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“世界光纤之父”高锟走了:他预言了可以用1000年的技术

未来1000年也不会被取代

高锟和妻子黄美芸

2009年高锟获得诺贝尔物理学奖

  

IT时报记者王昕
科学界巨星陨落。
9月23日,被誉为“世界光纤之父”的诺贝尔物理学奖得主、香港中文大学前校长高锟逝世,享年84岁。
虽然许多普通人未必识得高锟这个名字,但这位华人物理学家却为世界通信和互联网的发展奠定了技术基石。
高锟,因何而伟大?
没有高锟,世界上几乎所有互联网公司都将因此而失色。大洋深处,海底光缆把世界连在一起;即便你未来使用5G上网的时候,也别忘了,连接每个5G基站的,仍然是那细如发丝的光纤。
高锟,是在发丝上跳舞的人。
52年前,高锟试图告诉全世界,通过光纤和光通信,可以实现海量数据接近光速的传播,却被世人嘲笑;43年后,2009年,当全世界都被光纤连在了一起时,高锟赢得了一枚“迟到”的诺贝尔物理学奖章。
壹 诺贝尔“预言帝”
1966年,一位33岁的年轻人发表论文提出,以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线,用来传送容量几近无限的信息,于是有人笑其为“痴人说梦”。因为这样的预言,无异于40年前,有人拿着指甲盖大小的U盘说要装下大英百科全书;又或是20世纪人们手持着灯泡大小的晶体管预言,未来人们可以在一块硬币大小的芯片内装下100亿个晶体管;相当于今天,有人押注量子计算会取代目前所有CPU和芯片,成为未来所有数据和计算中心的算力源泉。与高锟相比,全球互联网界公认的“预言帝”凯文·凯利只能算是一位很红的流行歌手罢了。
时至今日,全球95%的互联网骨干通信量是由庞大的光缆网络承担,它们如蛇一般在海底蜿蜒数千公里。就拿上海来说,粗略估算,上海电信在申城布设的光缆网络总数超过200万芯公里,相当于环绕上海中环线33000多圈。毫不夸张地说,当你打开任何一个网页,手机点击任何一个在线应用的时候,背后都离不开那一根根比发丝还细的光纤。2009年,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将年度诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟。全球科学界花了长达40多年时间来证明高锟1966年天才预言的正确性,从某种意义来说,这个天才,33岁那年就获得了诺贝尔物理学奖。贰 革命性无异于发现石油
“原来光纤一直默默无闻地深埋在地下,自从高锟2009年夺得诺贝尔奖后,光纤终于被普通老百姓所知晓,这对光纤和光通信事业的发展来说,是件大大的好事。”上海交通大学教授胡卫生常年进行光纤研究,是“区域光纤通信网与新型光通信系统”国家重点实验室主任,在重新阅读过高锟1966年的得奖论文《光频率介质纤维表面波导》后他向记者感叹,高锟的科研成果在通信领域内的重要性和革命性无异于能源行业发现石油,当时的高锟已经为后人指明了方向,他的很多理论都被最终证明是正确的,并指引后人在光纤领域取得一次次地突破。其实,在获得诺贝尔奖之前,高锟的照片早已被载入光纤通信的教科书。当年,高锟的创新理论实现了“化腐朽为神奇”,他使用纯度极高的玻璃纤维在超过100公里以上距离传输光信号成为可能。正是在高锟早期工作的激励下,1970年,科学家Robert Maurer在实验室里研制出第一根低衰减光纤,康宁公司立刻做出了一个当时被看来不可思议,现在却被认为十分划算的买卖——花费3000万美元得到这30米光纤样品。该光纤直径只有人的头发丝那么细,且柔软可绕。自此,光纤发展开始向产业化提速。
1981年,全球第一套光纤通信系统由AT&T在华盛顿和波士顿之间架设。但真正激发全球光纤行业大爆发的,应该从1992年时任美国总统克林顿政府提出“信息高速公路”计划开始,互联网和光纤行业互相推动,开始了约10年时间的大发展,光纤建设浪潮波及全世界。在20世纪90年代,一条光缆的容量就已相当于6000万门电话。“高锟是真正点石成金的人,”光纤的原料是砂石,而传统的传输线路是铜缆,也即有色金属,胡卫生曾经测算过,1斤光纤能传输的带宽等同于一万吨铜线的效果。叁“光”辉岁月
在中国,最早“吃螃蟹”的城市是上海。
20世纪80年代,上海在全国率先试水,铺设了一条1.8公里的数字光通信线路。
2002年上海福州路上,一根光纤导管被铺设入地,当时好奇的人们可能还未意识到,正是其中一根根细细的光纤导演了未来几年宽带普及的热潮。
