创作声明:本文为虚构创作,请勿与现实关联
「你醒醒吧,现在的玻璃,光走20米就只剩下百分之一了!」
1966年,伦敦的一场学术会议上,32岁的华人工程师高锟宣布:只要把玻璃提纯,一根头发丝粗的玻璃丝就能代替铜线打电话,台下却笑成一片,连贝尔实验室都认定他痴人说梦。
43年后的诺贝尔奖颁奖典礼上,瑞典国王破例走到了他面前,可这时的高锟,已经说不清诺贝尔奖是什么了。
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01
「这孩子,就叫锟。」
1933年11月,江苏金山县,高君湘抱着刚出生的长子,把一本古书摊在桌上。
书里记着一座山,名叫锟铻。
山中产铁,铸出的剑削铁如泥,也叫锟铻。
高君湘盼着儿子将来成器,就从山名里挑了这个“锟”字。
在他之前,母亲金静芳生过一女一子,都没熬过麻疹,后来又接连流产了两次。
从成亲到抱上长子,高家等了整整十年。
金山高家是江南有名的书香门第。
祖父高吹万是南社名士,与钱名山、胡石予并称“江南三大文学家”,家中藏书堆满了几间屋子。
堂伯高平子是中国近代天文学的开拓者,参与筹建了紫金山天文台。
父亲高君湘留学美国,拿了密歇根的法学学位,回国后在上海滩挂牌当大律师。
高锟幼年住在法租界霞飞路一栋三层洋房里。
父亲请来先生,教他和弟弟高铻念四书五经。
多年后,高锟说这段私塾启蒙让他受益一生。
可小时候的他,心思全不在书上。
先生在前头摇头晃脑,他攥着一块磁铁,在桌子底下吸铁钉。
1941年,高锟进了家旁边的上海世界学校,因为底子好,直接插班读三年级。
可是这年12月,太平洋战争爆发,日军开进了上海公共租界。
虽然老百姓的日子一天比一天难熬,孩子们关起门来,照样有自己的乐子。
升到六年级,高锟和同学蔡生民把洋房三楼的储物间改成了“化学实验室”。
烧杯、酒精灯、试管,全靠零花钱一点点攒。
他们自制氯气,做灭火筒、做焰火,还自己做相纸。
「生民,药粉我弄到了。」
「够做几个?」
「够把整条街吓一跳。」
两个孩子把药粉调成糊,掺进泥巴里,搓成一个个泥丸。
高锟推开窗,把泥丸朝楼下的马路上一扔。
泥丸砸在石板路上,“啪”地爆出一团火星,一股白烟蹿起半人高,呛人的气味顺着风散开。
一个拎菜篮的阿婆吓得扔了篮子,几个黄包车夫拉起车就跑。
那年月,上海街头三天两头有人放冷枪、扔炸弹,谁都以为又出事了。
两个孩子缩在窗帘后头,笑得直不起腰。
可好景不长。
一次实验,滚烫的酸液溅了出来,正落在一旁看热闹的堂兄手上。
当天晚上,高君湘铁青着脸上了三楼。
他推开储物间的门,扫了一眼满地的瓶瓶罐罐,半天没吭声。
「谁教你的?」
「书上看的。」
「书上教你拿人命开玩笑?」
高锟低着头,不敢接话。
第二天,实验室被拆得一干二净。
高锟蔫了好些日子,后来又迷上了无线电。
他四处搜罗旧电子管、线圈和电阻,在书桌上拆了装,装了拆。
几个月后,一台真空管收音机拼了出来。
那天夜里,他戴上耳机,一格一格地拧旋钮。
拧到某一格,耳机里冒出一个女人的歌声。
成了!
