把时间“追”到人类测量极限,绍兴才子获顶尖物理学奖

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 来自北京市

10月1日,2026年度沃尔夫物理学奖揭晓。华人物理学家叶军与德国物理学家伊曼努尔·布洛赫,因“在超冷原子系统控制方面取得具有变革性且广泛适用的进展”共同获此殊荣。

叶军获奖的核心成果,是“一只钟”——锶原子光晶格钟,运行约390亿年才可能产生不到1秒的误差。换言之,从宇宙大爆炸到今天,这只钟的误差也不到半秒。沃尔夫基金会评价:“他主导研制出了世界上最精确、最稳定的光学原子钟,使时间与频率的测量达到非凡精度。”

未来,国际计量界可能基于这种光钟重新修订“1秒”的定义。

一句话,叶军把时间“追”到了人类测量极限。而这场追逐的起点,是绍兴古城一条1.5米宽的弄堂。

古城少年

1967年11月,叶军在上海出生,之后很快被送到绍兴生活。他的童年,是在古城内一条名为“油车弄”的巷子里度过的。

那是绍兴市越城区一条狭长的老弄堂。叶军邻居王越萍回忆,弄堂从头到尾千把米长,两侧房屋林立、青瓦盖顶,最窄处仅1.5米宽,几十户人家比邻而居。“叶军是奶奶带大的,他们就住在弄堂三转弯口处大家叫‘三间头’的地方。”

奶奶家的一方天地,成了叶军最初了解的世界。他的记忆里,奶奶非常宠爱他。无拘无束的他探过府山的树林、爬过塔山的石阶,古城的青石板上满是他细碎的足印。“我热爱绍兴,这是我长大的地方,我永远不会忘记。”叶军说。

谁都不曾料到这个有些贪玩的孩子,未来要去探索时间的奥秘,成为全球瞩目的科学家。

后来,叶军母亲樊常红从丽水调回绍兴,叶军也随之从油车弄搬到了丁家弄,回到了父母身边。

“他小时候贪玩,樊阿姨对他比较严格。”金国建告诉记者。金国建是叶军的发小,两人同在光明小学(后复称西营小学)读书,后来又成为绍兴一中的同班同学。在他眼中,有着浙江大学生物物理学底子的樊常红具备较强的学习和自我管理能力。这种特质,也深刻体现在她对叶军的引导与管教之中。

优良家风的熏陶,为叶军打下了扎实的学习基础。1979年,叶军进入绍兴一中(当时分初中部和高中部)读初一。“我变得格外认真起来。”叶军在采访中说。

也许是这所学校的气质,给了少年叶军足够多的敬畏和向往。1897年,乡绅徐树兰捐资创办绍郡中西学堂;次年,在京城任翰林院编修的蔡元培弃官回绍,出任学堂总理(校长)。从那时起,这所学校先后走出过19位中外院士、2位北大校长。叶军后来回忆在一中的求学时光时说:“我是很自豪的,因为母校是个出人才的地方。”

人才从来都是绍兴这个“名士之乡”的底气所在。仅物理学的谱系里,就涌现出钱三强、赵忠尧、冯端等大家。当今两院院士中,绍兴籍科学家超过80位。

叶军长于此地,故乡温厚的滋养和年少时练就的“玩与学”的分寸感,成为他数十年科研生涯中最具温情、也最纯粹的底色。

全科高手

在老师和同学共同的记忆里,中学时代的叶军在学习上几乎挑不出短板。

物理班里,理科出色并不稀奇。让时任绍兴一中副校长、语文老师的费锡如记住叶军的,恰恰是他的语文。为了提高学生对语文知识的掌握程度,费锡如常把课本中那些冷僻且容易被忽略的说明文、科普文、小故事摘出来,删去若干字词让学生填空。“大多数人错漏连连,但叶军的准确率高得惊人。”当时,金国建曾开玩笑:“该不是把这些说明文都背下来了吧。”

可叶军又不是传统意义上的“书呆子”。同班同学付生回忆道:“包括叶军在内,我们几个玩得要好的,下午一有空闲就去操场打排球。”同学马仁方记得更细:“那时体育用品管理严,球和网借不出来,我们就自掏腰包凑钱去买。”

球打得多了,连老师都开始担忧这群尖子生的升学率。高二起带班的蒋为瑛老师回忆起往事,也颇有些无奈地感慨:“排球、篮球,叶军都喜欢。下午打得一身汗回来,但马上又能安静下来看书、写作业。真是批评也不是,表扬也不是。”有一段时间,因为醉心于文学故事,叶军的物理成绩有些下滑,费锡如特意把叶军叫来谈心。“我希望他通过阅读提升文学素养,这对未来深造任何学科都有极大帮助。但作为理科生,理科的基本功绝不能丢。”

也是在那个时候,物理老师林美云鼓励叶军去参加全国物理竞赛。多年后,林美云的丈夫转述了她当年的判断:“叶军物理基础扎实,入学时成绩是满分,平时也是一点就通,有这样的机会一定要去参加。”

樊常红对这场竞赛记忆深刻。她在采访中回忆,竞赛得奖后,上海交通大学的老师专程赶到绍兴一中,把他提前“挖”走了。“这对他之后职业道路的选择有着至关重要的影响。”

在同学心目中,叶军讲题讲得极透。马仁方至今记得,去问叶军题目,他不只讲怎么做,还会把原理、逻辑一并讲透。过几天考试碰上同类的变式题,顺着叶军的思路很快就做出来了。这样的“讲”,其实暗合叶军日后的科研习惯。他在采访中说过:“作为一个物理学家,我发现一些东西后,需要把它描述出来,让人家能懂。我爸爸从小教育我,什么事情如果要学到手,一定要用自己的话讲出来,让别人也能听懂。”

