高锟(Charles Kuen Kao,1933年11月4日-2018年9月23日),生于江苏省金山县(今上海市金山区),华裔物理学家、教育家,光纤通讯、电机工程专家,香港中文大学前校长,中国科学院外籍院士。拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份,被誉为“光纤之父”、“光纤通信之父”和“宽带教父”。
高锟1949年移居香港,1954年赴英国攻读电机工程,并于1957年及1965年获伦敦大学学院学士和博士学位;1970年加入香港中文大学,筹办电子学系,并担任系主任;1987-1996年任香港中文大学第三任校长;1990年获选为美国国家工程院院士;1992年获选为中央研究院院士;1996年获选为中国科学院外籍院士;1997年获选为英国皇家学会院士;2009年获得诺贝尔物理学奖;2010年获颁大紫荆勋章;2015年获选为香港科学院荣誉院士;2018年9月23日在香港逝世,享年84岁。
高锟:“光纤之父”的传奇人生
在科学的浩瀚星空中,有一颗璀璨之星,他以卓越的智慧和坚韧的毅力,为人类通信领域带来了革命性的变革,他就是被誉为“光纤之父”的高锟。高锟1933年11月4日出生于江苏省金山县(今上海市金山区),这片人杰地灵的土地,成为了他传奇人生的起点。
成长岁月:家庭熏陶下的求知之路
高锟出身于书香世家,祖父高燮(号吹万)是清末民初时期南社著名诗人,早年受业于名儒顾莲芳,一生著作宏富 ,在文学领域造诣深厚。父亲高筠(字君湘)毕业于上海南洋大学法律专业,后留学美国,归国后成为20世纪40年代上海的著名大律师,曾供职于国际法庭。在这样充满文化底蕴与学术氛围的家庭环境中,高锟自幼便受到良好的熏陶。
在入学之前,高锟跟随父亲聘请的老师学习四书五经,接受传统国学的启蒙。1941年,8岁的高锟就读于上海世界学校,由于此前扎实的家庭教育,他入校便从三年级开始学习。在校期间,高锟不仅深入学习中文,还同时接触英文和法文,逐步开启了认识世界的多元窗口,开始了解中国之外的人事文化。这段经历为他日后的学术发展奠定了坚实的语言基础和广阔的文化视野。
1948年,时局变化,高锟随父母迁往台湾,次年又前往香港居住,并就读于香港圣若瑟书院。1953年夏,高锟高中毕业后,原本考入香港大学,但当时香港大学没有电机工程系,而对该领域满怀热忱的高锟,毅然选择远赴重洋,追求理想。同年,他乘坐“广州号”邮轮前往英国,进入英国东伦敦伍尔维奇理工学院(后升格为格林尼治大学,也是伦敦大学众多内部学院之一)进修,从此踏上了探索电机工程领域的征程。
学术生涯:光纤理论的创新与突破
1957年,高锟在伍尔维奇理工学院勤奋学习,凭借优异的成绩获得电气工程学二等理学学士学位。同年,他入职美国国际电话电报公司(ITT)旗下英国哈罗子公司标准电话和电缆公司,担任研发工程师,正式开启职业生涯。在英国标准电信实验室工作期间,高锟在上司的建议下,决定进一步深造,攻读博士学位。
1960年,高锟迎来了职业生涯的重要转折点,他担任欧洲中央研究机构标准电信实验室(STL)首席研究工程师。1963年,他开始投身于玻璃纤维理论和实验研究,与西泽润一合作,提出并初步实现了集束型玻璃纤维通信。这次合作研究为他后续在光纤领域的重大突破埋下了伏笔。
1964年,高锟在研究中大胆地提出了一个在当时极具前瞻性的设想:在电话网络中“以光代替电流,以玻璃纤维代替导线”。这一设想犹如一颗投入平静湖面的巨石,激起千层浪。为了验证这一设想,高锟带领研究小组深入研究光缆中介电材料衰减机制,通过大量复杂的实验和精密的计算,确定光缆的体积极限和光功率在结合点处的衰减程度。同时,他积极推动其他小组开展对符合光缆直径和能发出预期红外线波长的半导体激光器的研究。经过不懈努力,高锟通过介电波导管的理论推导、微波模拟实验和玻璃纯净度分析实验,证明了无论是在机械性能上,还是在表征性上,高纯度石英基玻璃纤维(玻璃光纤)都是作为波导首选材料的绝佳选择。
1965年,在导师哈罗德·巴洛的悉心指导和帮助下,高锟发表了毕业论文《准光波导》,凭借此论文获得了伦敦大学学院电气工程学哲学博士学位。1966年,高锟等人发表了具有里程碑意义的论文《介电波导管的光波传送》。在这篇论文中,他们首先从理论上详细阐述并提议使用玻璃纤维来实现光通信,建立起光纤通信物理模型,清晰地描述了采用超纯硅低损耗(光损耗<20dB/km)单模光纤进行长距离(>100千米,普通纤维只能传输光信号20米远)和大容量(1Gb)光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。这项重大原创性研究成果,如同为光纤通信领域点亮了一盏明灯,奠定了光纤通信理论的基础,开启了光纤通信投入实际应用的大门,为后来包括互联网和移动通信在内的电信业的迅猛发展铺平了道路。
