朱棣文（Steven Chu，1948年2月28日－），美国物理学家，生于美国圣路易斯；华人血统，因为“发展了用雷射冷却和捕获原子的方法”而获得诺贝尔物理学奖（1997年）。现任美国能源部部长。

学术成就(出任美国能源部长 家庭)

轶事

在罗切斯特大学和伯克利大学的岁月

在贝尔实验室的随机漫步

在斯坦福及未来打算

学术成就

朱棣文于1976年取得美国加州大学柏克莱分校物理学博士学位，1993年获选为美国国家科学院院士，1997年以关于原子和粒子的激光冷却的研究，获得当年的诺贝尔物理学奖，成为继杨振宁、李政道与丁肇中后，第四位荣获诺贝尔物理学奖的华裔，时年四十九岁。

他亦是斯坦福大学物理学教授、中华人民共和国中国科学院外籍院士、“中华民国”中央研究院院士、加州大学华裔学者协会创会理事以及曾为哈佛大学校长候选人之一。

现时，他是劳伦斯柏克莱国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）主任，隶属于美国能源部，是美国历史最悠久的国家级研究室。最近几年在朱棣文的领导下，主要研究将太阳能电力转换成化学燃料和创造或改善有机体，再将有机体转为化学燃料，使美国成为全球替代能源和再生能源的主要研究国家之一。

出任美国能源部长

美国总统巴拉克·奥巴马提名朱棣文出任能源部部长，他是继前劳工部部长赵小兰后，第二位出任美国内阁首长的华人，更是首位担任美国内阁首长的诺贝尔奖得主。朱棣文负责美国联邦政府能源政策制定，能源行业管理，能源相关技术研发、核武器的研制和管理，防止核扩散等重要工作。美国政府未来在制订能源政策时，将面对前所未有的挑战，能源部部长将担当一个更加重要的角色，而朱棣文被认为是肩负这项重任的理想人选。

家庭

父亲朱汝瑾（Ju Chin Chu），1940年毕业于清华大学化学工程系，1943年到美国就读麻省理工学院，1946年获博士学位后定居美国；“中华民国”中央研究院院士。 母亲李静贞（Ching Chen Li），1945年毕业于清华大学经济学系，麻省理工学院工商管理博士。 哥哥朱筑文（Gilbert Chu），斯坦福大学医学院教授。 弟弟朱钦文（Morgan Chu），律师事务所合伙人。 妻子简·朱(Jean Fetter)，英国物理学家，生于英国威尔斯，任斯坦福大学助理校长兼招生办主任。 与前妻（Lisa Chu-Thielbar）育有两子。

轶事

朱棣文在中学时表现并不出色，成绩只是中等，本身爱绘画，所有的科目中，他只对几何学和部分的英文课有兴趣。

他认为读书一定要带着批判精神，要重视推论过程，而不仅是结果，另外就是要深入和有创造力。

我的父亲名叫朱汝瑾，1943年来到美国，在Massachusetts技术研究所学习化学工程，以继续他的学业。两年之后，我的母亲李静贞与父亲聚合，并学习经济学。而在上一代，我姥爷就读于康奈尔大学并获得了土木工程学高级学位，而姥爷的兄弟则在索邦神学院（巴黎大学前身）跟着佩林学习物理学，他们学成后回到中国。当我的父母在1945年结婚时，中国正处于内战状态，回去的机会愈加渺茫，他们只好决定在美国重新安家。我和我的兄弟们正是这种典型的学术游牧生活的一部分：1946年我哥哥出生时，父亲就要完成他在麻省理工学院的学业；当我于1948年在圣路易斯出生时，父亲正在华盛顿大学任教；而当弟弟出生时，父亲刚刚在布鲁克林理工学院谋得教授职位。

1950年，我们定居到纽约的花园镇。这是一个可到布鲁克林理工学院上班的卧室社区。此前这个拥有25000人口的城镇只有两户华人家庭。然而对父母来说，迁居的决定因素是公共教育系统的质量。学业在我们家不仅仅是被强调，这简直就是我们存在的理由。事实上我所有的叔叔阿姨都拥有科学或工程的博士学位，朱家下一代继承这一传统是理所当然的事。当一切尘埃落定，我的两个弟兄和四个堂兄妹获得了三个硕士学位，四个博士学位，一个法律学位。我只获得了区区一个高级学位。

