天宮二號里的原子鐘3千萬年誤差1秒

一台 3000 萬年誤差 1 秒的空間冷原子鐘，此刻正在天宮二號履行它的使命。這是國際上首台在軌運行並開展科學實驗的空間冷原子鐘，也是目前在空間運行最高精度的原子鐘。利用激光冷卻技術，原子的溫度在地面已經降低到了接近絕對溫度（-273.15 攝氏度）。

" 高冷 " 的背後，是中科院上海光機所兩代熱血科學家的無盡求索和傾力付出。他們處事低調，很少談自己，在別人眼裡 " 波瀾壯闊 " 的科學研究，只是如常的工作。就算曾經經受生活的磨難，對待科學依然懷有一顆赤子之心。

中國第一台銣原子鐘，誕生在一家小工廠

人生中總有那麼幾幕場景會定格。對於 84 歲的中科院院士王育竹來說，1957 年 11 月 17 日的那個冬日總是歷歷在目。那一天，毛主席在莫斯科大學大禮堂接見中國留學生，王育竹就身處其中。聽不大懂湖南方言的他本來就很著急，旁邊很多人都在往前擁，他急切之下爬上了旁邊的窗檯。" 世界是你們的，也是我們的，但歸根結底是你們的。你們青年人朝氣蓬勃，正在興旺時期，好像早晨八九點鐘的太陽。希望寄托在你們身上。" 這幾句話，王育竹不僅聽懂了，還牢牢地記了一輩子。採訪中，他不自覺地背誦起來，甚至因為激動一度哽咽。

王育竹回國後致力於原子頻標研究，他所在的團隊 1964 年研製成功了鈉原子鐘實驗裝置。1965 年調到上海光機所後，當時國外報道研製成功了性能優異的銣原子鐘，但這一技術對中國禁運。王育竹和同事們開始了銣原子鐘研究。不久，" 文革 " 爆發，開始批判 " 修正主義 " 科研道路，和王育竹一起調到上海的一位老科學家自殺了，他也被關在了地下室。這夢魘般的日子，在王育竹心心念念再次進入實驗室之後，被他淡忘成了過去。

所謂的實驗室，其實是在一家生產漆包線的小工廠內。工人師傅十分友好，王育竹度過了一段平靜的科研時光。10 多名科研人員白天就擠在工廠食堂上面搭的一間陋室里工作，晚上回到五六個人一間的宿舍睡一覺。工廠里整天瀰漫著香蕉水和甲烷的味道，讓人不敢深呼吸。就是在這裡，他們艱苦奮鬥了 7 年，研製出當時國防急需的中國第一台銣原子鐘，這台鐘採用了王育竹的三項創新技術，1977 年經測試達到西德銣原子鐘水平。

比諾獎得主提出同類思路早了 5 至 10 年

人生中總有一些決定至關重要。45 歲的王育竹重新回到上海光機所工作後，一篇國際同行關於激光冷卻氣體原子的文章讓他精神一振。原子鐘的精確度受限於原子的熱運動速度，如果能降低原子的溫度，原子鐘的精確度就會大幅度提高。就在這一刻，他決心投入到激光冷卻氣體原子研究中去。

1997 年度諾貝爾物理學獎授予了在激光冷卻氣體原子研究方面做出貢獻的朱棣文等 3 位科學家。消息傳來，我國科技界幾位學者不無惋惜地說，王育竹提出的物理思想和工作機制與諾獎得主的相一致。對於得獎，王育竹比較淡然，但他坦言看到自己的國家落後了，心裡比較著急。

早在 1979 年，王育竹就公開提出了有關激光冷卻氣體原子的兩種新設想。這些原創思想提出的時間，比國外科學家提出同類思路早了 5 至 10 年。當年，王育竹在日本講學和合作實驗時，就證明了激光冷卻氣體原子技術的可行性。躍躍欲試的他回國後，希望得到 2 台總計價值約 100 萬元的激光器做實驗，但這在基礎研究經費捉襟見肘的當時是不可能的。他只能用分配到實驗室的有限經費逐步地建立實驗裝置。這樣一拖就是 14 年，直到 1993 年才實現了積分球激光冷卻原子束的實驗，證明了其物理思想的正確性。期間，王育竹受邀在 1985 年的國際激光光譜會議上做了報告，他是第一個站上報告席的中國科學家。1988 年王育竹的團隊觀察到低於多普勒冷卻極限溫度的現象，這是國際上最早觀察到這一現象的兩個小組之一。