20世纪90年代初,AT&T、朗讯、贝尔阿尔卡特等国际光纤巨鳄也纷纷选择上海为中国的第一个落脚地,短短数年内,以朗讯为首的光通信企业在上海飞速成长。
上海贝尔丁浩博士回忆,90年代初AT&T和朗讯曾联合在波特曼酒店召开培训会议,“学生”则是上海和周边省市的政府领导,培训时间长达一整天,由此足见当时政府对光通信行业的重视程度。
一时间,光通信成为沪上最热门的就业方向,在各类收入排行榜中名列前茅,被看成是一个几十年都砸不掉的金饭碗,光通信公司也成为沪上通信相关专业毕业生最想去的地方。
光通信专家陈楠曾在一次国际会议上将光通信行业比作印钞机,业界哗然之余,行业的景气度之高也成为不争事实。
薛君曾是当时朗讯工厂的一名蓝领工人,他向记者回忆,虽然只是一名普通工人,但当时他的工资水平很高,也觉得自己的工作很有面子。他说,当时自己手中曾握有价值人民币10万元以上的朗讯股票,这在20世纪末绝对是一笔巨款。
据业内人士回忆,当时风险投资排着队等着向光纤行业投资,并因此孕育了一大批光纤企业,不过这也为此后行业的短暂衰退埋下了伏笔。2002年开始,市场风雨突变,光通信企业纷纷倒闭。丁浩博士分析,这是一次全球性的问题,在电信运营商等疯狂上马光纤项目之后,伴随着同期互联网泡沫的破裂,用户需求远远跟不上光纤的铺设,当时部分海底越洋光缆的使用率只有10%,运营商和企业收入下滑,从而引发了光纤行业为期3年左右的蛰伏期。
目前,国内光纤行业已走上平稳发展的轨道,我国也当仁不让成为全球光纤需求量最高的国家。光纤生产实现知识产权完全自主化,并孕育了长飞、亨通、烽火等大型国内企业。肆
如果把全球光缆网络比喻成人体内的血管大动脉,那么光纤和光缆将化身毛细血管和神经末梢,并延伸至百姓的家中,这将是光纤网络向居民家中的最后一公里冲刺。
与IT行业经典的摩尔定律相比,光纤技术的发展速度有过之而无不及。
高锟当年在得奖论文中曾提到,在相关模式下,一条光纤的信息容量可达1GB,而目前该容量已发展至50T,相当于前者的5万倍。
“恐怕也正是预料到光纤通信未来广阔及无限的发展空间和前景,高锟才会说出‘光纤通信1000年也不会被取代’的豪言壮语。”胡卫生教授说,至少从现在来看,光纤通信仍是网络建设和发展唯一选择,没有任何替代方式。
在更遥远的未来,丁浩博士认为,光通信技术发展不仅仅是看高清、超高速上网那么简单,在智能光网络、光子集成、光纤传感等方面都大有发展前景。
目前光通信更多用于人与人交流信息和数据的传输,而在未来的5G和万物互联的物联网世界里,光通信同样能大展身手。
在今年的2018年世界光纤通信大会上,中国电信北京研究院副院长张成良向外界宣布,中国电信接入领域的全光网1.0战略已经在2017年实现既定目标,中国电信在骨干传送领域也启动了全光网2.0战略。
张成良强调,光网络产业目前处在重大变革时期,中国电信非常重视光网络技术的可持续发展,中国电信依托多个光网战略在不同网络层面分别推动着光通信和光网络技术的创新应用和规模部署。伍 岁月静好
在获诺奖之前,光纤通信的普及已经足以证明高锟的伟大,他陆续获得多个国际大奖,其中包括瑞典爱立信国际奖以及日本“诺贝尔奖”。遗憾的是,当世人终于记起他的成就、诺贝尔物理学奖到来时,他自己,却不记得了。
据媒体报道,通知高锟获得诺贝尔物理学奖的当天,他正从老人健康中心回到家,高锟顺从地听着太太黄美芸的“指挥”,换鞋、喝牛奶、吃蛋糕、穿马甲。他的眼睛总不愿意离开黄美芸,他喜欢冲着她笑,她是他自传中第一章“邂逅”的主人公,也是他眼下唯一叫得出名字的人。
“电视里在播诺贝尔奖,那是给你的。”在美国的家里,黄美芸告诉高锟。
“给我的?哦……挺好的。”这位华裔科学家面无表情地说。
2009年,76岁的高锟早在5年前就已患上了阿尔茨海默氏症(老年痴呆)。这几年,除了几条简短的消息偶尔透露一下他的病情外,这位被誉为“光纤之父”的老人几乎淡出了人们的视野。每天,他只是和妻子打网球,去健康中心和其他老人一起运动手脚。
随着病情的发展,高锟的记忆力、表达能力逐渐下降,平时的言谈举止像小孩一样。帮黄美芸洗完菜后,他会扭头向妻子邀功:“你看,我做好了。”而黄美芸也笑着鼓励他:“做得不错”。“我实在不是一个太有趣的人,没有什么大喜大悲,一直以来都太过平稳。”他曾这样总结自己。
前任美国总统奥巴马曾评价高锟:你的研究完全改变了世界,促进了美国及世界经济的发展,我本人为你而感到骄傲,世界欠你一个极大人情。
时至今日,谁也无法否认光纤对于人类的意义。高锟更了不起的地方在于,他50多年前验证的光通信技术,即便在科技飞速发展的今天,人们依然举着望远镜都找不到替代技术。