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我们与激光险些失之交臂

导读: 与量子力学的经历相似,激光在早期曾经也被认为是“理论上的巨人,实际应用上的侏儒”。

  数千年来,人类一直依靠天生的直觉来认识自然界运行的原理。虽然这种方式让我们在很多方面误入歧途譬如,曾一度坚信地球是平的。但从总体上来说,我们所得到的真理和知识,远远大过谬误。正是在这种过程虽缓慢、成效却十分积极的积累中,人们逐渐摸索总结出了运动定律、热力学原理等知识,自身所处的世界变得不再那么神秘。于是,直觉的价值,更加得到肯定。但这一切,截止到量子力学的出现。

  量子力学越是在数理上不断得到完美评分,就越显得我们的本能直觉竟是如此粗陋不堪。人们不得不承认,虽然它依然看起来奇异而陌生,但量子力学在过去的一百年里,已经为人类带来了太多革命性的发明创造。正像詹姆斯·卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书引言中的所述:“量子力学在哪?你不正沉浸于其中吗。”

  我们与激光险些失之交臂

  与量子力学的经历相似,激光在早期曾经也被认为是“理论上的巨人,实际应用上的侏儒”。但今天,无论是家用CD播放器,还是战区导弹防御系统,激光已经在当代人类的社会生活中,占据了核心地位。不过,如果不是量子力学,我们与激光的故事,很可能是以“擦身而过”而收场。

  激光器的原理,是先冲击围绕原子旋转的电子,令其在重回低能量级别时迸发出光子。这些光子随后又会引发周围的原子发生同样的变化,即发射出光子。最终,在激光器的引导下,这些光子形成稳定的集中束流,即我们所看到的激光。当然,人们能够知晓这些,离不开理论物理学家马克斯·普朗克及其发现的量子力学原理。普朗克指出,原子的能量级别不是连续的,而是分散、不连贯的。当原子发射出能量时,是以在离散值上被称作量子的最小基本单位进行的。激光器工作的原理,实际上就是激发一个特定量子散发能量。

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