在这个个个都是有深厚造诣的学者的家庭之中，我在学业上简直就是个笨蛋。在学校里我也很努力地学习，但与哥哥相比，我的成绩实在平庸。我哥哥的功课累计平均分创新了我们高中的最高记录。我以一种效率并不高的方式学习。有时候，我会把我的精力集中于某一特别课程，沉迷不能自拔，用我妈妈的看法就是，我太注重细枝末节，而不是把时间以更加合理的方式分配到各门功课中。

多数作业在我看来根本不是智慧之旅，简直像做家务琐事一样无聊。只有面对几门有相当特别的功课时，这沉闷才被打破，我的心才愉悦起来。几何学是我记得的第一门让我兴奋的课程。几何学不是要我们去死记硬背，而是要我们以一种清晰的合乎逻辑的步骤去思考。从少数几个符合直觉的假定开始，可以推导出非同一般的结论，于是我立刻着手进行法则的证明。我也欣喜地记得，有几堂英语课要我们阅读，于是我便兴致勃勃地阅读由同一作者写的很多书。

我的家庭固然强调学业的重要性，但我的生活并非全部围绕作业或课外阅读而展开的。幼儿园毕业后的夏天，经朋友的介绍，我获知了搭建飞机军舰的塑料模型的乐趣。到了四年级，我逐渐积累出一套部件，我快乐地把大把时间花在装配毫无使用目的的装置上，装配的原则仅仅是让尽量多的部件能动，规模尽量大。卧室地毯上，围着半成品的装置经常杂乱地摆放着数百个金属“支架”和小螺丝螺栓。善解人意的妈妈允许我花几天的时间把这个项目做完。当我年纪渐大，我的兴趣扩展到化学上。我和我的朋友自制火箭，部分经费来自父母给我的学校午餐费。有一年夏天，我们的兴趣转移到为邻居进行土壤酸度及缺失养分的测定业务上。

我也发展了在运动方面的兴趣，与邻家小孩在附近的校园里进行非正式比赛，项目包括触身式橄榄球，棒球，篮球，偶尔还有冰球。到八年级时，我通过读书自学了乒乓球，第二年，我以“第二梯队”替补队员的身份加入了学校球队。这一身份维持了三年。我还用从附近地毯店买的竹竿自学了撑杆跳。不久，我就能越过8英尺，不过还没有好到可以参加田径队。

我的物理老师，Thomas Miner 非常有天分。直到今天，我依然记得他是如何介绍物理这门课程的。他说我们准备学习的是处理诸如物体在重力加速度作用下如何下落这些非常简单的问题。结合猜想与观察，想法就能变成经得起实验检验的理论。物理学所研究的这些问题，与人文主义所关心的问题相比简直就是微不足道的。如果我们不考虑物理学的现代目的，以这种方式获取的知识在经过实验的最终裁决后，就可以转化为智慧。

除了对这门功课的难以置信的清楚而又精辟的介绍之外，Miner先生还鼓励我们进入实验室搞项目。在花园镇高中最后一个学期，我建造了物理摆钟，用它来“精确地”测量了重力。那几年搭建模型的经历中获得的技巧可直接用到了钟摆的制作上。巧合的是，25年之后，利用原子喷泉干涉实验中获得的激光冷却原子，我开发了这一测量工具的精确版本。

高年级的秋天，我申请了几所大学，然而由于高中时平均分相对较低， 我被长春藤盟校拒了，但被罗切斯特大学录取。与我相比，哥哥上的是普林斯顿大学，两个堂（ 表）兄弟（或姐妹）上了哈佛大学，还有一个上的是布林莫尔大学。我的弟弟在学校太过优秀，无需家庭压力，高中尚未毕业，不用学理科就进入了大学。（他在哈佛获得法律硕士学位后，又在21岁获得了博士学位。现在是一个重要律师事务所的管理合伙人。）当我进入大学时，我安慰自己道，我终于走出了耀目家庭的阴影，从此可以成为一个籍籍无名的学生了。