高锟一拍桌子,差点从椅子上蹦起来。
可没听几句,歌声就忽大忽小,时断时续。
耳机里老是有沙沙的杂音。
【电台那头唱得好好的,怎么到我这儿就这么多杂音呢?】
他把收音机拆开又装上,换线圈,挪天线,一直折腾到后半夜。
1948年秋,高家登上轮船,离开了上海。
他们先在台北短暂落脚,第二年辗转到了香港。
这一年,高锟15岁。
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02
1949年,高锟也转学到了香港的圣若瑟书院。
这是一所天主教男校,全英文授课。
在上海打下的英文底子派上了用场,他的成绩一直名列前茅。
中学毕业,他考上了香港大学。
亲友纷纷上门道喜,高锟拿着通知书,却高兴不起来。
「爸,港大没有电机工程系。」
高君湘放下报纸,抬眼看着儿子。
「读法律不好吗?将来接我的班。」
「我想学电。」
「学电有什么出息?」
「我说不上来,就是想弄明白,信号是怎么跑起来的。」
高君湘没再多说什么。
他自己当年也是漂洋过海去美国求的学。
半晌,他把报纸折好,搁在一边。
「那就去英国。」
1953年夏天,高锟登上“广州号”邮轮,一路西行。
他进了东伦敦的伍尔维奇技术学院,先补读一年预科,再念电机工程。
伦敦的冬天又湿又冷,宿舍的暖气时有时无。
这位上海少爷在这学会了自己洗衣做饭,一进实验室就是一整天。
1957年,他拿到了学士学位。
同年,他进了标准电话与电缆公司当见习工程师。
这家公司是美国国际电话电报公司在英国的子公司。
入职没几天,他在公司里碰见了一个中国面孔。
「你也是中国人?」
「我在伦敦出生,老家是广东开平。」
姑娘叫黄美芸,比他小一岁,伦敦大学理科毕业。
她在公司给计算机编程序,是当时没几个人懂的活。
一个漂泊异乡,一个生在异乡,两人一见如故。
他们一起吃午饭,一起散步,没多久就谈到了婚嫁。
可她母亲不同意。
黄美芸12岁那年,父亲病逝,母亲一个人在伦敦拉扯大了四个孩子。
老太太没读过多少书,守着老家的规矩:长子没成家,弟妹谁也不许谈婚论嫁。
「你哥还没娶,你急什么?」
「妈,哥哥都30了,连女朋友都没有。」
「那你就等。」
母亲重男轻女,黄美芸从小没少挨骂,每回都忍了下来。
这一次,她没再低头。
「我不等了。」
1959年9月19日,伦敦布莱克希斯的一座圣公会教堂里,高锟和黄美芸举行了婚礼。
蜜月,他们去了西班牙的地中海边。
回来以后,两口子照常上班,一个琢磨微波,一个写程序。
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03
1960年,高锟收到一封信。
拉夫堡理工学院请他去当讲师。
教书体面,日子安稳,高锟动了心。
部门主管听说后,把他叫进了办公室。
「你真想走?」
「那边条件不错。」
「我给你找个更好的去处。」
果然,没过几天,高锟被调进了公司设在哈罗的研究机构,标准电信实验室。
那里要啃的,是整个通信行业最硬的骨头。
当时全世界的电话,靠的都是铜线和电缆。
1956年,第一条跨大西洋电话电缆投入使用,几千公里的海底铺下去,耗资惊人。
可它同时只能通36路电话。
整个欧洲和北美之间,同一时刻,只能有36对人隔着大西洋说话。
想打越洋电话,常常要排队等线。
各国的电信巨头都急红了眼。
美国的贝尔实验室押上重注,研究毫米波金属波导,把信号塞进一根空心金属管里传。
这条路造价惊人,管子要埋得笔直,稍一弯折,信号就乱了套。
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1960年,美国物理学家梅曼造出了世界上第一台激光器。