匠心独具

倘若中学时代的叶军留给人一个“全能”的印象,那么真正把他与众多天赋出众的同龄人区分开的,是天赋之外的另一样东西——专注。

叶军父亲叶善祥在世时曾透露过一个细节:叶军在初中时写过一篇作文,详细描述一只蚂蚁怎样将苍蝇的尸体搬回蚁巢。

在马仁方的印象里,叶军是典型的动静皆宜、极度自律:学习时心无旁骛、高度专注,玩耍放松时同样全情投入、毫不拖沓;时间管理能力与自我规划能力远超同龄人,做事极有章法。在一次回国行程中,负责接送的他与叶军谈起了工作与生活的点滴。谈及学术研究,叶军认真而坚定地说,“我就是一直在做一件事,全心全意,直到做不动为止。”

1985年,17岁的叶军离开绍兴进入上海交大。数十年间,他始终深耕实验物理,心无旁骛。

人类的计时史,是一部不断把“秒”切得更细的历史。1960年以前,世界度量衡标准会议以地球自转为基础,定义平均太阳日之1/86400为秒,即1秒等于1天的1/86400;1967年,人类以铯原子的微波跃迁重新定义“秒”;而锶原子光晶格钟的出现,被视作计时史上的“第二次革命”。

这场革命,牵动叶军的半生。

1999年,结束博士后研究的叶军回到JILA(天体物理联合实验室),此后20余年便只做一件事:把时间测得更准——

2008年,叶军团队把系统不确定度压到1.5×10-16,通俗地说,这只钟跑上约2亿年才会差1秒,首次超越当时最准的铯原子钟;2014年,压到6.4×10-18,意味着约50亿年才差1秒;2015年,压到2.5×10-18,约150亿年差一秒,首次超过宇宙的年龄;2024年,压到8.1×10-19,创下当时的世界纪录。同样是在2024年,叶军把目光投向“核钟”:用真空紫外频率梳,首次把钍-229的原子核跃迁与铯原子钟直接连接,测量精度较此前提升了约100万倍。

钟准到一定程度,就不再只是钟,更像是一把丈量时空的精密尺子,既能提升卫星导航、地球测绘的精度,也帮助人类检验基础物理定律,探索宇宙深处的奥秘。

在叶军看来,建造原子钟,犹如同时建造一个显微镜和望远镜:显微镜,看原子内部最精微的跃迁;望远镜,把遍布全球的时钟连接起来,去观测宇宙。精度每提高一个量级,科学家便多一把检验引力波、暗物质乃至广义相对论的“钥匙”。“这真是造福全人类的事情,我也越来越意识到,我的同学是个伟大的科学家。”马仁方颇有些动情地说。

可以说,人类计时精度的每一次跃迁,都留下了叶军及其团队执着而坚实的脚印。

这份专注和认真,也延续到叶军做人做事的细节当中。作为校友联系人,马仁方与叶军邮件往来多年,叶军的回信总是会精准承接上一轮沟通内容,逻辑连贯、细节周全。即便时间间隔较远,他的回复也始终完整闭环、有据可依。至于回国行程,一旦敲定,绝不临时变动,赴约时便全身心投入。

图为1997年叶军(右)获得美国科罗拉多大学物理学博士学位时,与导师约翰·霍尔在实验室里的合影。约翰·霍尔为2005年诺贝尔物理学奖得主之一。

念念不忘

在弟弟樊峰看来,哥哥是个极孝顺的人。“除了专门回国探亲,但凡国内有学术活动,或是到周边国家开会,他都会回家看看。”樊峰说,每次回家,叶军都会住在家里,陪父母晨练、爬山,绕着古城核心圈走走看看。为了让母亲高兴,向来低调的叶军还会给她转发自己的获奖信息。

对故人也是一样。毕业后,同学们商定每隔5年办一次同学会,叶军都会参加。“没什么变化,除了腼腆了些,还是那个叶军。”高中同学吴勇说。

给予他青葱岁月所有养分的故乡,藏着他全部的少年时光。“我的世界观是在绍兴形成的。”叶军在多次公开场合中,表达了这份眷恋和感激。

2017年,他当选中国科学院外籍院士后回母校参加活动,特意将电子邮箱留给实验室的负责老师,希望有机会为学弟学妹提供实实在在的帮助。他希望将来能为绍兴一中作出更大贡献。

这句话在数年后兑现了。2023年9月,叶军将“墨子量子奖”的100万元奖金全部捐给母校,设立“叶军奖学金”,奖励在物理竞赛中成绩优异的师生;同年,他又与上海交大校友沈南鹏共同出资,延续上海交大的“致远杰出奖学金”,该奖项自2024年起更名为“叶军沈南鹏致远杰出奖学金”,激励学弟学妹立志成为未来学术大师。

费锡如用四个字评价他:饮水思源。

对于专业,他更显执着且充满信心。之前,叶军说过这样一段话:“获奖不是我的终极目标,我的终极目标是要探索新的科学现象,更好地了解大自然,推广对社会有用的新技术。”

时至今日,叶军仍保留着一种习惯。他在科罗拉多博尔德的实验室里,灯光常常亮到深夜。那里有一整套人类目前能造出的最精密的计时装置。而在8000公里外的绍兴,府山上的树每年春天照常发芽,塔山下的石板路每天被晨练的人踩过,城市广场的地面下,油车弄的旧痕早已被新土覆盖。时间在不同的地方延展出特殊的痕迹和记忆。

光阴流转,当年弄堂里那个涂鸦少年,把一寸光阴,打磨到了人类从未抵达过的精度。

越地文脉滋养的定力,在原子世界绽放光芒,而关于时间的探索,永不停歇。

(内容来源:绍兴日报)

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