這樣的戰(zhàn)爭(zhēng)甚至可以用“優(yōu)雅”這兩個(gè)字來(lái)形容。沒(méi)有彌漫的硝煙，沒(méi)有震耳欲聾的爆炸，這一切都將被一束束悄無(wú)聲息的激光所取代。前年，美國(guó)空軍的合同承包商對(duì)波音747飛機(jī)進(jìn)行了改裝，為其安裝了化學(xué)激光武器并進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)改裝后帶有激光武器的波音747飛機(jī)能在彈道導(dǎo)彈距離目標(biāo)還有上千千米時(shí)將其擊毀；“定向能量”火炮能以光速對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈進(jìn)行攔截，將其烤焦并在半空引爆。這并不是上世紀(jì)80年代美國(guó)里根政府“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃中的幻想，而是在大約10年前提出的現(xiàn)代計(jì)劃，而且這一切的實(shí)現(xiàn)都不是在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，而是在不遠(yuǎn)的明天。

　　在位于美國(guó)新墨西哥州沙漠中的白沙導(dǎo)彈基地外，美軍的戰(zhàn)術(shù)高能激光已經(jīng)摧毀了數(shù)十枚“卡秋莎”火箭彈和炮彈。然而，前些年的發(fā)展卻給激光武器的熱愛(ài)者當(dāng)頭潑了一盆涼水，激光武器的前景突然變得像“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃那樣黯淡。要產(chǎn)生足以將一枚導(dǎo)彈燒焦的、能量高達(dá)數(shù)千千瓦的激光，需要上千升的有毒化學(xué)物質(zhì)—乙烯基、氮基和三氟化物，這樣的激光武器不僅異常笨重，更糟糕的是，發(fā)射不了幾次就必須重新裝填一批化學(xué)物質(zhì)。將數(shù)量龐大的有毒化學(xué)物質(zhì)安放在飛機(jī)中或是運(yùn)送到戰(zhàn)場(chǎng)上的想法令將軍們望而卻步。此外，在大雨或者濃霧中激光的穿透力也會(huì)大打折扣。去年，美軍取消了他們的戰(zhàn)術(shù)高能武器項(xiàng)目，很多人都認(rèn)為，下一個(gè)馬上就會(huì)輪到預(yù)算嚴(yán)重超支的747激光武器發(fā)射平臺(tái)。但是，激光武器的魅力是難以抗拒的，尤其是其經(jīng)過(guò)超遠(yuǎn)距離后仍然具有極高的精度這一優(yōu)點(diǎn)令美國(guó)軍方對(duì)其難以割舍。“沒(méi)有聲音、沒(méi)有煙霧，悄無(wú)聲息地就能將敵人擊倒，而且還能長(zhǎng)時(shí)間地射擊而無(wú)需裝填，”美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的Bradley Lott少將說(shuō)，“如果激光武器能具有這樣的性能，那將是海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員夢(mèng)寐以求的。”既然化學(xué)激光器無(wú)法滿足要求，那么如何才能獲得具有實(shí)用價(jià)值的激光呢？

　　我們可以按照下面的兩個(gè)步驟進(jìn)行。首先，五角大樓意識(shí)到，如果想獲得實(shí)用的激光武器，就不能操之過(guò)急，必須首先將預(yù)期目標(biāo)降低。例如，不要一開(kāi)始就要求激光武器能摧毀彈道導(dǎo)彈，而可以從火箭彈這樣相對(duì)容易的目標(biāo)開(kāi)始。其次，必須有新的技術(shù)出現(xiàn)。兩種在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃時(shí)期提出的激光技術(shù)—自由電子激光器和固體激光器—最近又被重新提出，在美國(guó)軍方的支持下，提出這兩種技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在又滿懷信心地開(kāi)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于激發(fā)態(tài)，這些原子就會(huì)釋放出光子。釋放出的光子被反射回被激發(fā)的原子中，導(dǎo)致更多的光子被釋放出來(lái)。但是與燈泡發(fā)出的散射的光不同，這些光子具有極佳的方向性，反射回的光子與兩次激發(fā)出的光子的路線完全相同。此外，與由光譜中幾乎所有波長(zhǎng)的可見(jiàn)光合成的普通光線不同，激光的波長(zhǎng)是單一的(具體的波長(zhǎng)取決于產(chǎn)生激光的增益介質(zhì)，即原子的類型)。只要將足夠能量的激光照射到物體上，物體表面就會(huì)產(chǎn)生高溫直至燃燒。第一次激光試驗(yàn)是上世紀(jì)60年代進(jìn)行的，當(dāng)時(shí)采用的增益介質(zhì)是紅寶石晶體。