這樣的戰爭(zheng) 甚至可以用“優(you) 雅”這兩(liang) 個(ge) 字來形容。沒有彌漫的硝煙，沒有震耳欲聾的爆炸，這一切都將被一束束悄無聲息的激光所取代。前年，美國空軍(jun) 的合同承包商對波音747飛機進行了改裝，為(wei) 其安裝了化學激光武器並進行了試驗。經過改裝後帶有激光武器的波音747飛機能在彈道導彈距離目標還有上千千米時將其擊毀；“定向能量”火炮能以光速對戰術導彈進行攔截，將其烤焦並在半空引爆。這並不是上世紀80年代美國裏根政府“星球大戰”計劃中的幻想，而是在大約10年前提出的現代計劃，而且這一切的實現都不是在遙遠的未來，而是在不遠的明天。

　　在位於(yu) 美國新墨西哥州沙漠中的白沙導彈基地外，美軍(jun) 的戰術高能激光已經摧毀了數十枚“卡秋莎”火箭彈和炮彈。然而，前些年的發展卻給激光武器的熱愛者當頭潑了一盆涼水，激光武器的前景突然變得像“星球大戰”計劃那樣黯淡。要產(chan) 生足以將一枚導彈燒焦的、能量高達數千千瓦的激光，需要上千升的有毒化學物質—乙烯基、氮基和三氟化物，這樣的激光武器不僅(jin) 異常笨重，更糟糕的是，發射不了幾次就必須重新裝填一批化學物質。將數量龐大的有毒化學物質安放在飛機中或是運送到戰場上的想法令將軍(jun) 們(men) 望而卻步。此外，在大雨或者濃霧中激光的穿透力也會(hui) 大打折扣。去年，美軍(jun) 取消了他們(men) 的戰術高能武器項目，很多人都認為(wei) ，下一個(ge) 馬上就會(hui) 輪到預算嚴(yan) 重超支的747激光武器發射平台。但是，激光武器的魅力是難以抗拒的，尤其是其經過超遠距離後仍然具有極高的精度這一優(you) 點令美國軍(jun) 方對其難以割舍。“沒有聲音、沒有煙霧，悄無聲息地就能將敵人擊倒，而且還能長時間地射擊而無需裝填，”美國海軍(jun) 陸戰隊的Bradley Lott少將說，“如果激光武器能具有這樣的性能，那將是海軍(jun) 陸戰隊員夢寐以求的。”既然化學激光器無法滿足要求，那麽(me) 如何才能獲得具有實用價(jia) 值的激光呢？

　　我們(men) 可以按照下麵的兩(liang) 個(ge) 步驟進行。首先，五角大樓意識到，如果想獲得實用的激光武器，就不能操之過急，必須首先將預期目標降低。例如，不要一開始就要求激光武器能摧毀彈道導彈，而可以從(cong) 火箭彈這樣相對容易的目標開始。其次，必須有新的技術出現。兩(liang) 種在“星球大戰”計劃時期提出的激光技術—自由電子激光器和固體(ti) 激光器—最近又被重新提出，在美國軍(jun) 方的支持下，提出這兩(liang) 種技術的實驗室現在又滿懷信心地開始了工作。

　　曲折之路所有激光器的工作原理都大同小異：讓某種類型的原子處於(yu) 激發態，這些原子就會(hui) 釋放出光子。釋放出的光子被反射回被激發的原子中，導致更多的光子被釋放出來。但是與(yu) 燈泡發出的散射的光不同，這些光子具有極佳的方向性，反射回的光子與(yu) 兩(liang) 次激發出的光子的路線完全相同。此外，與(yu) 由光譜中幾乎所有波長的可見光合成的普通光線不同，激光的波長是單一的(具體(ti) 的波長取決(jue) 於(yu) 產(chan) 生激光的增益介質，即原子的類型)。隻要將足夠能量的激光照射到物體(ti) 上，物體(ti) 表麵就會(hui) 產(chan) 生高溫直至燃燒。第一次激光試驗是上世紀60年代進行的，當時采用的增益介質是紅寶石晶體(ti) 。但是這種最早期的固體(ti) 激光器產(chan) 生的激光隻有幾百瓦的功率—這種激光對於(yu) 眼外科手術來說倒是正合適。而要摧毀一枚導彈，激光的功率必須達到幾千千瓦，這也是科研人員放棄了早期的固體(ti) 激光器、轉向笨重的化學激光器的原因，可最終等待他們(men) 的依然是失敗。