激光频率高,能承载的信息比微波多出成千上万倍。
通信界一片沸腾。
可科学家们把激光打进空气,一场雾、一阵雨、一层灰,光束就散得七零八落。
有人在管子里装上一长串透镜,让光一段段接力,可透镜稍有偏差,光就跑偏了。
标准电信实验室里,带领光通信小组的是高锟的上司卡波维亚克。
他是波导研究的老手,带着高锟一干就是四年。
1964年的一天,卡波维亚克把高锟叫进办公室。
「高,这个摊子交给你了。」
「您要走?」
「澳大利亚新南威尔士大学请我去当教授。」
「那光通信这个项目……」
「你比我有耐心。」
卡波维亚克拍了拍他的肩膀,转身收拾东西去了。
这一年,高锟刚过30岁。
公司要成果,同行在观望,可光通信他还没任何头绪。
他把小组几年来的实验数据摊满一桌,一张张翻看。
翻了三个星期,他得出个结论。
「金属管和透镜导光,都是死路。」
组里的同事抬起头。
「那走哪条路?」
「让光在透明的东西里走。」
「透明的东西?你是说玻璃?」
「对,玻璃。」
同事摘下眼镜,盯着他看了半天。
「高,你醒醒吧,现在的玻璃,光走20米就只剩下百分之一了!」
这话一点不假。
当时最好的光学玻璃,每公里损耗高达1000分贝。
业内好几家实验室都拿玻璃试过,试完全都放弃了。
高锟盯着那堆数据,脑子里冒出一个没人问过的问题。
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04
【玻璃吃掉的光,是它天生就吃,还是后来混进去的东西在吃?】
一天,高锟在实验室拿起一块窗玻璃,侧过来对着灯。
正面看,玻璃透亮。
从断面看过去,却是一片浓绿。
「你们看,这边为什么是绿的?」
同事凑过来瞧了瞧。
「玻璃不都这样吗?」
「玻璃本身不该有颜色。」
「那这绿是哪来的?」
「杂质。」
窗玻璃里含铁,铁会吸光,玻璃就泛绿。
高锟越想越兴奋。
如果光大多是被杂质吃掉的,该怪的就是造玻璃的人没把它弄干净。
要证明这一点,得把光在细玻璃丝里怎么走、从哪里漏、漏掉多少,一项项算清楚。
计算量大得吓人,靠纸笔算到猴年马月也算不完。
高锟找来了同事霍克姆。
霍克姆二十多岁,擅长计算电磁波的辐射。
「光在纤维里拐弯的时候,会从侧面漏出去多少?」
「给我两个月。」
霍克姆一头扎进了公式堆。
另一摊活,高锟带回了家。
晚饭后,他把一摞稿纸推到妻子面前。
「美芸,这几个式子,你能不能编个程序跑一跑?」
黄美芸翻了几页。
「你要算哪种波导结构最合适?」
「对,还有辐射特性。」
「明天我去公司试试。」
那时的计算机占满一整间屋子,程序要先打成穿孔卡片,再一张张喂进机器。
黄美芸下了班就留在机房,调试,重跑,再调试。
算出来的结果,一沓沓交到丈夫手里。
理论推导、微波模拟、玻璃纯度分析,三条线做了两年,最后汇到了同一个答案上。
罪魁祸首,是混在玻璃里的铁、铜、锰等金属杂质。
只要把它们降到百万分之一,玻璃的损耗就能压到每公里20分贝以下。
到那时,光在玻璃丝里走上1公里,还能剩下百分之一。
从20米到1公里,距离拉长了50倍。
这样的损耗,已经和当时的同轴电缆不相上下。
每隔几公里设一个中继站,信号就能一站一站传下去。
而一根比头发丝还细的玻璃丝,能容纳的电话,比一整捆铜线还多。
1966年1月27日,伦敦,英国电气工程师学会。
高锟走上讲台,宣读了他和霍克姆合写的论文。
台下坐满了通信界的专家。
他讲完最后一页,会场安静了几秒。
一个头发花白的听众站了起来。
「高先生,您说的这种玻璃,您亲眼见过吗?」
「现在还没有。」
「那就是说,世界上根本没有这种东西。」
「现在没有,不代表造不出来。」
