光纤之父：高锟的故事

文章来源：鲜枣课堂（xzclasscom）

作者：小枣君

1933年11月4日，在江苏金山县（今上海市金山区）一个姓高的大户人家里，出生了一个男婴。

男婴是家中长子，他的父母对他有很深的期望，于是用了“锟铻”（古书上记载的一个山名，产铁矿，可造宝剑，宝剑亦称“锟铻”）的“锟”字，给他取名。

没错，这个男婴，就是我们今天文章的主角，著名的华裔物理学家、教育家、“光纤之父”，高锟。

高锟

高锟的家族，是正儿八经的书香门第、名门望族。

高锟的爷爷，是晚清著名诗人、书画家、革命家，高吹万。高吹万是南社（近代中国最著名的文人社团）的重要成员，与常州钱名山、昆山胡石亭并称“江南三名士” 。

高锟的堂叔夫，高君平，也名高平子，是近代中国天文研究的开拓者，也是紫金山天文台的筹建者。月球上有一个环形山，就叫“高平子环形山”。

高锟的父亲高君湘，毕业于南洋大学（上海交通大学的前身），曾经留学美国，拿到了密歇根大学法学博士的学位。回国之后，担任上海国际法庭的律师。

幼年时期的高锟，跟随父母居住在上海法租界霞飞路（今淮海中路）的一栋三层洋房里。

当时，高君湘专门聘请了老师，给高锟和弟弟高铻进行国学启蒙。据高锟个人回忆，这些国学知识对他后来的成就起了很大的作用。

高锟（前排左二）和他的父母、弟弟

10岁那年，高锟来到上海世界学校（今日的国际学校）就读，完成了小学与初中一年级的课程。当时，除了中文之外，高锟也学习了英文和法文。

青少年时期的高锟，逐渐对化学产生兴趣。他偷偷将自家三楼的储藏间改造成化学实验室，在里面自制氯气，制造灭火筒、焰火、烟花和相纸。

有一次，他将红磷粉与氯酸钾混合，加水调成糊状，再掺入泥里，搓成泥炸弹，并扔到街上引爆，吓得路人纷纷躲避。

后来，高锟的一个堂哥在观看高锟的化学实验时，被意外溅出的酸性液体灼伤，他的化学实验室才暴露。在父母的严令之下，他的化学实验不得不终止。

被迫放弃化学爱好之后，高锟又迷上了无线电。他通过四处收集而来的电子器件，成功拼装了一台老式的真空管收音机，爱不释手。

1948年，国共内战愈演愈烈。为了躲避战乱，高锟一家人移居台湾。不久后，他们又迁往香港。

次年，高锟进入香港圣若瑟书院就读。毕业后，他以全港前十的成绩，考入了香港大学。由于当时港大没有电机工程系，他转而远赴英国，求学于伦敦伍尔维奇理工学院（现英国格林威治大学）。

大学时期的高锟

1957年，高锟毕业，取得电机工程理学士学位。随后，他进入国际电话电报公司（ITT），在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司（Standard Telephones and Cables Ltd.）担任工程师。

这期间，高锟与公司同事黄美芸相识，并最终结为伉俪（1959年）。后来，他们育有一子一女，分别取名为高明漳、高明淇。

高锟和他的家人

1959年，美国物理学家梅曼发明了世界上第一台激光器，人类从此进入激光时代。

激光光源的出现，使得科学家们产生了将激光用于信号传输的想法。但是，经过一番实验后，科学家们发现，激光作为高频信号，衰减太快，无法进行长距离传输，于是纷纷放弃。

此时的高锟，就职于标准电信实验有限公司（ITT设在英国的欧洲中央研究机构），担任研究工程师。他的主要研究方向，是激光在高频波导管中空架构中的传输。

多次实验后，高锟认为波导管导光是一条死路。于是，他改变方向，开始研究激光在透明材料介质中的传输。

正在做实验的高锟

业界的研究人员也有过高锟相同的想法。但是，实验证明，透明材料（玻璃）的衰减率过大，甚至还不如空气。所以，大部分人都放弃了这方面的研究。

高锟并没有轻言放弃，反而继续深入钻研。经过长达数年的反复实验论证，他发现，透明材料中的杂质含量，是激光衰减率过大的原因。

1965年，高锟获得伦敦大学电机工程博士学位。次年，也就是1966年，高锟和他的伙伴G.A.Hockham，共同发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文。

