弟。哥哥朱筑文是斯坦福大学医学院教授,专长DNA研究;弟弟朱钦 文是南加州比华丽山庄一家知名律师事务所的执业律师,都拥有博士学位。

成长在一个传统的中国家庭里, 朱棣文三兄弟从小就受到了东方文化的熏陶和培养 。从父母身上他学会了刻苦、勤劳和谦逊,美国的开放式教育也造就了他的幽默、风趣和自信。

朱棣文非常感谢父母在学习上给了他们很大的自由度。升到中学后父母就很少再过问3个孩子的功课,而且,一直鼓励他们要以自己的兴趣为主来选择科系专业,一旦选定目标就要持之以恒不懈努力。朱棣文高中毕业时,父亲本不赞成他选择物理学,认为善於绘画的儿子应该去学建筑 ,因为物理学界高手太多,不易出成就,而且做实验是枯燥无味的,然而朱棣文却对物理学情有独钟 ,学问做得津津有味。1970年他获得了纽约州罗彻斯特大学数学和物理双学士;1976年28岁时,获得柏克莱大学物理学博士学位,并在该校从事两年的博士后研究;1978年到美国贝尔实验室(目前属朗讯公司) 任电磁现象研究人员,因成绩显著并做得一手"漂亮实验"于1983年升任该实验室电子学研究部主任;1987年转任斯坦福大学物理学教授,1990年任该校物理系主任。从1983年起朱棣文开始从事原子冷却技术的研究,1985年发表第一篇学术论文。他荣获诺贝尔奖的科研项目的主要工作是1987年到1992年期间在斯坦福大学完成的。参加这项研究有很多科学家,和他一起获诺贝尔物理奖的人,朱棣文说,虽然他们是单独工作的,"各自从不同方面做成了这件事。虽然我们的具体目标不一样,但这是一个异曲同工的贡献,我们的工作将造福人类。"

面对荣誉泰然处之

朱棣文教授目前带着8个博士生 、2个博士后和2个大学生;每年给硕士研究生开2门课。在学生心目中,朱教授聪明非凡,谈吐风趣, 是一个值得学习的楷模,他们认为朱教授口才非常好,能将一场学术性很强的演讲讲得十分生动,在学生讨论时听上两三句就能一针见血地指出问题的症结所在。朱棣文教授对学生要求极严,他会经常出其不意地跑到实验室看他的研究生们的实验进度如何,如果因不努力而进度落后了他会毫不留情地批评。

朱棣文的工作十分繁忙,除带研究生及上课外,还要从事原子物理学研究。因此他很爱惜时间,即使在外出旅行等飞机时也会拿出一 张纸来做计算。然而,在日常生活中,他却是一个兴趣广泛的人,爱好打网球、游泳、骑自行车,还喜欢烹饪。他的父亲称赞他很能干、人缘好。总有一大堆朋友,而且很孝顺,老人家最爱品尝他做的烤鸭和他调制的香槟酒。

在1993年5月就当选为美国科学院 院士的朱棣文平时很少提及自己的研究成就,甚至 在父母面前也从不提起。他的母亲说:以前他每次得奖从不告诉我们,都是我的朋友看到报道后,剪下来寄给我的。像1996年获左根汉研究奖;1993年获第一个国际大奖;1987年获美国物理学会艺术奖等,他都没有表示出特别的兴奋。这次获奖他仍然表示:"我还是我,跟昨天没有什么两样。"在获知得奖的当天,他仍平静如常地去上课。他说,"当我想到还有更多的优秀科学家,特别是比我强的科学家还没有获奖时,我自然就不应该把这项奖看得有多么重。 ""我只是运气比较好。"在谈到所获诺贝尔奖金时,他以幽默的口吻说,目前还没有考虑到如何处理这笔奖金,但在扣除了给"山姆大叔"的税后,可能就所剩不多了。"至少可以付一部分未还清的贷款"。

朱棣文传记

一只小黑羊

朱棣文1997年10月15日,瑞典皇家科学院宣布,1997年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州斯坦福大学的美籍华裔物理学家朱棣文教授。获奖的第二天,他在记者招待会上表示:"按照科学术语的说法,我身上100%是中国人的基因。"这个早已很"美国化"的科学家对他的祖国怀有深厚的感情。

