不管你往什麽(me) 地方看，到處都有激光的痕跡。激光束能準確地進行外科手術，就像小小的粒子加速器一樣幹淨利落地工作。它們(men) 能在實驗室再生太陽表麵的白熱狀態。

   還有一件事讓人意想不到，激光能把材料中的熱量逐漸排出，直至這些材料像冰凍的冥王星一樣冷。美國的科學家已經研製出激光冷卻器的樣機，他們(men) 希望能把這些冷卻器放到衛星上使用。近幾十年來，一種叫做多普勒冷卻的技術一直在用激光冷卻材料，利用光子使原子減速。能量從(cong) 原子到光子的轉換能使原子冷卻到絕對溫度零上百萬(wan) 分之一度弱。但是隻是在極小的尺寸上才能作到這一點。

   利用光使大的物體(ti) 冷卻的想法是德國物理學家晉林希姆在1929年首先提出的。他的想法是當物質發射熒光時，它會(hui) 變冷。當分子吸收光時，它的電子就受激。這個(ge) 新的狀態是不穩定的，分子必須失去多餘(yu) 的能量。要作到這一點，可通過使分子發生永久性化學變化（如拆開一個(ge) 鍵），或者是將分子升溫，使它和周圍環境變熱。多餘(yu) 的能量會(hui) 以光的形式離開分子。

   通過使熒光離開全部能量，比吸收的能量更多，冷卻便可實現。其方法便是對激光束中光子的能量進行挑選，以便它隻被材料中那些已經具有某種能量的分子所吸收，以首先實現對這些分子的“加熱”。

   利用統計方法可以看到，物質中有一小部分分子總是比其他分子溫度高。當它們(men) 吸收光子時，它們(men) 就受激進入更高一級的能態。在有些材料中這時熒光會(hui) 把分子帶到比它們(men) 原來的能級更低，即更“冷”的振動態。離開分子的光於(yu) 是便比被吸收的光含有更多的能，這種情況被稱為(wei) 反斯托克斯熒光。

   在理論上普林希姆的想法很好，但是實踐起來卻困難重重。主要的難點在於(yu) 要找到一種合適的熒光材料並把它固定在一個(ge) 能讓所有的入射光都被吸收和讓所有的熒光都被放出的“清澈”的固體(ti) 上。
 
   新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的一個(ge) 研究小組首次做到了利用這種方法使一個(ge) 固體(ti) 冷卻。愛潑斯坦、戈斯內(nei) 爾和他們(men) 的同事使高能紅外激光在一個(ge) 用鐿（Yb3+）離子“滲雜”的玻璃基質上聚集。

   特地選擇鐿是因為(wei) 它發熒光的效率高而且電子結構簡單，這樣被吸收的能量作為(wei) 熱運動在材料裏喪(sang) 失的機會(hui) 就少些。

   愛潑斯坦小組在1995年對一塊火柴棍大小的玻璃作實驗時，作到了熱能的損失率是激光能量的2%，它是在氣體(ti) 中用多普勒冷卻所能夠達到的效率的10，000倍。按照戈斯內(nei) 爾的的說法，他們(men) 所以獲得成功是因為(wei) 玻璃基質高度純淨，因而可以作到不會(hui) 散射或吸收激光。
 
   他說：“值得慶幸的是我們(men) 現在製造純淨玻璃供光纖用的能力很強。”

   這次實驗玻璃的溫度隻下降0.3℃，但當他們(men) 用光纖代替玻璃塊，並且增加被吸收的激光量時，他們(men) 作到使試樣的溫度冷卻在16℃的溫度下。

   在那以後，愛潑斯坦和他的同事用一對新型的鏡子形成一個(ge) 空腔，用這方法將他們(men) 的技術進一步改進和相應擴大。

   這對鏡子把一塊直徑約3厘米的摻鐿的玻璃圍在裏麵，它們(men) 能讓鐿的熒光通過，所以能量很容易離開。然而它們(men) 會(hui) 反射激光束，所以激光速會(hui) 在空腔中亂(luan) 跳從(cong) 而使冷卻的效率更高。在樣機的空腔中，摻鐿的玻璃以0.5瓦每秒的速度失去能量。

