棱镜通讯 No.115 高锟（Charles Kuen Kao）

高锟（英语：Sir Charles Kuen Kao，1933 年11月4日一2018年9月23日），“光纤之父”，世界著名电机工程学家，香港大紫荆勋贤获得者。2009年获诺贝尔物理学奖表扬“在光传输于纤维的光学通信领域突破性成就”。1970年返回英属香港，于1987 年-1996年就任香港中文大学校长。于2018年逝世，享寿84 岁。

一、其人

高锟于1933年出生在中国上海，尽管当时中国正处于战乱时期，但高锟并未受到多大影响，得益于从小家庭富裕，在他八岁上小学之前，家里就请了两位老师进行学前教育，一位教古文，一位教英文。在小学六年级时，他就已经用家里的零花钱购买化学试剂做实验。他第一次制作出硫酸铜晶体时，被那美丽的蓝色晶体深深吸引，于是立志长大后要成为一名化学家。

小时候，他曾用红磷和氯酸钾混合制成炸弹，险些酿成事故。此外，他还尝试从母亲的银首饰中提取硝酸银来制作胶卷，结果不慎烧伤了哥哥的手。从那以后，家里禁止高锟进行化学实验，但允许他进行物理实验。

随着国内战事越来越激烈，高锟全家迁居香港。几年后，高锟前往英国求学，毕业后留在了那里。1960年，他加入国际电话与电报公司（ITT），从事通信相关的研发工作。

当时的电信通信，主要依赖电话线，你可以简单理解成铜线。比如刚开头所说的海底光缆，在没有光纤之前，打越洋电话用的就是海底电缆。通过控制铜线里的电流，就可以表达和传递信息，这个我们在肖克利那篇文章中讲过。

在ITT工作三年之后，高锟和他的项目组将电信设备的传输能力提高了50％。随后他开始觉得索然无味，想转行去当个大学老师。

当他找好工作租好房子，提交辞职信的时候，他的上司并没有同意他的辞职，而是让他参加公司旗下的光通信计划。这一下子激起了高锟的兴趣，但因为房租太贵他并没有马上决定。

最终，为了挽留高锟，ITT公司展示了他们的诚意，不仅解决了他的订金问题，还为他的妻子安排了一份工作。

二、光纤

过去，通信依赖于电流通过铜线进行传输。随着人们对信息传递速度的要求不断提高，铜线逐渐难以满足需求。这是因为由大量铜线组成的通信网络中，常常发生线与线之间的相互干扰，严重影响信息传输的质量。

除了干扰问题，铜线的电阻也影响了信息传输的效率。由于电阻会导致电流损耗，电流强度逐渐减小，使得远距离信息传输变得困难，同时增加了电能消耗。尽管金和银的电阻较低，但由于成本过高，不适合大规模使用。

由此，光纤的概念被提出。1966年，高锟发表了一篇关于光频率介质纤维表面波导的论文，论证了光纤传输信息的可行性，提出以光纤替代传统电缆进行通信传输。

既然我们可以通过控制电流的开关来传递和表达信息，同样可以利用光的开关来实现信息传递。光在光纤中传输时，不会产生相互干扰，这在性能上远胜于电缆传输。此外，光纤实际上是由玻璃制成的细线，其材料成本远低于铜线，因为玻璃可以通过沙子制造，而沙子资源十分丰富。再者，玻璃光纤的重量比铜线轻得多，便于运输和铺设。

总之，光纤在各个方面几乎都优于电缆。不过，你可能会好奇：光不会从玻璃中散失出去吗？如何能在一根玻璃纤维中传输呢？

这就涉及到一个重要的原理：光的全反射。当光从折射率较高的介质（如玻璃）射向折射率较低的介质（如空气）时，只要入射角达到一定值，光将不会射出，而是在折射率较高的材料中反复反射。这个现象称为全反射。

因此，用光来传递信息的理论基础是非常充分的。

不过，高锟的这篇论文虽然理论上很有价值，但并未引起广泛关注。尽管人们认为该理论很强大，但当时的技术条件无法制造出符合理论标准的玻璃细线（即光纤）。因为当时的玻璃纯度和透明度不足，导致光传输过程中损耗严重。

高锟并没有因此灰心。他开始了寻找制造光纤方法的旅程，走访世界各地的玻璃厂商，希望他们能够研发并生产光纤。然而，许多厂商对他的提议不感兴趣，甚至认为这是不可能实现的。由于关于光纤通信的发展只有高锟的这一篇论文，许多厂商看不到未来，不愿投入到如此艰难的光纤研发中。甚至有人嘲笑高锟是在痴人说梦。

高锟的论文并不特别晦涩，关键在于要有合适的玻璃。当时，要把玻璃拉成高纯度的细丝是一项巨大的挑战，甚至可以说是颠覆性的。人们还不清楚该使用什么工艺来制造这种玻璃。

为了推动光纤的研发，高锟忙得连妻子都很少见到他。他甚至联系了ITT的竞争对手——贝尔实验室。他在自传中提到：“我当时很清楚这个计划是一个庞大的工程，未来需要动员数百万人。”