朱棣文祖籍中国江苏省太仓县,他的父亲朱汝瑾在1943年来到美国麻省理工学院化学工程系学习,后来成为台湾中央研究院院土。两年后,朱棣文的母亲也来到这里,攻读经济学。1945年,朱棣文的父母结婚时,中国正处在内战的前夕,回国参加国家的建设已经是不可能的事情了,于是他们决定留在美国。朱棣文是家中的老二,他出生时,朱汝瑾已经在华盛顿大学教书了。不久,朱汝瑾又取得了布鲁克林综合技术学院的教授职位。

1950年,朱棣文一家人迁到纽约的加登城,这个25000人的小镇里只有两户中国人。对于朱汝瑾一家人来说,要想在美国生活下去,只有使子女成为有学问的人。因此教育被放在了至高无上的地位,是他们生存的理由和目的所在。朱棣文的叔父、姨妈都有科学和工程博士的学位,当朱棣文的两个兄弟和4个堂兄陆续得到了3个医学博士和4个理学博士学位时,而朱棣文才获得数学和物理学学士的学位。

在这样一个有造诣的学者家庭里,朱棣文在家里成了一只"黑羊"(败家子,害群之马之意)。其实朱棣文在学校学习相当努力,但是与他的哥哥相比,就显得十分平庸。因为他的哥哥创造了学校最高累积分的记录。朱棣文的特点是爱钻研某些学科,并且特别投入,但不能使各科成绩都处在一个高水平上。在朱棣文母亲来看,把精力花在某些不重要的细节上是不太值得的,这种分配学习时间的方法也不是很有效的。"从后来发展的情况来看," 朱棣文回忆说,"吃透细节和把注意力'聚焦'到课程要点的能力,使我获益匪浅。"

兴趣多样的孩子

尽管教育在家庭中占有重要地位,但是朱棣文生活并没有完全集中在学业上。从幼儿园时,他就是一个兴趣多样的孩子。朱棣文清楚地记得:"在幼儿园毕业的那一个夏天,一个朋友介绍我参加建造塑料模型飞机和军舰的娱乐活动,从此我便爱上了这一活动。到小学四年级末,我已经达到了'装配工'的水平,并且花费了许多愉快的时间用于构造无明确用途的器具。……我卧室的地毯上,经常散乱地放着数以百计的金属'梁'和小的螺母、螺杆,它们分布在半成品的周围。母亲很体贴人,她允许我连续几天进行我的工程,直到完工为止。在我稍大一些的时候,我的兴趣扩张到化学游戏:我和一个朋友用自制的火箭和火药做实验,实验的资金相当一部分来自父母给我的午餐费。一年的夏天,我们的爱好又转到了测量我们邻居的土壤酸度及其所缺少的营养物质上。"

朱棣文对体育运动也很有兴趣,经常和周围的孩子们聚到一起,到邻近学校举行各种非正式的比赛。橄榄球和垒球是经常比赛的项目,有时还玩冰上曲棍球。到了八年级,朱棣文对网球着了迷,开始自学网球,并连续三年成为校队的"第二替补"队员。

在中学高年级,朱棣文把物理和微积分放在重要的位置上,这两门课与早些年学过的几何学课一样,不是去记忆一长串的公式,而是依据少数基本概念和一套非常自然的假设进行推理判断。这两门课非常适合朱棣文具有的逻辑推理的思维方式,而且两位授课老师都极具才华且富于奉献精神。对于朱棣文来说,受教于这两位老师是他一生中最幸运的事情。

物理老师托马斯·米纳是一个极富教学天才的人,他讲的课既引人入胜又富有哲理。他对朱棣文日后学术思想的形成起着潜移默化的作用。朱棣文现在还清楚地记得他是怎样引入物理概念的。老师告诉他们将要学习如何处理最简单的问题,比如,由于重力作用产生的加速度,物体是怎样下落的。通过综合观察与推测,产生某种思想,将这种思想逐步上升为能被实验检验的假设,这些假设还要继续接受实验的挑战,它们或者被废弃,或者使之更完善,二者必居其一。尽管物理学的目标有限,但用这种方法获得的知识将会成为人类智慧的一部分,并且不因社会风尚的改变而遭摒弃。

