鮑健強，屠行程(浙江工業(yè)大學政治與公共管理學院，浙江杭州310023)

光纖之父
——華裔諾貝爾獎獲得者高錕的科學思想與方法研究

鮑健強，屠行程
(浙江工業(yè)大學政治與公共管理學院，浙江杭州310023)

被譽為“光纖之父”的香港中文大學校長高錕教授是第八位華裔諾貝爾自然科學獎獲得者，由于他在光纖材料和傳輸研究方面取得的突破性成就，開創(chuàng)了人類光纖信息通訊的新時代。本文從高錕成長的歷程探討了東西方教育對他日后科學研究和技術創(chuàng)新的影響，分析了他在光纖通信研究方面取得杰出貢獻對人類開創(chuàng)信息時代的意義和價值。最后，研究了高錕的科學思想和方法的三大特點:重視直覺，學會基于問題的思考，激發(fā)超越邏輯的靈感;關注創(chuàng)造，善于獨樹一幟的思維，追求另辟溪徑的探索;強調(diào)方法，既要腳踏實地地研究，也要高瞻遠矚地看路。

高錕;光纖通訊;科學思想;研究方法

2009年，華裔科學家高錕(Charles K．Kao，1933-)，由于研究光在纖維中的傳輸特點和規(guī)律用于光學通信方面取得了突破性成就和杰出貢獻，為開創(chuàng)光纖信息通訊的新時代奠定了科學基礎。他與發(fā)明了半導體成像器件——電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器的韋拉德·博伊爾(Willard Boyl)和喬治·史密斯(George Smith)共同獲得諾貝爾物理學獎，他們分享1000萬瑞典克朗(約合140萬美元)的獎金。其中高錕將獲得一半的獎金，另外兩名獲獎者平分另外一半獎金。高錕是繼李政道、楊振寧、丁肇中、李遠哲、朱棣文、崔琦、錢永健后，第八位華裔諾貝爾科學獎獲得者。研究和探討高錕的人生經(jīng)歷、科學思想和研究方法的特點，不僅具有理論價值，而且也有現(xiàn)實意義。

一、光纖之父:學貫東西，學以致用

被譽為“光纖之父”的諾貝爾物理學獎獲得者高錕，1933年出生于上海金山，1944年隨父母移居香港，入讀圣約瑟學院，之后考入香港大學，1954年遠赴英國倫敦大學攻讀電機工程。1957年，高錕進入國際電話電報公司(ITT)，在其英國子公司——標準電話與電纜有限公司(Standard Telephones and Cables Ltd．)任工程師。1960年，他進入ITT設于英國的歐洲中央研究機構——標準電信實驗有限公司，在那里工作了10年。這時，高錕就著手對玻璃纖維進行理論和實用方面的研究工作，并設想利用一種玻璃纖維傳送激光脈沖以代替用金屬電纜輸出電脈沖的通訊方法。1966年，高錕發(fā)表了《為光波傳遞設置的介電纖維表面波導管》，創(chuàng)造性地提出了尋找出一種低損耗的介電材料是可能的，從而奠定了他作為光纖通訊領域的先驅(qū)的地位。1987年，高錕出任香港中文大學第三任校長;1996年當選中國科學院外籍院士。高錕一生獲得榮譽無數(shù)，曾獲得愛迪生電信獎、馬可尼國際獎、貝爾獎、巴倫坦獎章、利布曼獎和光電子學獎等各種獎項。正如中科院紫金山天文臺命名一顆小行星為“高錕星”那樣，高錕是科學界的巨星，而在其耀眼光芒的背后，留下其成功的軌跡。

