激光的故事--查尔斯·汤斯-第2章
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Ｋ春臀乙黄鸸ぷ鳎庥梦⒉ɡ囱罢铱占渲械姆肿印Ｋ⑾至丝占渲械牡谝桓龈丛臃肿樱猓戳颂煳难е械囊桓龊苤匾牧煊颉３酥猓狗⑾至颂罩械牡谝桓鑫⒉ど淦鳎谝桓隹占渲凶匀坏奈⒉ど淦鳎亢芏唷Ｎ颐窍衷谥溃罩凶匀徊奈⒉ど溆�100多种不同类型。它们存在已经有几十亿年了。太空中还有激光器，激光器在太空中产生光和红外线。早在20世纪30年代，我们就可以用当时的技术探测那些微波激射器和它们发出的辐射。因为它们是在微波区域很强的光束。如果我们再大胆一些，再好奇一些，我们在20世纪30年代就可以探测到来自太空的无线电波了。但是人们当时没有那么做，我们还没有发明出微波激射器和激光器。太空激射器几十亿年前就存在了。如果我们早发现了它们的存在，我们就会问自己，为什么有这么强的光呢？我们会对此进行思考，人们会说：啊，因为分子受到了激发，光被放大，也许我们在地球上也可以做到。这样通过研究来自太空的微波，我们就有了另一种途径来发现非常非常亮的光源，那就是另外一种惊喜了。
现在你们已经听到了这个有趣而复杂的故事。很有趣，我觉得我很幸运。做科学工作很好。这也是为什么我建议你们想想你们喜欢干什么。我喜欢做研究发现新事物。你们最喜欢做什么呢？你们会不会也认为那是很重要的？这样你就会有很多的乐趣并尽力做得最好。祝你们好运。
主持人：好！谢谢87岁的老爷爷，给我们带来了这么好玩儿的关于激光的故事，下面咱们看一下，来自凤凰网站的网友对您的提问。
第一位网友叫做“扭曲的房间”，他说听说日本的日亚化学工业公司，从四月起已率先进行了紫色半导体激光器的批量生产，他计划是月产十万只，这种激光器可以作为新一代DVD的写入装置，因而引起了家电行业的广泛关注，汤斯先生能否告诉我，激光怎么能让我们看VCD和DVD呢？而日本人把这种紫色的半导体激光器用于DVD和现在的DVD有什么不一样吗？
汤斯：是的，确实激光这方面用的时间非常长，进行光盘写入。人们把激光聚焦并形成脉冲，就可以获得每秒很多很多的脉冲，所以激光就可以产生很多的信息，如果把这些脉冲打在一个盘上，这个脉冲会改变其中的化学成分和它的形状，这就是说你记录了这些脉冲，此后还可以在再把它们读出来。激光可以记录你要的任何东西，就像照片一样。照片就是在这个上面弄出来很多的点，后来这些点就组成了一些信息，然后你用光照上去，你又看到了它 。所以激光可以非常有效地用来写信息和读信息，特别是对大量的信息，这非常有效，而且节约空间。
主持人：另外这个网友他还问，他说，这个日本的紫色半导体激光器您听说过吗？
汤斯：是的我听说过。基本上日本人所做的就是增加光的频率，是它达到更高的频率。在我们开始制造微波激射器的时候波长是1厘米，然后波长越来越短到了可见光区域。我们有可见光波长的微波激射器已经有一段时间了，但大多数微波激射器都是红光的。红光的波长比蓝光的波长长。人们想得到蓝光波长，这样做有几种方法。你可以增加红光的频率来得到蓝光波长，这样的激光器是非常强的，他们可以产生所谓的非线性效应。所以你可以使这个频率增加两倍、三倍等等，达到更短的波长。这就是产生蓝色甚至是X射线激光的一种方法之一。我认为日本人制造了一种半导体可以直接产生蓝光。从半导体中直接产生而不是使频率加倍，这是一个重要的发现。这实际上是如何找到一种有足够大的能级差的半导体，而且这个能级差适于产生这个频率。这是一个重要的技术进步，但是它没有什么根本的改变。
主持人：好！接下来呢，下面现场观众朋友可以有什么问题直接跟汤斯先生聊聊？
观众：汤斯先生您好，刚才您在报告中提到您想做科学不想做工程，然后我的问题就是，想问一下您认为科学和工程的区别是什么？还有就是，对于科学家和工程师，他们各自应该具有什么特点，各自应该具有什么素质？这是我要提的第一个问题。第二个问题就是，您作为激光器的发明人，您对现在新型激光器它的研制和激光器的应用，它们的前途，它们的前景有些什么展望？谢谢。
