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作者： 记者 倪伟波综合报道 来源： 发布时间：2017-7-5 15:19:54
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清晰地了解化学反应的全过程以及本质，是化学家们几个世纪以来梦寐以求的目标之一。
过去，人们只局限于研究宏观反应的动力学过程，因此无法完整描述化学反应中分子的真实变化过程。为了进一步揭示这一过程，必须要在微观的分子层次上了解基元化学反应的过程与机理。
由于化学反应的基元反应是在极快的时间内完成的，这就需要借助必要的手段——脉宽为飞秒的激光脉冲技术——在很短的时间里观测化学反应的过程。
自1960年世界上第一台激光器——红宝石激光问世之后的20年里，激光脉冲的宽度逐渐缩短。1981年，美国贝尔实验室R.L.Fork等人首次利用碰撞脉冲锁模（CPM）的染料激光器获得了6飞秒的超短激光脉冲，从此飞秒时代宣告到来。
此后，世界各地的科学家便开始了利用飞秒激光研究各种超快过程的探索。其中，拥有埃及和美国双重国籍的化学家艾哈迈德·泽维尔（Ahmed Zewail）在利用飞秒激光脉冲技术研究化学反应方面做出了开拓性的贡献，并创立了一门称之为“飞秒化学”的化学物理学科分支。更重要的是，他所采用的新技术使得几代化学家的梦想得以实现。
泽维尔的研究成果使“运用激光技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能”，鉴于这种“对基础化学反应的先驱性研究”，有助于人们理解和预期重要的化学反应，瑞典皇家科学院将1999年的诺贝尔化学奖授予了泽维尔。
与生俱来的选择
1946年2月26日，泽维尔出生于埃及北部城市达曼胡尔，直到2016年8月去世时他仍然保留着埃及国籍。在美丽的尼罗河畔，他度过了一个愉快的童年，父亲的专注真诚和母亲的善良和蔼让他自小耳濡目染。
除了父母之外，Rizk叔叔是对泽维尔一生影响最大的人。“特别是在我的少年时期，我从他身上学到了很多东西，比如对批判性分析的重视、对音乐的欣赏等。”泽维尔回忆道。这些影响也让他逐渐形成了自己的兴趣爱好：读书、听音乐、一些运动以及玩西洋双陆棋。不过，徜徉在书的海洋里一直是泽维尔获得快乐的真正源泉。
事实上，泽维尔从小便对数学、力学、化学有着莫名的好感。他甚至冒着把房子点着的危险，在自己的卧室里动手建造了一个小型装置和几根玻璃管，安装在妈妈用于制作阿拉伯咖啡的燃油器的外部，而这一切只是因为他想知道木材究竟是如何转化为燃烧的气体和液体物质的。
正是这种在科学上的执着精神以及不达目的誓不罢休的坚持，促使他获得了最后的成功。
高中毕业后，泽维尔申请了大学，并顺利进入了埃及亚历山大大学就读。入学的第一天，他就被大学里崇高而神圣的氛围所感动，对科学的激情也愈加浓厚。
1967年，泽维尔以优异成绩获得了理学学士学位，并被授予了该校的终身教职——Moeid职位。拥有了这一职位，便可以继续攻读硕士、博士，然后再回到亚历山大大学执教。
在执教过程中，泽维尔发现，用最简洁、最清晰的方式解释科学现象和自然现象很有吸引力和乐趣。正值21岁的他认为，在每一个普遍现象的背后，对其的描述必须是美丽而简洁的。这一信念一直贯穿至他生命的最后一刻。
1969年，泽维尔获得了亚历山大大学的硕士学位。在攻读硕士学位期间，泽维尔仅用了8个月的时间便完成了硕士学位应有的课程。而这都要归功于他接触到了光谱仪这一工具。
有了光谱仪，他进一步推进了对“如何以及为什么某些分子的光谱会随着溶剂的变化而变化”的理解，而这些新的理解也促使他开始考虑继续攻读博士学位。当时，泽维尔所在部门的El Ezaby教授和Yehia El Tantawy教授都鼓励他出国完成博士学位，然而周遭的环境却并不如人意。
一方面，泽维尔与国外并没有任何联系；另一方面，1967年“六月战争”刚刚结束，埃及的美国股票价格正处于最低点，因此当时出国学习只能被送往前苏联或者东欧国家。
对泽维尔来说，他必须要直接获得来自美国大学的奖学金，才能有机会到美国深造。尽管困难重重，但他丝毫没想过放弃。
