沙特國王大學(xué)校長badranal-omar（左）和abdallahazzeer參加阿秒科學(xué)實驗室的開幕典禮。
近日，一臺尖端激光設(shè)備在沙特阿拉伯最古老和最大的高校建成。這在阿拉伯世界尚屬首創(chuàng)。該設(shè)備的啟動將推進(jìn)沙特成為科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的野心，同時和要求作出一些文化調(diào)整的西方科學(xué)家建立合作關(guān)系。
沙特國王大學(xué)（ksu）位于該國首都利雅得，其阿秒科學(xué)實驗室擁有一臺能產(chǎn)生超短波光脈沖的阿秒激光器。這些光脈沖只能持續(xù)幾阿秒（1阿秒=10-18秒），但它們在原子內(nèi)以相似的方式快速移動時能對不可見的電子成像。阿秒激光器發(fā)明于2001年，目前存在于全球幾十個地方。沙特阿拉伯的這臺設(shè)備是同德國馬普量子光學(xué)研究所（mpq）和慕尼黑大學(xué)開始于2008年的一次合作的結(jié)果。其中，mpq擁有自己的阿秒激光器。
“令人興奮的是，阿秒科學(xué)的領(lǐng)軍者目前正在海灣國家擁有自己的‘前哨’。”馬克斯玻恩研究所原子物理學(xué)家olgasmirnova表示。
沙特阿拉伯以其石油財富著稱。不過，2002年該國政府決定將科學(xué)作為培育更加多元化的經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。它的戰(zhàn)略包括加大財政投入，并同國外領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系。這看上去正在奏效。根據(jù)來自荷蘭萊頓大學(xué)的影響指標(biāo)——snip（單篇文章源標(biāo)準(zhǔn)化影響指數(shù)），目前沙特阿拉伯的研究質(zhì)量已經(jīng)超過土耳其和伊朗。主管該國科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新國家計劃的桑特王子介紹說，科學(xué)資助從2002年起至今已經(jīng)增加了一倍，同時沙特正處于力爭到本世紀(jì)20年代中葉達(dá)到西方水平的良性發(fā)展中。
由來自mpq的ferenckrausz領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在2001年報道了第一束阿秒激光脈沖后，阿秒激光器很快成為原子物理學(xué)中最基礎(chǔ)的工具。krausz目前掌管阿秒科學(xué)實驗室。
從此以后，激光器進(jìn)入包括凝聚態(tài)系統(tǒng)和分子生物學(xué)在內(nèi)的分子科學(xué)領(lǐng)域。它們被用來研究電子的移動如何激發(fā)分子結(jié)構(gòu)的變化。“它們?yōu)榉治鑫镔|(zhì)的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制提供了近乎完美的鋒利‘解剖刀’。”英國倫敦帝國學(xué)院激光物理學(xué)家johntisch表示。
對于ksu的激光器來說，首批規(guī)劃的實驗之一是研究黑色素原子中的電子行為。黑色素最廣為人知的功能是保護(hù)皮膚免受太陽中紫外線的傷害。沒有人知道為何紫外光子在撞擊分子時不能正常地打破分子中的化學(xué)鍵。不過，據(jù)推測，黑色素的電子能重新分配并擴(kuò)散它們的能量。在ksu開展的實驗將通過開發(fā)極短的高強(qiáng)度紫外脈沖激發(fā)電子來測試該假設(shè)，隨后將利用阿秒激光器捕捉它們的移動。
同沙特阿拉伯的合作使krausz有機(jī)會進(jìn)入一個全新的領(lǐng)域。他將和去年來到ksu并領(lǐng)導(dǎo)其所屬國家綜合癌癥中心的腫瘤學(xué)家jean-marcnabholtz合作，運(yùn)用激光器產(chǎn)生紅外光脈沖分析癌癥患者血液樣品中的蛋白質(zhì)和核酸。他們的目標(biāo)是尋找可能診斷癌癥、預(yù)測對治療的反應(yīng)或?qū)戆┌Y發(fā)生的分子“指紋”。
krausz介紹說，這種紅外光來源的價值在于一臺放置在桌面上的激光器系統(tǒng)可以被研制出來，并在病人的床邊使用。目前，這種輻射的唯一來源是同步加速器，但這需要昂貴的大型基礎(chǔ)設(shè)備。由于krausz在該領(lǐng)域擁有極少的經(jīng)驗，因此在德國獲得對此類醫(yī)學(xué)應(yīng)用的資助非常困難。
女性在沙特社會和教育中的地位以及該國的人權(quán)記錄，對合作成員造成了很大的挑戰(zhàn)。在成立于1957年的ksu，男性和女性學(xué)生分布在不同的校園中。負(fù)責(zé)激光器合作ksu方面工作的abdallahazzeer表示，并沒有規(guī)定禁止女性進(jìn)入新的實驗室，但男女混合同文化規(guī)范相抵觸。“我們將會作出特別的安排，以確保她們擁有相同的機(jī)會。”在azzeer看來，一種可能性是培訓(xùn)女博士生操作這些儀器，然后指導(dǎo)那些父母不想讓其參加混合課堂的女性本科生。
在ksu的這段時間里，krausz不得不適應(yīng)這種在分離的環(huán)境中工作的方式。所有的授課在男生校園里進(jìn)行，然后是女生校園。krausz仍然記得第一次收到一位女學(xué)生用擴(kuò)音器提出的空洞問題時極其驚訝的表情。
krausz說，自己一直在長時間地努力思考如何同沙特阿拉伯合作。作為一名匈牙利人，1987年在他25歲時便去了西方國家。2008年晚些時候，krausz第一次訪問ksu。他被感受到的對科學(xué)的熱情真正地打動了。“那感覺就像一場小的革命正在發(fā)生。”他說，“我在想如果相同的情形發(fā)生在匈牙利，我會作何感受?；蛟S我就會留在匈牙利。”
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