非线性光学先驱Nicolaas Bloembergen

我的父母奥克·布隆伯根 (Auke Bloembergen) 和索菲亚·玛丽亚·昆特 (Sophia Maria Quint) 有四个儿子和两个女儿。我是第二个孩子,1920年3月11日出生于荷兰多德雷赫特(Dordrecht)。我的父亲是一名化学工程师,也是一家化肥公司的高管。我的母亲拥有法语教学的高级学位,她把所有的精力都奉献给了养育一个大家庭。

在我上小学之前,全家搬到了乌得勒支郊区比尔托芬(Bilthoven)。我们是在荷兰各省特有的新教职业道德中长大的。智力追求绝对受到鼓励。然而,生活方式比家庭收入所允许的要节俭得多。

十二岁时,我进入乌得勒支市立文理中学(Gymnasium),该学校源于1474年成立的一所拉丁语学校。几乎所有教师都拥有博士学位。严格的课程重视人文学科:拉丁语、希腊语、法语、德语、英语、荷兰语、历史和数学。我对科学的偏爱直到中学的最后几年才变得明显,那时物理和化学的基础知识都得到了很好的教授。选择物理可能是因为我发现它是最困难和最具挑战性的学科,而且直到今天我仍是如此。我的外祖父是一位拥有数学物理博士学位的高中校长,所以这也可能有一些遗传因素。我对数学和物理事实之间的对应关系越来越感兴趣。数学对物理现象描述的适应性是不可思议的。

我的父母规定,我的兄弟姐妹应该在特定的时间把我从书本上带走。休闲时光主要用于体育运动:在荷兰水道上划独木舟、帆船、游泳、划船和滑冰,以及曲棍球等竞技团体运动。我现在尝试通过打网球、徒步旅行和滑雪来保持身体健康。

1938年,当我进入乌得勒支大学时,L. S. Ornstein教授教本科生的物理课程。他允许我和本科生实验室的合作伙伴J. C. Kluyver(现为阿姆斯特丹物理学教授)跳过一些实验室常规工作,转而协助研究生G.A. W. Rutgers开展博士研究项目。我们很兴奋见到我们的第一篇论文“论固体物质中钚α粒子的分散”(Physica 7, 669, 1940)的发表。

1940年5月德国占领荷兰后,希特勒政权于1941年将Ornstein从大学中除名。我充分利用了强烈依赖独立研究的大陆学术体系。我选修了L. Rosenfeld开设的一门精彩的统计力学课程,对光电探测器中的噪声进行了实验工作,并为J. M. W. Milatz举办的布朗运动研讨会准备了笔记。就在1943年纳粹完全关闭这所大学之前,我成功获得了Phil. Drs.学位,相当于M. Sc.硕士学位。在战争最后两年的黑暗岁月里,我躲在室内躲避纳粹,吃着郁金香球茎充饥,并在防风灯的灯光下阅读Kramers的书《电子与辐射的量子理论》。 灯每二十分钟需要清洁一次,因为唯一可用的燃料是一些剩余的二号加热油。我的父母在确保家庭安全和生存方面做了出色的工作。

我一直计划在荷兰以外的地方做博士学位研究,以拓宽我的视野。1945年,欧洲遭受重创后,唯一合适的地方似乎是美国。我提交了三份申请,最后被哈佛大学研究生院录取。我父亲为这次旅行提供了资金,荷兰政府按规定发放了价值1,850美元的购买许可证。

很幸运,我是在Purcell、Torrey和Pound在凝聚态物质中探测到核磁共振(NMR)仅六周之后到达哈佛大学的。由于他们正忙于为麻省理工学院辐射实验室的微波技术丛书撰写书籍,我被录取为研究生助理,开发早期的核磁共振设备(导师是Purcell)。我深厚的荷兰教育背景使我能够很快从J. Schwinger、J. H. Van Vleck、E. C. Kemble和其他人的讲课中有所获益。固体、液体和气体中的核磁共振在当时是尚未开发的研究领域,产出了丰硕的成果。

我的研究结果发表在一篇物理学的高被引论文中,通常被称为BPP(N. Bloembergen、E. M. Purcell and R. V. Pound, Phys. Rev. 73, 679, 1948)。大致相同的内容也发表在我的博士论文“核磁弛豫”中(莱顿大学,1948年;纽约W. A. Benjamin公司于1961年重新出版)。我的博士论文之所以提交给莱顿大学,是因为我完成了荷兰的所有考试要求,并且因为C. J. Gorter于1947年夏天在哈佛访问,他邀请我到莱顿大学的Kamerlingh Onnes实验室做博士后。我于1947年和1948年在莱顿的工作,通过金属中的传导电子和离子晶体中的顺磁杂质、自旋扩散现象以及顺磁晶体中的内部磁场引起的大位移,建立了核自旋弛豫机制。

1948年夏天,在“克里斯蒂安·惠更斯”物理俱乐部的一次度假旅行中,我遇到了Deli(Huberta Deliana Brink)。她出生在印度尼西亚,在那里的日本集中营里度过了战争岁月。她即将开始医学预科学习。1949年,当我回到哈佛加入哈佛学会(The Society of Fellows)时,她设法参加了学生友好交换项目,并跟随我乘坐移民船前往美国。她到达的那天我就向她求婚了,我们于1950年在阿姆斯特丹结婚。从那时起,她就成为了我生活的光源。她持久的鼓励对我今后职业生涯的成功做出了巨大贡献。作为一名移民妻子,她靠着一名苦苦挣扎、虽然是终身教职的年轻教员的微薄收入抚养着三个孩子,在经历了艰难的岁月之后,她找到了时间和精力来发展自己作为钢琴家和艺术家的巨大才能。我们于1958年成为美国公民。