但是這種最早期的固體激光器產(chǎn)生的激光只有幾百瓦的功率—這種激光對(duì)于眼外科手術(shù)來(lái)說(shuō)倒是正合適。而要摧毀一枚導(dǎo)彈，激光的功率必須達(dá)到幾千千瓦，這也是科研人員放棄了早期的固體激光器、轉(zhuǎn)向笨重的化學(xué)激光器的原因，可最終等待他們的依然是失敗。然而，還有另外一種產(chǎn)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(xué)物質(zhì)，不需要晶體，甚至不需要增益介質(zhì)，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(lái)激發(fā)反應(yīng)。這種類型的激光器是“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃和美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的核心，也是科學(xué)家George Neil和Bob Yamamoto合力為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)合同承包商TRW公司開(kāi)發(fā)的最神秘的武器。很多人都對(duì)激光武器喪失了信心，認(rèn)為那只不過(guò)是一個(gè)看上去很美的幻境。但是，TRW公司自由電子激光器項(xiàng)目的首席科學(xué)家Neil和工程師Yamamoto都不這么認(rèn)為。他們都是激光武器堅(jiān)定的支持者和虔誠(chéng)的信徒，他們認(rèn)為只要經(jīng)過(guò)足夠的研究，用自由電子激光器擊落巡航導(dǎo)彈并不是什么幻想。而且退一萬(wàn)步講，即使最終無(wú)法擊落巡航導(dǎo)彈，相關(guān)的研究也會(huì)極大地促進(jìn)原子物理學(xué)、光學(xué)和超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。
 

　　但是在經(jīng)過(guò)10年的研究、耗費(fèi)了5億美元的資金后，TRW公司實(shí)驗(yàn)室里面的自由電子激光器僅僅產(chǎn)生了功率為11瓦的激光—差不多相當(dāng)于一個(gè)燈泡的1/10。又經(jīng)過(guò)了幾年幾乎毫無(wú)進(jìn)展的研究之后，五角大樓終于失去了耐心，并于1989年中止了合同。“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃作為一個(gè)笑話被扔進(jìn)了垃圾桶。Neil對(duì)此感到十分憤怒。他認(rèn)為，是軍方過(guò)高的期待和不切實(shí)際的計(jì)劃葬送了他的激光武器。在此后幾年進(jìn)行的一些科學(xué)會(huì)議上，Neil不斷鼓吹重新啟動(dòng)自由電子激光器的研究。“人們都認(rèn)為我一定是瘋了，他們覺(jué)得這種激光器根本不可能實(shí)現(xiàn)。”他說(shuō)，“而且從當(dāng)時(shí)的情形來(lái)看，他們這么想是有道理的。”在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃慘敗之后，BobYamamoto有15年的時(shí)間沒(méi)有接觸任何軍用項(xiàng)目。他轉(zhuǎn)而為TRW公司自由電子激光武器的合作伙伴之一、勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作，負(fù)責(zé)建造供高能武器試驗(yàn)用的磁場(chǎng)。勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室位于加利福尼亞州伯克利附近，那里正是Yamamoto成長(zhǎng)和上大學(xué)的地方。在這里他找到了新的樂(lè)趣—改裝汽車并與他童年時(shí)的玩伴進(jìn)行賽車。無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室還是車庫(kù)，Yamamoto都獲得了善于攻堅(jiān)的名聲。由于這個(gè)名聲和之前在激光領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)，他于2003年開(kāi)始主持一個(gè)由美國(guó)軍方資助的、總金額為5000萬(wàn)美元的固體激光項(xiàng)目。由于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，固體激光這種曾一度被認(rèn)為是不可行的技術(shù)又讓人們重新看到了希望。Yamamoto認(rèn)為，固體激光技術(shù)和他之前參與研究的自由電子激光技術(shù)一樣完美而迷人。“人們?cè)诙ㄏ蚰芰课淦魃弦呀?jīng)花了幾十年的時(shí)間，”他說(shuō)，“我希望自己是第一個(gè)將其變成現(xiàn)實(shí)的人。”

