结语:大胆地幻想吧
我国著名作家、诗人、历史学家和考古学家郭沫若老爷爷曾向科学工作者提出“请你们不要把幻想让诗人独占了”。其实,科学家以自己的辛勤劳动创造着诗人还没有幻想到的奇迹。激光科学技术的灿烂远景会使最富于幻想的诗人也目瞪口呆!
从激光器方面来说,20 多年来,人们研究过的大约有几千种,但是有实用价值的只有几十种。为此,人们还在设法改进现有的激光器,并不断研究新的激光器,希望获得能量更大、功率更高的激光;获得脉冲宽度比兆兆分之一秒更短的激光;获得波长更短、可调范围更宽的激光。
70 年代中期,科学家发明了氟化氙、氟化氪等一大类紫外和真空紫外激光器。这类激光器的工作物质是一种不稳定的分子,存在时间很短,瞬间就分离成原子。严格说来,它们还没有资格称为正式的分子,因而叫做准分子。这类激光器也就称为准分子激光器。这种新的激光器能产生短脉紫外激光, 在材料微加工和集成电路制造方面很有实用价值。武器专家们则想用它们来做地对空激光炮。
70 年代后期,出现了另一种新颖激光器,它的工作物质是加速器中的高能电子,称为自由电子激光器。
我们把原子里的电子称为束缚电子,因为它们受到原子核的作用,只能在固定的轨道上运动,就象地球绕太阳运动一样。与之相反,我们把脱离原子的电子称为自由电子,因为它们不受束缚,能以更大的自由度运动。彩电显像管内的电子枪发出的电子束就是自由电子组成的。自由电子束通过一个空间强度周期性变化的强磁场,就能产生激光。
最初的自由电子激光器是用电子加速器改装而成的,也是庞然大物,和我们平时看到的激光器大不相同。从原理上讲,这种激光器能产生从紫外到红外各种波长的激光,并且波长可以调节,是一种理想的高功率可调高激光器。事实上,人们已经成功地研制出小型的在红外波段可调的自由电子激光器。
科学家们还在研究以太阳光为能源的激光器和以原子能激发的激光器, 供给太空宇宙飞行中应用。
更重要的是 X 光激光器。X 光激光的波长是可见光的波长的百分之一到千分之一。它于 80 年代中期问世。产生 X 光激光的一种方法是用目前最庞大的研究核聚变用的激光照射某种材料,比如硒做成的箔,使之产生微型爆炸, 从而产生 X 光激光,波长为 20 毫微米左右 5 毫米微米左右。另一种方法是用小型核爆炸作为能源产生强大的 X 光激光。有人计划用 12 倍于广岛原子弹威力的核爆炸产生 X 光激光,以此来拦截洲际导弹。显然,这样的 X 光激光器很难付诸实用。以后又开发小型的可放在办公桌上的激光系统来产生 X 光激光。这种激光器还在进一步发展,将成为科学研究的新式武器。可以用来“观看”原子,分子的“内幕”。那时,科学家关于原子世界的种种假设和理论, 就能用眼睛加以检验。这将使科学发展进入一个新阶段,也许会引起一次新的工业技术革命。
γ激光器也是一个探索中的课题,至今还没有获得它的手段。γ激光的波长只有 X 光激光波长的千分之一。这才是真正的死光!但是,科学家能获得它就必须将使它能为人类服务,而不是它危害人类。
有迹象表明,太空中也存在自然的激光作用。对这种天文新现象的研究会帮助人们了解宇宙,甚至从中获得启示,造出更新的激光器来。
从应用方面说,最有吸引力的要算用激光帮助解决能源问题。随着现代工业技术的不断发展,人类对能源的需求越来越大。靠激光帮助来分离同位素,人们将能有效地从铀矿石中提炼出纯度高的铀同位素,供原子能发电站作为发电原料。靠激光的帮助,人们还可能从海水中获得氢的同位素氘和氘, 并且它们发生可控的核聚变反应来发电。这意味着实现把海水当能源的理想。据估计,仅这两项能源,人类可以用几百亿年,再也不用担心会发生“能源危机”了。
材料也是现代技术发展中的一个重要问题。象塑料和化纤等合成材料在
