激光的美好前景

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相传在公元前213年，罗马舰队进攻西西里岛的城市叙拉古，伟大的科学家阿基米德巧妙地利用了不同尺寸的平、凹面镜，借助强烈的太阳光反射，烧毁了从海上入侵的罗马舰队，从而拯救了这个城市。阿基米德的聪明才智不但成功地击退了敌人，同时也给后来的人们对“死光”留下了许多幻想。
“光”临人间
1960年，美国人梅曼用红宝石作为工作介质，用脉冲氙灯作光泵，发明了第一台激光器。此后激光渐渐深入到我们身边的每个角落，改变着我们的生活，它与原子能、计算机、半导体并称为20世纪人类的新“四大发明”。
那么激光是如何拥有这么多神奇的力量，它与我们日常见到的太阳光又有什么样的区别呢？实际上，激光是一种颜色最单纯的光，它的方向性非常好，一束激光射到38万千米外的月球上，光圈的直径充其量只有2千米左右。而且激光还具有很高的亮度和功率，我们戴着帽子涂上防晒霜，可以几个小时沐浴在太阳光下不受伤害，但是现在的大功率人造激光却可以在钻石上凿洞。正是诸如这样的性质赋予了激光神奇的力量。
无处不在的“多面手”
激光已经悄悄闯进了每一个人的生活里，你几乎每天都在不知不觉和它打交道。和妈妈一起去购物，结帐柜台的激光扫描仪能够准确读出你手里每一件商品条形码的编码空白；上网冲浪，激光光缆可以快速传递你需要的信息，保证你和大洋彼岸的朋友畅快聊天；学习累了，听一会儿音乐休息一下，激光唱机来帮你的忙……当然还不止这些，激光已经广泛应用于生物与医学、工业、军事、信息、能源等各个领域。
救死扶伤的“神来之手”
医学是应用激光技术最早、最广泛和最活跃的学科之一。外科手术中的激光刀较之往常的手术刀，能够在切割的同时封闭血管，不但防止了出血，更减少了感染的危险。说到这里，不得不提一下激光美容了。秀美的脸庞偏偏长了几颗恼人的黑痣，真是心中久挥不去的痛，很想将它们除之而后快？！没有问题，激光就是“一块高效的斑点橡皮擦”，不过在此之前别忘了咨询一下专业医生的观点。
致命武器
在军事领域，激光更是被喻为“自原子弹以来兵器领域的最大突破”。二战期间，希特勒曾经就凸透镜聚焦的原理下令研制一种太阳炮，就是将太阳光集中起来用以熔化敌机。尽管这个异想天开的尝试没有成功．但科学家却用激光实现了这一想法。高能量的激光引起了军事装备的革命，它可以准确瞄准并快速摧毁目标。各种激光致盲和致眩武器，可使2千米处的人暂时失明。其他的各种激光战术与战略武器、近程激光防空武器也已经广泛装备于各军事强国，激光雷达、激光测距技术更是为各种武器装上了“千里眼”。
中国“神光”问世
能源短缺是一个世界性的问题，有人想到了氢的同位素——氘。如果使两个氘的原子核产生核聚变，那么它将释放出比铀235核裂变还要多4倍的能量！而且自然界中储存的氘是非常丰富的，1升海水中含有的氘可以提供相当于燃烧300升汽油所放出的能量。如果将海水中的氘全部用作核聚变燃料，即使全世界的能源消费再增加100倍，也足够我们使用上亿年。但要是氘原子相互撞击产生原子核聚变，需要1亿℃以上的高温，这样高的温度，只有激光可以提供。
1964年，前苏联著名科学家巴索夫和我们著名核物理学家王淦昌院士分别提出了激光核聚变的设想。以美国为代表的发达国家自激光一出现就开始了激光聚变的研究，先后研制和建造了几代高功率激光装置，用于激光驱动热核聚变研究，获得了一系列有价值的实验结果和规律性的认识。
我国的激光核聚变研究始于20世纪70年代初。中国科学院和中国工程物理研究院从80年代开始联合攻关，承担了“神光”系列激光系统的研制，取得了国际瞩目的成就。其中于1986年建成的“神光I”激光装置，输出功率达2万亿瓦。2001年又成功研制了“神光Ⅱ”激光装置，其规模在目前世界上排名第四，但是该装置的各种指标要求已与当今国际高水平的大型激光驱动器水平相当。“神光Ⅱ”是一个集中了当前国内最先进的光学、激光、精密机械以及计算机控制等系统为一体的综合性高科技工程项目。它的建成与投入运行，标志着我国在这一领域的综合研究能力上了一个新的台阶。专家估计，到2020年，强大的激光会产生安全经济的热核聚变，这个类似于恒星内部核反应的过程，将会带来巨大无比的社会和经济效应，能源危机亦不复存在。届时，一桶水中的氢聚变所产生的电力即足够一个城市使用。
无限畅想未来之光
阿基米德时代的梦想已经实现，发展到今天，“激光”这个词已经广为人知，人们对它的种种预测更是变为现实，甚至听到这样的观点：“21世纪将是一个光子的时代”，在我们的未来生活中激光将扮演许多新的角色。
细胞打孔机
细胞够小了吧，但是21世纪的激光技术可以在小细胞的表面打孔，让两个细胞通过小孔相互接触“交流”细胞质，产生新品种。超快激光技术却可以观察到光合作用的一瞬间变化，从而找到提高植物产量的捷径。
最精确的钟
原子钟一直以来被认为是最准的时钟。但是科学家设想的激光时钟1千万年才误差一秒，可谓是将缩小误差的努力推向了极致。而且现在科学家们正在研制一种可以向任意方向发射的全新原子激光器，这种装置将用于制造原子尺寸的电脑芯片。想一想原子尺寸是一个怎样的概念！
推动火箭上天
火箭升空时，往往因为自身携带燃料的沉重而降低了它的有效载重量，如果改用激光束做推力，火箭自身重量和载运量之比就可以从传统的6：l跳跃到1：l。方法有好几种：可以利用光压原理，让激光束本身的压力产生反作用力：也可以利用激光来加快燃料的燃烧，从而增加推力；也可以用激光束的能量将空气击穿，形成空气冲击波，从而推动飞船的前进。
在可预见的未来，激光对高技术发展的影响必将与日俱增，随着激光医学与激光农业应用的进一步发展，受控核聚变发电的实现，激光在通信、制造领域应用的不断深化，我们的生活将会因激光而更加美好。
（作者为中国科学院教授 科普作家）