物理雙月刊 2月號/2019第4101期 (電子雜誌)

2018年的諾貝爾物理獎—雷射光學領域的突破；其中分成兩個兩個主題：

Arthur Ashkin對「光鑷的發明和其在生物系統上的應用」

“For the greater benefit to humankind”–節錄自Aflred Nobel 遺囑自1901年起，諾貝爾獎在每年的10月公佈了6個不同領域的獲獎者，這6個不同領域，涵蓋了科學，社會，人文，經濟與和平，而這些領域選出獲獎者的標準都依循諾貝爾獎設立人Aflred Noble在1895年所立下遺囑：『對人類有極大貢獻 for the greatere benefit to humankind』。其中，Aflred Noble 也在遺囑中提及：“The person who made the most important discovery or invention in the field of physics”
這段話點出了諾貝爾物理獎的獲獎者本身所代表意義：在物理領域有極大重要發現及發明的人。基於以上這些遺囑的內容，不難得知科學的發展除了帶領人類探索未知外，最終的目的是要貢獻讓人類的生活朝向一個更美好的未來。以往許多的諾貝爾物理獎獲獎的原因大多在於重大的發現，會讓人覺得與實際生活有較大的距離感，也比較難以感受對於人類的生活會造成什麼重大的影響及改變。2018年的諾貝爾物理獎公佈時，也許超出了許多人對於諾貝爾物理獎的印象，但這些獲獎者確確實實符合了Aflred Nobel遺囑中所提及的獲獎要素：極大的發明及對人類生活有極大貢獻。
2018年的諾貝爾物理獎—雷射光學領域的突破；其中分成兩個兩個主題：

Arthur Ashkin對「光鑷的發明和其在生物系統上的應用」

Arthur Ashkin的夢想就是可以把光束用來移動物體。因此他創造了光阱（light trap），也就是現在俗稱的光鑷（Optical tweezer）。Arthur Ashkin意識到雷射可以是用來移動小型粒子光束的最佳候選人。他用光照在尺寸在微米大小透明球體上，球則理所當然的馬上被移動了。但就在同時，Arthur Ashkin卻很驚訝的發現球體竟然被拉向光束能量最高的中心。這個原因是因為不論這個雷射多銳利，強度永遠是從中間向外遞減。換句話說作用在粒子上的輻射壓也會改變，造成了向中心推擠的力，也就可以將粒子抓在光束中心。為了將粒子抓在光束的方向上，阿什金加了一個強力透鏡將雷射聚焦，於是這些粒子就被拉向光能量最強的點；光陷阱也就因此誕生，也就是所謂的光鑷。這個技術可以應用在生物系統上，讓操控微小的生物物體或者測量生物世界中微小作用力（例如：細胞與細胞間的黏附力，分子馬達所產生的力），不再是夢想，足以讓人類更加了解生物世界。

Gérard Mourou和Donna Strickland也因「創造產生高強度、超短脈衝雷射的方法」。

Gérard Mourou和Donna Strickland發明的chirped pulse amplication(簡稱CPA）技術利用即時拉伸短的雷射光脈衝來降低雷射光脈衝的峰值功率，使得放大器可以不被雷射強度給損壞（之後被拉伸的雷射光脈衝再被即時壓縮，使得有更多的光在一個很小的空間內被包裹在一起 ，造成雷射光脈衝的強度急遽地增加，達到放大雷射光脈衝強度的目標。CPA的技術不但成為成為後來所有的高強度雷射光的標準，也成為進入全新物理、化學和醫學領域和應用的門戶的鑰匙。今年獲獎的這些發明都對於雷射物理領域有著革命性地影響。極小物件、極快的反應過程都可以用這樣的新方法看得一清二楚。對於不管是基礎研究或是實際應用，從物理、化學、生物到醫學都因此得到更精密的儀器。
本期編輯團隊特別將兩個主題分開來，並邀請國內在雷射光學領域的專家學者為各位讀者從不同的面向介紹2018年諾貝爾物理獎的歷史發展，關鍵技術，物理原理及與生活、與科學發展上的連結；讀者們透過筆者們淺顯易懂的文字走進雷射光學領域的世界。
除此之外，本期也收錄了物理上先的突破及進展相關的文章。日常生活當中，不論是要描述生物的體重，物體的重量，我們都已經非常習慣利用在數字後方加上一個物理單位—公斤 (這可是一個嚴謹且具有科學性的物理量描述法)。但是1公斤是怎麼被定義出來的呢？
全世界的1公斤又是如何標準化？

『自然界不變的基本常數就成為了定義準確單位的極佳素材。』

2018年11月16日第26屆度量衡大會（CGPM）一致投票贊成國際度量衡委員會（CIPM），當年早些時候提出的SI基本單位的修訂定義；新定義將於2019年5月20日生效。
透過探索科學，我們期待可以為人類帶來更美好的生活，但同時也讓人類了解自己的渺小而更珍惜宇宙萬物。
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11  物理新知 – “ Physics Today” SI制單位的嶄新面貌------姚岳庭
 
17  物理專文 –諾貝爾物理獎專輯  聚焦的雷射光— 光鑷原理------ 田溶根、翟予若
23  物理專文 –諾貝爾物理獎專輯  光鑷在生物系統之應用與重要性------ 張宜仁、張博睿
37  物理專文 –諾貝爾物理獎專輯  啾頻脈衝放大技術的發展與應用  ------ 朱旭新
47  物理專文 –諾貝爾物理獎專輯  反其道而行的創新  啾頻脈衝放大  ------ 葉恬恬、羅志偉
 
57  物理專欄 –發現自然之美 1929 年的諾貝爾物理奬：路易 ˙德布羅意 ------- 余海峯
59  物理專欄 –阿文開講 伊斯蘭的天文學家群像（三）波斯的榮光------ 高崇文
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