在罗切斯特大学和伯克利大学的岁月

初到罗切斯特大学，我有着和其他新生一样的心情：一切都是新鲜的，令人激动不可抗拒，然而不同的是，这里至少没有人听说过我的弟兄和堂（表）兄弟姐妹。我报名参加了一门为期两年的介绍性物理课程，以《费曼物理讲义》为课本。这本讲义令人着迷，充满启示。费曼把物理学变得异常美丽，他对物理学的爱透过每一页纸表露无遗。至于学着去做习题集就是另外一回事了，数年之后我体会到，他在给出答案时简直就是魔法师。

到了大学二年级，我对数学越来越感兴趣，宣布我要主修数学和物理。与那一年的物理学教师相比，我的数学教授非常优秀。要不是因为费曼讲义，我几乎要明确放弃物理学了。数学的部分吸引力在于其社会功能：做为一名低年级的大学生，有几个数学教授认可我，邀请我参加了几次系里的会议。

要将数学和物理学结合在一起显然是成为一个理论物理学家。我心目中的英雄是牛顿，麦克斯韦，爱因斯坦，以及当代巨人如费曼，盖尔曼，杨振宁和李政道。我的课程并不强调实验对物理学发展的重要性，我也一直被灌输这样的思想，最聪明的学生将成为理论家，其他人则被赶去做实验操作人员。可叹的是，我忘记了Miner先生在第一堂物理课所说的话。

怀着成为理论物理学家的梦想，我申请去伯克利,斯坦福, 石溪分校 (杨振宁在那里!)以及普林斯顿。最终我选择了去Berkeley，并于1970年秋天入学。当时，物理学所提供的工作岗位数正在萎缩，年轻理论物理学家的前途尤其堪忧。关于做理论物理学的将要面临的风险，系里曾经告诫我们说：除非我们能做到像费曼一样优秀，否则最好还是转到实验物理学领域去。就我所知道的，这一告诫无论对我还是对同道学生都毫无效果。

在我通过了资格考试之后，Eugene Commins招募了我。我很敬佩他知识面的宽广，教学水平的高深，但还没有学到他的那种使所有学生都能发挥最好水平的神奇能力。他的beta衰变的实验已进入尾声，他正环顾四周以确定一个新的研究方向。此时他正对天体物理学感兴趣，于是要我思考临近耦合对下（不懂_译者）关于原恒星形成的问题。这个夏天，我便往返于罗切斯特大学和伯克利大学国家射电天文学天文台，试图通过高红移射频的源头星系来测试宇宙减速问题，由此进入天体物理学。但是在接下来的两个月里，我不再研究他给我的理论问题，相反到实验室玩了起来。

我的一个“玩乐式实验”是由我对古典音乐的兴趣所驱动的。我注意到一个人可以听到钢琴师在快速演奏时弹出的跑调的音符。简单地来评估一下频率准确性， Δv指音符持续时间的倍数，Δt不会满足不等关系式ΔvΔt≥1。为了测试耳朵的频率灵敏度，我联系了一个音频振荡器进行线性传导，由此产生可持续很长时间的声脉冲。然后我要求我的研究生同学将随意获取的音频的音调与另一个音频震荡期通过调节旋钮产生的声调进行比较，直到声调的声音听起来是一样的。具有音乐耳朵的学生，所听到的声脉冲群如“click”的核心音频的精度能达到ΔvΔt~0.1。

到这个时候，事情再清楚不过了(甚至对我自己)，我作为实验者会更快乐，于是告诉了导师。他同意了，让我开始做beta衰变实验以寻找“第二类电流”，但是在经过一年的建造之后，我们放弃了，转而开始做高Z类氢离子的兰姆移位的测量工作。1974年，Claude 和Marie Bouchiat发表了他们的学说，寻求原子跃迁中的奇偶不守恒效应。由Weinberg，Salam和Glashow提出的弱力、电磁力相互作用的统一理论认为，必然有一种除了电荷力之外的中立的力作为弱相互作用的介质而存在。这样一种相互作用就决定了，磁偶极子转换时对左旋或右旋偏振光的吸收会有轻微的不对称。Gene总能找出那些最能触及物理学的最基础领域的问题来做。桌面上的实验就能为高能物理学提供决定性的证明，我们对这一前景充满憧憬。这一实验需要艺术级的激光器，而我的导师对此一无所知。我冲动地告诉他不用着急，我可以建造它，立马就能运行起来。

