近日，一臺(tái)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(dòng)將推進(jìn)沙特成為科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的野心，同時(shí)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(guó)王大學(xué)（KSU）位于該國(guó)首都利雅得，其阿秒科學(xué)實(shí)驗(yàn)室擁有一臺(tái)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?cè)谠觾?nèi)以相似的方式快速移動(dòng)時(shí)能對(duì)不可見(jiàn)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(gè)地方。沙特阿拉伯的這臺(tái)設(shè)備是同德國(guó)馬普量子光學(xué)研究所（MPQ）和慕尼黑大學(xué)開(kāi)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。
沙特國(guó)王大學(xué)校長(zhǎng)BadranAl-Omar（左）和AbdallahAzzeer參加阿秒科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)幕典禮。
“令人興奮的是，阿秒科學(xué)的領(lǐng)軍者目前正在海灣國(guó)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(cái)富著稱(chēng)。不過(guò)，2002年該國(guó)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(cái)政投入，并同國(guó)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(lái)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(guò)土耳其和伊朗。主管該國(guó)科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新國(guó)家計(jì)劃的桑特王子介紹說(shuō)，科學(xué)資助從2002年起至今已經(jīng)增加了一倍，同時(shí)沙特正處于力爭(zhēng)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(lái)自MPQ的FerencKrausz領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在2001年報(bào)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(shí)驗(yàn)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(lái)研究電子的移動(dòng)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(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院激光物理學(xué)家JohnTisch表示。
對(duì)于KSU的激光器來(lái)說(shuō)，首批規(guī)劃的實(shí)驗(yàn)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(yáng)中紫外線(xiàn)的傷害。沒(méi)有人知道為何紫外光子在撞擊分子時(shí)不能正常地打破分子中的化學(xué)鍵。不過(guò)，據(jù)推測(cè)，黑色素的電子能重新分配并擴(kuò)散它們的能量。在KSU開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)將通過(guò)開(kāi)發(fā)極短的高強(qiáng)度紫外脈沖激發(fā)電子來(lái)測(cè)試該假設(shè)，隨后將利用阿秒激光器捕捉它們的移動(dòng)。
同沙特阿拉伯的合作使Krausz有機(jī)會(huì)進(jìn)入一個(gè)全新的領(lǐng)域。他將和去年來(lái)到KSU并領(lǐng)導(dǎo)其所屬?lài)?guó)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(cè)對(duì)治療的反應(yīng)或?qū)?lái)癌癥發(fā)生的分子“指紋”。
Krausz介紹說(shuō)，這種紅外光來(lái)源的價(jià)值在于一臺(tái)放置在桌面上的激光器系統(tǒng)可以被研制出來(lái)，并在病人的床邊使用。目前，這種輻射的唯一來(lái)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(yàn)，因此在德國(guó)獲得對(duì)此類(lèi)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的資助非常困難。
女性在沙特社會(huì)和教育中的地位以及該國(guó)的人權(quán)記錄，對(duì)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(méi)有規(guī)定禁止女性進(jìn)入新的實(shí)驗(yàn)室，但男女混合同文化規(guī)范相抵觸。“我們將會(huì)作出特別的安排，以確保她們擁有相同的機(jī)會(huì)。”在A(yíng)zzeer看來(lái)，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(shí)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(wèn)題時(shí)極其驚訝的表情。
Krausz說(shuō)，自己一直在長(zhǎng)時(shí)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(shí)便去了西方國(guó)家。2008年晚些時(shí)候，Krausz第一次訪(fǎng)問(wèn)KSU。他被感受到的對(duì)科學(xué)的熱情真正地打動(dòng)了。“那感覺(jué)就像一場(chǎng)小的革命正在發(fā)生。”他說(shuō)，“我在想如果相同的情形發(fā)生在匈牙利，我會(huì)作何感受?；蛟S我就會(huì)留在匈牙利。”
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