諾貝爾獎得主維曼教授曾說過，任何一個實驗室獲得 " 玻色 - 愛因斯坦凝聚 " 都是一場挑戰。2002 年 3 月，團隊實現了中國第一個銣原子稀薄氣體的玻色 - 愛因斯坦凝聚。

82 歲時每天都去實驗室，下輩子還想做科研

人生中總有一些說不清的淵源。10 歲的王育竹最喜歡的事情就是乘火車聽它的鳴叫聲，相向而開一路尖叫的火車經過他的車窗旁，會突然變成嗚嗚低鳴。這個問題一直糾纏在他心裡，直到學了物理，他才知道這就是多普勒效應，而且和他研究的激光冷卻息息相關。為了求解一個科學問題苦苦思索，也成了他一輩子的習慣。

從年輕時，為了一個科研細節，王育竹就算躺在床上也還在思考。久而久之，他落下了失眠的毛病，必須吃藥才能睡著，否則一夜無眠。對此，他卻很達觀地說：" 在安靜環境下思考一些問題還是很值得的。"

前年 82 歲時他每天都去實驗室，去年 83 歲時每周去兩次，今年生了肺炎後就只能打電話到實驗室。王育竹感嘆，當他回顧自己的科研經歷，深深感到時間過得太快，還沒有做幾件有意義的事，已步入老年。6 年前，他因腦垂體瘤開刀，詢問醫生每天還能工作多長時間，對方開玩笑說 1 個小時。事實上，就算在家休養，他仍然每天工作七八個小時。

這位空間冷原子鐘實驗分系統首席科學家、我國原子頻標和激光冷卻原子的開拓者之一告訴記者，" 我喜歡這樣的工作，下輩子還想做科研。"

要麼在實驗室，要麼在出差的路上

人生中有一種力量叫夢想。一個 " 空間冷原子鐘 " 的夢想在兩代科學家身上傳承。空間冷原子鐘項目主任設計師劉亮研究員是王育竹院士最優秀的學生之一。" 國家需要你們 "，恩師的一聲召喚，劉亮放棄了美國公司的高薪工作，經過艱難的抉擇，2006 年回到了上海光機所。

2007 年，在王育竹院士指導下，劉亮領導的空間冷原子鐘團隊成立，平均年齡不到三十歲。儘管基於激光冷卻的原子鐘早就有了，但冷原子鐘上天需要的技術是全新的，因此這一高難度的項目起初並不被看好。

經過 3 年艱苦的努力，團隊完成了空間冷原子鐘原理樣機的研製、地面科學論證和工程論證。" 我們沒有作息時間表，沒事時可以休息，但很少有這樣的時候。我們要麼在實驗室，要麼在出差的路上。" 劉亮介紹，這個項目從原理、樣機到初樣、正樣，都有嚴格的時間節點要求。和時間賽跑，沒有人敢懈怠。直到今年 7 月冷原子鐘的正樣交付之後，他才硬性規定團隊今後加班不能再超過晚上 11 點。

十年攻堅，也有過怎麼都攻不下來的時候。有一次測試怎麼都看不到想要的信號，就只能一步步地倒查原理和技術，他們堅信只要不是原理問題，就一定能查得出來。就是憑著這股韌勁，他們攻下了一個個難關，最終讓國際首台 " 空間冷原子鐘 " 的科技夢想得以實現。

十年攻堅，這支年輕的團隊把人生最美好的歲月和空間冷原子鐘緊緊系在了一起。這些青年才俊如果跳槽到外面的公司，工資能翻幾倍，但 30 多個人的團隊沒有一個人離開。只要心中存有信念，沒有人會輕言放棄。

接下來，這個團隊又瞄準了空間站的空間超冷原子物理，以及更高的時間頻率系統。

夢想還在繼續，他們已經踏上新的征程。

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