王江山

與科學(xué)結(jié)緣的童年

1959年5月27日，唐娜·斯特里克蘭出生在加拿大安大略省圭爾夫，這是一個(gè)大學(xué)城，距離多倫多只有一個(gè)小時(shí)的車程。她的父親是電氣工程師，母親是英語(yǔ)老師。當(dāng)唐娜還是個(gè)孩子的時(shí)候，父母曾帶她去參觀安大略科學(xué)中心。父親特意帶她去看博物館里巨大的激光器，希望能引起她的興趣。而多年以后，雖然唐娜已經(jīng)不能確切回憶起那次旅行，但毫無(wú)疑問(wèn)，科學(xué)中心里的一切在她幼小的心里埋下了一顆科學(xué)的種子。父親帶她看過(guò)的那座巨大的激光器，也許已經(jīng)暗示了她未來(lái)的職業(yè)方向。

長(zhǎng)大后，唐娜決定選擇理工科作為終身職業(yè)，她被安大略省漢密爾頓市的麥克馬斯特大學(xué)錄取了。可在選擇專業(yè)時(shí)，她卻犯了難：是選擇有更多工作機(jī)會(huì)的電氣工程（這也意味著她能進(jìn)入父親的行業(yè)）還是選擇自己更感興趣的物理呢？

幸運(yùn)的是，麥克馬斯特大學(xué)的一門混合學(xué)科—工程物理—將她從左右為難中解救了出來(lái)。這在當(dāng)時(shí)算是個(gè)很新的學(xué)科，也被認(rèn)為是男性的領(lǐng)域，全班25個(gè)同學(xué)中只有3名女性。當(dāng)年輕的唐娜發(fā)現(xiàn)工程物理的主要研究領(lǐng)域是光電和激光時(shí)，忍不住感嘆：“天哪，聽起來(lái)真酷！”

唐娜雖是女孩，她的父親卻總是鼓勵(lì)她不斷進(jìn)取，不被傳統(tǒng)的性別刻板印象所困。她讀研究生時(shí)，加拿大開啟了太空計(jì)劃，父親甚至認(rèn)真地問(wèn)過(guò)她是否想成為一名宇航員。但是唐娜拒絕了這個(gè)建議，她并非沒(méi)有探索太空的勇敢，只不過(guò)她擅長(zhǎng)的事情在其他方面：數(shù)學(xué)與科學(xué)。對(duì)學(xué)術(shù)的渴望使得她決心獲得博士學(xué)位，施展抱負(fù)。后來(lái)唐娜如愿進(jìn)入羅切斯特大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從著名學(xué)者杰拉德·穆盧，而她的傳奇故事，也將從這里開始。

如“鳥鳴”的激光

唐娜在激光能量學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)行博士研究。那時(shí)激光作為一種科學(xué)研究的重要工具，吸引了許多人的目光。可是這個(gè)領(lǐng)域一直有個(gè)難題：激光能量雖然有限，但當(dāng)它在極短的時(shí)間尺度上釋放的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)大的能量。激光的能量越高，脈沖寬度越短，峰值功率就越高。當(dāng)激光脈沖的最大強(qiáng)度達(dá)到1GW/cm2時(shí)，因?yàn)榉逯倒β蔬^(guò)強(qiáng)，用來(lái)產(chǎn)生這種脈沖的放大器本身就會(huì)遭到損壞，這樣一來(lái)，人們就無(wú)法很好地利用高強(qiáng)度激光了。

唐娜和她的導(dǎo)師杰拉德決心開發(fā)一種可以提高激光脈沖峰值功率的實(shí)驗(yàn)裝置，來(lái)克服這種限制。他們的思路是這樣的：先將一段短的激光脈沖在時(shí)間上拉長(zhǎng)，在降低能量密度的情況下放大，放大后再將每個(gè)脈沖壓縮回原來(lái)的持續(xù)時(shí)間，以此來(lái)產(chǎn)生太瓦強(qiáng)度的超短光脈沖。而當(dāng)脈沖被拉長(zhǎng)之后，峰值功率就會(huì)大幅下降，這樣一來(lái)，人們就能得到能量更強(qiáng)、更穩(wěn)定可控的脈沖，卻不會(huì)破壞放大器了。

杰拉德讓唐娜進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，他們將實(shí)驗(yàn)成果發(fā)表在當(dāng)時(shí)一個(gè)并不是特別出名的期刊《光學(xué)通訊》（Optics Communication）上，唐娜是第一作者。她那時(shí)也許做夢(mèng)都不會(huì)想到，自己在博士期間做的這項(xiàng)工作，竟然會(huì)在多年后獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

