中国博士激光实验意外受伤，却辅佐千万人摘掉了眼镜

中国博士激光实验意外受伤，却辅佐千万人摘掉了眼镜

大家可能都听说过激光矫正视力手术（laser-assisted in situ keratomileusis，简称LASIK），它为患者提供了戴眼镜之外的另一种选择，辅佐数以千万计的人改善了视力。

中国科学技术大学校医院由于在这方面特别强，以至还经常被人们称为眼科医院。但是，最近我才知道，科大和LASIK的关系还不止于此，这项技术的发明跟一位科巨匠兄有密切关系。什么关系呢？他是第一个小白鼠。

1993年，科大81级近代物理系校友杜德涛在美国密歇根大学超快光科学中心实验室读博士。有一天，他在测试飞秒激光对石英玻璃的损伤时，一不当心掀开了护目镜，一束激光反射进了他的右眼。幸而这束激光的能量不强，由于这是飞秒超快激光，所以他没有感到任何不适。固然如此，杜德涛的导师热拉尔穆鲁（Gérard Mourou）教授还是赶快让他去医院检查。

真正巧妙的事发作在这里。医生罗恩库尔茨（Ron Kurtz）发现这束激光在杜德涛视网膜上打出了一系列针点，但这些针点特别小特别圆，是一个个圆满的圆，跟以前见到的激光打出嫡魉斑完整不同（https://www.goldengooseaward.org/01awardees/lasik）。

于是他诧异地问杜德涛：“你们用的是什么激光？”杜德涛疑惑：“你为什么要问这个？”库尔茨回答：“由于你的损伤是圆满的。”

几天以后，库尔茨就向穆鲁申请来他的实验室工作，探求飞秒激光在眼科的应用。从此，杜德涛就和库尔茨一同研讨。他们发现飞秒激光能在极短时间聚焦于角膜组织内狭小的空间，让生物组织电离，产生无数微小的气泡，完成极端精密的组织切割。

1994年，杜德涛和库尔茨在加拿大一场光学会议上讲述这项研讨，惹起了加州大学尔湾分校科学家蒂博尔尤哈斯（Tibor Juhasz）的留意。尤哈斯也是他们的同门，以前在穆鲁的实验室作过博士后，只是当时穆鲁在罗切斯特大学，而不是密歇根大学。尤哈斯也在做激光手术的研讨，只是没有用过飞秒激光，所以效果不佳。这次会面之后，穆鲁就约请尤哈斯这位前博士后来到密歇根大学，再次一同研讨。

到这里，我们总共提到了四个人：杜德涛、穆鲁、库尔茨、尤哈斯。还有一位重要人物唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland），她也是穆鲁教授的研讨生。她并没有直接参与飞秒LASIK的研发，但她和穆鲁一同发明了这项技术的基础，叫做啁啾脉冲放大（chirped pulse amplification，简称CPA）。这项成果让她和穆鲁得到2018年诺贝尔物理学奖。是的，他俩得了诺贝尔奖！理由是“由于他们的产生高强度、超短激光脉冲的措施”（for their method of generating high-intensity, ultra-short optical pulses）。在诺贝尔奖网站中还特别提到啁啾脉冲放大有许多应用，包含眼科矫正手术（https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2018/mourou/facts/）。

这位斯特里克兰女士特别值得一提，由于她能够算作侥幸值爆棚的代表。在博士毕业后，她不时没有做出特别重要的成果，论文发的也未几。原本行将在加拿大滑铁卢大学以副教授身份退休，忽然收到斯德哥尔摩的电话，说她得诺贝尔奖了！这是什么样的人生体验！正如《唐伯虎点秋香》的名言，人生大起大落得太快，真实太~刺激了！

另外三位没得诺贝尔奖的也没吃亏。2022年9月，一切这五个人取得了美国科学促进会（AAAS）等几家组织颁发的金鹅奖（Golden Goose Awards），照片中那个中国人面孔十分显眼。此前很少有人知道杜德涛在LASIK中的贡献，往常终于公诸于世。

不外杜德涛自己并没有在LASIK的路上继续走下去。他博士毕业后进入了工业界，从超快工业激光器到激光微加工制药，再到光纤通讯，再到激光雷达、激光等离子体诊断等等，不时跟激光有关。近年来，他和大学同班同窗陈如新博士回到北京，加上另一位同班同窗张自力博士一同创业，成立了专注于自动驾驶激光雷达的睿镞科技。而穆鲁教授也欣然接受了杜德涛的约请，担任该公司的科学委员会主席。

数十年来，杜德涛很少公开谈及他在飞秒LASIK手术展开进程中的角色。由于杜德涛是激光专家，周围的人们经常会问他能否了解飞秒LASIK手术。只需这时分，他们才会陡然认识到眼前这个人就是那项巨大发明的中心人物之一，是应该被写入教材的人物。

我不久前看到这故事的时分，想起了毛姆的名著《刀锋》的结尾，一切人都巧妙地得偿所愿。此外，我还想起了我的科巨匠叔、中国科学院物理研讨所研讨员曹则贤教员的一篇神文《当我发现那个物理大神是邻村大爷时》。

曹则贤

曹则贤教员和我以及一切上过高中的人，都听说过一个原子物理中的洪特定则（Hund's rule），说的是电子在原子中的排列遵照以下规则：（1）总自旋S越大，能量越低；（2）S相等的状况下，总轨道角动量L越大，能量越低；（3）在S和L都相等的状况下，关于未满半壳层或刚好半满的壳层，总角动量J越小能量越低；否则，J越大能量越低。假如你是一个勤于思索的人，你就会嘀咕，这都是什么乌七八糟的，为什么要融会贯通这么多？这些规则的道理何在？

实践上，曹则贤教员后来知道了，洪特在1925年提出的这个定则只是个阅历总结，并没有紧密的理论基础，所以也存在反例。既然如此，这个悬案在他的心里就放下了，他再也没想过洪特是谁。当时在他的心里，洪特就和书里呈现的牛顿、法拉第、库伦、奥斯特等等一样，只是一个怪异的外国名字而已。

Friedrich Hund

我需求弥补一下，洪特在我的专业量子化学里十分著名，由于他和美国科学家马利肯（Robert Sanderson Mulliken）一同提出了分子轨道理论，这是目前最常用的第一性原理计算措施之一。巧妙的是，1966年马利肯由于分子轨道理论取得了诺贝尔奖，但只发给了他一个人！没有同时颁给洪特，这令马利肯也大惑不解。他一再宣称分子轨道理论是他和洪特共同的成就，这个理论也常常被称为马利肯-洪特措施。

让我们回到曹则贤教员的故事。他硕士毕业后到德国凯泽斯劳滕（Kaiserslautern）大学留学。1997年4月1日中午，他下班时像往常一样走向电梯，却忽然看到电梯口贴着一张讣告，上面写的是 “我们尊崇的Friedrich Hund 教授不幸于日前逝世，享年101岁……洪特教授以洪特规则而出名于世……” (大意) 。

曹则贤教员不时记得自己当时的震惊：天哪，我原子物理课上学的洪特定则里的那个洪特，这些年居然不时活着，还就在离我上学的学校不远的中央？！第一次，我觉得到为我们发明物理学的那些神一样的人物居然能够是活的，能够是邻村的大爷。这太鼓舞人心了。原来，物理学的发明是能够离我们普通人那么近的。大约是从那时辰起，我决议当一个好学生。人家辛辛劳苦给我们发明了那么美好的物理，咱就抽空学学还不认真点儿？