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未来常常是难以预测的，上个世纪70年代末拍摄的电影《星球大战》中，飞船的计算机的简陋程度，从今天的角度看来，能控制一台电冰箱就算不错了。如果要评选20世纪对人类文明起到重大影响的发现，那么激光及其前身应该当之无愧地入选，尽管从《激光如何偶然发现》这本书中我们可以知道，当初没有人想到激光的应用会如此广泛。
我们的生活离不开激光。你阅读到的这张报纸，首先是由激光打印机把文字和图形转印到感光胶片上，然后才由印刷机印在了纸上。当你打长途电话的时候，你的声音其实是以激光——而不是电——的方式传播，所以今天的电话也可以部分地称为光话；同样，如果没有激光和光导纤维，建造一个大规模而快速的互联网也是不可能的。我们不会忘记，光盘驱动器是电脑的标准配置，一张最先进的光盘就能装下整套不列颠百科全书，这是真正的密纹唱片（Compact Disc），而唱针就是激光。利用激光作为光源的全息照相术，帮助人们避免买到假冒的商品。科学家把功率强大的激光聚集起来，试图让受控核聚变成为可能——尽管现在还远远没有达到实用的阶段。月球与地球的距离是用激光测量的，你穿的衣服可能是用激光裁剪的。激光几乎可以在任何一个领域找到它的用武之地，即使仅仅用来欣赏，舞台和节日的激光也相当漂亮。
但是激光并不是特殊的物质，它只是比普通光更有秩序：太阳光穿过三棱镜会变成彩色光带，而激光基本上不会被分解，因为它的频率非常单一。地球上一支普通手电筒发出的光，足以覆盖整个月球（假如你能观察到的话），而地球上的一束激光在月球上仅仅会形成几百米的光斑，激光的方向性非常好。激光是一支整齐行进的队伍——科学家称之为相干光，利用这种性质可以检测微小的长度变化，比如探测尚未发现的引力波。即使是中学老师用于演示的激光，亮度也比太阳高，把能量聚集在很小的面积上，就很容易切割物体。
与今天激光的应用成就相比，它的诞生确实有点意外，至少当时查尔斯·汤斯等人并没有想到今天的这一切。如果追根溯源，爱因斯坦可以称之为激光最早的理论奠基者。20世纪初，爱因斯坦提出了受激辐射的理论。
不过，在爱因斯坦提出受激辐射理论之后的几十年，并没有人想到它能派上多大的用场。直到1951年，汤斯在哥伦比亚大学参与毫米波段电磁波研究的时候，他试图找到一种产生毫米波的好方法——先前产生电磁波的方法是利用一个金属空腔，但是要产生毫米波，就要制造一个毫米尺寸的空腔，从技术角度来看那几乎是不可能的。在此之前，汤斯曾经在贝尔实验室为军方研制1.25厘米雷达，最后发现这个波长的雷达几乎没有实用价值，但是对于微波波谱的研究帮助了他后来的研究工作。汤斯想到，既然不能制造出那么小的金属空腔，不妨换一种方式，利用自然界的分子谐振产生微波。
受激辐射能让一个光子（微波的“光子”）“变成”同样的两个，汤斯设想，如果有一大堆原子，当某原子的受激辐射发生后，光子数量就变成了2个，这2个光子引起受激辐射，就有了4个光子……这样一直进行下去，微波来回反射，就被放大了。这就是被称为“微波激射”（MASER，因为受激辐射而引起的微波放大）的原理。当然，要实现持续而稳定的微波激射，能够产生受激辐射的原子数量要多于处于稳定状态的原子数，要给这个不断发生的受激辐射过程补充能量，还要有一个谐振腔。1954年，汤斯和他的同事用氨分子实现了世界上第一个微波激射器，这个装置能够产生大约24吉赫的微波，而且频率非常单一。
微波激射器可以简单的称为工作在微波波段的激光器，尽管从历史角度来看，这种说法正好应该反转过来：我们今天所用的一切激光器，都是工作在光学波段的微波激射器。激光的英文“LASER”，就是把微波激射（MASER）中代表微波的M（Microwave）简单的替换成了L（Light）。汤斯等人试图把微波激射推进到至少红外波段，并且进行了一系列的研究。但是制造出世界上第一台激光器的人则是休斯实验室的梅曼，他是用了掺杂的红宝石（氧化铝）作为激发激光的物质，而汤斯的同事肖洛曾经认为，用红宝石不能实现激光。微波激射器使用金属腔反射微波，而梅曼把激光器的核心——红宝石两端镀上了银，其中一段的反射率没有达到100％，这样，受激辐射放大的光就从这一端射出。
从此以后，激光便成为了改变人类文明进程的光。
《激光如何偶然发现》这本书，就是汤斯对于如何发明微波激射器的前前后后经历的回忆。对我而言，这本书最有趣的应该是倒数第二章。汤斯等人的微波激射器用在了射电天文学上。微波激射器既可以产生特定单一频率的电磁波，也可以反过来用，放大非常微弱的电磁波，倾听来自宇宙深处的声音。自从20世纪60年代以来，科学家不仅从实验室制造出了激光，也在宇宙中发现了由星际分子产生的微波激射，甚至在火星大气层中发现了红外线激光（尽管很弱）。可以这样说，对激光和微波激射的研究，就是对宇宙本身的研究。
（《激光如何偶然发现：一名科学家的探险历程》，（美）查尔斯·H·汤斯著，关洪译，“金羊毛书系”之一，上海科技教育出版社2002年12月第1版，18.50元）