我们的孩子现在已经独立了。大女儿安东尼娅 (Antonia) 拥有政治学和人口学硕士学位,在波士顿地区工作。我们的儿子布林克 (Brink) 拥有工商管理硕士学位,是俄勒冈州的一名工业规划师。我们的小女儿朱莉安娜 (Juliana) 准备在金融界从事职业生涯。 她中断了银行工作,前往费城攻读工商管理硕士学位。

在这个家庭背景下,我在哈佛的教学和研究生涯如下:1949-1951年,哈佛学会青年学者;1951-1957年,副教授;1957–1980年,Gordon McKay冠名应用物理学教授;1974–1980年,Rumford冠名物理学教授;1980-2001年,Gerhard Gade冠名大学教授(2001年起,亚利桑那大学教授)。

担任哈佛学会青年学者时,我扩展了我的实验背景,在哈佛回旋加速器开展了微波光谱学和一些核物理实验研究。我更喜欢较小规模的光谱学实验,其中一个人或最多几个研究人员就可以掌握问题的各个方面。当我1951年回到核磁共振领域时,仍然有许多金矿有待挖掘。我的小组研究了合金和不完美离子晶体中的核四极相互作用,发现了非立方金属中Knight位移的各向异性,金属和绝缘体中标量和张量间接核自旋-自旋耦合,塞曼效应不同温度的存在,铁磁弛豫中的交换能和偶极能,以及各种交叉弛豫现象。所有这些研究最终导向了1956年提出的三能级固态微波激射器(maser)方案。

尽管我很清楚多级泵浦方案对其他频率范围的适用性,但即使在Schawlow和Townes于1958年发表了他们关于光学微波激射器(optical maser)的方案之后,我仍然认为,对于一个小型的科学实验室,如果没有前期光学方面的专业知识,要想在实现激光器(laser)方面取得完全的成功,是不可能的。这可能是一个自我实现的预言,但有记录的是,几乎所有类型的激光器都是首先在工业实验室中投入使用,特别是在美国。

1961年,我认识到我的实验室可以利用激光器(注:1960年发明)带来的一些新的研究机遇。我们的研究组在一个被后来称为“非线性光学”的领域开启了研究课题。早期的结果被收录在纽约的W. A. Benjamin公司于1965年出版的《非线性关学》专著中,该课题至今仍在蓬勃发展。三十多年来,所有这些工作的主要资助是由美国国防部联合军种电子计划(Joint Services Electronics Program)提供的,行政繁文缛节最少,并且可以完全自由地选择研究主题和发表研究成果。

我在哈佛大学的学术生涯中,与许多杰出的同事以及许多才华横溢的研究生进行了令人兴奋的互动。我的同事中有大约六十名博士生和类似数量的博士后。与年轻一代的接触可以防止思想老化得太快。参加国际暑期学校和会议的机会也丰富了我的职业和社交生活。作为各种工业和政府组织的顾问,我在学术象牙塔外的接触,使我在物质的固执现实和实验室的仪器之外,对“现实”世界中的社会经济和政治起源问题有了认识。

哈佛的学术休假使我们能够走得更远,在不同的地理和文化环境中生活更长时间。幸运的是,我的妻子也有同样的旅行冒险爱好。1957年,我是巴黎高等师范学院的古根海姆研究员和客座讲师,1964-1965年,我在加州大学伯克利分校担任客座教授,1973年,我在莱顿担任洛伦兹客座教授,并在荷兰飞利浦研究实验室担任客座科学家,1979年秋天,我在印度班加罗尔担任拉曼客座教授,1980年第一学期在慕尼黑附近加兴的马普量子光学研究所担任冯·洪堡高级科学家,并在巴黎法兰西学院担任客座教授。我非常看重我在专业和社会方面的国际化联系,包括两次对苏联的互访和一次对中华人民共和国的访问,每次为期一个月。我和我的妻子期待着继续我们多样化的活动,并享受我们在马萨诸塞州列克星敦五田(Five Fields)的家,我们已经在那里生活了26年(以上自述写于1981年荣获诺贝尔物理学奖之后)。

1990年6月,我从哈佛大学退休,成为Gerhard Gade冠名的大学荣休教授。在过去的十年中,我还长期担任加州理工学院、意大利比萨费米国家高等学校和德国慕尼黑大学的客座教授或讲师。

1991年我担任美国物理学会主席。我成为中华人民共和国上海复旦大学的名誉教授,并获得了魁北克拉瓦尔大学、康涅狄格大学和哈特福德大学的名誉博士学位。1983年,我获得了电气和电子工程师协会颁发的荣誉勋章。

我继续进行非线性光学研究,尤其关注皮秒和飞秒激光脉冲与凝聚态物质的相互作用以及碰撞引起的光学相干性。我过去十年的个人生活和职业活动是我在1981年自传笔记中所描述的自然延续。

Nicolaas Bloembergen于2017年9月5日去世,享年97岁。

翻译自诺贝尔奖官网

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