然而，還有另外一種產(chan) 生激光的方法，采用這種方法的激光器不需要大量有毒的化學物質，不需要晶體(ti) ，甚至不需要增益介質，這就是自由電子激光器(FEL)。這種激光器利用超高能量的電子束來激發反應。這種類型的激光器是“星球大戰”計劃和美國國家導彈防禦係統的核心，也是科學家George Neil和Bob Yamamoto合力為(wei) 導彈防禦係統合同承包商TRW公司開發的最神秘的武器。很多人都對激光武器喪(sang) 失了信心，認為(wei) 那隻不過是一個(ge) 看上去很美的幻境。但是，TRW公司自由電子激光器項目的首席科學家Neil和工程師Yamamoto都不這麽(me) 認為(wei) 。他們(men) 都是激光武器堅定的支持者和虔誠的信徒，他們(men) 認為(wei) 隻要經過足夠的研究，用自由電子激光器擊落巡航導彈並不是什麽(me) 幻想。而且退一萬(wan) 步講，即使最終無法擊落巡航導彈，相關(guan) 的研究也會(hui) 極大地促進原子物理學、光學和超導技術的發展。
 

　　但是在經過10年的研究、耗費了5億(yi) 美元的資金後，TRW公司實驗室裏麵的自由電子激光器僅(jin) 僅(jin) 產(chan) 生了功率為(wei) 11瓦的激光—差不多相當於(yu) 一個(ge) 燈泡的1/10。又經過了幾年幾乎毫無進展的研究之後，五角大樓終於(yu) 失去了耐心，並於(yu) 1989年中止了合同。“星球大戰”計劃作為(wei) 一個(ge) 笑話被扔進了垃圾桶。Neil對此感到十分憤怒。他認為(wei) ，是軍(jun) 方過高的期待和不切實際的計劃葬送了他的激光武器。在此後幾年進行的一些科學會(hui) 議上，Neil不斷鼓吹重新啟動自由電子激光器的研究。“人們(men) 都認為(wei) 我一定是瘋了，他們(men) 覺得這種激光器根本不可能實現。”他說，“而且從(cong) 當時的情形來看，他們(men) 這麽(me) 想是有道理的。”在“星球大戰”計劃慘敗之後，BobYamamoto有15年的時間沒有接觸任何軍(jun) 用項目。他轉而為(wei) TRW公司自由電子激光武器的合作夥(huo) 伴之一、勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室工作，負責建造供高能武器試驗用的磁場。勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室位於(yu) 加利福尼亞(ya) 州伯克利附近，那裏正是Yamamoto成長和上大學的地方。在這裏他找到了新的樂(le) 趣—改裝汽車並與(yu) 他童年時的玩伴進行賽車。無論是在實驗室還是車庫，Yamamoto都獲得了善於(yu) 攻堅的名聲。由於(yu) 這個(ge) 名聲和之前在激光領域的工作經驗，他於(yu) 2003年開始主持一個(ge) 由美國軍(jun) 方資助的、總金額為(wei) 5000萬(wan) 美元的固體(ti) 激光項目。由於(yu) 相關(guan) 技術的進步，固體(ti) 激光這種曾一度被認為(wei) 是不可行的技術又讓人們(men) 重新看到了希望。Yamamoto認為(wei) ，固體(ti) 激光技術和他之前參與(yu) 研究的自由電子激光技術一樣完美而迷人。“人們(men) 在定向能量武器上已經花了幾十年的時間，”他說，“我希望自己是第一個(ge) 將其變成現實的人。”

