忽如一夜春風來---詩說激光發明50年(1)

來源: 獨坐幽篁裏 2010-03-12 14:44:40 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (7010 bytes)
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巨人牛頓創立了萬有引力,創立了微積分,還創立了經典光學。牛頓光學獨占鼇頭三百年,直到波動光學問世,也不過和他平分秋色,各領風騷, 互為補充,相得益彰。直到激光問世,才給光學界帶來了翻天覆地的變化。

自從1960年算起,一晃,激光已經誕生50年了。倘若今天沒有激光,我們的生活裏會少了許多東西。直接能和激光二字聯係起來,人們脫口而出的東西就有,激光表演,激光打印機,激光導航,激光雷達,激光測距,激光手術刀,激光打孔切割,激光唱片,激光武器,而間接的和激光有著千絲萬縷聯係的東西,簡直就是數不勝數。GPS, DVD,CD, iPOD, 全息照相,光通訊,手機,眼科治療機,條形碼,掃描儀,心髒導管支架,還有許許多多非專業人士所不知道的各行各業的產品,應用,。。。。激光的誕生,在某種程度上來說,是和晶體管的誕生有著同樣重要的意義。

早在近100年前,愛因斯坦於1917年發表了光的受激輻射理論,從理論上闡述了產生激光的可能性。激光的英文全稱是Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation.。翻成中文就是,受激輻射放大的光,取每個詞的頭一個字母,就成了LASER。台灣翻成鐳射,出自音譯。大陸翻成激光,出自意譯。又如,Infrared, 一詞,台灣翻作紅內,大陸翻作紅外,台灣又是出自音譯,大陸則是站在可見光的區域裏向長波短波兩邊看,故有紅外,紫外之說。

另外一個美妙的翻譯當屬Chirp一詞,英文裏有百鳥爭鳴的意思,在激光界裏指波長的改變,而大陸給了一個文學色彩極濃的翻譯,啁啾,表示激光波長的不穩定像嘰嘰喳喳的鳥叫一樣。平心而論,還是大陸翻的更為信達雅。在科技界裏,大陸確實有一些人在做著這項默默無聞的工作,許多科技界的外來術語,在確定它們的中文翻譯時,是紮紮實實地下了一番功夫的。比之當今有些人,拿來一本外文書,一遍尚未讀完,就敢用鼠標杵著《金山詞霸》進行翻譯,不由得不讓人“肅然起敬”,真是人有多大膽,地有多大產。這方麵的故事,就不是一天兩天可以說得完的了。

從愛因斯坦的理論發表,人們就翹首以待,盼望著這神奇的光能早日出現。許多設想,理論已經具備,卻由於沒有理想的光源而遲遲無法實現。愛因斯坦的理論距離現實還有著相當大的距離。比如,光的放大如何實現?什麽材料可以產生激光?由於種種原因, 尤其是二戰,使得科學家們在這方麵的研究難以為繼,

這讓人們聯想到晚唐詩人陳陶的《隴西行》那首詩,

誓掃匈奴不顧身,五千貂錦喪胡塵。可憐無定河邊骨,猶是深閨夢裏人。

直到二次世界大戰結束,激光一直遲遲沒有問世,激光仍然隻能是科學家們的“深閨夢裏人”。二戰和朝鮮戰爭結束後,美國的科學家們也開始了正常的科研活動。由於戰爭期間留下了許多雷達上用的微波管,一些科學家就嚐試著看看能否在這些微波管上作出些名堂。結果1954年,美國的查爾斯.湯斯(Charles Townes)和阿瑟.肖洛(Arthur Schawlow).二人發明了微波放大器。Microwave Amplification by the Stimulated Emission of Radiation----Maser,(讀作媒色)大陸翻成脈塞。 和鐳射相比,字麵上隻有一字之差,從技術上講,和鐳射,激光已經非常接近了。隻是脈塞的波長還是太長,屬於微波,還不是可見光,就是我們肉眼看得見的光波。於是這兩人就想,能不能向著更短的波長---可見光進軍呢?