　　槍口之下Yamamoto的固體激光器的核心部件是一系列面積約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期望能讓軍艦和飛機(jī)上的火炮射出激光的東西。這些薄片是加入了釹元素(在受到激發(fā)時(shí)，釹原子就會(huì)釋放出光子，并最終形成激光)的陶瓷狀物質(zhì)。盡管它們并不能持續(xù)不斷地產(chǎn)生激光(每發(fā)射10秒鐘就要冷卻至少1分鐘)，但是其產(chǎn)生激光的能力永遠(yuǎn)不會(huì)衰減。此外固體激光器還有另外一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，那就是體積很小。Yamamoto的固體激光器長(zhǎng)度還不到9米，很容易就可以裝進(jìn)一輛卡車在戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行機(jī)動(dòng)，然后對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。“我等待這一天已經(jīng)很久了。”Yamamoto說(shuō)。Yamamoto設(shè)計(jì)的固體激光器能夠在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的另一個(gè)原因是人們對(duì)激光武器的期望降低了。要引爆160千米外的一枚巡航導(dǎo)彈需要的激光功率為幾千千瓦，固體激光器發(fā)出的激光永遠(yuǎn)也達(dá)不到這個(gè)功率。但是要照射并引爆一兩千米之外的一枚火箭，只要100千瓦的功率就足夠了。Yamamoto已經(jīng)接近成功了。他向我展示了幾十片5厘米見(jiàn)方、2.5厘米厚的鋼板和鋁板，每一片上面都布滿了燒灼的痕跡和熔化后留下的孔洞。一片編號(hào)為“6-6-05”的鋼板幾乎已經(jīng)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(wèn)我，看上去一點(diǎn)不像一個(gè)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(guò)改進(jìn)增益介質(zhì)和提高脈沖頻率，這位利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)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(dá)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的那一天，這里正處于一片緊張的氣氛之中。每片陶瓷增益介質(zhì)都被一組由2880個(gè)發(fā)光二極管組成的陣列環(huán)繞著，看上去就像是個(gè)鐘控收音機(jī)。當(dāng)這些發(fā)光二極管發(fā)出閃光時(shí)，會(huì)激發(fā)陶瓷增益介質(zhì)中的釹原子，開(kāi)始產(chǎn)生激光的連鎖反應(yīng)。但是，發(fā)光二極管的數(shù)量越多，溫度的不均勻也就越嚴(yán)重，這將導(dǎo)致最終產(chǎn)生的激光質(zhì)量下降。這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)槲褰谴髽且氖峭昝馈⑦B續(xù)的激光脈沖，最好能像是一束連續(xù)的激光一樣。一個(gè)軍方的小組在下個(gè)周四要來(lái)這里進(jìn)行檢查，檢查的結(jié)果將直接影響Yamamoto的小組能否獲得他們開(kāi)展下一個(gè)項(xiàng)目的資金資助—開(kāi)發(fā)100千瓦的、武器級(jí)的激光器。所以，Yamamoto的小組正在對(duì)備用光學(xué)系統(tǒng)—一組帶有200多個(gè)激勵(lì)器的棱鏡，可以對(duì)激光的缺陷進(jìn)行補(bǔ)償—進(jìn)行最后的檢查。在我們的交談結(jié)束的時(shí)候，他很有禮貌地對(duì)我表示歉意說(shuō)：“實(shí)在是對(duì)不起，我們現(xiàn)在正處于槍口之下。”

　　一波三折當(dāng)我于幾天后遇到George Neil時(shí)，他倒并不是那么匆忙。這位清瘦的58歲長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員(不久前他剛剛參加了在加拿大落基山脈舉行的、全長(zhǎng)125千米的馬拉松比賽，這項(xiàng)賽事一向有“死亡競(jìng)賽”的美稱)已經(jīng)在自由電子激光器行業(yè)投入了超過(guò)1/4個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。至少還要數(shù)年的時(shí)間，他的自由電子激光器的功率才能達(dá)到Y(jié)amamoto的固體激光器目前的水平，所以他有足夠的時(shí)間，領(lǐng)著我在位于弗吉尼亞州紐波特紐斯市的托馬斯·杰斐遜國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。