　　槍口之下Yamamoto的固體(ti) 激光器的核心部件是一係列麵積約6平方厘米的透明薄片，這些略帶紫色的透明薄片正是那種我們(men) 期望能讓軍(jun) 艦和飛機上的火炮射出激光的東(dong) 西。這些薄片是加入了釹元素(在受到激發時，釹原子就會(hui) 釋放出光子，並最終形成激光)的陶瓷狀物質。盡管它們(men) 並不能持續不斷地產(chan) 生激光(每發射10秒鍾就要冷卻至少1分鍾)，但是其產(chan) 生激光的能力永遠不會(hui) 衰減。此外固體(ti) 激光器還有另外一個(ge) 顯著的優(you) 點，那就是體(ti) 積很小。Yamamoto的固體(ti) 激光器長度還不到9米，很容易就可以裝進一輛卡車在戰場上進行機動，然後對戰術導彈進行攔截。“我等待這一天已經很久了。”Yamamoto說。Yamamoto設計的固體(ti) 激光器能夠在戰場上使用的另一個(ge) 原因是人們(men) 對激光武器的期望降低了。要引爆160千米外的一枚巡航導彈需要的激光功率為(wei) 幾千千瓦，固體(ti) 激光器發出的激光永遠也達不到這個(ge) 功率。但是要照射並引爆一兩(liang) 千米之外的一枚火箭，隻要100千瓦的功率就足夠了。Yamamoto已經接近成功了。他向我展示了幾十片5厘米見方、2.5厘米厚的鋼板和鋁板，每一片上麵都布滿了燒灼的痕跡和熔化後留下的孔洞。一片編號為(wei) “6-6-05”的鋼板幾乎已經完全熔化了，熔化的金屬在鋼板的底部形成了淚珠一樣的痕跡。“你相信這一切是真的嗎？”他帶著孩子氣的笑容高聲問我，看上去一點不像一個(ge) 50多歲的人。“就像被一道閃電擊中了一樣，鋼板在瞬間就熔化了。這真是令人感到不可思議！”通過改進增益介質和提高脈衝(chong) 頻率，這位利弗莫爾國家實驗室的科學家在去年3月將激光的功率提高到了45千瓦—幾乎比3年前提高了3倍。我到達勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室的那一天，這裏正處於(yu) 一片緊張的氣氛之中。每片陶瓷增益介質都被一組由2880個(ge) 發光二極管組成的陣列環繞著，看上去就像是個(ge) 鍾控收音機。當這些發光二極管發出閃光時，會(hui) 激發陶瓷增益介質中的釹原子，開始產(chan) 生激光的連鎖反應。但是，發光二極管的數量越多，溫度的不均勻也就越嚴(yan) 重，這將導致最終產(chan) 生的激光質量下降。這是一個(ge) 嚴(yan) 重的問題，因為(wei) 五角大樓要的是完美、連續的激光脈衝(chong) ，最好能像是一束連續的激光一樣。一個(ge) 軍(jun) 方的小組在下個(ge) 周四要來這裏進行檢查，檢查的結果將直接影響Yamamoto的小組能否獲得他們(men) 開展下一個(ge) 項目的資金資助—開發100千瓦的、武器級的激光器。所以，Yamamoto的小組正在對備用光學係統—一組帶有200多個(ge) 激勵器的棱鏡，可以對激光的缺陷進行補償(chang) —進行最後的檢查。在我們(men) 的交談結束的時候，他很有禮貌地對我表示歉意說：“實在是對不起，我們(men) 現在正處於(yu) 槍口之下。”

　　一波三折當我於(yu) 幾天後遇到George Neil時，他倒並不是那麽(me) 匆忙。這位清瘦的58歲長跑運動員(不久前他剛剛參加了在加拿大落基山脈舉(ju) 行的、全長125千米的馬拉鬆比賽，這項賽事一向有“死亡競賽”的美稱)已經在自由電子激光器行業(ye) 投入了超過1/4個(ge) 世紀的時間。至少還要數年的時間，他的自由電子激光器的功率才能達到Yamamoto的固體(ti) 激光器目前的水平，所以他有足夠的時間，領著我在位於(yu) 弗吉尼亞(ya) 州紐波特紐斯市的托馬斯·傑斐遜國家加速器實驗室中轉轉。他打開了兩(liang) 扇磁力門，裏麵雜亂(luan) 無章地堆滿了72米長的銅管、鋼管和橡膠管。所有這些管子都是為(wei) 了同一個(ge) 目的製造的：生成強大的電子脈衝(chong) ，並將其加速到0.99999倍光速。在經過精確調節的微波場中，管道中的電子脈衝(chong) 會(hui) 吸收能量並加速，隨後進入擺動器。在那裏，電子在29個(ge) 磁體(ti) 的作用下上下運動，釋放出光子，開始產(chan) 生激光的連鎖反應。