汤斯：我想第一个问题涉及我对工程的态度。工程是非常重要的，正如我早些时候所说，了解工程对于我来说非常重要。正因为如此，有了微波激射器和激光器的发明，因为我对工程的了解比那个时候大多数的物理学家都多。但另一方面，我更喜欢作为一个科学家，进行开放式的探索。工程是你想造出那些能够帮助别人的东西等等。我曾作为一个系统工程师设计雷达，这很有趣。一些人非常喜欢它。我的一个女儿是机械工程师，我对此感到很高兴。工程很有趣，但我个人更愿意尝试解决未知的谜团，探索新事物。其他人会觉得设计和建造那些马上对人们有用的东西，能给他们带来满足感。比如说设计一栋楼等等。工程和科学都是既有趣又有价值的。这取决于个人认为哪个更有意思更有趣。我们可以从事任何一个，但是两者之间总是有紧密联系的。科学和工程是非常紧密联系的。工程使用知识，有时工程也发现新知识。科学发现新知识，有时也能知道工程是如何使用这些新知识。我相信大多数科学家都认为工程是利用他们的新发现，这在某种程度上讲是对的，但反过来也是这样。让我给你们举个例子吧。我的一个学生和一个贝尔电话实验室的工程师，被要求找出无线电和微波噪音的来源，这在技术上很重要。工程师想知道噪音的来源以便降低噪音，这样通讯能够更好。他们对噪音进行了仔细的研究，做了高质量的工作，也做得很仔细。他们寻找噪音的来源，噪音来自于哪里？是什么？他们发现噪音来自天空所有方向，从天空所有方向都有均匀数量的噪音，它们是什么呢？他们发现了大爆炸，我们宇宙的起源。你看，这是一个非常基本的科学研究，即发现宇宙的起源。宇宙起源于大爆炸。大爆炸产生了很多能量，产生了微波和噪音。150亿年前发生的大爆炸所遗留的微波至今还在那儿，还在不断地来到地球。所以他们作为工程师却解决了最重要、最基本的科学难题。他们也因此得到了诺贝尔奖。所以工程有时可以发现新的科学，科学有时也可以发现重要的工程问题。两者都非常重要，我认为有一些人喜欢科学，有一些人喜欢工程，两者我们都很需要。
主持人：激光未来的问题。
汤斯：我认为激光的未来非常光明。我可以猜测可能完成的一些事。我们一定要增加激光的功率。人们估计我们能把激光功率增加一百万倍以上，所以我们会从目前的千兆瓦增加到十亿兆瓦，真是太棒了！它把我们带到了物质的新领域，这非常激动人心，也非常有趣。我也预测如果我们想同其它的星球进行沟通，激光束可能是最好的办法。我相信有可能制造出足够强的激光束。如果有人用它在其它星球上朝我们照来，在晚上我们就可以用肉眼看到它。来，我们晚上出去看一看，哪儿在闪烁，就是告诉我们哪儿有人。实际上有很多天文学家用望远镜来得到更高的敏感度，寻找来自其它星球和生物的光波。激光越来越强有力，也越来越精确，我们可以用它来做很多新的科学研究。我就一直这样做，我在天文学中用激光测量星星的大小，这是激光的另外一个新用途。还有许许多多的激光的用途。所以我说激光还很年轻，他们就像一个青少年。是的，我们知道他们是非常强有力的，我们还可以用它来做很多事情。它会继续成长，帮助我们做很多事情，然后进入老年期。我想我们发现了很多利用激光的方法。我认为它们会继续发展50年。不断拓展应用，人们会发明新型激光，更好的激光，更便宜的激光，更强有力的激光，更精确的激光等等。我很高兴有这么多的人都在这方面进行工作，拓展我们的知识。
主持人：好，谢谢！
观众：教授你好，我是清华大学物理学系的学生，很荣幸听到您的讲课，刚才您在您的讲演中提到您在宇宙空间中发现很多的微波激射器，我很好奇，您能具体解释一下宇宙空间中的微波激射器产生的原理是什么吗？因为我知道微波激射器还是激光发射器，对于共振腔尺寸的要求实际上是很高的。我就很奇怪，如何在自然界能够产生这样的微波激射器？谢谢！