这是一个令人激动的实验，整个世界都在密切地关注着我们。每过几个月，Steven Weinberg 就会联系我的导师，希望能听到关于奇偶不平衡效应的消息。Dave Jackson,一位高能物理学理论家，有时候会与我在大学游泳池碰见。见面时他会睨视着我，简单地问：“有结果了吗？”言下之意就是,"有这么重要的工作等着你做，你怎么能游泳呢？"

实验做到中途，我对导师说，作为一个研究生，我已经做得差不多了，于是他将我的身份提高到博士后。两年以后，我们和三个研究生发表了我们的第一份结果。然而很不幸的是，我们被抢先了：就在几个月前，斯坦福直线对撞机的完美高能实验已经给出了在电子和夸克之间存在中立的弱相互作用的确切证据。不过，1978年春天，Berkeley 大学还是给了我一个助理教授的职位。

在Berkeley 大学度过了我研究生和博士后的日子，这时系里正担心学术近亲繁殖。作为解决办法，他们可以聘用我，也允许我在伯克利大学自立门户之前立即休假。我爱伯克利，但是我深知我的科学视野还很狭窄，这正是我开阔视野的绝好机会。

在贝尔实验室的随机漫步

1978年秋天我加入贝尔实验室。在两年之中这里聘用了大约两打充满活力的年轻科学家，而我是其中之一。我们感觉我们是“被选定的人”，没有义务去做研究之外的任何事情。做科学的快乐与激动弥漫在整个厅堂之中。狭促的实验室和办公隔间迫使我们彼此打交道，互相跟踪对方的进展。在研究会上，会后普遍进行这热烈的讨论，这讨论延伸到午饭桌上，延伸到网球场上，延伸到社交会上。氛围如此热烈令人无法割舍，于是我再也没有回伯克利去。对此，今天我有负罪感，但我想系里能理解我的决定，也应该原谅我了。

贝尔实验室管理层给我们以足够的经费支持，保护我们免于外面官僚作风的侵扰，并告诉我们不要仅仅满足于做“好的科学”。我的系主任，Peter Eisenberger，告诉我在决定做什么的前六个月里，要把时间花在图书馆和与人讨论上。一年之后在一次业绩审查会上，他斥责我道，除非你“开创一个新领域”，否则永远不要满足。我回答说，要是能这样做我就太高兴了，但是你心里在琢磨什么新领域，你总得给我点提示吧。

在贝尔实验室的第一年，我写了一篇关于X射线显微镜技术研究现状的回顾性论文，与 Hyatt Gibbs 和Sam McCall开展了一项关于红宝石能量转移的实验。我也在计划进行电子偶素的光谱学分析的实验。电子偶素，是一个由电子和它的反粒子组成的微粒，被看作是所有粒子的基础。虽然早在1950年就发现了电子偶素，但对它能级的精确测定一直就是很难实现的目标。问题在于，在它们出现之后，仅仅经过140x10 秒，就会湮灭为伽玛射线，在任何给定的时间要捕捉到足够的电子偶素都是不可能的。当我开始这项实验时，已经发表了十二次进行它的光荧光特性的尝试。那些花了足够多的时间和金钱的人，只能发表他们失败的结果，以此回报资助他们做这项研究的机构。

我的管理层认为，我做这项不可能完成的任务，简直就是自毁前程。经过两年的努力，毫无结果，于是他们强烈地要我放弃我的追求。但我很顽固，因为我有秘密武器：他的名字叫Allen Mills。我们的优势能完美地互补，最后，他帮我解决了激光问题和测量问题，而我帮他解决正电子问题。最终我们设法观察到在激光脉冲下伴随的四个粒子生成的信号！两年之后，每个脉冲可以伴随20个粒子，我们优化了我们的方法，得到了原子体系之中量子电力学修正的最精密测量方法之一。

到1983年秋天，我成为量子电力学研究系的领导，并搬迁到位于新泽西州Holmdel的贝尔实验室的另一个部门。这时我的研究兴趣又扩大了，我用皮秒激光技术去探测正电子，将之作为观察金属-绝缘体转换以及安德森定域化的潜在系统。使用这一仪器，我意外地发现了违反直觉的脉冲传播效应。基于原子的阈值电离能将能量分辨率提高一个数量级以上的原理，我想建造一个新的电子分光计，计划进入表面科学领域。