现代生活中的地位越来越重要。30 年代还只有一些小日用品采用合成材料。现在,大至工业、农业、国防,小至人们衣食住行,几乎都少不了合成材料。将来,有激光这把“分子剪刀”帮助,人们会造出各种更合心意的合成材料, 用以发展工业,制造更多价廉物美、色彩鲜艳的日常百货,丰富美化人们的生活。
介绍过能源、材料以后,人们必然会想到信息,这是人类现代文明的三大支柱。一提信息必然会想到电子计算机。在现代战争技术中,少不了这一现代“智多星”兼“神算子”;随着科学技术的发展,计算机已成为不可缺少的万能武器;计算机不仅进入了工矿企业、银行、商店,还进入了千家万户。人们可以通过计算机和大洋彼岸的朋友通讯,了解那里的最新消息;可以从计算机上知道气象、交通、金融和商品信息。
随着计算机的应用越来越广泛,人们对它的要求也越来越高。而靠电子运行的电子计算机的一些主要性能快要达到极限了。
比如,目前最高的计算速度约为每秒 100 亿次,算得是够快的。但是, 在“星球大战”之类庞大计划中,需要比它快 100 倍、1000 倍的计算机,这时,电子已无能为力了。只有以光子运行的光计算机才可能算得更快。又如, 现在的电脑比人脑算得快,然而只能作机械的二进制运算,没有人脑具有的形象思维能力、理解能力和综合能力。这种差别与结构有关:电脑里的信息排成队,一个接一个传送、处理;而人脑由数百亿神经细胞构成、相互连接、协同工作,可以同时平行处理许多信息,所以有理解、综合的能力。科学家正在研究模拟人脑的神经细胞型计算机。这电子线路、集成块是不可能做到的,而光计算机提供了希望。
1990 年,有位日本科学家说光计算机可以比作宝岛上的珍宝,科学家已经登上宝岛,但还没有发现珍宝。一旦我们找到了它,将会引起又一次科技和工业的革命。
未来的宇宙航行和空间技术中也少不了激光。现在已经用的还只是卫星跟踪、探测等有限的几方面。今后在人类向太空挺进时,激光不仅可以解决通讯、导航等技术问题,还可以通过它在宇宙空间传送能量,甚至用激光作为火箭或宇宙飞船的动力,制造出光子火箭和光子飞船。这样,人类将会飞得更远、更远。
再想象一下,激光会使人们日常生活发生什么样的变化?
很可能可以在 21 世纪的某一天,当你走进电影院看电影或在家里打开电视机时,演员、景物都跳出了银幕或电视屏;景物就在你的周围,伴随着优美的立体音乐,演员也在你身边演出。这不是梦境,而是激光全息电视和激光全息电影的杰作。
那时,你家里的激光电话已不止一台。拎起话筒,你想要见到的亲戚或朋友就可以出现在你在的眼前,你可以和他促膝谈心。实际上,你们之间可能远隔千里。
那时,会有更加新型的激光录像机和激光收录机。你不但可以随意地选择节目,而且可以使你的全家都成为“演员”,录下你觉得值得回味的场景, 如孩子的降生、朋友的聚会、欢乐的婚礼、老人的百岁大寿⋯⋯你会成为业余导演兼摄影师。那时的邮局很少再送信,人们除了使用激光电话联络以外, 送往邮局的将是录音、录像光盘,寄出去的目的不再是通消息,而是送给朋友作为纪念品的。
甚至小孩子的玩具也用上了激光,激光枪、激光万花筒、激光工艺品琳琅满目。最有趣的也许是一种连环画,每一页上没有线条和文字,代替它们的是展现在眼前会发声音的一幅幅立体图画。
那时,你驾车出门去也不用担心发生撞车之类的不愉快事件;高效可靠的激光避撞器使盲人都可以放心地开车。也许人们除了游览、社交,已很少外出,买东西只要靠电视电话通知服务中心就可以;连现在的超级市场和自动售货系统也显得十分陈旧了。
人们尽可以作种种大胆的设想⋯⋯
可是,我们没有想象 21 世纪将会有怎样的激光武器,多么怕人的死光。我们希望到那时,人类的技术不仅可以制造它们,而且可以使这种制造成为不必要。
科学需要创造,需要幻想。但是,科学又是老老实实的学问,需要实事求是,脚踏实地去探索。