(一)傳統(tǒng)中國教育留下了深刻烙印

高錕出身書香門第世家，較好的家境給童年高錕締造了一個生活優(yōu)越的環(huán)境。祖父深受中國傳統(tǒng)詩詞和儒家文化影響，父親盡管是留美律師，但始終恪守中國文化和傳統(tǒng)。在高錕年少啟蒙階段，家人就讓高錕接受傳統(tǒng)的師塾教育，學習四書五經(jīng)。但老師從不解釋課文內(nèi)容，只是背誦。高錕日后認為不要簡單地否定中國傳統(tǒng)的背誦學習方法，若是要掌握扎實的基礎知識，就需要背誦一些經(jīng)典，記憶一些基本知識點，盡管有時背誦枯燥無味，但它培養(yǎng)了一種學習的精神，不失為東方教育的一種特點。在高錕的一生中，背誦也確實起到重要作用，他覺得背誦是把有用的知識永遠嵌進腦袋的唯一方法，并在需要時隨即把知識由腦里提取出來［1］。當然，對中國傳統(tǒng)文化的學習更重要的是培養(yǎng)一種人生的品味和境界，養(yǎng)成做人做事做學問的正確態(tài)度。著名物理學家錢偉長，幼年也曾打下深厚的國學功底。諾貝爾獎獲得者楊振寧幼時也上過私塾，還學過《孟子》。啟蒙教育對于一個人的成長來說就是一種文化滲透，滋養(yǎng)其一生。中國傳統(tǒng)教育的特點是讓兒童在啟蒙之初，便扎根于五千年傳統(tǒng)文化的土壤里，汲取其精華。這樣的教育影響著一個人日后的氣質(zhì)與素養(yǎng)，即為人處世的胸襟與境界。也正因為高錕具備了這種氣質(zhì)，在探索光纖過程中最困難的時期依舊保持良好的心態(tài)，不放棄不氣餒。由此可見，傳統(tǒng)中國教育方式給高錕留下了深刻烙印，并影響了他一生。

(二)西式教育孕育的科學研究傳統(tǒng)

西式教育與中式教育存在巨大差異，西式教育強調(diào)自由思考的空間、追求與眾不同的創(chuàng)造，而中式教育關注文化經(jīng)典的傳承，人生境界的提升，這種差異也為兩者互補奠定了基礎。高錕最初接受的西方教育是法式教育，重視如何學會閱讀、寫字和計算，學會分析和運用大量資料的技巧，運用各種學習工具的能力，不倡導死記硬背，而是運用腦筋利用這些資料和工具解決問題。與此同時，也有機會通過有趣的方法，探索更廣闊的知識［1］。高錕曾在圣約瑟中學、香港大學、英國倫敦大學就讀學習過，這些西式教育中老師給了高錕很多的啟發(fā)和思考，拓展了他的思維創(chuàng)造空間。高錕在不斷探索的同時得到老師的肯定與鼓勵，提高了其獲取知識的方法和研究問題的能力。這種西式教育培養(yǎng)了學生對學習新事物的興趣和對新技術的好奇。高錕認識到大學所學的基本知識只是書本上的抽象理論，必須學會運用集成方法、綜合手段和實驗技術，創(chuàng)新知識和技術，解決經(jīng)濟社會發(fā)展中的重大科學問題，以推動社會進步。事實上，在學校里所受的嚴格訓練，只是令我們學會怎樣學習，以及在有需要時知道怎樣求取新的知識。此外，高錕的留學之地英國當時擁有極為強大的科研力量和穩(wěn)定的社會環(huán)境，這種強大的后盾極其有助于高錕在科研上有很大的發(fā)展空間。

(三)學貫東西，學以致用，點燃了創(chuàng)造性思維的激情

中式的教育注重對知識的積累和灌輸，注重培養(yǎng)學生對知識和權威的尊重，注重對知識的掌握和繼承。這種教育方式的好處是使學生通過多學、多練、多記，培養(yǎng)學生吸收知識、學習行為和接受能力，使得學生的根基非常扎實。西式的教育注重知識的開創(chuàng)和批判，注重培養(yǎng)學生的批判性思維、獨立思考能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題、學以致用的實踐能力，通過多問、多想、多干從深層次思考問題，突破常規(guī)，大膽的創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)，突出自由發(fā)展。高錕的成功體現(xiàn)了學貫東西、學以致用的意義。當他在標準電信實驗有限公司(STL)研究過程中，主流科學家都在研究微米波傳輸系統(tǒng)，以改善和提高傳輸容量時，高錕卻與眾不同地在尋找微波和光信號的新的傳輸方式，運用傳統(tǒng)的幾何光學和波動說理論來探索波導發(fā)展方向。高錕知道1870年英國物理學家丁達爾(John Tyndall，1820-1893年)曾經(jīng)在皇家學會的演示實驗使人們看到光能順著水流彎曲前進，就想能否研制出透明度很高的玻璃絲，使光能沿著彎曲的玻璃纖維前進，這就為大容量的光信號傳輸提供了載體和可能。獨樹一幟的創(chuàng)新性思維為高錕的科學研究注入了生機和活力，東西方文化與教育背景融合成為高錕科學探索的精神和動力。

