Biu Biu! 人类有多喜欢激光武器？

原文作者：Luke Fleet

Luke Fleet发现，激光对物理学、军队和科幻小说具有长盛不衰的吸引力。

大约60年前，激光首次诞生，但是利用高温束或光束的强大威力绝非什么新鲜想法。据传早在公元前3世纪，希腊科学家阿基米德便利用镜子反射太阳光线，攻击西西里岛沿岸的罗马船只。几千年以后，“死亡射线”——能量集中的光或电——成为科幻小说的代名词，从H. G. Wells 1898年的《世界大战》（The War of the Worlds）到《星球大战》系列，无不如此。

一架美国空军战斗机搭载高能激光器的艺术想象图。

插图：Nicholas Violoa/Infoscitex/USAFRL 

一直以来，未来主义小说的假想不断照进现实。《激光、死亡射线以及对终极武器的执着追求》讲述的正是这样的故事。

《激光、死亡射线以及对终极武器的执着追求》（Lasers, Death Rays, and the Long, Strange Quest for the Ultimate Weapon）Jeff Hecht Prometheus (2019)

顾名思义，Jeff Hecht的这本书无关乎超市收银台和CD播放器这些普通激光。身为一名从20世纪70年代起便书写激光故事的科学作家，Hecht将目光瞄准激光的军事用途。1934年，发明交流电系统的发明家尼古拉· 特斯拉（Nikola Tesla）宣称他曾尝试设计一种设备，这种设备可以发送集中粒子的“死亡光束”，探测并摧毁潜水艇。根据Hecht的讲述，美国政府官员在特斯拉死后对这一提案进行了评估，但是评估人、电气工程师约翰·乔治·特朗普（John G. Trump，美国现任总统的叔叔）认为这一想法纯属猜想。

美国对于死亡射线的热衷并非孤例。二战前，英国空军曾悬赏1000英镑（相当于现在的6万多英镑），希望有人可以制造并演示如何利用“射线武器”杀死100米之外的羊。（这是一个相当有野心的目标：及至二战结束时，日本军方的能力极限不过是用微波管杀死30米之外的兔子。）到20世纪50年代，一项吸引所有人注意的发明横空出世。

Hecht直截了当地指出，激光是一项与政治紧密交织的技术。其中的代表人物便是物理学家戈登·古尔德（Gordon Gould）。20世纪50年代末，古尔德尝试利用光泵浦微波激射器——物理学家查尔斯·汤斯（Charles Townes）在1953年发明的一种按特定频率发射微波的设备。本质上而言，这是激光的首个概念模型，其原理是某种介质（一般是气体或晶体）中的电子吸收光或电的能量，然后“受激”并衰退。最后得到强烈的电磁辐射平行射线束。

20世纪50年代，戈登·古尔德（左）与Ben Senitsky一起做微波激光实验。

来源：ESVA/AIP/SPL

但是，因为专利和政治纷争，古尔德的实际工作进展严重受阻。20世纪50年代末，古尔德向美国国防部负责研发军事技术的高级研究计划局（ARPA，现今美国国防高级研究计划局（DARPA）的前身）提出基于激光的强大的射线枪概念。ARPA不惜投入重金，但是古尔德曾是美国共产党党员的身份给他带来了麻烦：ARPA将该项目划为机密项目，并且拒绝批准古尔德参与。1960年，美国休斯研究实验室的物理学家西奥多·梅曼（Theodore Maiman）在加州马里布首次演示了激光。梅曼因此获得了激光专利，并在《自然》杂志上发表了一篇论文。经过大量的抗争，古尔德最终获得了重要的初期专利。

战争机器

Hecht在书中梳理了人类所能想象的最强大的激光。比如20世纪60年代通过燃烧热气发光的“火箭引擎”激光，以及70年代物理学家爱德华·泰勒（Edward Teller）提出的核弹发射X射线武器化的概念。美国国防部一直大力投资开发激光技术，尤其是有望击中空中靶标（如导弹）的激光。但是，空中激光系统非常具有挑战性。

美国总统里根在此方面发挥了核心作用。Hecht注意到里根的好莱坞演艺生涯与其入主白宫时期产生了奇妙的呼应。1940年，里根在电影《空中谋杀》中扮演一名特工，尝试摧毁一件可能破坏飞机引擎的机载射线武器。80年代出任美国总统时，他宣布了“战略防御倡议”（Strategic Defense Initiative），以拦截实际的核弹。受泰勒的某些想法的启发，里根1983年发表了著名的“星球大战”演说后，产生了一项旨在研发空基激光系统用以拦截导弹的提议。（现任美国总统特朗普并不是首个提出筹建“太空部队”的人）。

Hecht告诉读者在冷战结束后，基于激光的太空武器如何重回人们的焦点。2008年，美国空军利用波音747、自适应光学和超过43亿美元的资金，实现了这一骇人系统的首次发射。虽然该项目取得了成功，但是在2011年便被叫停了，当时的花费已达50亿美元。

美国海军集结基地的演示用激光炮。

来源：John F. Williams/美国海军

书中也提到了较小型的军事应用，比如固态激光。固态激光采用固态“宿主”：掺杂稀土元素的光纤或两种半导体材料的界面。固态激光非常精准，可以切断通讯线路或是拦截小型无人机。Hecht还谈到了下一代高能激光。一种前景可观的潜在激光利用的是碱金属（如钾）蒸汽，它几乎可以转化用于激发电子的所有能量，而且不会造成过热的问题。讽刺的是，早期碱金属激光项目并未被美国国防部列为机密项目，因此古尔德在当时可以不经过安全调查便参与其中。

Hecht埋首研究激光话题数十年，善于以一个内行人的身份讲述这些故事。上世纪70年代，他曾为《Laser Focus》杂志工作过。虽然这本杂志主要关注研究型应用，比如使用不同频率的激光灯研究原子的特性，但也不可避免地报道了一些具有武器应用潜力的内容。例如，1974年12月这一期的封面是一面可以调整形状改变光反射的镜子；而新千年之初，美国空军将这项技术应用于其巨型飞行激光项目。

《激光、死亡射线以及对终极武器的执着追求》讲的不是一个简单的故事，其中涉及了一大批科学家、大量技术，还有残酷的企图。但是，它向读者呈现了重大激光发展项目所走过的曲折道路，这对于我们当代社会具有重要意义。除了关于未来技术的精彩细节，本书还提出了另一个迫切的问题：未来政治领导人会更看重攻还是守？

原文以Dreaming of death rays: the search for laser weapons为标题

发布在2019年1月9日《自然》书籍与艺术版块

ⓝ

Nature|doi:10.1038/d41586-019-00024-0

点击“阅读原文”阅读英文原文

热门文章

点击图片阅读：直升机放火，无人机围观：什么研究这么激情？

点击图片阅读：中子寿命几何？8秒之谜困扰物理学家15年

点击图片阅读：准晶体：勇敢者的追逐

版权声明：

本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈，如需转载，请邮件[e-mail]。未经授权的翻译是侵权行为，版权方将保留追究法律责任的权利。

© 2019 Springer Nature Limited. All Rights Reserved