高锟的论文

在论文中，高锟明确提出，利用石英基玻璃纤维，可进行长距离及高信息量的讯息传送。当玻璃纤维的衰减率下降到每公里20db时，光纤通讯即可成功。

换句话说，只要解决了玻璃的纯度和成分等问题，就可以将玻璃制作成光纤，用于通信。

这篇论文，后来被视为20世纪通信领域最伟大的论文之一，开启了光纤通信时代的大门，也改变了人类科技的走向。此时的高锟，只有33岁。

正在做实验的高锟

现在我们都知道这篇论文意义非凡，但实际上，论文发布之初，虽然引起行业关注，却没有人相信论文的结论。

就连贝尔实验室，也认为高锟的设想不切实际。他们认为，高锟所设想的“没有杂质的玻璃”，是不可能存在的。

为了寻找这种“没有杂质的玻璃”，高锟造访了各大玻璃工厂，还去了美国、日本、德国，跟专家们讨论玻璃的制法，试图说服他们进行相关的研究。

但是，大部分企业都拒绝了高锟的建议，不打算从事这种“无意义且耗资巨大的研究”。

唯一对高锟论文感兴趣的，是美国的康宁公司（Corning Inc.）。康宁公司是成立于1851年的老牌玻璃制造厂，爱迪生发明电灯的玻璃灯泡，就是他们家造的。

康宁公司意识到高锟论文的潜力和价值，低调启动了高纯度玻璃纤维的研发。

当时，康宁公司委派物理学家罗伯特·毛瑞尔（Robert Maurer），领导两名新入职的年轻研究员：化学家皮特·舒尔茨（Pete Schultz）、实验物理学家唐纳德·凯克（Donald Keck），进行玻璃净化的研究。

康宁的三位科学家

1970年，通过外部气相沉积法（OVD），康宁使用掺钛纤芯和硅包层，成功制造出了损耗为17dB/km的光纤。这是世界上首根符合理论的低损耗试验性光纤，正式开启了光通信时代。

两年之后，康宁公司以掺锗纤芯代替掺钛纤芯，制造出了一条损耗低至4dB/km的多模光纤，再次引发行业震动。

此时，全世界才意识到，1966年高锟的那篇论文是多么的伟大和富有前瞻性。名誉和奖励纷至沓来，高锟很快被誉为“光纤之父”。

这个时候的高锟，已经离开了ITT。他于1970年返回香港，加入香港中文大学，筹办电子系，并担任了首任系主任。

1974年，高锟又回到了ITT上班。不过上班地点不是英国，而是美国。当时，光纤已经逐步进行产品化阶段，高锟来到美国弗吉尼亚州劳诺克的ITT光电产品部，担任主任科学家，后擢升为工程主任。

整个70年代，通信行业都在研究光纤的产业化。1976年，第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。1979年，日本电报电话公司（NTT）研制出了0.2dBkm的极低损耗石英光纤。

到了80年代，光纤已经全面进入了商业化阶段，全球各地都开始兴建商用光纤通信系统。

1982年，高锟被ITT公司任命为首位“ITT执行科学家”，主要在康尼迪克州的先进技术中心工作。1985年，高锟来到联邦德国，就职于SEL研究中心。与此同时，他也担任耶鲁大学特朗布尔学院兼职教授及研究员。

这一期间，高锟的研究成果不少。他开发了实现光纤通讯所需的辅助性子系统。在单模纤维的构造、纤维的强度和耐久性、纤维连接器和耦合器，以及扩散均衡特性等多个领域，他都做了大量的研究工作，成果卓著。

1987年，高锟再次返回香港，担任香港中文大学的第三任校长。

他以自身在学术界的影响力，为中大招揽了大量的优秀人才。他推动成立了工程、教育、药剂、会计等学院，创办了多个研究所，开设多个新的本科及研究生课程，还推动实施了灵活的弹性学分制。

