克洛德·科恩-塔诺季

1988 年春天，大西洋对岸寄来一份论文草稿：光学黏团里的钠原子冷到了 40 微开，是理论下限的六分之一。许多人不信。科恩-塔诺季在巴黎高师的回答是：进实验室看看是不是真的。几个月后，他和学生达利巴给出了解释——所用的每一块零件，光抽运、光频移、缀饰原子，都是这个实验室三十年来一点点磨出来的。

从君士坦丁到巴黎高师

他 1933 年生在法属阿尔及利亚的君士坦丁。家族原本住在丹吉尔，十六世纪为躲避宗教裁判所从西班牙逃出，辗转突尼斯落脚阿尔及利亚；「科恩-塔诺季」的意思就是「丹吉尔的科恩家」。阿尔及利亚的犹太人 1870 年取得法国国籍。

家里并不宽裕。父亲自学成才，读《圣经》与塔木德，也读哲学、精神分析和历史，把求学与辩论的兴趣传给了儿子。1942 年 11 月美军登陆阿尔及利亚，一家人躲过了在欧洲蔓延的纳粹迫害。他在阿尔及尔读完中学，1953 年考进巴黎高等师范学校——他说自己很幸运，赶在阿尔及利亚战争和独立前的动荡之前离开了。

一年级他听亨利·嘉当和洛朗·施瓦茨讲数学、阿尔弗雷德·卡斯特勒讲物理。他本来更喜欢数学，可卡斯特勒的课太有感染力，人也太有魅力，他就转去了物理。

手画共振曲线的年代

1955 年他加入卡斯特勒的小组。组里只有几个人，卡斯特勒和从 MIT 回来的布罗塞尔几乎日夜泡在实验室，周末也不例外。没有计算机、没有记录仪、没有信号平均器，共振曲线用检流计一个点一个点地测，每条测五遍，再用手算平均。那个夏天他在阿尔卑斯山的莱乌什暑期学校待了两个月，每天六节课，讲课的有施温格、拉姆齐、乌伦贝克、泡利。

这个小组的看家本领是光抽运：用圆偏振光把原子的自旋一个个「泵」到同一方向。卡斯特勒因此获得 1966 年诺贝尔物理学奖。

毕业后因为阿尔及利亚战争，他服了 28 个月兵役，其中一部分时间被分派到布拉蒙的科研部门：在日落时分用火箭在高空释放钠云，看钠原子被阳光激发后发出的荧光，由此测量不同高度的风速和温度。

圣诞夜的「灯移」

1960 年初他回实验室读博士，和巴拉一起为光抽运循环推导主方程，想弄懂密度矩阵非对角元——原子的「相干」——的物理意义。算出来的结果里冒出一个谁也没料到的东西：光会让各个塞曼子能级发生微小的移动。

他决定去实验里找它。同组的卡尼亚克正要完成汞同位素光抽运的博士论文，圣诞假期把实验装置借给了他。1960 年圣诞夜，他得到了第一个实验证据。卡斯特勒和布罗塞尔都非常高兴，卡斯特勒管它叫「灯移」（lamp shift），因为那光来自一盏放电灯；今天它叫光频移，或交流斯塔克移动。

1962 年 12 月他通过博士答辩，随后按卡斯特勒的建议去巴黎大学教书。1967 年他开始给本科高年级讲量子力学，这门课的讲义后来和迪于、拉洛埃合写成了《量子力学》，被许多国家的物理系用作教材。

缀饰原子

强激光下，微扰论不再管用。他的组发展出一种看法：不把原子和光场分开，而是把「原子加上光子」当成一个孤立系统，它有真实的能级——他们称之为缀饰原子。光子数一变，能级图就跟着变，许多用半经典方法很难预言的效应，在这张图上一眼就能看出来。

他们先在射频波段用它预言并观测到：强射频场可以改变、甚至抵消一个原子能级的朗德因子——和电子自旋的反常磁矩相似，只是方向相反。为了解释这个符号，他们后来和杜邦-罗克、达利巴一起梳理了真空涨落与辐射反作用各自的贡献，还和一直关心这个问题的韦斯科普夫讨论过很多次。到了光学波段，他与雷诺用缀饰原子解释了强激光下的莫洛三重峰，预言了三重峰两侧边带光子之间新的时间关联，后来在奥赛光学研究所与阿斯佩合作测到。

法兰西公学院：每年换一门课

1973 年，在阿布拉加姆推动下，他出任法兰西公学院教授。这所 1530 年由弗朗索瓦一世创办的机构不招生、不发文凭，课对所有人开放，唯一的规矩是教授每年必须讲不同的内容。他说这很难，但逼着人去探索新领域；没有这份压力，他的组很多研究方向都不会开始。

1980 年代初，他选的课题是当时还很新的「辐射力」，同时和达利巴等人用缀饰原子图像分析原子在激光驻波里的运动。1984 年，他请阿斯佩来当实验室副主任，与达利巴组建激光冷却实验组，第二年萨洛蒙也从博尔德回来加入。

他们先在强激光驻波里发现了一种新的冷却：缀饰态能量在空间里起伏，自发跃迁的概率也跟着起伏，两者的关联让运动的原子「上坡的时候比下坡的时候多」。因为它出现在蓝失谐——与多普勒冷却要求的红失谐相反——他们起初管它叫「受激蓝色黏团」，1986 年改称西西弗冷却，典出加缪的《西西弗神话》。

西西弗与莱维

1988 年，菲利普斯组测到亚多普勒温度，巴黎这边正好准备好了全部工具。他们和朱棣文独立得出了同样的图像：两束偏振互相垂直的对射激光干涉出一个偏振随位置变化的光场，不同塞曼子能级的光频移随之起伏，原子爬到山顶时恰好被光抽运扔到另一个子能级的谷底——低光强下的西西弗冷却。1989 年他与达利巴发表了完整的理论。

早在 1988 年，他们还和阿斯佩、阿里蒙多用速度选择相干布居囚禁把亚稳态氦冷到了单光子反冲温度以下，打破了人们眼中激光冷却的第二道底线。后来他们发现，这种冷却里原子的随机游走由少数极长的「停留」主导，停留时间的分布拖着幂律长尾，平均值可以发散，普通的中心极限定理不再适用；他们改用莱维统计来描述，预言温度随冷却时间成反比下降、速度分布更像洛伦兹线形而非高斯线形，都与实验吻合。1997 年，他们用测空间关联函数的新办法，确认氦原子被冷到了约 5 纳开。

献给阿兰

他 1958 年与雅克琳结婚，她是中学物理和化学老师，一边工作一边抚养三个孩子，陪他走过研究生活里的艰难与快乐。长子阿兰久病，1993 年去世，年仅 34 岁。

1997 年 12 月 8 日，他在斯德哥尔摩作诺贝尔演讲《用光子操控原子》。自传的最后一行写着：我把这篇诺贝尔演讲献给我的儿子阿兰，以作纪念。