功夫不负有心人。在与十几所美国大学联系之后，最终，包括宾夕法尼亚大学在内的几所大学同时向泽维尔抛出了橄榄枝。这些大学不仅提供奖学金和学费，同时还会支付他每月约300美元的津贴。
于是，1969年，泽维尔踏上了前往美国宾夕法尼亚大学化学系攻读博士学位的征程。
异国求学路漫漫
对泽维尔来说，来到宾夕法尼亚大学仿佛纵身跃进了充满知识、文化和机会的海洋。
每一天，他都如饥似渴地在化学、物理以及其他领域学习着新的知识，他尤其热衷于在物理和化学学科之间任意驰骋。在这里的一切都“让人感到愉快，我几乎‘昼夜不停’地工作”。
连轴转的泽维尔同时做着几个研究项目：简单分子的斯塔克效应，像NO2-、苯等类物质的塞曼效应，光探测磁共振技术（ODMR）等等。如此的勤奋耕耘换来了不小的收获——他的论文发表数量不断增加。
1974年，获得博士学位后，泽维尔成为了加州大学伯克利分校研究所受IBM公司资助的博士后研究员。
在泽维尔看来，对科学发展而言，伯克利绝对是个好地方。在实验室里，他使自己在博士期间有关双分子光谱（称为二聚体）的研究得到了有效利用。
不仅如此，他还遇到了重要的学术“知己”Charles Harris教授。他们一见如故，经常讨论学术问题直到深夜。Harris思维活跃，他的一些想法常常令泽维尔茅塞顿开。在与Harris的接触中，泽维尔受到极大启发，并在较短的时间内形成了一个新的、较为严谨的理论基础。
学术上的共识与激励，让他与Harris一起合作研究了“多维系统中的一致性与固体中的能量传递”，并共同撰写科研论文。而这一课题也成了他此后职业生涯的研究方向。
在Harris的极力促使下，1976年，泽维尔被聘为加州理工学院化学系教授，两年后便成为了终身教授，并一直在此工作。
激光闪光照相机
科学的发展总是依赖于技术的进步。从20世纪70年代后期开始，泽维尔就开始利用超快激光研究化学反应。
由于分子内部、化学反应过程中及凝聚相中分子间相互作用过程是在非常短的时间内发生的，比方说，化学反应过渡态的寿命一般只有几十个飞秒，所以必须在飞秒的时间尺度上对化学反应过程进行检测。换句话说，就像照相一样，要用足够短的“快门”，来捕捉分子运动与变化瞬间行为的信息。
可是，飞秒到底有多快？1飞秒=1×10-15秒，这比利用电子学方法所获得的最短脉冲还要短几千倍。因此，在普通实验条件下根本无法达到对飞秒过程“拍照”的“快门”要求。
为此，通过设计严谨的实验，泽维尔另辟蹊径，采用了一种叫做泵浦—探测（Pump Probe）的技术。在这个实验中，他采用了两束飞秒脉冲激光：第一个脉冲（泵）开始，导致一个化学反应，然后第二个探头监测下一个动作。就这样，泽维尔及其团队拍摄下了振动流、状态重排和反应产物的快照，这些照片揭示了连贯性的深刻作用，远远出乎了学界的意料。
泽维尔的飞秒光学实验技术，就好像电视节目通过慢动作来观看足球精彩镜头一样，他的研究成果可以让人们通过“慢动作”来观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态，从根本上改变了人们对化学反应过程的认识。
开创性的研究成果使他成为诺贝尔化学奖呼声很高的候选人，并得到过多次提名。最终，1999年，泽维尔获得了诺贝尔化学奖。
此外，他还获得了被称为“以色列的诺贝尔奖”的Wolf奖、埃及最高奖章Faisel国王奖、富兰克林奖章、德国洪堡奖章，以及多项美国化学会和美国物理学会颁发的专门奖章，并在1998年荣获了埃及一等功勋奖章。
尽管荣誉等身，但是在泽维尔的心中，始终念念不忘的是祖国和同胞。作为阿拉伯语国家中获得诺贝尔科学奖第一人，他的身上充满了浓烈的尼罗河情结。正如他在诺贝尔奖获奖致辞中所说的：“这块奖牌上的图案是伊西斯（古埃及女神），她携带着象征丰收的羊角从云中走来……我在伊西斯的土地上成长，我的工作是埃及人民6000年来一系列科学成就中的一项。”■
《科学新闻》 (科学新闻2017年6月刊 高端访谈)
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