今年4月，美國軍(jun) 方公開了未來新式艦載紅外線激光武器，並打算於(yu) 2014年在波斯灣地區部署激光武器係統。美軍(jun) 方稱這是為(wei) 了應對伊朗不斷發展的無人機群。

       7月，網絡更是傳(chuan) 言，美軍(jun) 最新無人機“捕食者”C型也加裝了激光武器；而“激光戰車”也即將在陸軍(jun) 服役。

       在科幻電影中稱霸戰場的激光武器，在現實中能否改變戰爭(zheng) 模式，稱霸未來戰場？《中國科學報》記者從(cong) 中外專(zhuan) 家口中得到的都是否定答案。

光·路

      人類最早認識的光，恐怕就是太陽光，之後，懂得了用火光照明並驅趕野獸(shou) 。在鏡子出現以後，人類開始認識光的其他性質，光的折射、反射以及不同波長的光輻射的應用。但是這些應用並不能滿足人類利用自然能量的欲望，發散的光在一定的距離之後，能量總是會(hui) 消耗殆盡。

      物理學家愛因斯坦在1917年提出了一套全新的技術理論：光與(yu) 物質相互作用。這一理論認為(wei) ，在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，就會(hui) 從(cong) 高能級躍遷到低能級上，這時會(hui) 輻射出與(yu) 激發它的光性質相同的光。

      北京大學物理學院現代光學研究所教授張家森告訴《中國科學報》記者，愛因斯坦提出的這個(ge) 理論認為(wei) ，光可以放大。一束很弱的光在放大過程中，會(hui) 得到頻率和方向性一致的強光。“這個(ge) 概念叫做‘受激放大’或‘受激輻射’。

      當時有很多世界頂尖的科研機構都在嚐試將愛因斯坦的理論轉化為(wei) 現實，但每家機構所采用的方式都不同。第一個(ge) 成功的是美國加利福尼亞(ya) 州休斯實驗室的科學家西奧多·梅曼，1960年5月15日，他宣布獲得了波長0.6943微米的激光，成為(wei) 第一個(ge) 將激光引入實用領域的科學家。

      張家森說：“激光與(yu) 普通光的區別就在於(yu) ，激光有一個(ge) 受激放大的過程。光是原子或分子從(cong) 高能態往低能態躍遷的過程中輻射出的電磁場。普通光（比如太陽光、燈光）就是一定數量的原子在輻射的過程中互不相關(guan) ，輻射出的光也“各自為(wei) 政”。而激光就是某種物質的原子或分子在另外的光的影響下才輻射，在‘放大—返回—再放大’形成的回路中產(chan) 生出的光無論是方向性還是頻率都是一致的，這就是激光。”

      梅曼實現這一過程是利用一個(ge) 高強閃光燈管激發紅寶石。閃光燈管線圈纏繞在指尖大小的特殊紅寶石晶體(ti) 上，發出的光線照射進紅寶石，並得到了一束集中而纖細的紅光，當它射向某一點時，可以達到比太陽表麵還高的溫度。

      光，就在這一刻走完了它重要的變身之路，從(cong) 普通光成為(wei) 激光。

應用·武器

      隨著激光的問世，它也迅速應用在不同的領域：醫療、遙感勘測、舞台效果、條形碼掃描器、激光唱碟……

      1964年，007電影《金手指》中的大反派威脅007要用激光將他鋸成兩(liang) 半。激光武器很快便成為(wei) 科幻電影中的重要角色。電影《星球大戰》更是將激光武器描寫(xie) 的淋漓盡致。1983年，美國總統裏根發表了“星球大戰”的演講，描繪了基於(yu) 太空的激光武器。激光武器開始進入現實。

      由於(yu) 激光的方向性好、波長範圍窄（單色性好），比起普通光其用途就比較大。張家森說，激光可以沿著一個(ge) 方向傳(chuan) 播，能量也可以傳(chuan) 播很遠的距離，因此就可以成為(wei) 武器。“在日常的應用中，我們(men) 主要是利用激光的方向性好這一方麵，而它的單色性主要是應用於(yu) 科研。”

      “激光對人或物造成的損傷(shang) 大部分是由熱引起的，激光正是因為(wei) 其方向性好而能夠將集中的能量傳(chuan) 輸到較遠的距離。”他說，“作為(wei) 武器的激光，也不需要選擇特定的波長，其能量的大小主要是與(yu) 光子數有關(guan) 。通過控製光子的總能量來控製武器的殺傷(shang) 力。”

        實際上，目前，激光已經在一些武器中使用，比如激光製導導彈。但在使用中，激光僅(jin) 僅(jin) 是作為(wei) 一種輔助工具引導導彈打擊目標而不是直接對目標進行攻擊。此外，激光的致盲與(yu) 幹擾作用也已經在一些戰爭(zheng) 中使用。