二、光纖通訊:高速互聯(lián)，信息暢流

20世紀60年代是信息通訊領域面臨變革的時代，高錕也正是在這時進入國際電話電報公司(ITT)設于英國的歐洲中央研究機構——標準電信實驗有限公司(STL)，該公司正在研究未來信息通訊的有效載體和方式。高錕日后說，自己是幸運的，當他接手STL公司的光通信研究項目后，決定改變當時從事的薄膜波導研究方向，而這一改變拉開了光纖通訊發(fā)展的序幕，奠定了高速互聯(lián)的信息社會的新時代。正如2009年諾貝爾獎評委在頒獎詞中所說的:“1966年，高錕的一項發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了光纖應用的突破。他精心計算如何通過光導纖維遠距離傳輸光。用純度極高的玻璃纖維在超過100公里的距離以上將傳輸光信號變成可能，而在上世紀60年代，普通的纖維只能傳輸光信號20米遠?！?/p>

(一)光纖通信不是夢想

眾所周知，信息通訊方式是人類進步的標志，從烽火臺傳遞信息到電報輸送資訊，從電線電話到同軸電纜，近現(xiàn)代通訊方式進步的同時，也面臨著許多問題。人們發(fā)現(xiàn)電氣訊號傳遞資訊雖快捷，但電氣通訊中信號會因傳輸距離增加而衰減，需要中繼器。而微波通訊雖可用空氣做介質(zhì)，但會受載波頻率的限制。而高錕就一直在思考如何改善傳統(tǒng)通訊系統(tǒng)傳輸方式，使信息量傳輸?shù)眉榷嘤挚烨疫h。高錕此時就有一個理想，希望能找出一種如同海水般純凈通透無比的玻璃，使光來傳送信號，這就是光纖通訊最初的想法。但當時不少人認為這一想法是“癡人說夢”和“匪夷所思”，因為有兩個原因制約光纖通信的發(fā)展，一是玻璃絲作為通信介質(zhì)，要求光纖對光能的損失小于20分貝/千米，而當時世界上最好的玻璃是照相機鏡頭玻璃，其損失是700分貝/千米，窗玻璃的損失是幾萬分貝/千米，因為制備高純度的玻璃絲在技術上尚未突破;二是缺乏成熟的同調(diào)性高的發(fā)光源。盡管在20世紀60年代初發(fā)明了激光器，為光通信發(fā)展奠定了光源基礎，但激光器發(fā)出的是紅外光，并需要進行溫室冷卻，使得光纖通訊距離受到激光技術發(fā)展的制約［2］。面對兩大制約，高錕堅信光纖通訊不是夢，雖然當時光纖傳輸?shù)乃p度很大，光源無法傳到1千米以上，但他通過計算，認為光在高純度光纖中的傳輸距離可達100千米。幸運的是1972年美國的康寧玻璃公司研制出高純度光纖，其光衰小于20分貝/千米，證實了高錕的理想并不是夢想。