汤斯：这是个很好的问题。因为大部分的微波器和激光器都有共振腔。但是如果没有共振，只有激光束的放大，我们也把它叫做激光器。当光束前进的时候得到放大，这个过程是相同的，它得到的放大不像在一个腔中得到的那么强。光束来回反射可以得到更多的能量。如果光束只走一次，也可以得到能量，我们仍然可以称它为激光器或微波器。这就是在星际空间中存在的那种类型。原因之一是，在星际空间中热平衡并不是很普遍的，有很多的激发存在。分子和原子不处于热平衡状态，所以在充满能量的空间当中可能有过量的分子。如果一束微波从一处出发，穿过这群分子，它就会被激发和放大。这就产生了放大，从而得到非常非常强的微波束，这就是没有共振腔的微波发射器或激光器。 观众：您好，汤斯先生，感谢您为这世界带来了激光，也感谢您带来激光给这个世界发生美妙而奇特的变革，但是您是否想到激光技术已经应用到了军事领域，成为屠杀人类的一种工具，比方说前天，我看到了美国的一家…美国它正利用这种激光技术去打在太空中的小卫星，我想问就是说，您是如何看待这种现象的？谢谢 主持人：刚才汤斯先生说，这个激光给人动手术的时候，那个伤口是非常小的，但是当武器打人的时候，那伤口很大。
汤斯：一旦你学会做某种事，你就可以利用这些知识来帮助人们或者伤害人们。人类总是面临这个问题。无论我们有什么样的知识，我们都可以用它来帮助人们或伤害人们。所以我们必须有道德感，这样我们就会帮助人们而不是用在相反的方向。我们可以用一块石头来杀人。我们用的许多东西很原始。高科技也能被用来杀人，也能被用来搞破坏。但它也可以做许多非常非常有益的事情。让我来特别谈一下激光。它本身实际上不是设计用来杀人的，我已强烈地建议政府反对这方面的应用。实际上激光也不是一种实用的杀人工具。它伤害人的方法主要是使人失明并损伤眼睛。激光对人照射可以使人们失明并损伤他们的眼睛，这非常糟糕。我已经在一个委员会上建议政府必须重视这个问题。然而 激光对一些军事目的也是有利的，比如说是通讯。如何使用电话呢？电话可以用于有益的目的，也可能被用于军事目的。如果军事目的是恶意的，那么电话也被恶意的使用。我个人认为激光在军事上有益的用途是使导弹打得更准。你看我们在战争中扔炸弹和导弹，经常会毁坏城市。例如，如果我们想炸毁一座桥梁就应命中目标，而不是整个城市。所以我认为军事上必需时，能非常准确地制导武器炸毁桥梁是重要和有用的。激光的最大的用途是制导武器，所以它们会命中目标而不会打中其它的许多东西。我个人认为那是有用的。的确，美国在进行摧毁导弹、摧毁卫星的研究，我认为他们可以进行研究，但我个人认为效果不会很好。一个问题是，激光不能穿透云层，所以就不能保护地面不受导弹袭击，这就不够好。激光也可以在高空中使用，也许它可能被用来从飞机袭击卫星或从飞机袭击飞机。我认为在大多数情况下，普通的枪会更有效。所以我不能确定激光会被大量使用。但如果激光在产生较少的伤害而不是更多的伤害方面是有效的，那也不是坏事。我不介意它被用于某些军事目的，特别是它能使目标更准确地被击中。我自己的想法是它不会在这方面被广泛使用，但我不能肯定。谢谢。
主持人：好！咱们的节目马上就要结束了，在每次节目结束之前，主持人都要问一个问题，由被请来的嘉宾用一句话来回答，今天主持人要问的问题是，您用科学的语言给我们讲述了什么叫激光，但是现在我想问您最后一个问题，您能不能不用科学的语言，用通俗的话告诉我们激光是什么，而且只能说一句话。
汤斯：激光是光的放大。当光穿过物质，物质释放出能量，把能量给了光。
主持人：您使用的还是科学的语言，能不能使用通俗的语言告诉我们激光是什么？ 汤斯：我想给大家举一个例子。假设你需要很多钱，那么我走到每一个人面前说，如果你有一千零一块钱的话你必须给我，他给了我。我再下一个学生，又得到一千零一块钱，再下一个学生，又得到一千零一块钱，那么每个人都给我一千零一块钱，我就得到了很多钱，这就是为什么光线在物质中间走的时候，会获得越来越多的能量。如果你让分子处于特定状况下，这个光线会越来越强。这就像那些学生都处在特定情况下，我就得到很多钱一样。我这样回答行吗？ 主持人：那么咱们今天就做一个特例，由汤斯先生最后讲一个故事，做为最后我的一个问题的回答。
好！现在，谢谢来自清华大学的老师和同学，也谢谢汤斯先生远道而来做我们的嘉宾，最后祝您身体健康、永远健康、万寿无疆。谢谢。谢谢大家。
来源：凤凰网 /第86期世纪大讲堂：