在高中的最后一个学期里,朱棣文自己动手做了一个物理摆,并用它"精确地"测量了引力。曾达到"装配工"水平的朱棣文,他的制作手艺直接用到了物理摆的构造过程中。

一匹奔腾在科学原野上的黑马

在高中最后一年的秋天,朱棣文向许多学院提出了入学申请,但是由于学习成绩不是很好而被拒绝了。这使得朱棣文的父母感到沮丧。相比之下,他的哥哥进入了普林斯顿大学,两个堂兄在哈佛大学,第三个堂兄在布林马尔大学。最后,朱棣文决定上罗彻斯特大学。在准备去罗彻斯特大学的时候,他暗自下定决心,一定要干出一番事业,从这个卓越家庭的阴影下走出来。

朱棣文带着与许多新生同样的激情来到罗彻斯特大学。头两年的课程中,物理学占很大的比重,用费曼物理讲义作教材。这本书强烈地吸引着朱棣文,并鼓动他向物理学进军。费曼将物理学描述得如此美丽,书中每一页都显示出他对物理的热爱。几年以后,朱棣文才开始理解,在求得答案上,费曼是一个多么神奇的魔术师。

到了大学二年级,教朱棣文数学的教授特别出色,而且非常看重他的才能。教授经常邀请他参加教师的聚会,共同品尝由麦芽酿制而成的苏格兰威士忌美酒。朱棣文对数学的兴趣越来越大,而此时教物理的老师则显得相形见绌了。朱棣文曾经说过:"要不是使用了费曼的讲义,我几乎肯定要放弃物理课了。"这样一来,数学得到了加强,物理也没有放弃,为他日后的发展奠定了坚实的基础。那时候,朱棣文想成为一名理论物理学家,心目中的英雄是牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦,以至当代的巨匠:如费曼、格尔曼、杨振宁和李政道。

1978年秋天,朱棣文与20多个青年科学家一起被选中,进入了贝尔实验室。在这个实验科学的天堂里,朱棣文感到从未有过的兴奋。他回忆说:"我们感到成了'被选中的人',除了做我们最热爱的研究工作之外,无需做任何事情,献身科学的高兴和兴奋气氛充满了大厅、实验室、办公室。我们互相影响、共同进步。有生气的讨论随处可见,甚至吃午饭时间都在进行,并且延续到网球场和社交集会中。这儿的风气太好了。贝尔实验室的经理给我们提供资金,保护我们不受无关的官僚主义干扰,并且鞭策我们不要满足于

只是为科学做了有益的事"

在一年后的成就评论会上,朱棣文受到领导的批评,要求他"不能满足于任何低于'开创一个新领域'的成绩"。受到这样的批评,朱棣文非常高兴,因为这正是他的心愿。他正在寻找这样的新领域。

1983年秋天,朱棣文成为量子电子学研究部门的主任。这时他无论在实验技术、科学素养还是心理素质方面都具备了"开创一个新领域"的能力。他终于把目光转向了利用激光冷却和捕获原子方面的研究。用激光来捕获原子,这曾经是一个很重要的研究项目,因为屡遭失败而陷入了绝境,管理人员在4年前就停止了这个研究项目。朱棣文经过认真的研究认识到,用激光捕捉原子的方法第一步就是要极度冷却原子。这个想法是通向"一个新领域"的必经之路。朱棣文立即放下手上大部分其他实验,全力投入激光冷却原子的实验当中。

处在同一温度下的不同物质,它们的分子的平均动能也是相同的。由此可见,用来表示物体冷热程度的温度,实质上就是分子平均动能大小的一种量度。只要减小物体分子平均动能,即减小物体分子无规则运动的速度,就能降低物体的温度。激光束在一定条件下能够阻碍分子或原子的运动,并使其减速,从而也就降低了物体的温度。朱棣文于1985年利用互相垂直的三对激光束,在其交会区域内使原子受到六束驻波场的作用而形成对原子运动的粘滞性约束。这种光束安排被称为"光学粘胶"。利用"光学粘胶"有效地将微量气体束缚在一定的空间,大大地降低了气体原子的运动速度,为进一步冷却原子使之更接近绝对零度奠定了坚实的基础。为此朱棣文荣获1997年诺贝尔物理学奖。朱棣文敢于做别人曾经做过而且是已经失败的实验,并取得了成功。

朱棣文生在美国,长在美国,虽然汉语说得不好,但他对祖国有着极深厚的情感。1997年11月2日,在洛杉矶与访美的国家主席江泽民会见时,他表示很高兴将来有机会在科技方面帮助中国,并答应很快就去中国大陆访问。他说,中国不仅会成为经济强国,也将成为智慧大国。


发布时间:2007/3/14 下午3:46:37  阅读次数:11962

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