激光通常被認為是根據(jù)量子力學原理產(chǎn)生的明亮光束。但是一種用聲音模擬激光的新設備把它帶回了基礎物理世界。
把手機振動器依次安放在鋁板上可以形成相干震動，這與激光產(chǎn)生相干光的方式相似。此設備可以證明激光并不限制在量子世界里，這與大多數(shù)物理學家的觀點相悖。
“很多我們平常認為與激光相關的現(xiàn)象事實上都存在于經(jīng)典物理中。”伊利諾伊大學香檳分校的物理學家理查德·韋弗說，“無需量子力學就能理解。”
激光的應用十分廣泛，從鐳射筆到武器，但是都基于相同的原理。在受激發(fā)射過程中，紅寶石棒（第一臺激光設備）上的原子吸收光子激發(fā)出電子。被激發(fā)的電子會重新發(fā)射原始光子和一顆與之同步運行的相同光子，生成相干光。電子管兩端的鏡子會使之來回反射并激發(fā)出更多的光子。當有足夠的光子步調(diào)一致時，雜亂無章的光線會突然轉(zhuǎn)化為完美的相干光。
物理學家大多從量子力學的角度去思考激光的作用。例如，激光原理是因為光的波粒二象性；激光原理是因為光子恰巧是玻色子，它們可以聚集在同樣的能量狀態(tài)下。
但是韋弗認為激光作用并沒有這么復雜。“激光的特點可以從經(jīng)典系統(tǒng)中得出，這一點沒有得到廣泛認同。”他說，“物理學們在不必要的情況下使用量子力學解釋，這會讓一切變得很復雜。”
韋弗和他的研究生大衛(wèi)?梅滕斯采用小機械電機簡單的模擬激光，方式和手機震動模擬相似。研究者把16個電機貼附在薄鋁板上，通過施加電壓讓它們震動。
單個電機有自己特有的震動頻率。但是當它們通過鋁板連接時，就會以同樣的頻率震動。韋弗說，鋁板和產(chǎn)生激光的紅寶石棒作用相同。“各電機獨立”運行的尖嘯在同步震動時迅速轉(zhuǎn)變成和諧的低鳴。
這是非相干光到相干光轉(zhuǎn)變的模擬，韋弗說。更重要的是，電機可以彼此放大以更高的總能量震動，該能量比單個電機產(chǎn)生能量的總和要大。
“我們用許多詞語描述激光——受激發(fā)射、自發(fā)輻射、單頻、超輻射，它們都可以在經(jīng)典力學系統(tǒng)中出現(xiàn)。”韋弗說，“它（設備）看起來和激光風馬牛不相及，但確實在數(shù)學上相似。”
該設備也同其他諧振系統(tǒng)有著相似的數(shù)學背景，如螢火蟲的閃爍或人們走過橋梁時的腳步。如果這些系統(tǒng)通過共振波保持同步，它們就可以被看成是某種激光。
“如果稍稍激進一些，你可能會說千年橋（位于倫敦）也同激光相似。”他說。韋弗認為聲音激光主要是他“數(shù)學好奇心”的產(chǎn)物，沒有期望它能得到實際應用。
但是，韋弗認為當激光1960年剛剛出現(xiàn)時，也被認為是“屠龍之技”，那時同樣沒人知道它會有什么效用。
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