所有他的付出，都为中大成为世界级研究型综合大学奠定了坚实的基础。

然而，学术背景出身的高锟，并不太擅长复杂的人事和权术，经常被学校的行政事务搞得疲惫不堪。

在与学生的相处中，他仁厚的性格深受大家的尊敬，但个别学生对他谩骂和攻击。这些学生认为，这个校长就是一个只会傻笑的“糟老头子”。

1993年，高锟被中央聘请为“港事顾问”，为香港回归建言献策。结果，中大的学生认为高锟涉足政治，“丧失学术自由”。

有一次高锟上台演讲时，激进的学生不仅拉横幅辱骂，还抢走了他的麦克风。更有个别学生，将装有玩具娃娃的避孕套朝高锟扔去，暗讽学校“蒙蔽”学生。

面对学生的挑衅和侮辱，胸襟宽阔的高锟既没有生气，也没有惩罚。他认为，让学生表达意见，才知道他们在想什么。将来，学生思考自己的所言所行，才会懂得成长。

担任校长时的高锟（左一）

高锟退休前，中大校报的编辑再次发文讽刺，标题是：“八年校长一事无成”。

殊不知，高锟每年都会亲笔写信给学生会和校报，感谢他们的工作。高锟还每年自掏腰包，私下捐给这两个组织各两万港币的补助金，请他们自行分配给家境比较困难的同学。

1996年，高锟从香港中文大学退休，转而担任香港高科桥集团有限公司（TranStech Services Group Ltd）主席兼行政总裁，致力于科研成果的转化。

这一年，为了表彰高锟对科学事业做出的贡献，中国科学院紫金山天文台将一颗国际编号为“3463”的小行星，命名为“高锟星”。

获颁“高锟星”证书

同样是1996年，高锟当选了中国科学院的外籍院士。

2003年左右，高锟被诊断出患有“阿尔兹海默综合征”，也就是我们俗称的“老年痴呆”。

随着病情的发展，高锟的记忆力、表达能力逐渐下降，经常不认得以往的熟人，言谈举止也变得缓慢。幸亏有高锟夫人黄美芸的细心照顾，高锟才能够维持较好的精神状态。

高锟和夫人黄美芸

2008年，为了离子女更近，高锟和夫人移居美国，住在加州旧金山附近的山景城。

2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，高锟因其对光纤事业的重要贡献，与另外两名美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯（发明了CCD电荷耦合器件）共同获得了当年的诺贝尔物理学奖。

公布获奖名单现场

消息一出，引发了全球尤其是华人媒体的强烈关注。此时，距离高锟论文发布，已经过去了43年。高锟本人，也已经76岁高龄。 

公布获奖当天的高锟

虽然身体状态不佳，高锟仍在夫人的陪同下，亲自到瑞典首都斯德哥尔摩出席颁奖仪式。

考虑到他的特殊情况，主办方破例免除了他的颁奖礼仪。他不需要走到台中领奖、鞠躬三次，而是瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫走到他面前，给他颁奖。高锟的获奖演讲，也是夫人黄美芸代劳。

颁奖现场

高锟获奖后返港，受到了香港特区政府和人民的热烈欢迎。香港特首曾荫权、诺贝尔奖得主杨振宁及莫理斯出席迎接仪式。近百名记者蜂拥而至，争相对高锟进行采访。

然而此时的高锟，根本已经搞不清楚什么是诺贝尔奖了。他只能在太太的搀扶之下，用笑容向众人进行回应。

不久后，高锟将诺贝尔奖牌、奖状及另外17个奖项，永久捐赠给了自己曾经工作过的香港中文大学。

2018年9月23日，高锟教授于香港逝世，享年84岁。告别仪式上，香港特首林郑月娥亲自到场扶灵。

2021年11月4日，为了纪念高锟诞辰88周年，谷歌公司推出一个纪念涂鸦：

回顾高锟的一生，我们会发现，他是一个极其乐观的人。他的几乎每一张照片，都展示了纯真的笑容，真的像一个孩子一样。

他从来不计较别人对自己的攻击，对名利也看得很淡。作为光纤之父，他没有申请光纤的专利，放弃了成为世界上首富的机会。

他是这么说的：“香港首富、全球首富，对我来说完全没有意义。我无后悔、也无怨言，因为如果事事以金钱为重，一定不会有今日光纤的成果。”

他还说：“我也是一个普通人，在世界上行走一圈， 能留下一点脚印，我已经心满意足。”

言语之间，充分展现了他豁达的人生态度，以及广阔的胸襟。

最后，让我们用美国前总统奥巴马的评语来结束今天的文章：

“你（指高锟）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。”

致敬！伟大的光纤之父，高锟！

—— 全文完 ——

参考文献：

1、《高锟的中国故事》，倪兰，通信世界，2009

2、《潮平岸阔——高锟自传》，高锟，四川文艺出版社，2007

3、《纪念高锟》，蒋志明，金山报，2018

4、百度百科，维基百科，高锟词条