(二)以光代替電流，用玻璃纖維代替導線

眾所周知，無線電波無法傳輸長距離，光波需要藉波導引導，用什么來傳導光波?這是科學家們在信息通訊時代來臨的前夜面臨的困境。但是當時，年僅三十出頭的高錕在科學探索中堅信“以光代替電流，用玻璃纖維代替導線”的光纖通訊在理論上講是可能的。早在18世紀，人們就發(fā)現(xiàn)石英玻璃纖維能夠傳送光波信號，最早是英國人無意中發(fā)現(xiàn)水管里的水可以導光，后來希臘的玻璃工人又發(fā)現(xiàn)光不僅可以從玻璃細棒的一端迅速且絲毫不向外界發(fā)散傳到另一端，就像水在水管中快速流動一樣［2］。光纖是光導纖維的簡稱，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。1966年高錕在英國電子工程師學會學報上發(fā)表了劃時代的論文《為光波傳遞設置的介電纖維表面波導管》，第一次從理論上分析論證了有一種介質(zhì)能使光通信的傳播變?yōu)榭赡?，這篇論文被譽為光纖通信的誕生。高錕認定玻璃是光波傳輸最佳的透明材料，因為玻璃是由亙古以來既廉價又取之不盡、用之不竭的沙粒做成的。高錕認為要實現(xiàn)光纖通信，必須突破三大技術瓶頸，一是玻璃纖維的固有損耗。要克服傳輸距離不遠，傳輸容量小，光的衰減的問題。光導纖維的傳光主要是利用傳輸光線在界面上發(fā)生全反射實現(xiàn)的，衰減的原因在于制造的玻璃中含有雜質(zhì)，光纖采用了融熔石英的二氧化硅很好地解決了玻璃純度的問題。二是玻璃纖維的外因損耗。要克服光在玻璃傳輸中的損耗，光纖的結構包括中心纖芯和外面包層，必須確保包層的折射率小于纖芯的折射率，這樣才能滿足全反射的要求，不使光在傳播中發(fā)生嚴重衰減。三是玻璃纖維的Rayleigh性散失。要克服光纖通信的色散問題，若是色散太大，輸出的光脈沖會減慢傳輸速率，減少傳輸距離，因此，使用單模光纖，能夠完成高速傳輸和長距離傳輸［3］。如今正被廣泛使用著的大多都是單模光纖。光纖若是密度不均也會發(fā)生色散，而近代制造光纖的技術也使光纖更加均勻，減少色散。正是高錕高瞻遠矚地指點光纖通訊發(fā)展方向，1967年美國康寧(Corning)公司通過等離子沉積法高溫蒸發(fā)了石英中的雜質(zhì)離子，制備出高純度的玻璃。1968年高錕的同事Keck和Zimar拉出了光學玻璃纖維。1970年研制出可在室溫下連續(xù)工作的半導體激光二極管等等一系列的技術突破，為光纖通信實用化奠定了重要基礎，光纖通訊時代的大幕被徐徐拉開。

(三)光纖通信為全球高速互聯(lián)奠定基礎

與傳統(tǒng)通訊相比，光纖通訊有著無與倫比的優(yōu)勢。首先，傳輸信息量之大是其他通訊方式望塵莫及的。理論上講，一根光纖可以同時傳輸一千億路電話，雖然目前未達到這個目標，卻已達到24萬路電話傳輸?shù)娜萘浚啾葌鹘y(tǒng)的同軸電纜，微波通信高出幾十乃至上千倍。其次，光纖特別適合長距離傳輸。光纖的主要材料是石英，這個來自大自然的原材料是取之不盡用之不竭的，而且成本相當?shù)汀４送?，光纖輕細的特點還使其傳輸不易受干擾，不受環(huán)境影響［2］。高速的現(xiàn)代信息通訊把信息文明又推向了一個嶄新的臺階，這是一個通訊的時代，是一個從工業(yè)化到信息化的巨大轉(zhuǎn)變的時代，光纖引領地球村的人們開辟了一條嶄新的生活道路，人們在瞬間進行文本、音樂、圖像的傳輸，與遠距離的親人視頻，打長途電話，讓遙遠的思念變得觸手可及。如今，每個人都在使用光纖作為媒介?？梢哉f，光纖構成了電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡運行的基石。光纖的出現(xiàn)大幅提高了信息傳輸速度，速度之快讓曾經(jīng)的銅絲傳輸望塵莫及。此外，光纖在醫(yī)學應用、傳感器應用、藝術應用、井下探測等領域都發(fā)揮著不可替代的作用，光纖光纜已經(jīng)進入了有線通信的各個領域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信、石油通信和軍用通信等，光纜甚至已經(jīng)鋪設到了太平洋大西洋海底以及陸地的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)。近年來，人們一直致力于實現(xiàn)“光纖到辦公室”，“光纖到樓層”以及“光纖到家庭”，把電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、計算機通信網(wǎng)合為一體，節(jié)約成本，已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢［4］。光纖通信通過短短30多年的發(fā)展，在擴大網(wǎng)絡傳輸容量方面起到了其它方式不可替代的作用。它擊敗了同軸電纜，給地球鋪上了一條寬大的“信息高速路”。光纖網(wǎng)絡的總長度已超過十億千米，如果圍繞地球，可以環(huán)繞兩萬五千圈。預計到2013年，全球光纖連接家庭將達到1．3億戶［3］。展望未來，光通信仍將一如既往地向前發(fā)展，把通信網(wǎng)從電到光推向更高的臺階。高錕曾感嘆道:“現(xiàn)在光纖網(wǎng)絡已遍布全球，光纖網(wǎng)絡的應用，對世界文明有重大影響，而且還有遠大的發(fā)展?jié)摿?。我認為這種資訊革命將締造一個新的紀元，我們的生活也將因此而改變”。高錕甚至自信地說，人類也許1000年也找不到一種東西來替換光纖［1］。