1958年, 湯斯和肖洛發表了了用和製作脈塞相似的方法,來獲得紅外光和可見光激光的文章,奠定了實用激光器的基礎。但是,他們僅僅是發表了文章,而沒有製作出來。這就為後來他們和他們的學生戈登.古德(Gordon Gould)之間的專利之爭埋下了伏筆。此乃後話。

看來真是應了陸遊那首詩《冬夜讀書示子聿》

古人學問無遺力, 少壯工夫老始成。 紙上得來終覺淺, 絕知此事要躬行。

沒個真東西擺在那裏,白紙黑字也還是不能免去紙上談兵的嫌疑。

查爾斯。湯斯,(左)在實驗室裏展示他的微波放大器


1960年5月16日,西奧多.梅曼 (Theodore Maiman) 做出了第一台激光器,紅寶石激光器。曆史上,人們都把這一天作為激光正式誕生的日子。

梅曼和他的激光器


順便說一下,中國當年也還算是牛的,1962年,距梅曼的第一台激光器問世後僅僅兩年,中國就做出了自己的激光器,這差距應該不算很大,可是,後來由於眾所周知的原因,說句套話,我們“與世界先進水平的差距越來越大了”。直到現在,好的激光器許多還是要從國外進口。而中國能賣到國外的激光產品,也多是低端的多。

1964年,湯斯由於在“量子電子學領域裏對微波放大器和激光器方麵開創性的貢獻”,獲得了諾貝爾物理學獎,和他一起得獎的還有兩位蘇聯科學家,亞曆山大.普羅科霍洛夫,尼古拉.巴索夫。 而湯斯的親密戰友加妹夫,阿瑟.肖洛,卻因為名額有限和其他原因,咫尺之遙,沒能獲獎。

有杜甫的詩可用來歎曰:功蓋三分國,名成八陣圖。江流石不轉,遺恨失吞吳。

然而大師不愧是大師,遺恨歸遺恨,石不轉人轉。既然這次和獎牌失之交臂,那下次再整一個諾貝爾獎出來又有什麽難的?肖洛改換方向,去研究激光光譜。1981年,肖洛由於在激光光譜方麵的貢獻,而獲得諾貝爾的物理學獎。有人這說是諾貝爾評委會為他19641年的失之交臂而動了惻隱之心,其實應該說這是功夫不負有心人,姍姍來遲的名至實歸。

有杜牧 《題烏江亭 》詩一首可用於讚之:

勝敗兵家事不期, 包羞忍恥是男兒。 江東子弟多才俊, 卷土重來未可知。

肖洛在他的實驗室裏。


老肖已經是夠牛的了,沒拿諾獎也談不上包羞忍恥,但絕對堪稱科技界裏卷土重來的典範。不過肖洛還不是最牛的,諾貝爾獎得主裏最牛的要屬巴丁。巴丁一生年拿過兩次諾貝爾獎,而且都是最具曆史和現實意義的,一個奠定了超導理論,一個奠定了晶體管。

湯斯拿了諾貝爾獎後,馬上就有人不服。這人就是老湯在哥倫比亞大學的博士研究生戈登.古德(Gordon Gould。 古德向美國專利局申請了專利,說激光器是他發明的。這一場專利之爭,一打就是30年。

大師們爭鬥起來,也不是省油的燈。故激光界裏有個術語叫做30年專利之戰(30 year patent war) 諸位看官若有興趣,待在下有時間再專寫一篇。這期間,關於誰是激光專利的擁有者,你方唱罷我登場,真是此起彼伏,風生水起,峰回路轉,柳暗花明。看得人們撲朔迷離,眼花繚亂。最後,盡管湯斯肖洛二人拿了諾貝爾獎,但是專利還是以古德的勝利而告終。


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    講的有趣又有洞見,好文拜讀了 -鵜鶘- 給 鵜鶘 發送悄悄話 鵜鶘 的博客首頁 (0 bytes) () 04/16/2010 postreply 04:09:32

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