基甸聊天：激光之父汤斯的“受激辐射”

基甸聊天：激光之父汤斯的“受激辐射”

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基甸聊天2015/1/29
主持：基甸
文字记录：基甸
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美国杰出科学家汤斯（Charles Townes）于2015年1月27日去世，享年99岁。汤斯是诺贝尔奖得主、激光先驱、分子天文学大师，被认为是上个世纪最重要、最杰出的实验科学家之一。

 

1951年，汤斯在电器公司工作。在研究雷达时他发现了微波受激辐射后的扩大现象。有一天他在华盛顿DC出差，坐在杜鹃花盛开的公园里面，突然灵感奔涌，写出激发分子振荡的数学公式。1954年他和同事一起研制出maser（“微波受激辐射振荡器”，又称“微波激射器”）。Maser就是今天我们都知道的激光的先驱。1960年，汤斯和其他科学家合作研制出激光，也叫“镭射”，英文是laser，即“光受激辐射后的扩大”的缩写。激光后来被广泛应用在科技领域和工业上，今天在高科技领域其应用几乎是无处不在。1964年汤斯因为对激光发明的贡献而荣获诺贝尔物理学奖。

 

汤斯也是分子天文学这门学科的开创者。1967年他转到加州大学柏克莱分校任教后，用微波探测遥远宇宙星空中的分子，也取得极大的成就，几乎让他第二次获得诺贝尔奖。1985年他和其他科学家用红外线和无线电观测到银河系中央的一个巨大黑洞，也是非常了不起的发现。

 

汤斯的一生丰富多彩。他出身于美国南部的南卡州。他的父母是虔诚的基督徒，经常带孩子到大自然中欣赏上帝的创造。汤斯小时候最喜欢采集昆虫，尤其是蝴蝶。汤斯读本科的时候转过三个系，后来的科研也经历过很多失败和挫折。但他说：“失败不是怀疑上帝的时候，上帝不会被人的失败所限制。当我失败时，上帝仍与我在一起，他是我的力量”。汤斯既是一名优秀的科学家，又是一名认真的基督徒。他每天坚持读圣经，对基督教神学、教义有很深的了解。他喜欢唱歌，在教会是唱诗班成员。他尊重科学，对一些基督徒为了“传教”以讹传讹甚至明知故犯地传播谣言非常不以为然。他相信人跟上帝有“亲密而且个人性的关系”不但可能而且很重要。他在院子里种兰花、枫树和松树，每年出产的枫树糖浆和圣诞树还出售给人。圣诞节他会装扮成圣诞老人逗孩子乐。汤斯跟他的妻子1941年结婚，终身相守七十多年。他说美满婚姻的秘诀是“真诚的委身与奉献，加上能够饶恕”。 1986年退休后他“退而不休”，继续用哈勃望远镜探索宇宙。到了90岁高龄，他仍然到学校去做研究，给年轻的研究生提供指导。汤斯也以对科学和宗教信仰的公开论述和深刻见解著名。2005年，他因为对科学与信仰的关系的研究而荣获Templeton奖（邓普顿属灵促进奖）。他把一百多万美元的奖金捐献给了科学和宗教机构。

 

汤斯坚信科学与对上帝的信仰不但没有冲突，而且相辅相成。他说：“科学家从一开始就必须要有信仰，如果他要做更艰难的研究就必须要有更深的信仰。因为他必须相信宇宙是有秩序的，而人的理智有足够的可能性能理解这一秩序”；“一个科学家长期委身在科学研究里，他必定要相信探索这些宇宙法则是有意义的”；“过去的历史中，对于宇宙学与天体论，科学与信仰有过冲突。但其实那是字句之争，是眼光肤浅”；“事实上，科学试图了解宇宙的机理，宗教则阐明其意义。二者不可分裂开来”。；“属灵的世界是看不见的，但很多其它的存在也是，比如自由意志”。。。

汤斯在《造波》（Making Waves）一书中指出，尽管现代科学过去一百年的发展对宇宙和生命的起源有大量鼓舞人心的新发现（如宇宙大爆炸和汤斯自己做出贡献的星际有机分子探测），但随着科学的发展，科学家们也意识到，关于宇宙和生命有越来越多的基本问题，科学还不能给出最终答案。新的、更深层的问题继续源源不断地涌现。生命的起源仍然有很多奥秘。可以自我复制、极其复杂而排列高度准确有序的分子有机体（DNA等）如何能够产生？为什么组成地球上生命体的生物大分子的基本单元几乎都是单一旋光性的？诸如此类的问题，我们仍然没有确切的答案。关于自由意志、人脑的思维能力、宇宙为什么有如此精妙的“微调”等等，我们真正了解的甚至更少。科学并不能排除上帝存在的可能性。科学家对我们所处的地球和人类生命的珍贵和独特了解越多，就越可能增加对造物主的敬畏。科学的探索永无止尽，科学并非终极的真理。另一方面，基因工程等新技术也为科学伦理提出挑战。科学技术如果被滥用，也可能给人类带来环境等方面的灾难。因此对今天的科学家来说“献身于激励我们的目的及对宗教智慧有更强的把握变得比以前任何时候都更迫切需要”。

“激光之父”汤斯的生命体现了“激光”一词的含义，因为他的一生也可以说是“受激辐射”的一生。汤斯曾说“对我来说，上帝是有位格的，也是无所不在的。上帝是我重要的力量来源，他使我大大不同。”汤斯在科学上的成就，无疑跟他的信仰有关。作为一名杰出的科学家，他从对上帝的创造的探索中得到科学研究的动力和灵感，他是“受激”于创造宇宙万物的上帝。而当信仰成为热忱从事科研的动力以后，靠着上帝的恩典，他能够在科研领域里为上帝发光，用科研成果造福人类，也是一种荣耀上帝的“辐射”。今天汤斯已经回到天父的怀抱得享安息，愿他的见证继续激励我们。

 

参考文献

1. Charles H. Townes, “Making Waves”, pp 151-191. Woodbury, NY: American Institute of Physics Press, 1995
2. 张文亮著 《我看到大山小山在跳舞：科学大师的求学、恋爱与理念》，台北：校园书房出版社，2000年
3. Charles Townes, “What I’ve Learned”, November, 2001 http://www.esquire.com/features/what-ive-learned/ESQ1201-DEC_WIL
4. UC Berkeley News, Interview with Charles Townes, June 17, 2005

 

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