在设计电子分光计时，我开始与Holmdel的同事，Art Ashkin，非正式地讨论。Art曾经梦想用光捕捉原子，但管理方在四年前终止了这一工作。有一个重要实验表明了双极子力，但实验者走进了死胡同。我开始认识到，要想用光捕捉原子，首先要将他们极度冷却。激光冷却技术将使得Art Ashkin的梦想有实现可能，而且还有更多其它用途。我迅速地撇开了绝大部分其它实验，和我的新博士后，Leo Holberg，我的技术员，Alex Cable，开始了我们的激光冷却实验。这拉开了我们在激光冷却和原子捕捉实验上的序幕，构成了我的诺贝尔演讲的主题。

在斯坦福及未来打算

在贝尔实验室的生活，如Mary Poppins所说，“每一方面都非常美好”。然而，到1987年，我决定离开我安逸的象牙塔。Ted Hansch 已经离开斯坦福，成为Max Planck研究所量子光学的共同指导者，我被去代替他。在几个月的时间里，我也收到了伯克利和哈佛的聘书，我想这些位置是他们能提供的最好的位置。贝尔实验室的管理方成功地让我在贝尔实验室呆了8年，但是我以我的导师Gene Commins为榜样，在更多的科学领域都能开花结果的想法愈加强烈。

Ted Geballe，我在斯坦福的很牛的同事，早年也是沿着从伯克利到贝尔再到斯坦福的轨迹一路走来的，他如此描绘我们的动机："大学里工作的最佳部分是学生。他们初生牛犊，充满热情，思路开放，还没有在为生活而奋斗的道路上留下伤痕。他们并未意识到这些，但他们是我们的社会所能提供的最佳机遇的接收者。假如有一颗心曾经有创造的自由，正是这个时候。他们从相信课本就是权威的阶段走来，最终，他们领会到课本和教授并不知道一切，他们开始按照他们自己的思路想问题。于是，我开始向他们学习。"

我在斯坦福的学生也是出类拔萃的，我从他们身上学到更多东西。我工作的很多部分，例如关于偏振梯度冷却需补充的细节，原子喷泉钟的实例，原子干涉计的开发，基于Raman脉冲的一种新的激光冷却方法的研究等，都是在斯坦福和我的学生也是合作者一起完成的。

在继续从事激光冷却实验和原子诱捕的同时，最近我也冒险进入聚合体物理学和生物学领域之中。1986年，Ashkin表明，在贝尔实验室制作的第一台激光原子捕捉装置对植入水中的微小玻璃球也能起作用。在我来到斯坦福大学后一年，我通过将微米级的聚苯乙烯球附在分子末端的方法制作“光学钳子”，以此对单个的DNA分子进行操作。我的想法是将两个光学镊子引入到光学显微镜中，以抓起粘合在分子末端的塑料柄。Steve Kron，一位医学院硕博连读的学生在晚上将我介绍到分子生物学领域。到1990年，我们能实时地看到我们将一个用荧光标记的DNA分子从水里面拖出来的景象。学生们发现，我们使用的第一个操作步骤中，成功很大程度上是靠的运气，于是他们将之进行改进。运用这一新的工具，我们能同时观察并操作单个的DNA分子，我们组开始回答困扰了几十年的聚合体动力学问题。更加令人振奋的是，我们去年有了新发现：在同样起始状态下的单个分子，将选择几种截然不同的途径达到新的平衡状态。这种“分子个人主义”在以前的聚合体动力学理论或者模拟中是从来没有预见到的。

我已经在斯坦福大学呆了十年半了。系里面和校方对我的持续的要求，以及为申请经费而不断增加的工作偷去了我许多宝贵的思索时光，我不由得经常想念在贝尔实验室的逍遥日子。然后，我又想到了我和我的学生，博士后们在斯坦福这段日子里怎样的一起工作，怎样的共同成长。

（我不是物理学专业，对涉及到专业领域的内容翻译可能有误，请读者自行甄别。译者，杨永臣）