   科學家們(men) 計算，假如把空腔加以微調，它的溫度能冷卻到絕對溫度60度（約—213℃）。

   愛潑斯坦十分樂(le) 觀，他說“我們(men) 年內(nei) 即將有一個(ge) 真正的冷卻器。”

   “我們(men) 的第一個(ge) 合適的市場可能是空間──供冷卻衛星上靈敏的探測器和電子設備。”所有高溫物體(ti) 能發出紅外輻射。譬如說，天文學用的紅外探測器就是這個(ge) 問題，因為(wei) 熱儀(yi) 器所發出的“噪音”會(hui) 淹沒來自天體(ti) 的信號。所以對紅外探測器械冷卻是極為(wei) 重要的。

   迄今為(wei) 止，使軌道上的探測器冷卻主要是依賴一罐罐的液化氣，它隻能使用幾年，承擔更長期使命的衛星可以用機械熱力泵，但是泵的發動機的振動和電磁幹擾會(hui) 影響紅外傳(chuan) 感器，必須把這些紅外傳(chuan) 感器仔細地保護起來。激光冷地器沒有運動的部件可能是最佳選擇。

   科羅拉多博爾德的保爾航空航天工業(ye) 技術公司的莫德預言：“這種冷卻器的冷卻能力很快就能和現在使用的深冷器不相上下。”他的公司正打算把愛潑斯坦的激光冷卻器放到空間。

   雖然愛潑斯坦和莫德的預計十分樂(le) 觀，戈斯內(nei) 爾卻更謹慎些。他預見到宇宙射線──空間的高能粒子和輻射，它們(men) 總在不斷地轟擊衛星由此會(hui) 帶來一些意想不到的問題。他說，它們(men) 可能會(hui) 弄壞鐿或者玻璃，攏亂(luan) 精細的光化學平衡，使重新轉化成熱的那部分被吸收的光的比例增加等問題。 他警告說：“實際在空間應用還遠得很，可能還得10年，”但他同時又說，可以進行許多物理學上有意義(yi) 的研究。

   大約和愛潑斯坦最初實驗同時，倫(lun) 敦帝國學院的一個(ge) 研究小組也注意到激光冷卻，隻不過這是偶然的。

   化學家朗布斯和克拉克發現，通過把紅色激光照射到摻有若丹明染料的聚合物薄膜上可以生成黃色熒光。

   朗布爾斯說：“當我們(men) 把聚合物薄膜的溫度降低幾度時，黃色熒光就消失了，這表明它是被‘熱’分子吸收了。”使‘熱’分子冷卻意味著這些分子不再能吸光，於(yu) 是熒光便消失了。當科學家們(men) 用一個(ge) 含有更多染料液體(ti) 試樣時，試樣冷卻了4℃。

   朗布爾斯和克拉克找到了一種利用這個(ge) 效應的方式──這一次的作法是倒過來。1995年，他們(men) 設計並申請一個(ge) 靈敏的溫度計的專(zhuan) 利，它是用一根摻雜熒光染料的光纖，一個(ge) 激光器和一個(ge) 通電的光探測器製成。通過檢測產(chan) 生出多少熒光，它能測出溫度小到0.2℃的變化。由於(yu) 它沒有金屬部件，它極適合在金屬腐蝕的環境中使用。

   朗布爾斯預見到激光冷卻還有其他用途，例如供光學運算的組件使用。他相信最終會(hui) 有供光學運算用的穩步的能自動調節的材料。由於(yu) 具備這方麵的能力，激光冷卻器的前景將是光明的，甚至是光芒四射的。