三、研究方法:思維自由，創(chuàng)造無限

2009年12月8日，在瑞典斯德哥爾摩諾貝爾獎得獎人講座上，高錕委托太太黃美蕓進行獲獎演說，題目為“Sand from centuries past;Send future voice fast(中譯:古沙傳捷音)”。由于光纖的原材料玻璃，是以沙粒提煉而成，因此，演講不論是標題還是內(nèi)容都韻味十足，既體現(xiàn)了中國文化傳統(tǒng)，也展示了科技的魅力。大凡有所成就者，必是一個智慧集大成者，高錕有著驚人的直覺靈感，天生的創(chuàng)造力和獨有的思維方法，他發(fā)明光纖絕非偶然，偶然存在于必然之中，他的“高標做事，低調(diào)做人”的行事風格，不僅體現(xiàn)了“大音希聲，大象無形”的中國哲學思想，而且他那嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，富有思維彈性的研究方法，更是對研究科學方法論具有重大的啟示和借鑒的意義。

(一)直覺:基于問題的思考和超越邏輯的靈感

愛因斯坦說過，“科學的發(fā)現(xiàn)并沒有邏輯的道路，只有通過那種對經(jīng)驗的共鳴的理解為依據(jù)的直覺”。當然，他也強調(diào)，直覺之后還要用邏輯檢驗。直覺思維是人類思維活動的基本形式之一，是對突然出現(xiàn)在面前的事物情景、科學現(xiàn)象、實驗結果以及所要解決的問題，進行一種敏銳的洞察、天才的猜測和整體的把握，能迅速而又敏感的意識到科學研究的新現(xiàn)象和新問題所蘊含的科學價值和理論意義［5］。當1960年高錕獲悉世界第一臺紅寶石激光誕生的時候，用直覺敏銳地意識到激光不僅頻帶寬、純度高、方向性好，而且不易擴散，具有很豐富的頻率資源，為光通信奠定了重要的光源基礎。他認為激光技術的進步，將使得相干光有可能成為新的信息載體，相比于點對點的微波系統(tǒng)，它可以提供十萬倍的信息容量。而當時的科學家們正為微米波光束會容易發(fā)散或被大氣吸收而苦惱，盡管35到70千兆赫的微米波可能有更高的傳輸容量，無線電波無法傳輸長距離，光波需要藉波導引導。

高錕的直覺是基于對核心問題的思考，是建立豐富理論和實驗經(jīng)驗基礎上的判斷，盡管當時各種條件并不具備，如激光技術并不成熟，常溫下制成的激光并不穩(wěn)定。他理想中的無雜質(zhì)、透光性好玻璃也還沒有研制成功，但高錕堅信自已的直覺判斷。正如高錕所言，“人們問我我的想法是不是來自靈感(“尤利卡”原是古希臘語，意思是“有辦法啦!”)，我自從畢業(yè)就致力于微波傳輸領域，理論和限制總是困擾著我，我腦子里總是不停產(chǎn)生更多廣闊的思維和想法，我知道我需要這些想法”。直覺不能簡單的歸結于先驗的本能，它源于科學的實驗，知識的沉淀和經(jīng)驗的積累，沒有這些基礎，祈求直覺降臨是不可能的。事實上，高錕并沒有直接參與光通訊中的光源——激光技術的研發(fā)，但他直覺激光技術的進步會使光通訊“如虎添翼”，他也沒有直接從事玻璃的純化技術研究，但他用直覺告訴人們制作用于光通訊的光學玻璃纖維應該追求的目標和方向。