台下哄笑起来,有人摇头,有人交头接耳。
散会时,一位同行拍着他的肩膀揶揄了一句。
「高先生,你这是要让玻璃替人打电话啊。」
那年7月,论文《光频率介质纤维表面波导》正式发表。
贝尔实验室的看法很干脆:没有杂质的玻璃,根本不可能存在。
最顶尖的实验室都这么说,别人更不当回事。
“痴人说梦”四个字,从此跟着高锟的名字流传开来。
高锟没去争辩。
他收拾行李,一家家去敲玻璃厂的门。
英国的厂子跑遍了,他又去了美国、日本、德国。
每到一处,他都把论文摊在对方桌上,指着20分贝那条线讲给人家听。
在一家玻璃厂的会客室里,厂长听完,把论文推了回来。
「高博士,您要的纯度,我们的炉子烧一辈子也烧不出来。」
「换一种原料呢?」
「换什么都得砸钱。砸了钱,造出来卖给谁?」
高锟张了张嘴,没接上话。
那时,没有一家电话公司敢订一根光纤,也没有一家玻璃厂肯为一个“可能”掏腰包。
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05
高锟不知道,早在那年6月,论文还没登上期刊,一份请求已经从英国递到了美国。
提出请求的是英国政府方面,指标写得清清楚楚:单模玻璃纤维,总损耗低于每公里20分贝。
这个数字,正是高锟1月在伦敦画下的那条线。
接下请求的,是美国康宁公司。
这家公司1851年创立,爱迪生电灯泡的玻璃壳就是它造的。
请求转到了物理学家毛瑞尔手上。
毛瑞尔研究了多年光在玻璃里的散射,看完指标,心里就有了数。
【普通玻璃不行,得用石英。】
石英成分单纯,杂质少,可它有个要命的毛病:熔点太高。
普通玻璃一千多度就化了,石英要烧到1700度以上。
这样的高温,炉子、模具、拉丝设备,全都扛不住。
1967年夏,毛瑞尔低调立了项。
人手少得可怜,除了他,只有化学家舒尔茨,第二年又来了刚入职的实验物理学家凯克。
三个人,一间实验室,对着一个全世界都说做不成的目标。
头一年多,他们几乎天天失败。
拉出来的纤维,要么一碰就断,要么浑浊发灰,光打进去,另一头一个亮点都看不见。
凯克盯着显微镜,眉头拧成了疙瘩。
「芯和外皮的接口不对,光全在那里散掉了。」
舒尔茨琢磨了一会儿。
「把芯直接长在石英管里面呢?」
「怎么长?」
「先把掺了钛的石英做成粉末,吸进管子里,再烧结。」
「拿什么吸?」
舒尔茨四下看了看,目光落在墙角的吸尘器上。
就这样,一台实验室用的吸尘器,成了制造光纤的工具。
粉末吸进石英管,送进炉子烧结,再把管子烧塌成实心棒,最后拉成细丝。
哪一道工序出了错,前面几个星期就白干了。
掺进去的钛又带来新麻烦,纤维里出现了吸光的“色心”,损耗死活降不下来。
大西洋这一头,高锟也没闲着。
1969年,他和同事拿到一块熔融石英样品,用自己搭的仪器测它本身的损耗。
结果出来,每公里只有4分贝左右。
高锟捏着那张记录纸,半天没出声。
石英本身足够干净,他算出来的那条线,在物理上站得住。
剩下的问题,就是有没有人能把它拉成丝。
此时,大西洋两岸已有好几家机构悄悄把人手调到了玻璃纤维上。
谁先跨过那条线,谁就握住了下一个时代的通信。
1970年8月,康宁的实验室里,凯克守着一段新拉出来的纤维。
纤维有几十米长,绕在一个轴上,细得几乎看不见。
他把氦氖激光器对准纤维的一端,一点点调整角度。
调了很久,光总算打了进去。
他俯下身,凑向显微镜,去看纤维的另一头。
看清的瞬间,他直起腰,愣在了原地。
凯克抓过桌上的实验笔记本,写下了一个词,字迹歪歪扭扭。
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