【编者按】激光的原理一直被物理学家们拉向量子力学，这无疑给激光增添了几分神秘色彩。剥去量子力学这一莫测的阐释，也许激光的原理很简单。
（文/Lisa Grossman）激光通常被认为是根据量子力学原理产生的明亮光束。但是一种用声音模拟激光的新设备把它带回了基础物理世界。
把手机振动器依次安放在铝板上可以形成相干震动，这与激光产生相干光的方式相似。此设备可以证明激光并不限制在量子世界里，这与大多数物理学家的观点相悖。
“很多我们平常认为与激光相关的现象事实上都存在于经典物理中。”伊利诺伊大学香槟分校的物理学家理查德•韦弗说，“无需量子力学就能理解。”
激光的应用十分广泛，从镭射笔到武器，但是都基于相同的原理。在受激发射过程中，红宝石棒（第一台激光设备）上的原子吸收光子激发出电子。被激发的电子会重新发射原始光子和一颗与之同步运行的相同光子，生成相干光。电子管两端的镜子会使之来回反射并激发出更多的光子。当有足够的光子步调一致时，杂乱无章的光线会突然转化为完美的相干光。
物理学家大多从量子力学的角度去思考激光的作用。例如，激光原理是因为光的波粒二象性；激光原理是因为光子恰巧是玻色子，它们可以聚集在同样的能量状态下。
但是韦弗认为激光作用并没有这么复杂。“激光的特点可以从经典系统中得出，这一点没有得到广泛认同。”他说，“物理学们在不必要的情况下使用量子力学解释，这会让一切变得很复杂。”
韦弗和他的研究生大卫•梅滕斯采用小机械电机简单的模拟激光，方式和手机震动模拟相似。研究者把16个电机贴附在薄铝板上，通过施加电压让它们震动。
单个电机有自己特有的震动频率。但是当它们通过铝板连接时，就会以同样的频率震动。韦弗说，铝板和产生激光的红宝石棒作用相同。“各电机独立”运行的尖啸在同步震动时迅速转变成和谐的低鸣。
这是非相干光到相干光转变的模拟，韦弗说。更重要的是，电机可以彼此放大以更高的总能量震动，该能量比单个电机产生能量的总和要大。
“我们用许多词语描述激光——受激发射、自发辐射、单频、超辐射，它们都可以在经典力学系统中出现。”韦弗说，“它（设备）看起来和激光风马牛不相及，但确实在数学上相似。”
该设备也同其他谐振系统有着相似的数学背景，如萤火虫的闪烁或人们走过桥梁时的脚步。如果这些系统通过共振波保持同步，它们就可以被看成是某种激光。
“如果稍稍激进一些，你可能会说千年桥（位于伦敦）也同激光相似。”他说。韦弗认为声音激光主要是他“数学好奇心”的产物，没有期望它能得到实际应用。
但是，韦弗认为当激光1960年刚刚出现时，也被认为是“屠龙之技”，那时同样没人知道它会有什么效用。
博主介绍： Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校，科技交流专业。毕业后，她一直从事科技写作工作，从硕士期间便在Science News等地方做编辑，现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广，涵盖各个学科。