(二)創(chuàng)造:獨樹一幟的思維和另辟蹊徑的探索

德國著名哲學家黑格爾說過:“創(chuàng)造性思維需要有豐富的想象?！眲?chuàng)造性思維是指在科學研究的過程中，形成一種不受或較少受思維傳統(tǒng)和范式的束縛，超越常規(guī)思維，擺脫成見，構筑新意，獨樹一幟，捕捉靈感，相信直覺，以達到科學研究上的突破的一種思維［5］。著名科學家錢學森曾經(jīng)說過，“搞科學技術的人，如果只是停留在前人或他人科研成果的基礎上轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，沒有新的發(fā)現(xiàn)、新的創(chuàng)造，不能適應科學和社會發(fā)展的需要，那就不算是做了科學研究工作”［6］。1957年高錕就進入國際電話電報公司(ITT)擔任工程師，1960年又進入ITT的標準電信實驗有限公司(STL)，當時，年青的高錕加入了卡博維克博士(Dr．Karbowiak)領導的長距離波導研究組，從事低損耗環(huán)形波導(HE－11模)的研究工作。如果高錕按部就班地跟著研究主任做，是沒有風險的，但也不會有創(chuàng)新和突破。但是，高錕并沒有因循守舊，而是獨樹一幟和另辟蹊徑地提出探索激光通訊的研究思路，他是全球第一位想出用玻璃纖維傳送激光脈沖的工程師，這一想法在當時是屬于“另類”和“異想天開”者。然而，西方國家的研究機構對新思想的鼓勵和重視，也為年青的高錕提出創(chuàng)造性想法提供了良好的土壤和基礎。標準電信實驗有限公司(STL)不僅讓高錕在職攻讀倫教大學電子工學博士學位，專題研究光纖通訊的基礎理論問題，而且博士畢業(yè)后還給年青的高錕委以重任，讓他擔任研究主任、首席科學家，使他的許多創(chuàng)新想法和創(chuàng)新思路得到實施和實驗。1965高錕獲得倫教大學的博士，而他的博士論文研究成果“Dielectric-fibre surface waveguide for optical frequencies”成為光纖通訊研究領域的劃時代的標志。

高錕是一個凡是新奇、新鮮的事物都能引起他極大興趣的人。他認為，沒有好奇就沒有興趣，沒有興趣就不會思考，而沒有思考就沒有創(chuàng)新。高錕認為在科學研究的前沿領域，一切都是未知，或不確定，同時，也一切皆有可能，它為創(chuàng)造性思維提供了巨大的空間，如果我們?nèi)匀灰蜓嘏f，那將一事無成。正是高錕這種勇于探索和創(chuàng)造的精神，才使他做出了與眾不同的成果。后來，高錕擔任香港中文大學校長時，就強調(diào)教師不要扼殺孩子們天性，那些調(diào)皮搗蛋的孩子都是聰明的，都有著豐富的想象力和創(chuàng)造力，這是科學發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的“源動力”。

(三)方法:腳踏實地的研究和高瞻遠矚地看路

高錕在科學研究領域的成功得益于其科學研究方法上的成功?？茖W研究既不能好高騖遠脫離實際，又不能就事論事囿于眼前。然而，高錕既是一位能高瞻遠矚地看路的戰(zhàn)略科學家，又是一位腳踏實地研究的技術專家。當遠距離、大容量通訊技術發(fā)展面臨困境之時，高錕敏銳地從其它科學研究領域的進展中發(fā)現(xiàn)通訊技術發(fā)展的未來。例如，激光研究和技術是獨立發(fā)展的，與通訊技術發(fā)展沒有交集，但高錕從科學技術發(fā)展的戰(zhàn)略高度意識到，激光技術的進步將給光纖通訊技術發(fā)展注入強大的動力和活力。高錕不愧為是一位戰(zhàn)略科學家，不僅站得高、看得遠，而且能跳出專業(yè)覽全貌，探幽入微把方向。高錕不僅是戰(zhàn)略領域的通才、帥才，也是專業(yè)領域的專才、大師。