四年后，玻璃业巨头康宁公司成功生产出真正意义上的低损耗光纤。从此，全球各地的实验室和工厂开始积极投入到光信息传输的研发中。

光纤通信体系的建成是一个漫长的过程，就像修建高铁，不可能一蹴而就。经过无数工程师和机构几十年的努力，光纤才得以广泛推广应用。到20世纪90年代，随着光纤的应用，人类进入了信息传递的“光速”时代。

要知道，在过去几十年前，连上网都无法实现，更不用说打国际电话了。那时，拨打国际电话需要提前预约，每次通话时间不能超过三分钟。同时，通话需要接线员接通，接线员能够全程听到通话内容，隐私安全难以保障。这主要是因为电缆通信的承载能力有限，资源匮乏，需要定时定量，还需要中间人（接线员）进行控制。而且早期的上网线路使用的是电话线，所以有“电话拨号”之说。网速缓慢且费用昂贵，而光纤技术改变了这一切。

自此，海量数据得以高速传输。光缆被铺设在海底，使得世界上任意两地之间的联系变得近在咫尺。在光纤产业成熟之后，高锟没有继续从事研发，而是选择到香港中文大学担任校长，专注于教书育人，成为一位隐居的学者。

三、教育

1970年，高锟应香港中文大学邀请筹办电子系“181（现称电子工程学系）”，担任香港中文大学电子系教授及讲座教授，任职四年。1974年，高锟又返回ITT公司，在位于美国弗吉尼亚州劳诺克的光电产品部担任主任科学家，后擢升为工程主任。1982年，因卓越的研究与管理才能而获任命为首位“TT执行科学家”，在康涅狄格州的先进技术中心工作。1985年获得马可尼奖。

1987年至1996年，高锟出任香港中文大学第三任校长，并在1989年创立讯息工程学系（及后于1991年并入工程学院，而高氏有份参与建立）。在任内，适逢香港政府打算将建筑学教育的拨款增加一倍，他亦接纳了著名建筑学者黎锦超教授的建议书，于1991年设立建筑学系（2009年起改称建筑学院）。

1993年11月13日，香港中文大学30周年校庆上，举办了盛大的“开放日”庆祝。当日百万大道会场坐满了嘉宾，高锟校长被邀到台上致辞。正当他要发言时，突然有十多位学生冲出来，手持标语，高叫反对开放日口号， 会场霎时乱成一团。高锟一个人在台上，手里拿着讲稿，呆呆站着苦笑。与此同时，有学生抢了台上的麦克风，还有两位爬到典礼正前方的科学馆演讲大楼顶层，用一条写着“两天虚假景象，掩饰中大衰相”的横额将中大校徽遮盖，事件扰攘十多分钟后，高锟才有机会将开幕词匆匆讲完。

典礼结束后，高锟打算离开，记者周保松上前采访，高声询问：“校方会不会处分示威的同学？”高锟校长语气平静地边走边回答：“处分？我为什么要处分他们？他们有表达意见的自由”。周保松认为，学生之所以会抗议，是要公开揭露大学之丑相，让外界知道中大30年没什么值得庆祝，借此激起更多对大学教育的反思。

在香港中文大学，高锟一直工作至2009年正式退休，同年当选为中国科学院院士。

1997年返港成立“高科桥公司”提供科技顾问服务，同时担任香港特区政府科技创新委员会委员，后于2000年在大埔工业村投资成立“高科桥光纤有限公司”，生产光纤，后于2003年易主更名“高科桥光通信有限公司”。

2009年，高锟因其在光纤领域的杰出贡献荣获诺贝尔物理学奖，被誉为“光纤之父”。然而，此时他已患上阿尔茨海默病（为了让人们认识阿茨海默症的认知，高锟与其夫人成立了高锟慈善基金，来帮助阿兹海默症病人）。颁奖典礼上，他的获奖感言由妻子代为发表。颁奖仪式也进行了特别安排，瑞典国王将诺贝尔奖牌和奖章亲自递交给他，而不是像其他获奖者那样上台接受颁奖。

四、一生

回顾高锟先生的一生，他从不自满，为人谦虚低调，富有东方智慧。对外高锟一向强调研究成果是公司整个团队的共同努力，并且一直努力摆脱“光纤之父”的称号。他认为这项成就来源于数百万人的共同努力。当他获得爱立信通信奖时，爱立信公司以最高规格邀请他和妻子参加颁奖典礼。他们可以乘坐头等舱，入住顶级酒店，提出任何需求，所有费用由爱立信支付。然而，当爱立信公司的负责人看到高锟的费用账单时，感到非常惊讶：“你们真是节俭，去年的一位获奖者给我们提交的是一张天文数字的账单。”高锟在自传中回忆道：“那时我经济状况已经比较宽裕，但仍然非常谨慎，尤其是在使用公款时更是如此。如果连自己的钱都不随便花，当然更不能挥霍公家的钱。”