        軍(jun) 事科學院研究員杜文龍告訴《中國科學報》記者，低功率的激光武器在技術上已經非常成熟，但隻是可以造成人眼眩暈或致盲，以及對精密武器造成致盲，屬於(yu) 幹擾性武器。目前也隻有美國軍(jun) 方有少量的使用，其他國家幾乎沒有。

       著名智庫“全球安全”負責人約翰·派克（John Pike）在接受《中國科學報》記者郵件采訪時描述，美國海軍(jun) 打算在波斯灣部署的激光武器屬於(yu) 中功率設計，其目的是防禦伊朗革命衛隊的快艇。

      不過杜文龍告訴記者，目前美軍(jun) 激光武器都還在試驗階段，展示的成果也都是靶場上的試驗結果，包括2013年在導彈驅逐艦“Dewey”的主炮位上加載的激光器也從(cong) 未在實戰中應用，並且其威力也僅(jin) 僅(jin) 適用於(yu) 低空近距離防禦。

弱點·未來

       在國外媒體(ti) 的報道中，美國軍(jun) 方已經十分自信地發布了有關(guan) 艦載激光武器的視頻片段。在一段長約3分30秒的畫麵中，一架真實尺寸的試驗無人機在受到激光武器的打擊後，瞬間起火墜毀在大洋之中。視頻中所展示的就是“Dewey”上加載的激光武器。

       這段畫麵點燃了部分軍(jun) 迷對激光武器的熱情，而軍(jun) 方也認為(wei) 激光武器將成為(wei) 現代戰場上海軍(jun) 戰術革命的“遊戲轉變”者。

       在《星球大戰》中，能夠毀滅一個(ge) 星球的激光炮、激光戰機、單兵使用的激光槍甚至是激光劍是否能成為(wei) 未來戰場的霸主？

       張家森告訴《中國科學報》記者，首先，類似激光劍這種將激光固化的想法隻可能停留在想象中。而作為(wei) 武器，激光實際上有很多限製。隨著傳(chuan) 輸距離的增加，距離越遠，激光的能量也會(hui) 越發散。這不僅(jin) 僅(jin) 是對於(yu) 激光武器來說，對於(yu) 激光的很多應用，距離都是一個(ge) 致命的弱點。

       “為(wei) 了解決(jue) 這樣的問題，一般來說都是使用直徑在1～2米的大型望遠鏡把能量發射到更遠的地方，減小其發散。”張家森說，“在激光通訊當中，比如地麵與(yu) 衛星的通訊，必須用望遠鏡將激光送到衛星上去。”

       第二個(ge) 限製因素就是傳(chuan) 輸中的損耗。不僅(jin) 空氣對能量的吸收會(hui) 增加傳(chuan) 輸損耗，空氣中的一些顆粒物也會(hui) 吸收能量。這些顆粒吸收光後容易燃燒，並加熱周圍的空氣，這樣就會(hui) 產(chan) 生空氣的擾動——喘流，這種擾動相當於(yu) 將激光分散。“這對於(yu) 激光武器來說，也是一個(ge) 很難解決(jue) 的問題。”他說，“下雨、沙塵這樣的天氣對於(yu) 激光武器都是致命的。”

       作為(wei) 軍(jun) 事專(zhuan) 家，不論是派克還是杜文龍，對於(yu) 激光武器替代常規武器成為(wei) 主要的作戰兵器都持否定的態度。

       對環境限製，杜文龍也表示，包括PM2.5、氣溶膠（液態或固態微粒在空氣中的懸浮體(ti) 係）等都會(hui) 大大削減激光武器的能量。

       此外，目前實驗的這些激光武器都還屬於(yu) 低功率近距離壓製性武器，與(yu) 獨立執行反導、攔截、防空這樣的激光武器相比還差的很遠。“低功率武器很容易，但高功率武器很難。”杜文龍說，高功率的主要限製是能源供應。高功率激光武器需要高功率的電源供應，但其體(ti) 積大、重量大，隻有軍(jun) 艦這樣的大空間平台有能力有潛力裝載。如果做不到小型化，機載甚至是空間軌道的部署也是很難做到的，更不用說單兵使用的具備殺傷(shang) 力的激光武器。

      杜文龍認為(wei) ，激光武器想要排除雨、霧、PM2.5、氣溶膠等這些環境的幹擾，最好就是在近距離使用或是到大氣層以外的太空地球軌道中使用。但也隻能成為(wei) 戰場中的輔助型武器。“即使未來激光武器解決(jue) 了小型化問題，能夠部署在太空，也會(hui) 有使用壽命的限製，電源耗盡就要重新部署。”他說。

       派克也告訴《中國科學報》記者，激光武器永遠都不可能替代常規武器，這也是他一貫的觀點。但是對於(yu) 激光武器的研究，這樣的計劃已經進行了幾十年。“隻要這些研究者繼續前進，這些武器係統的實現終究是有希望的。”