第五位诺贝尔物理学奖女性得主：一场“失败”的实验，造就抓拍电子的“快门”
“我能再说几句吗？”
在复旦大学相辉堂举行的“浦江科学大师讲坛”互动环节结束后，2024年诺贝尔物理学奖得主安妮·吕利耶教授主动提出了这个请求。她分享了一个温暖的观察：“我曾受邀在各种场合做过演讲，很多时候提问的都是男性，但这次几乎都是女性在提问题，请大家坚持下去。”作为第五位获得诺贝尔物理学奖的女性，她这番真挚的寄语，为这场关于阿秒科学的前沿分享，注入了格外动人的力量。
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人类能掌控的最短时间尺度
当天，安妮·吕利耶以《阿秒脉冲的探索之旅》为题，带来了一场深入&浅出的演讲。她展示了一张1987年实验用激光器的老照片，并回顾了那个关键的转折点：团队原本的目标是观测荧光信号，却一无所获。就在以为实验失败时，一个全新的现象意外地出现在探测器上——激光场的高次谐波。
你看，科学探索的魅力往往就藏在这些“意外”里。这场看似失败的实验，恰恰为人类打开了一扇通往阿秒世界的新大门。最初的研究目标本是探寻激光与原子相互作用后的光辐射，谁曾想，高次谐波辐射——这一系列持续时间仅约100阿秒的极短光脉冲——成了最大的惊喜。
高次谐波其实并不神秘，它在自然界中广泛存在。不妨做个类比：小提琴演奏时，琴弓扫过琴弦，产生的美妙音乐就是由不同谐波组成的。而在实验室里，超短超强的飞秒激光扮演了“琴弓”的角色，电子则是那根“琴弦”，产生的高次谐波，便是科学世界谱写出的一曲独特“乐章”。
那么，阿秒究竟有多短？安妮·吕利耶给出了一个形象的比喻：1阿秒之于1秒，就如同1秒之于宇宙的年龄。这几乎是目前人类能够掌控的最短时间尺度。阿秒（attosecond）这个词，前缀“atto”源自丹麦语，意为“十八”，代表10的负18次方，也就是十亿亿分之一秒。这是一个小到令人难以想象的概念。
人类首次“看见”电子运动
电子，作为围绕原子核高速运动的基本粒子，其行为长期以来如同一个“幽灵”。科学家们只能通过间接的数据去推测它的运动状态，直接观测几乎是不可能的任务。
而安妮·吕利耶团队发现的高次谐波，恰好成了破解这一难题的关键钥匙。由此衍生出的阿秒脉冲，就像是一个拥有不可思议速度的“超级快门”，终于让人类得以第一次真正“看见”电子的运动轨迹。
这再次印证了实验科学的真谛：价值往往诞生于意料之外。安妮·吕利耶强调，理论与实验如同鸟之双翼，缺一不可。她热爱理论研究，但始终坚持模拟与实验必须同步推进。一个有趣的细节是，在发现高次谐波后，团队曾推测它可能产生阿秒脉冲，但这个猜想的最终验证，足足等待了14年。
转机出现在2001年，阿秒科学领域迎来了里程碑式的突破。法国科学家皮埃尔·阿戈斯蒂尼首次测量到了阿秒脉冲串的时域分布，其中单个脉冲仅250阿秒；几乎同时，德国科学家费伦茨·克劳斯也独立观测到了第一个孤立阿秒脉冲。正是这些开创性的工作，让安妮·吕利耶与上述两位科学家共同荣获了2024年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖委员会的评语精准而充满诗意：“有了阿秒光脉冲，我们现在可以打开电子世界的大门了。”
寄语女性坚守热爱
展望未来，阿秒科学将如何改变我们的生活？面对这个问题，安妮·吕利耶坦言精准预测是困难的，但期待是明确的。她举例说，下一代智能手机、电脑中大量的集成电路，未来或许就能通过高次谐波技术进行更精密的检测。“这是一个非常实际的应用方向，当然，还有待持续的观察与探索。我们期待未来能有更多这样的应用落地。”
那么，在当今这个略显急功近利的环境中，如何能坚守在科研一线？安妮·吕利耶的答案简单而有力：热爱。她在同一个主题上深耕了近40年，驱动她的正是对高次谐波领域纯粹的热爱。“每一次实验的微小改进，每一个新的发现，都让我对这个领域有更深一层的理解。这种不断学习、不断揭开谜底的过程，本身就是一种强大的内在动力。当然，再加上一点个性里的坚韧，让我在遇到困难时能选择继续前行，而非轻易放弃。”
对于有志于投身物理学的女性后辈，她给予了格外真挚的鼓励。在她的研究团队中，女性占比已超过30%，并且这一比例还在不断提升。“未来我们要做的是更多的赋能，让更多女性能够按照自己的意愿和兴趣去开展科学探索。对此，我持非常乐观的态度。”她特别提到一个令人鼓舞的趋势：历史上共有5位女性获得过诺贝尔物理学奖，前三次获奖间隔了几十年，而最近两次，只间隔了两三年。
演讲接近尾声，安妮·吕利耶分享了几张珍贵的个人照片。其中记录下了2024年12月10日在斯德哥尔摩的难忘时刻：她从瑞典国王手中接过诺贝尔奖章，并在随后的盛大晚宴上，身着蓝色礼服，有幸坐在国王身旁。
分享完这份荣誉与喜悦，她不忘将感谢给予每一位合作者，其中也包括来自中国的伙伴。“就在昨天，我们还一同合影留念。过去几年的合作非常愉快，令人难忘。”她补充道。
安妮·吕利耶简介
瑞典隆德大学教授，同时是瑞典皇家科学院院士、瑞典皇家工程科学院院士、欧洲科学院院士、美国国家科学院外籍院士、奥地利科学院外籍院士。她是2024年沃尔夫物理学奖与诺贝尔物理学奖的双料得主。
作为瑞典籍法裔科学家，她长期深耕于阿秒科学领域。职业生涯早期在法国原子能委员会工作，1986年获得博士学位后留任研究员，直至1995年。其间，她曾先后在瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学和美国南加州大学从事博士后研究。1995年，她加入瑞典隆德大学，并于1997年晋升为正教授。她的研究兼具理论与实验，聚焦于气体中高次谐波的产生及其应用，尤其在阿秒科学领域作出了开创性贡献。2024年，她与皮埃尔·阿戈斯蒂尼和费伦茨·克劳斯共同荣获诺贝尔物理学奖，以表彰他们“为研究物质中电子动力学而开发出产生阿秒光脉冲的实验方法”。
原标题：《第五位诺贝尔物理学奖女性得主：一场“失败”的实验，造就抓拍电子的“快门”》
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