占飛:高錕.光纖.腦退化

2018-10-08

有「光纖之父」之稱的高錕早前在白普理寧養中心因肺炎病逝,享年84歲;他曾擔任香港中文大學校長,一直為本港科研與教育作出貢獻,專心研發光纖技術,2009年獲頒諾貝爾物理學獎,其光纖技術促成互聯網出現,改變世界。

高錕1933年生於上海,居於法租界,從小對科學感興趣,曾自製滅火筒、煙花與相紙等;最危險一次為混合紅磷粉與氯酸鉀,加水調成糊狀,再摻入泥中,搓成泥炸彈,扔到街上引爆。他亦迷上無線電,自行安裝一部有五六個真空管的無線電收音機。

Image description 高錕憑其研發的光纖技術揭開通訊科技新一頁,被譽為「光纖之父」。

開啟網絡新紀元

其祖父為清末民初時期南社文人高吹萬,其父高君湘乃留美歸國的律師,堂叔父高君平為天文學家,弟弟高鋙為美國天主教大學終身教授。童年時一家住在法租界一幢3層高的房子;入學前其父聘請私人老師在家教導高錕與高鋙四書五經和英文,他10歲時入讀上海世界學校,在上海完成小學與初中一年級課程,學習英文與法文,能操粵語、普通話、英語、法語。

1949年,高錕已隨父母遷往香港,並在聖若瑟書院就讀中學,高中畢業後,雖已考上香港大學,但因立志攻讀電機工程,其時港大工程學院尚未開設機工程學系,他遂隻身遠赴英國倫敦伍利奇理工學院(現為格林威治大學)就讀,於1957年取得英國倫敦大學學院電子工程理學學士學位;1965年任職國際電話電報公司時,取得倫敦大學學院電機工程哲學博士學位。

1970年,高錕出任香港中文大學新成立的電子學系(今之電子工程學系)教授兼系主任,1987年出任中大第三任校長至1996年榮休,期間於1989年創立訊息工程學系。

可惜高錕於2002年確診患上阿茲海默症(Alzheimer's Disease),它是其中一種常見的認知障礙症,患者腦細胞萎縮,思考、判斷等能力變差,記憶力衰退,認知能力持續下降,對辨認人物、時間出現困難,後期更會失去自我照顧的能力。高錕後期對於自己的偉大發明已忘記得一乾二淨,卻仍記得愛妻黃美芸,他就在其妻照顧下,與此病共存至死。

透過網絡將電腦運算及儲存等功能,全交給超級電腦來處理,那需要可傳送大量資訊的光纖,而發明光纖的人就是2009年諾貝爾物理獎得主高錕。回溯至1966年,33歲的高錕任職於美國國際電話電報公司(ITT)子公司標準電話與電報公司的標準通訊實驗室,在投身光通訊研究計劃3年後,他於同年7月在《英國電機工程師學會學報》上發表論文《介電波導管的光波傳送》(Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies),當時,其論文沒受到很大重視,雖然如此,卻已靜悄悄地開啟網絡新紀元。

1959年雷射發明之前,長程通訊最熱門的研發方向是以「環形波導管」(銅線環繞的空心管)傳送微波訊號;由於紅外光雷射的頻率比微波高100萬倍,代表在同一時間內可傳送的訊息量為微波的100萬倍;傳送光訊號最佳方法,就是利用相鄰不同折射率物質所產生的全反射特性,讓光在玻璃中前進;但光在玻璃中的衰減非常嚴重,訊號根本傳遞不遠。

Image description 2009年,高錕獲頒諾貝爾物理學獎。

大幅改善光衰減

高錕並不認為此乃無法突破的困境,從1963年加入標準通訊實驗室的光通訊研究計劃後,積極研究光與玻璃的關係;他發現光在玻璃中的衰減來自3項因素:玻璃分子的吸收與散射、玻璃分子結構不規則的影響,以及最主要的因素──玻璃中雜質的吸收與散射;他認為假如在製造玻璃的過程中去除雜質,應可大幅改善光衰減。

高錕的團隊遂製造出極精密的光線測量儀,對樣品中的光衰減反覆測量,找出極微小的光衰減差異;他在1966年發表那篇對後來影響深遠的論文,確認玻璃中雜質減少與光衰減之間的關係,讓世人知道「以玻璃傳送光訊號」絕對是可做得到的事情。

高錕為了實現光纖通訊的夢想,親自尋找電話實驗室合作,惜無功而回,但其論文卻引起美國一家玻璃製造商康寧公司(Corning)的興趣,終在1970年,康寧開發出符合通訊標準的光纖,訊號衰減程度大約與銅線相當,已可實用化;至1982年,距離論文發表後十多年,康寧又開發出訊號衰減僅為每公里0.15dB的光纖,即如今全球普遍使用的光纖,此後,全世界進入光纖通訊時代了。

相片:網上圖片

撰文 : 占飛