Neil的擺動器的作用就相當於(yu) Yamamoto的固體(ti) 激光器中的陶瓷增益介質和化學激光器中有毒的化學物質。他下一步的改進方向是提高電子束的能量和質量。美國軍(jun) 方對自由電子激光器發出的激光波長可調這一優(you) 點很感興(xing) 趣。絕大多數波長的激光在穿過大氣後強度會(hui) 降低，一場小雨也會(hui) 使激光的威力減弱，但是自由電子激光器則可以根據天氣情況選擇合適的激光波長，從(cong) 而盡量避免能量的損失。勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室的主任助理Doug Beason認為(wei) 他們(men) 的固體(ti) 激光器已經奪得了激光器競賽中的獎杯，但是別人就不能再將其奪走嗎？在“星球大戰”計劃之後，超級長跑家Neil調整了自己的時間和步伐，耐心等待著自由電子激光技術的發展。他用了5年的時間為(wei) 托馬斯·傑斐遜國家加速器實驗室建造了一台巨大的粒子加速器，實驗室的主任承諾在那之後他可以重新開始自由電子激光器的研究。終於(yu) ，在1995年，Neil和他的小組研製出了一台能產(chan) 生1千瓦激光的自由電子激光器—不是像上世紀80年代人們(men) 期望的那種超級激光器。1999年，他們(men) 的自由電子激光的能量超過了“星球大戰”時期各種激光器的記錄。2003年，新的自由電子激光器發出的激光能量達到了10千瓦，創造了新的記錄。“我始終相信這一天會(hui) 到來，”Neil帶著得意的微笑說，“隻要我們(men) 向一個(ge) 合理的目標前進。”現在，Neil的自由電子激光器又重新吸引了美國軍(jun) 方的注意，五角大樓每年為(wei) 他提供1400萬(wan) 美元的資金，用於(yu) 自由電子激光器的研究。美國海軍(jun) 希望能在下一代的驅逐艦上安裝自由電子激光武器。現在的軍(jun) 艦上缺乏能攔截導彈和“基地”組織在2000年用於(yu) 襲擊“卡爾·文森號”航母的那種小艇的精確武器。激光武器是個(ge) 理想的選擇，但是在充滿水蒸氣的大海上，隻有自由電子激光器才能完成這項任務。去年12月，Neil等到了一個(ge) 巨大的好消息，美國海軍(jun) 為(wei) 其提供了一份為(wei) 期8年、總金額1.8億(yi) 美元的研究項目。“有很多困難的問題需要解決(jue) ，”Neil說，“但是，我們(men) 終於(yu) 起步了。”在興(xing) 奮的同時，Neil也感到有些不安，因為(wei) 這份合同是在同他的老朋友、老同事Bob Yamamoto競爭(zheng) 之後得到的。他的成功就意味著Yamamoto的失敗—原本計劃用於(yu) Yamamoto小組開發武器級固體(ti) 激光器的資金轉而投向了諾思羅普·格魯門公司的一個(ge) 研究小組。格魯門公司研究小組與(yu) Yamamoto小組的固體(ti) 激光器設計並沒有很大不同，隻是用幾塊較小的晶體(ti) 取代了Yamamoto的固體(ti) 激光器中較大的透明陶瓷。每塊晶體(ti) 上匯聚的能量都較小，因此產(chan) 生的激光的缺陷也相對較小。“我們(men) 對一塊口香糖大小的晶體(ti) 竟然能產(chan) 生如此巨大的能量感到驚訝。”格魯門公司研究小組的項目主管JeffSollee說。這是一位在定向能量武器方麵有30多年經驗的老兵，參與(yu) 了美軍(jun) 絕大多數“戰術高能激光武器”項目的研究。五角大樓給了Sollee 33個(ge) 月的時間，讓他開發出武器級的固體(ti) 激光器。與(yu) 此同時，盡管沒有得到五角大樓的認可，Yamamoto仍在默默地對他的激光器進行改進。這種局麵並不完全出乎他的意料，在他的生涯中也不是第一次麵對這種局麵。“從(cong) 現在開始，我們(men) 要非常非常的低調。”他說，“但是，我們(men) 還沒有失敗。”