没有实际应用的科学，值得研究吗？
撰文：Donna Strickland（2018年诺贝尔物理学奖得主）
自从宣布我因啁啾脉冲放大（CPA）而获得诺贝尔物理学奖以来，它的实际应用受就到了众多关注。
人们想知道这一发现对他们会有什么影响是非常可理解的。但作为一名科学家，我希望社会对基础科学也能同样感兴趣。毕竟，如果没有那些因好奇心驱使的研究，就不可能存在现在的这些应用。更多地了解科学——为科学而科学——是值得支持的。
与我共同获得诺贝尔奖的杰哈·莫罗（Gerard Mourou）和我在20世纪80年代中期发展了CPA。这一切都始于他想知道我们是否能将激光的强度加强若干个数量级（或上千倍）。当时他是我在罗切斯特大学的博士生导师。莫罗的建议是对超低能量的超短脉冲光进行拉伸，再放大，然后再压缩它。作为一名研究生，我必须做的是处理好细节。
○ CPA可以通过几个步骤来产生。首先，一束激光脉冲会被拉伸，所以它需要更多的时间。这也降低了它的强度。接下来一步是将脉冲放大，使其强度增加，但不会破坏放大器。最后，脉冲再次被压缩，增强了它的强度，使它比放大器所能处理的大得多。除了产生更强的激光束外，这种方法还可以使脉冲变得更短。
以彻底改变激光物理学为目标
我们当时的目标是为了彻底革新高强度激光物理领域，这是一个基础的科学领域。我们想要通过激光来理解高强度光会如何改变物质，以及在这种相互作用中物质会如何影响光。
我用了一年的时间来建造激光器。我们证明了激光的强度确实可以提高若干个数量级。事实上，CPA制造出了有史以来最强的激光脉冲。我们的发现改变了世界对于原子与强光如何相互作用的理解。
大约过了十年之后，现在常见的实际用途才终于得以出现。
众多的实际应用
由于高强度的脉冲很短，所以激光只会对它所作用的区域造成损害。能得到精确、干净的切割，对透明材料来说是理想的结果。在激光眼科手术中，外科医生可以用CPA切割病人的角膜；它也能干净利落地切割我们手机中的玻璃部件。
利用我们对高强度激光的理解，科学家正在研究一种用最强的CPA激光来加速质子的方法。
希望有一天，这些加速粒子能够帮助外科医生切除他们现在无法切除的脑瘤。未来，CPA激光或许能将太空垃圾推离我们的轨道，进入会让它们燃烧起来的地球大气层，从而避免与那些现役的卫星相撞。
在许多情况下，实际应用往往几年甚至几十年地滞后于最初的发现。
爱因斯坦在1917年就写下了创造激光的公式；但是直到1960年，西奥多·梅曼才发明了第一台激光器。1938年，伊西多·拉比首次测量了核磁共振；1944年，他才因为自己的研究而获得诺贝尔物理学奖；这项研究导致了核磁共振成像（MRI）的发明，而直到1977年，才第一次出现了对人类患者进行的核磁共振检查。
实际应用当然值得我们的关注。但在你了解它们之前，首先需要的是研究人员理解的那些背后的基本问题。
基础科学这个词可能会给一些人带来错误的印象，让人们认为它并不会真正影响他们的生活，因为它似乎与任何跟生活相关的东西都相去甚远。更重要的是，“基本”一词在非科学的定义中有“简单”的意思，这削弱了它在基础科学中的重要性。
我们必须给予科学家资金和时间，让他们去从事基于好奇心而发展起来的长期基础科学研究。那些对工业或经济没有直接影响的工作是有其价值的。没人能预计，支持一个充满好奇心的人去发现新的事物，可以带来怎样的惊喜。
原文标题为“Reflections from a Nobel winner: Scientists need time to make discoveries”，首发于2019年1月13日的The Conversation。原文链接：https://theconversation.com/reflections-from-a-nobel-winner-scientists-need-time-to-make-discoveries-109554。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。