现在全球主要大国都开始认识到,随着化学能武器的潜力已经被挖掘到了极限,今后想有进一步的突破,甚至终结核武器等长期威胁人类生存和发展的大规模杀伤性武器,激光和定向能武器、电磁武器是需要深入研发的下一代武器系统。其中已经逐步进入实用化的就是激光的电磁炮。这里面激光的作用似乎更大。因为当今的激光技术,不但应用到军事领域,就是在民用工业,比如激光材料加工以及刚刚讨论过的激光芯片打印,甚至医疗领域,激光技术都已经深入发展。一个国家自身激光技术是否领先,已经成为衡量一个国家科技和工业实力的重要指标。现在在激光领域的各种实用性的突破,根本原因在于人类对激光本质特征有越来越深入的了解。只有在理论上先获得更大的突破,才能创造性的生产出许多自然界根本就不曾存在过的高端技术。因此对激光和光的追根溯源远远没有结束。
激光是普通光的一种。而光是原子受到激励,外围电子向更高的能级轨道跃迁时释放出来的光子辐射,这种辐射本质上是电磁波的一种,具备波粒二象性。但是光子又没有静止质量,换句话说,光子本身能不能算一种物质,是一直有争论的。既然光子算不算实体物质不能确定,那么光整体上算不算物质也让人迷惑。波粒二象性本身就很难理解,而光是如何定向传播,为什么光速有一个极限值,都是不好回答的问题。到1905年,爱因斯坦提出狭义相对论。指出时间和空间都是相对的,而光速是将两者联系在一起的一个物理常数。宇宙中传播速度最快的介质就是真空光速,经过多次测量,被认为是299792458米每秒,由于这个速度非常接近30万公里每秒,为了方便记忆,于是真空光速被认为大约等于30万公里每秒。到目前为止,没有发现任何超越真空光速的其他物质。
实际上光速也不是接近30万公里每秒恒定不变。这只是真空中的测量速度,在地球常见透明或者半透明的介质中,光的速度都会下降。比如光通过普通玻璃时,速度会下降到只有真空光速的三分之二,也就是下降到每秒20万公里左右的速度。光在透明度极好的大气中传播,速度也是会下降的,不过不是特别明显。那么导致光速在透明物质中下降的原理又是什么。有人通过研究揭示到,这是因为任何光,不论普通光还是高能激光,本质上都是一定频率的电磁波,而电磁波的传播,是通过不断的在空间变换电场和磁场来传播。在光穿透物质时,这种电场和磁场的交替转换,会引发被穿透物质中带电粒子的共振反应,这种共振的频率和入射光的频率一致,但是有相移,因此波长会变短,在频率相同的情况下,波长变短的电磁波的叠加,会导致传播速度的下降。这种解释是诸多理论解释的一种,是否真实情况就是这样,还需要进一步的验证。激光在穿透普通玻璃时,速度下降到20万公里每秒,但是仍然速度很快,人的感官是感觉不到的。
那么有没有让激光的速度进一步降下来的物质?有 !某国有人研发出一种特殊的人造有色宝石,通过一束激光照射宝石一侧,一开始没有多大的反应,但是经过大约半个小时以后,居然发现从宝石内部又自然射出一束频率相同的激光,这等于是这束激光穿透直径只有1厘米左右的宝石居然用了半个小时!等于比蜗牛爬行的速度还慢N倍。这种神奇的现象,被认为可以用作光子计算或者光子储存,是比当今的电子计算能力扩大N倍的新技术的起点。