朱棣文：Arthur Ashkin只差一步

很多伟大的创新，并不是诞生于一个前所未有的想法，而是诞生于有人愿意把一个被认为“不可能”的想法真正做出来。

朱棣文教授因“用激光冷却和捕获原子”的突破获得诺贝尔物理学奖，但回顾这段历程，他坦言这个想法并不是自己最早提出的。早在几十年前，其他科学家已经看到了方向，只是没有跨过最后一步。

从原子冷却到原子钟，从光镊子到分子生物学应用，朱棣文一次次证明：改变世界的关键，不只是提出一个伟大的想法，更是拥有把想法变成现实的能力。

这也是创新最真实的一面：真正稀缺的，不一定是灵光一现的创意，而是在未知中判断方向、持续投入，并最终把“不可能”变成“已发生”的能力。

1997年诺贝尔物理学奖得主

美国国家科学院院士

美国艺术与科学院院士

前美国能源部部长

斯坦福大学教授

我获诺贝尔奖的工作，是利用光把原子冷却到非常低的温度，并把它们限制在真空中的一个区域里——但这个想法并不是我发明的。

Arthur Ashkin（阿瑟·阿斯金）

当时我在贝尔实验室工作，有一位叫 Arthur Ashkin（阿瑟·阿斯金）的人一直在做这件事。他曾经用激光束把微小粒子悬浮起来，用反向的激光束把它们固定在水里。他从20世纪70年代中期开始就想抓住原子，但到了1980年左右，这个方向几乎停掉了。

我1983年到那里的时候，Arthur想让我对这个方向感兴趣，因为我当时有一个名声：很擅长做特别难、别人做不成的实验。我看了他的论文，一开始的判断是：这不可能成功。事实上，他当时提出的方法，确实不可能成功。

后来我突然想到，为什么不把顺序反过来？原来的思路是先抓住原子，再把它冷却，我想，不如先把原子冷却下来。

这个想法其实很简单，就是用两束相向传播的激光处理原子，如果原子朝一个方向运动，它就会和那一束激光发生共振，被光子撞回去；如果它朝另一个方向运动，它又会被另一束激光撞回来。所以不管原子往哪个方向走，它收到的信息都一样：减速，停下。

这个想法让我特别兴奋，我们实验室从零开始，在一年之内就把整个实验做出来了。

后来我准备写论文的时候，Arthur跟我说：“也许你应该读一篇论文，可能和你做的事情有点关系。”

那篇论文是Arthur Schawlow(阿瑟·肖洛)和Theodor Hänsch(特奥多尔·亨施) 1975年写的，几乎完整描述了用多普勒冷却来冷却原子的思路。但有意思的是，他们从来没有真正把它做出来。

Arthur Schawlow是激光的共同发明人，因为激光光谱学拿了诺贝尔奖；Theodor Hänsch后来也因为光学频率梳获得了诺贝尔奖。

我问Arthur Schawlow：“你们 1975 年就想到这个了，而且那时候激光技术已经足够成熟，为什么没有继续做下去？”他很坦率地说：“因为当时我们并不觉得这件事会很重要。”

但等到它真的做成之后，这个方向一下子就爆发了。光学俘获成功了，新的原子阱也成功了，全世界很多实验室都开始做，整个领域迅速扩张。

我最开始做这个实验的时候，只想到一个用途：如果原子被冷却到足够低的温度，把光关掉以后，它们会像石头一样掉下来；但如果你先把它们向上抛，它们会上升、停住，再因为重力掉下来，这样你就能做出更好的原子钟。

最早的原子钟之一

后来我连续做了一系列实验。从第一篇论文发表开始，只用了七年时间，原子喷泉钟就成了世界时间标准。这是我见过从基础科学发现走向实际应用最快的例子之一，后来我们又发展出了原子干涉仪。

还有一个特别有意思的方向，就是生物学。

Arthur Ashkin当年其实已经具备了做光镊子（ optical tweezers ）的所有条件，只差一步。他已经能用两束相向激光把颗粒固定在水里。而我们当时已经能用一束聚焦激光把原子固定住，再用光学糖浆让原子保持低温。

后来我们突然意识到：既然可以用一束聚焦激光抓住原子，那也可以用它去抓水里的颗粒，而且因为只有一束激光，所以你还可以移动它，这就是光镊子的诞生。

我们在1986年做出了这个实验，Arthur其实在1970年、1971年的时候，就已经拥有几乎所有需要的东西，只差最后一步。

后来他因为光镊子拿到了诺贝尔奖，有意思的是，诺贝尔奖委员会说，他是因为用光镊子做分子生物学研究而获奖。但他们也知道，第一个真正用光镊子做分子生物学研究的人其实是我。所以我跟 Arthur 开玩笑说：“那你应该算第二个，不过没关系，我已经有一个诺贝尔奖了。”

回头看，我做的很多事情，其实都不是我最早发明的，我只是把它做成了。很多事情本来可以提前很多年完成，只是别人少走了一步，或者少想了一步。所以我一直觉得，不要因为一个想法不是你发明的，就不愿意去做。

如果它是一个好想法，但别人还没做成，那你就应该去把它做成。因为真正改变世界的，不是提出一个想法，而是把它做出来。