1966年,华人工程师发论文称玻璃能代替铜线打电话,被嘲痴人说梦,43年后瑞典国王破例走到他面前颁奖

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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。



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。



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。



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。



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。



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。



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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