賈浩楠 發自 凹非寺
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9月21日，2018年諾貝爾實體學獎得主，Arthur Ashkin在美國紐澤西的家中去世，終年98歲。
昨天，他的親屬向外界确認了這個消息。
△圖源：諾貝爾獎官網
Arthur Ashkin最重要的研究成果，就是發明了從實體學到生物醫學等各個領域都廣泛使用的工具“雷射鑷子”。
他的故事十分傳奇，參與過美國核武器研究、諾獎靈感來自無意聽到的對話，後來卻被同組華人科學家“搶”走了諾獎……
這位為廣大科研人員提供“生産工具”的Arthur Ashkin，有着怎樣的人生經曆？
放棄核武器，轉投雷射研究
1922年9月2日，Arthur Ashkin出生于紐約布魯克林區。
Ashkin家是來自烏克蘭的猶太裔移民。
二戰期間，阿什金在哥倫比亞大學實驗室工作，為當時美軍用的軍用雷達開發了一種磁控管。
1947年，他從哥倫比亞大學畢業，獲得實體學學位。
Arthur Ashkin的哥哥，Julius Ashkin，也是一位核實體學家，當時服務于美國的核武器研究——曼哈頓計劃。在兄長的引薦下，Arthur Ashkin也加入了曼哈頓計劃。
當年參與美國核武器研發的不少科學家，都為開發毀滅性武器而自責，其中最著名的是曼哈頓計劃的總負責人奧本海默。
在美國對日本使用核武器之後，他在國會發言：“我的雙手沾滿鮮血……”
而Arthur Ashkin也在1952年完全退出了曼哈頓計劃，但他的理由，并不是人道主義。
因為他的哥哥太過優秀，Arthur總覺得自己活在兄長的光環下——“我被稱為阿什金的弟弟阿什金”。
于是，小阿什金決定轉換領域。
1952年獲得康奈爾大學的博士學位後，Arthur Ashkin加入貝爾實驗室，研究微波。大約十年後，他開始專注于雷射和非線性光學，并且一直在這個領域探索，直至1992年退休。
Arthur Ashkin的主要科研、職業生涯全部在貝爾實驗室度過。
1963-1983年，他擔任貝爾實驗室雷射系上司，他最重要的“雷射鑷子”成果，就是在這期間取得的。
“偷聽”來的諾獎靈感
Arthur Ashkin獲得諾獎的研究成果，是發現了雷射對微觀物體的捕捉現象。
并在此基礎上發明了“雷射鑷子”，準确的說，是“光阱”。
雷射鑷子可以捕捉、移動小至原子，大至細菌微生物的物體，如今廣泛運用在實體、生物醫學等等廣大研究領域。
而Arthur Ashkin的靈感來源，卻是一次偶然“偷聽”到的對話。
1966年，他作為貝爾實驗室雷射研究部門的負責人，去鳳凰城參加一個科學會議。
在那裡，他偶然聽到兩位研究人員讨論雷射的一些奇怪性質：雷射束中的塵埃顆粒會來回亂竄 。
這個時候，雷射還是一個新東西，6年前才剛被發明出來。
這兩位研究人員認為，造成塵埃位移的原因可能是“光壓”（light pressure）。
這裡解釋一下，光壓是指光照射到物體上對物體表面産生的壓力，可以通過光的電磁理論或光的量子理論計算大小。
這番讨論引起了Arthur Ashkin的注意，回到實驗室後，他做了一系列實驗和計算，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。
他用一個及其微小的透明玻璃球做實驗。雷射的光子通過這個球體，确實能夠把它推來推去。
但出乎意料的是，球體卻被“吸”在了雷射束的中心。
其實這個現象用最簡單的動量守恒就能解釋：當光子穿過球體并被它偏轉時，球體也向相反方向移動。由于光束中心有大量光子，球體是以被驅使着向中心移動。
Ashkin當即意識到，通過兩束互相指向的雷射束，可以捕捉微小的物體，并操控其移動。1970年，他将這一裡程碑式的發現發表在實體學頂級期刊PRL上。
1980年，他又提出了一種利用光學陷阱來測量電子電荷的方法。
之後的1986年、他與貝爾實驗室的同僚，主要是美籍華人科學家朱棣文，完成了雷射鑷子的第一次實際應用，實作了對原子的捕獲。
随後，Arthur Ashkin又将這個新技術用于生物科學領域。他開始嘗試用雷射捕獲活着的微生物，1987年發表了相關結果。
他開創的所謂”細胞内部手術”，可以雷射誘捕器在細胞内抓取并移動細胞核和葉綠體等大型細胞器。為生物醫學研究手段進步作出巨大貢獻。
而Arthur Ashkin後來透露，雷射捕獲微生物，其實也是一個“偶然”的發現。當時在一個實驗運作一夜後，他意外地在光束穿過的器材上發現細菌也被困住了。
盡管“偶然性”在Ashkin的研究中扮演重要角色，但“雷射鑷子”的重要性卻是裡程碑式的，諾貝獎委員會根本無法忽略。
但是，第一個因為雷射捕獲技術獲諾獎的，卻不是Arthur Ashkin本人。
“諾獎将我遺忘了”
1997年，Arthur Ashkin當年在貝爾實驗室的主要合作夥伴，也是首次實作雷射捕獲原子的主要研究者，美籍華人科學家朱棣文博士，獲得當年諾貝爾實體學獎。
朱棣文博士獲獎的理由是：發明了用雷射冷卻和俘獲原子的方法。
結果出來後，Arthur Ashkin在接受紐約時報采訪時十分不高興，認為“自己被諾獎遺忘了”。
但是，2018年終于獲得這個早該得到的實體學獎後，Arthur Ashkin卻表現很平淡，他說：“很早就不糾結獎項和榮譽了，正在寫新論文，不想慶祝舊的東西。”
縱觀雷射輻射壓力之父Arthur Ashkin博士的一生，獲得了許多該領域的“第一”：第一個觀察到原子上的光學梯度力、第一個對原子進行雷射冷卻、第一個觀察原子光學俘獲。
基于這些研究，Ashkin 将這項工作擴充到捕獲和操縱細菌，病毒和細胞等生物材料。Ashkin利用“光鑷”探索細胞内部，操縱其内部結構，并為了解人體正常和患病狀态的新方法奠定基礎。
退休後，Arthur Ashkin的研究興趣轉向了太陽能，實驗室也變成了自家地下室。
他還曾半開玩笑說，自己關于太陽能的研究再獲一次諾貝爾獎也沒問題。
參考連結
https://www.washingtonpost.com/local/obituaries/arthur-ashkin-nobel-winning-physicist-who-trapped-molecules-with-light-dies-at-98/2020/09/28/0b0f95ac-00cf-11eb-b7ed-141dd88560ea_story.html
https://www.nytimes.com/2020/09/28/science/arthur-ashkin-dead.html
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2018/ashkin/facts/
— 完 —
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