诱人的追求

来自大自然的能源太多了。风、水、雷、电、火，这无一不是自然储藏力量伺机爆发引发地动山摇的象征。然而风会停息、水会泛滥、雷电太可怕、火太危险。唯有光是人类最便于利用的能源。它温和、热烈，却内藏绵绵无穷的力量；它慷慨、无私，洒向人间的每一个地方；光是那么诱人，令人好奇，令人追求。光的存在、光的特性、光的利用，对迫切需要改变物质和精神生活的人类来说，始终是一个迷人的诱惑。人们不满足于只拥有光的明亮和温暖，不愿局限于用肉眼去感受光的存在，甚至不愿意只有一个太阳的光源。人们希望光能得到更多的应用，希望光能带来更多的福音。人们利用许多简陋或复杂的仪器，去研究光、改变光、制造光。从可见光到“不可见光”， 从普通光到激光、从 X 射线的医学影响到激光器的普遍应用，正是基于人类对光的充分认识，对光的价值和功效的最大利用。为这个目的，人们几近追求了半个多世纪。

尽管爱因斯坦的光量子理论为光学的研究奠定了基础，但由于光只是电磁波波段中很小的一部分，因此，人们研究光还必须从电磁波开始，就像后来激光的产生是从微波的激射中获得启发的。人们在对光的应用之前，更多的是对电磁波中的 X 射线和微波的应用。19 世纪末和 20 世纪初，是经典物理学和现代物理学的分水岭。人类对自然的研究正从宏观世界逐渐向微观领域发展和深入，从 1895 年到 1897 年，先后有四项伟大的发现：X 射线、电子、塞曼效应和放射性。这些发现是让世人能够理解物质世界的微观领域和原子结构的最基础工作，它们的发现加快了微观世界研究的过程。

X 射线是从阴极射线电子中产生的一种短波长的电磁波。由于它的神秘功能，人们至今仍用数学的未知数字来称呼它。当众多的科学家在研究阴极射线时，也许并未意识到这种射线潜藏着对人类产生重大影响的应用。X 射线的产生，其最重大的意义就是对医学研究和临床诊断所提供的帮助。今天， 当强光物理学把激光覆盖的波长范围从可见光区延伸到 X 射线光区对，激光X 射线所提供的高分辨率光谱已和我们科学技术研究的进步密不可分。

X 射线的发现者威尔姆·康拉德·伦琴，德国人。1865 年到瑞士苏黎世合工业学院学习，1869 年获得苏黎世大学博士学位。1870 年他回到德国，辗转于一个又一个大学，开始了他的技师和学术生涯。他先后发表了 48 篇论文。这些论文也许是茫茫学海中的一束，后来的人们和当时的人或许引不起重视，或许把它淡忘了。然而，1895 年 12 月，他向维尔兹堡物理医学学会递交了一份论文，并提供了一张印有人的手骨骼的照片，从此使他的名字载入了科学的史册。在这个论文里，叙述了一个伟大的发现——X 射线：在一个完生黑暗蚀的间里，有一个纸屏照亮起来，并发出荧光。这些荧光来自一个放电管。当伦琴把手移到管子前面时，他在纸屏上看到了手的清晰骨骼。这就是放电管中阴极射线所发出的 X 射线。X 射线所发出的荧光，具有很强的穿透力，几乎使任何物体都是透明的，可以清晰地透视出人体的骨骼。因此，许多科学家在重复验证伦琴的这一伟大发现时，也惊喜地意识到未来医学所将要发生的巨大变革。这似乎是近代物理学史上第一次对光的应用。这个发现所产生的医学手段，至今对人类的健康和幸福仍然产生着深刻的影响。今天我们仍在普遍采用的透视和拍片便是应用的这样一个原理。这也使伦琴在 1901 年获得第一届诺贝尔物理学奖。X 射线光和其它的红外光、紫外

光一样，是客观存在的。人们发现它们只是时间的问题，如果伦琴大意一点， 他也许会和 X 光射线失之交臂，他也许会和勒纳德一样后侮莫及。

光的速度到底有多快？我们只知道仅凭人的视网膜感觉是无法知道这一数字的，因此又有一位德国血统的、中等身材、体格健壮的美国诺贝尔奖科学家阿尔伯特·阿布拉汉姆·麦克尔逊，创造了许多精密的光学仪器，并用这些仪器去进行精密的度量，研究光谱、测量光速，他往返奔波在芝加哥大学到威尔逊山和圣安东尼奥山峡谷的公路上，他在实验室里为学生演示光速的测量，享受着来自于精美科学实验和获得成功的无穷乐趣。麦克尔逊的实验也许并不足以说明认识光速对今天光的一切应用所具有的意义，但它确确实实为后人研究光的深层次问题提供了科学的依据。

随之又是一系列与激光产生有关的科学研究和技术发明的产生。普朗克、爱因斯坦等人创造的量子理论、受激辐射理论，已经使人们对光的更大开发充满了信心。因为人们已经清楚地认识到，光能产生热、能产生电、能产生许多微妙的化学反应。