高錕并不是一位夸夸其談的空想家，而是一位在正確的方向引導下，解決具體技術問題的專家。高錕認為，光纖通訊的核心問題是要解決玻璃的純度和透明度問題，而限制光傳輸?shù)闹饕蚴遣Ａе械碾s質(zhì)，如二價和三價的鐵離子。只要把鐵雜質(zhì)的濃度降至百萬分之一，從而制造出在波長0．6微米附近損耗為20dB/km的玻璃纖維材料，對于光纖通訊將是革命性和突破性的。高錕奔赴于世界各國，希望國際上一些技術先進的玻璃制造商能參與制造光纖通訊所需的純凈玻璃和玻璃纖維。起初，學界和商界質(zhì)疑聲不斷，甚至包括本可輕易盡占先機的技術實力雄厚的著名的貝爾實驗室，也認為制備高純度的玻璃纖維是件不可思議的事。但高錕并沒有氣餒，也沒有放棄，繼續(xù)說服玻璃制造商，終于從美國著名的康寧(Corning)公司那里得到了積極的響應。由技術專家Maurer帶領的康寧研究團隊，通過實驗和努力制備出了高純度、無雜質(zhì)的玻璃預制棒，并發(fā)明了使玻璃光纖合乎規(guī)格的技術。在遲疑不決多年之后，貝爾實驗室最終加入光纖通訊的研究行列，并放棄了傳統(tǒng)的空心光波導管和毫米波通訊的研究項目。實踐證明，研究方向的選擇舉足輕重，方向正確，事半功倍;方向錯誤，事倍功半。

高錕引領著光纖通信的發(fā)展方向，開拓了一大片通訊領域值得開墾的處女地，吸引了眾多的墾荒者。這是一個在高錕指點下通訊領域大發(fā)展的激動人心的時代。當高錕夫人黃美蕓抱怨其忙于科研不顧家時，高錕安慰夫人說:“別生氣，我們現(xiàn)在做的是非常振奮人心的事情，有一天它會震驚全世界的。”這就是一位戰(zhàn)略科學家對研究工作意義的清晰把握。事實證明，他的成果的確給通信領域帶來了一場驚天動地的變革，并因此而獲得諾貝爾獎。高錕的研究成果固然為我們這個時代的全球通訊帶來了革命，但他的創(chuàng)新意識、科學思想、探索精神和研究方法也給我們帶來一筆永恒的精神財富。

［1］高錕．潮平岸闊——高錕自述［M］．成都:四川文藝出版社，2007．29-44．

［2］鄔紅宇．纖徑通衢——光纖之父:高錕［J］．現(xiàn)代物理知識，2011，(4):67-68．

［3］宋菲君．物理學基礎研究演變?yōu)樾畔a(chǎn)業(yè)——高錕博士榮獲2009年諾貝爾物理學獎［J］．物理與工程，2010，(1):1-8．

［4］陳益新．光纖:通往光信息時代的彩虹——贊華裔科學家高錕榮獲2009年諾貝爾物理學獎［J］．現(xiàn)代物理知識，2009，(6):3-7．

［5］鮑健強．科學思維與科學方法［M］．貴陽:貴州科技出版社，2002．146，152，153．

［6］錢學敏．錢學森談科學藝術與創(chuàng)新思維［J］．華中建筑，2003，(3):9-12．

On Charles K Kao’s Scientific Thoughts and Research Methods

BAO Jian-qiang，TU Xing-cheng

(College of Politics and Public Administration，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310023，China)

Charles K Kao，known as the father of optical fiber and the President of Chinese University of Hong Kong，is the 8th Chinese Nobel Prize winner．He made breakthrough in fiber materials and transmission，which started a new era of information communication of optical fiber．This paper studies the influence on his research and innovation from the view of education background between East and West，then analyses the significance of his achievements in optical fiber to human information age and finally studies three characteristics of Kao’s scientific ideas and methods．The first characteristic is to emphasize intuition，learn what to think based on problems，and stimulate the inspiration beyond logic．The second one is to pay attention to creation，learn how to think in a special way and make a unique exploration．The last but not the least is to stress on methods，which means to do a down-to-earth research and meanwhile look far ahead．

Charles K Kao;optical fiber transmission;scientific thoughts;research methods

book=6,ebook=20

G305

A

1006-4303(2012)02-0154-06

(責任編輯:金一超)

2012-04-26

鮑健強(1956-)，男，浙江金華人，教授，碩士，從事科學社會學研究;屠行程(1989-)，女，浙江杭州人，碩士研究生，從事科學社會學研究。