而在生活中，他对妻子的爱是非常深刻的（这里简单说一下高锟的夫人黄美芸女士，黄美芸女士是在英国出生的华人，黄美芸后在工作期间邂逅高锟，至两人相爱，但黄美芸自小生活在重男轻女的家庭环境中，所以因黄美芸的兄长当时未结婚，所以黄美芸的母亲不答应她和高锟结婚，最后黄美芸不理母亲反对与高锟结婚）。

在晚年撰写自传时，高锟以自己与妻子的爱情故事开篇，而整个自传也始终贯穿着与妻子相关的内容。

高锟先生于2018年去世。纵观他的一生，我们发现他极为自律。除了小时候调皮淘气之外，长大后他既不冒险，也不锋芒毕露，更没有疯狂之举，充满了东方哲人的品质。

由于高锟的杰出贡献，1996年，中国科学院紫金山天文台将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。

五、言论

• 规则是为了被打破而制定的。（Rules Are Made To Be Broken.）
• 年轻人总有自己的理想，但最重要的是，你要清楚了解自己在干什么？同时，为什么你认为和相信这是“可为”的。
• 千万不要盲目相信专家，要有自己的独立思考。譬如我说，光纤在一千年之后还会被应用，大家便不应该随便相信我。要有自己的看法和信念！
• “世事起伏本如波浪，人们若能乘高潮一往直前，定可功成名就；若不能把握时机，就会终身蹭蹬，一事无成。”（高锟特别喜欢莎士比亚名剧《裘力斯·恺撒》里的名句）
• 所有的科学家都应该固执，都要觉得自己是对的，否则不会成功。（1966年高锟提出光纤通信理论时遭普遍质疑，被嘲笑“痴人说梦”。他坚持游说全球玻璃厂商研发高纯度石英玻璃，最终推动理论落地。）
• 我对新鲜的事情都感兴趣。
• 尝试、挫败、再尝试。
• （有人问高锟科学家应该是前瞻性还会怀旧性）我是看向将来的……一定是针对10年、15年之后的需要。
• 我没有后悔，也没有怨言，如果事事以金钱为重，我告诉你，今天一定不会有光纤技术成果。
• 为什么要惩罚我的学生？……在香港，学生完全有权和有自由这样做。（1993年任港事顾问时遭学生抗议（抢麦克风、扔避孕套娃娃），高锟拒绝处分，捍卫学生表达权。）
• 什么都反对，才像学生哩。（高锟任香港中文大学校长期间，鼓励学生挑战权威。他认为“反叛”是青年独立思考的必要特质）
• 假使我不做校长而做教师，那情形就不同。（身份不同，看法不同）
• 我是一个平凡的人……做光纤实验时，觉得是一个科学家应该做的事。
• 我在这个世界上走一圈，留下一点脚印，已经心满意足了。
• 千万不要盲目相信专家，要有自己的独立思考。譬如我说，光纤在一千年之后还会被应用，大家便不应该随便相信我，要有自己的看法和信念。
• 科学家要充当‘翻译者’，把复杂原理转化为大众能懂的语言。（高锟认为科研工作者有责任打破学术壁垒，推动科技普及。所以他本人常以“光在玻璃丝中跑马拉松”比喻光纤传输原理）
• 所有颠覆性创新，最初都被视为“无用的玩具”。 （ 回应光纤技术早期被质疑“华而不实”）
• 大学是“思想碰撞的实验室”，不是整齐划一的兵营。（任中国香港中文大学校长期间，反对标准化教育模式，主张包容多元观点）
• 很多东西不断变化，所以你们读大学不用每科都精，只要找到一至两个项目有兴趣，再加以钻研就可以。（在港大的时候对学生所说）
• 教师的最大成就，是让学生忘记你的存在。（有点无为而治、启蒙精神的意思）
• 技术必须服务人性，而非扭曲人性。
• 世事的起伏本来是波浪式的，人们要是能够趁着高潮一往直前，一定可以功成名就；要是不能把握时机，就要终身蹭蹬，一事无成。
• 名望如光纤中的光——看似璀璨，实则空洞。（高锟曾拒绝以个人命名小行星，认为集体智慧才是科技发展的核心）
• 人类困境的答案，终将由科技书写。
• 物理学家要读莎士比亚，人文学者该懂量子力学。（高锟一直是“学科融合”的倡导者，这句话出自他在中国香港中文大学推动“文理书院”改革所说，希望理科生要必修人文课程）
• 记忆是飘散的云，但科学真理是永恒的山。（晚年罹患阿尔茨海默病后，高锟说了这句话，来表达人类的认知局限与科学的不朽）

五、著作

潮平岸闊--高錕自述 （2005 年三聯書店(香港)有限公司 出版）

https://book.douban.com/subject/1438391/

https://book.douban.com/subject/2216947/

六、误解

可能很多人会想，高锟先生对人类科技发展贡献这么大，其专利肯定赚了很多钱吧，然而事实是，并没有。

因为他认为，公司花钱支持和培养他做研究，已经付过薪水了，研究已经给他带来了名利上的收益，而光纤的专利费用是公司应得的。

真是所谓大家，不过如此啊。正如，他在接受香港电台专访的时候，说起自己从小反复记住的一句古话 —— “大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善”。

他，的确做到了。