《激光的故事--查尔斯·汤斯》

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激光的故事--查尔斯·汤斯- 第3部分


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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:  
   


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