他打開(kāi)了兩扇磁力門，里面雜亂無(wú)章地堆滿了72米長(zhǎng)的銅管、鋼管和橡膠管。所有這些管子都是為了同一個(gè)目的制造的：生成強(qiáng)大的電子脈沖，并將其加速到0.99999倍光速。在經(jīng)過(guò)精確調(diào)節(jié)的微波場(chǎng)中，管道中的電子脈沖會(huì)吸收能量并加速，隨后進(jìn)入擺動(dòng)器。在那里，電子在29個(gè)磁體的作用下上下運(yùn)動(dòng)，釋放出光子，開(kāi)始產(chǎn)生激光的連鎖反應(yīng)。Neil的擺動(dòng)器的作用就相當(dāng)于Yamamoto的固體激光器中的陶瓷增益介質(zhì)和化學(xué)激光器中有毒的化學(xué)物質(zhì)。他下一步的改進(jìn)方向是提高電子束的能量和質(zhì)量。美國(guó)軍方對(duì)自由電子激光器發(fā)出的激光波長(zhǎng)可調(diào)這一優(yōu)點(diǎn)很感興趣。絕大多數(shù)波長(zhǎng)的激光在穿過(guò)大氣后強(qiáng)度會(huì)降低，一場(chǎng)小雨也會(huì)使激光的威力減弱，但是自由電子激光器則可以根據(jù)天氣情況選擇合適的激光波長(zhǎng)，從而盡量避免能量的損失。勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的主任助理Doug Beason認(rèn)為他們的固體激光器已經(jīng)奪得了激光器競(jìng)賽中的獎(jiǎng)杯，但是別人就不能再將其奪走嗎？在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃之后，超級(jí)長(zhǎng)跑家Neil調(diào)整了自己的時(shí)間和步伐，耐心等待著自由電子激光技術(shù)的發(fā)展。他用了5年的時(shí)間為托馬斯·杰斐遜國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室建造了一臺(tái)巨大的粒子加速器，實(shí)驗(yàn)室的主任承諾在那之后他可以重新開(kāi)始自由電子激光器的研究。終于，在1995年，Neil和他的小組研制出了一臺(tái)能產(chǎn)生1千瓦激光的自由電子激光器—不是像上世紀(jì)80年代人們期望的那種超級(jí)激光器。1999年，他們的自由電子激光的能量超過(guò)了“星球大戰(zhàn)”時(shí)期各種激光器的記錄。2003年，新的自由電子激光器發(fā)出的激光能量達(dá)到了10千瓦，創(chuàng)造了新的記錄。“我始終相信這一天會(huì)到來(lái)，”Neil帶著得意的微笑說(shuō)，“只要我們向一個(gè)合理的目標(biāo)前進(jìn)。”現(xiàn)在，Neil的自由電子激光器又重新吸引了美國(guó)軍方的注意，五角大樓每年為他提供1400萬(wàn)美元的資金，用于自由電子激光器的研究。美國(guó)海軍希望能在下一代的驅(qū)逐艦上安裝自由電子激光武器?，F(xiàn)在的軍艦上缺乏能攔截導(dǎo)彈和“基地”組織在2000年用于襲擊“卡爾·文森號(hào)”航母的那種小艇的精確武器。激光武器是個(gè)理想的選擇，但是在充滿水蒸氣的大海上，只有自由電子激光器才能完成這項(xiàng)任務(wù)。去年12月，Neil等到了一個(gè)巨大的好消息，美國(guó)海軍為其提供了一份為期8年、總金額1.8億美元的研究項(xiàng)目。“有很多困難的問(wèn)題需要解決，”Neil說(shuō)，“但是，我們終于起步了。”在興奮的同時(shí)，Neil也感到有些不安，因?yàn)檫@份合同是在同他的老朋友、老同事Bob Yamamoto競(jìng)爭(zhēng)之后得到的。他的成功就意味著Yamamoto的失敗—原本計(jì)劃用于Yamamoto小組開(kāi)發(fā)武器級(jí)固體激光器的資金轉(zhuǎn)而投向了諾思羅普·格魯門公司的一個(gè)研究小組。格魯門公司研究小組與Yamamoto小組的固體激光器設(shè)計(jì)并沒(méi)有很大不同，只是用幾塊較小的晶體取代了Yamamoto的固體激光器中較大的透明陶瓷。每塊晶體上匯聚的能量都較小，因此產(chǎn)生的激光的缺陷也相對(duì)較小。“我們對(duì)一塊口香糖大小的晶體竟然能產(chǎn)生如此巨大的能量感到驚訝。”格魯門公司研究小組的項(xiàng)目主管JeffSollee說(shuō)。這是一位在定向能量武器方面有30多年經(jīng)驗(yàn)的老兵，參與了美軍絕大多數(shù)“戰(zhàn)術(shù)高能激光武器”項(xiàng)目的研究。五角大樓給了Sollee 33個(gè)月的時(shí)間，讓他開(kāi)發(fā)出武器級(jí)的固體激光器。與此同時(shí)，盡管沒(méi)有得到五角大樓的認(rèn)可，Yamamoto仍在默默地對(duì)他的激光器進(jìn)行改進(jìn)。這種局面并不完全出乎他的意料，在他的生涯中也不是第一次面對(duì)這種局面。“從現(xiàn)在開(kāi)始，我們要非常非常的低調(diào)。”他說(shuō)，“但是，我們還沒(méi)有失敗。”