這種脈沖前沿與后沿的頻率不同，就像鳥的鳴叫一般，大多時(shí)候是前面低、后面高，啁啾鳥鳴，高低婉轉(zhuǎn)，所以人們形象地將這種技術(shù)稱為“激光啁啾脈沖放大技術(shù)”（Chirped Pulse Amplification，簡(jiǎn)稱CPA）。

這項(xiàng)技術(shù)在后來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，直到現(xiàn)在，仍然是物理學(xué)的前沿領(lǐng)域。師生二人的工作使得激光的應(yīng)用突破了瓶頸，在不破壞元器件的前提下大大提高了激光強(qiáng)度，很多以前受困于這個(gè)問(wèn)題的工作都可以開展了。它十分“接地氣”，在許多領(lǐng)域（如眼科手術(shù)、激光加工、能源應(yīng)用等）中，這項(xiàng)技術(shù)都大顯身手;它也很“高大上”，如能用來(lái)研究質(zhì)子和電子的性質(zhì)，推進(jìn)高能物理與核物理的進(jìn)步等。

“激光運(yùn)動(dòng)員”

從1988年到1991年，唐娜一直是加拿大國(guó)家研究委員會(huì)的一名助理研究員，那里有當(dāng)時(shí)世界上最強(qiáng)大的短脈沖激光器，她致力于開發(fā)用于非線性光學(xué)研究的高強(qiáng)度激光系統(tǒng)。她喜歡把自己描述成一個(gè)“激光運(yùn)動(dòng)員”，她曾這樣對(duì)記者說(shuō)：“我認(rèn)為，這是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為自己對(duì)此很在行。作為一名實(shí)驗(yàn)研究員，你不僅需要了解物理學(xué)，還必須能做出一些實(shí)際的工作。而在那些日子里，對(duì)激光的研究工作是非常繁瑣的。”

1997年，唐娜收到了滑鐵盧大學(xué)的offer，后來(lái)她成了那里的超快激光研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者，致力于創(chuàng)造出人們從未見過(guò)的激光：她準(zhǔn)備將超快光學(xué)科學(xué)的邊界推進(jìn)到新的波長(zhǎng)范圍（如中紅外和紫外），其中包括基于多頻拉曼光譜的超短脈沖的產(chǎn)生和基于雙色光纖激光系統(tǒng)的中紅外激光的產(chǎn)生;她的研究范疇還拓展到了醫(yī)學(xué)界—研究高功率激光在人眼微晶狀體中的作用，在此過(guò)程中可以對(duì)眼球晶體進(jìn)行微加工，這樣就有希望治愈老花眼。

唐娜認(rèn)為，自己和她的前輩—同樣獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的女性科學(xué)家瑪麗·居里和瑪麗亞·格佩特-邁耶不同，她在職業(yè)生涯中一直都得到了平等的對(duì)待：與男同事同工同酬，也獲得同樣多的機(jī)會(huì)。唐娜認(rèn)為，自己能獲得諾貝爾獎(jiǎng)，正是時(shí)代進(jìn)步的象征。

屬于自己的精彩之路

唐娜獲獎(jiǎng)以后，有媒體傳出了一些質(zhì)疑的聲音：有些人認(rèn)為她能得獎(jiǎng)不過(guò)是因?yàn)檫\(yùn)氣好。因?yàn)樗?dāng)年所做的實(shí)驗(yàn)并不難完成，一切都是湊巧。但毫無(wú)疑問(wèn)，如果沒(méi)有持之以恒的努力和興趣，唐娜不可能有足夠的技術(shù)和洞察力去完成實(shí)驗(yàn)，何況，在她獲獎(jiǎng)之前，就已經(jīng)是激光領(lǐng)域的“大佬”了。

這些年來(lái)，唐娜一直全身心地進(jìn)行自己熱愛的科學(xué)研究。當(dāng)她獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，許多評(píng)論家都對(duì)她還不是正教授感到驚訝，而她回應(yīng)說(shuō)，因?yàn)樽约骸皬奈瓷暾?qǐng)過(guò)正教授職位”“我只做我想做的，而那（申請(qǐng)正教授職位）不值得做”。

獲獎(jiǎng)與否，也許有運(yùn)氣的加持，但能不能成為一個(gè)科學(xué)大家，卻全要靠自己的努力。唐娜在激光物理的領(lǐng)域獨(dú)辟蹊徑，走出了一條女性科學(xué)家的精彩之路。

（責(zé)任編輯/朱文超 ? 美術(shù)編輯/胡美巖）