激光从发明到应用

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1、万方数据第二十四卷总141期2O02第5期自然辩证法通讯JoURNALoFDIALECTICsoFNATUREV01．24．SumNo14lNo5．2002·科学技术史·激光：从发明到应用*樊春良(中国科学院科技政策与管理科学研究所，北京100080)摘要：本文通过对激光发明到应用过程中几个重要问题的历史考察，论述在激光这一具体技术领域的产生和发展过程中，科技、经济和军事的动力共同发挥着作用；阐明在这一过程中，科学与技术的关系不是简单的、线性的关系，而是存在着多种多样的相互作用：不仅新技术的产生依赖于科学

2、知识，而且，在新技术建立之后，技术的发展又为科学研究提供了强大的动力；说明新技术应用的不确定性不仅仅在于技术本身，而且在于社会如何运用已建立的技术能力。最后，本文指出：(J)基础研究和应用是相互作用和相互缠绕的，因此应重视设计激励两者互动的政策；(2)从科学发展角度看，新的科技突破可以带来无尽的发展机会，因此，应探索促进科技突破的激励机制；从经济和社会发展的角度，更重要的问题是如何开发和利用新的科技突破。关键词：激光科学和技术的相互作用新技术的应用和不确定性微波激射器[中图分类号]ⅣD9[文献标识码]A[

3、文章编号]JDDD—D7留(2DD2)∞一0∞J『一D81960年，世界上第一台激光器诞生。激光是一项根本性的突破。激光技术的发展，极大地带动了相关科学研究的蓬勃发展，带来了遍及社会和经济生活各个领域的广泛应用。到如今，已有六次诺贝尔物理学奖授予了工作在微波激射器和激光领域的科学家：NikolaiBasov，AlexanderProkhorov和ChadesH．Towens(1964)；DennisGabor(1971)；ArnoPenzias和RobertWilson(1978)；NicolaasBlo

4、embe。gen和Arthurschawlow(1981)；No瑚anRamsey(1989)，stevenchu(朱棣文)，claudecohen—Tannoudji和wiuiamPhillips(1997)。四十年来，激光广泛地应用于国防、通讯、医疗、工业应用、出版业、科学和工程研究、环境监测、精密测量、服务业(如超级市场柜台的读条码)和家庭娱乐(如CD机)等各个领域。像蒸汽机、机械工具、电气(发电机和电动机)、晶体管、计算机这些根本性的创新一样，激光是一项通用技术(Generalpurposetec

5、hnolo—gies，GPTs，[1])，p．65)，它提供了可以在大量实际领域应用的技术能力，对科学技术和经济社会的发展具有极其深远的影响。激光的历史，蕴含着丰富的科技政策议题，是我们认识和理解20世纪科学技术发展及其与社会相互作用的一个极好案例。本文以历史发展为基础，探讨激光从发明到应用的几个重要问题：技术发明依赖于科学的方式；技术的建立与激光共同体的形成；技术进化的方向和轨道；技术的不确定性和应用。据此，对科学与技术的之间互动关系以及新技术在社会和经济中的应用做一结论。*本研究是国家自然科学基金项目

6、(70073074)的部分工作。(本文写作得到NathanRosenberg教授指导，特此致谢。感谢曹效业研究员和樊洪业研究员对本文修改提出宝贵意见。)(收稿日期)2001年8月30日[作者简介]樊春良(1963一)男，中国科学院科技政策与管理科学研究所研究员，美国斯坦福大学访问学者(2000年，12月一2001年12月)51万方数据1．什么使激光出现——技术发明是如何依赖科学知识的激光(L鹊er，lightampli“cationbvstimulatedemissionofradiation)发明于19

7、60年，其前驱——微波激射器(Maser，microwaveamplificationbvstimulatedemissionofradiation)发明于1954年。从历史发展来看，激光是把微波激射器的原理从微波领域自然推广到可见光而产生的。两者都是基于受激辐射原理。受激辐射的概念是由爱因斯坦在1916年提出的，到30年代，物理学家已经认识到受激辐射会带来放大效应。也就是说，发明激光的概念要素在20世纪30年代就已充分提出来了。那么，自然要问：为什么激光没有在30年代就发明?①特别是，为什么激光不是在微

8、波激射器之前，而是在之后被发明出来?这样的问题预设一种逻辑：科学发现自然会带来技术突破，或者技术突破是从科学原理中直接导出的。这样一种思想是事后的逻辑重建。按照这种逻辑给出的一个答案自然会是这样的：“人们花了20年的时间摆脱了老的、传统的产生电磁波的想法，找到了实现它们全新的、革命性的途径，就象常在这些例子中出现的，当时机成熟时，许多科学家几乎就会同时得到同样的想法。”([2]，p．xi，着重体为引者所加)。“时机成熟”一词，