然而,任何伟大的创新在诞生之初往往伴随着质疑和挑战。高锟的光纤理论在提出初期,并未得到广泛认可,甚至遭到一些人的嘲笑和批评,被认为是“痴人说梦”。但高锟并没有因此而退缩,他坚信自己理论的正确性,凭借着对科学的执着和热爱,继续深入研究并不断改良技术。1969年,他成功测量了4分贝/千米的熔融二氧化硅的固有损耗,为超透明玻璃传输信号的有效性提供了第一个有力证据。20世纪70年代中期,高锟又对玻璃纤维疲劳强度进行了开创性的研究,为光纤的实际应用解决了又一关键问题。此外,为解决信号处理的高频限制,他启动了“Terabit技术”(“兆兆位技术”)计划,因此高锟被誉为“Terabit技术理念之父” 。他还研发出实现光纤通信所需的辅助子系统,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都取得了大量研究成果,而这些成果都是使信号在无放大的条件下,以每秒亿兆位元传送至距离以万米为单位的成功关键。
教育贡献:引领高校发展与人才培养
1970年,高锟在香港中文大学的诚挚邀请下,回到香港筹办电子工程系,并担任香港中文大学电子系教授及讲座教授。在香港中文大学,高锟不仅专注于学术研究,还将大量心血投入到教育事业中。他治学严谨,教学方法独特,注重培养学生的创新思维和实践能力,深受学生们的尊敬和喜爱。在他的带领下,香港中文大学电子工程系逐渐发展壮大,为香港培养了大批优秀的电子工程人才。
1987年10月15日,高锟出任香港中文大学第三任校长。在就职期间,他将学术研究、创新知识与培育人才作为学校发展的基本任务,为香港中文大学的长远发展制定了宏伟蓝图。1989年,他创立讯息工程专业,进一步完善了学校的学科体系,组建了更全面的工程学院,使香港中文大学在工程教育领域的实力得到显著提升。在他的领导下,香港中文大学不断扩充,逐步发展成为一所世界级研究型综合大学,在国际学术界的声誉日益提高。
1993年,高锟从香港中文大学校长职位退休,但他对教育事业的热情并未减退。他继续担任香港特区政府科技创新委员会委员,为香港的科技创新和教育发展出谋划策。1996年,高锟当选为中国科学院外籍院士,这是对他在学术和教育领域卓越贡献的高度认可。此后,他还积极参与各种学术交流活动,推动国内外学术合作与交流,为培养更多优秀人才、促进科技进步贡献着自己的力量。2000年,高锟还积极参与筹办香港慈善私立学校弘立书院,希望为香港的教育事业注入新的活力,培养具有国际视野和创新精神的下一代。
荣誉加身:科学界的广泛赞誉
高锟的卓越贡献得到了科学界的高度认可,他收获了众多国际性科学大奖。1977年,他以“对使用激光产生光波进行光导通信时,在细小的玻璃纤维中传输信息的理论研究”被美国富兰克林学会(费城)授予巴兰坦奖章。1980年,美国军事通信电子学会为表彰高锟对光纤技术在军事通信应用所作贡献,授予其金质奖章。1985年,高锟被授予美国马可尼学会马可尼奖。1992年,美国SPIE学会为表彰高锟在光纤通信领域所作的开拓研究和诸多贡献,授予其金质奖章。1996年,他以“在宽带低损耗光纤通信方面的开创性研究”被日本奖基金会授予第12届日本国际奖。2009年,高锟迎来了他学术生涯中最为辉煌的时刻,他以“光通信领域中有关光在纤维中传输的突破性成就”被瑞典皇家科学院授予诺贝尔物理学奖。这一奖项不仅是对他个人多年来辛勤研究的高度肯定,更是对光纤通信技术在全球范围内广泛应用的认可,标志着高锟的科学成就得到了全世界的广泛赞誉。此外,紫金山天文台将编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”,以表扬“世界光纤之父”高锟在科学上的杰出贡献。他还被授予了不列颠帝国第3级司令勋章和第2级爵级司令勋章,以及香港最高荣誉大紫荆勋章 。
晚年时光:与病魔抗争及慈善之举
2004年,高锟确诊患早期老年痴呆症,这一消息让科学界为之痛心。随着病情的发展,他的生活受到极大影响,表达能力逐渐下降,需要家人的悉心照料。他的妻子黄美芸一直陪伴在他身边,给予他无微不至的关怀和支持。尽管身体状况不佳,但高锟依然受到人们的尊敬和关爱。
2009年,当高锟获得诺贝尔物理学奖的消息传来时,他正在从老人健康中心回家的路上。虽然他的记忆力和认知能力已大不如前,但他依然能够感受到周围人对他的祝福和敬意。2010年,高锟和妻子成立高锟慈善基金,致力于帮助阿兹海默症患者,为那些遭受同样疾病困扰的人们带去希望和帮助。
2018年9月23日,高锟在香港病逝,享年84岁。10月8日,高锟告别仪式在香港殡仪馆举行,香港中文大学现任校长段崇智、前校长沈祖尧等人扶灵为高锟送行,各界人士纷纷前来缅怀这位伟大的科学家。高锟的离世,是科学界的巨大损失,但他留下的光纤通信技术,如同璀璨星辰,照亮了人类通信发展的道路,对现代社会产生了深远而持久的影响,他的名字和成就将永远铭刻在人类科技发展的史册上 。
高锟的一生,是追求科学真理、勇于创新突破的一生,也是致力于教育事业、培养杰出人才的一生。他用自己的智慧和努力,为人类社会的进步做出了不可磨灭的贡献,他的精神将激励着一代又一代的科学家不断探索未知,勇攀科学高峰。