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激光 让生活更美好

发布时间: 2011-11-22

  ●范滇元

  “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词,在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。1964年,钱学森院士提议取名为“激光”,既反映了“受激辐射”的科学内涵,又表明它是一种很强烈的新光源,贴切、传神而又简洁,得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

  激光实际就是一种特殊的光,由于它特有的特性,所以就使其被广泛地应用。可以说上至天文下至地理,大到发射卫星、导弹,小到指示、游戏;严肃到高深科学,轻松到游戏娱乐,无所不在,无时不有。

  从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上也争得了一席之地。我国目前运用激光最广泛的领域包括:信息光电子技术;激光加工与制造;激光测距与雷达制导;激光医疗与生物技术;激光测量、计量与检测;激光分离同位素;激光化学;激光物理(非线性光学,超快光子技术等);激光武器;激光核聚变。

  让生活更多彩

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

  >>>链接

  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词,在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。1964年,钱学森院士提议取名为“激光”,既反映了“受激辐射”的科学内涵,又表明它是一种很强烈的新光源,贴切、传神而又简洁,得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

  激光实际就是一种特殊的光,由于它特有的特性,所以就使其被广泛地应用。可以说上至天文下至地理,大到发射卫星、导弹,小到指示、游戏;严肃到高深科学,轻松到游戏娱乐,无所不在,无时不有。

  从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上也争得了一席之地。我国目前运用激光最广泛的领域包括:信息光电子技术;激光加工与制造;激光测距与雷达制导;激光医疗与生物技术;激光测量、计量与检测;激光分离同位素;激光化学;激光物理(非线性光学,超快光子技术等);激光武器;激光核聚变。

  让生活更多彩

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  激光实际就是一种特殊的光,由于它特有的特性,所以就使其被广泛地应用。可以说上至天文下至地理,大到发射卫星、导弹,小到指示、游戏;严肃到高深科学,轻松到游戏娱乐,无所不在,无时不有。

  从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上也争得了一席之地。我国目前运用激光最广泛的领域包括:信息光电子技术;激光加工与制造;激光测距与雷达制导;激光医疗与生物技术;激光测量、计量与检测;激光分离同位素;激光化学;激光物理(非线性光学,超快光子技术等);激光武器;激光核聚变。

  让生活更多彩

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上也争得了一席之地。我国目前运用激光最广泛的领域包括:信息光电子技术;激光加工与制造;激光测距与雷达制导;激光医疗与生物技术;激光测量、计量与检测;激光分离同位素;激光化学;激光物理(非线性光学,超快光子技术等);激光武器;激光核聚变。

  让生活更多彩

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  让生活更多彩

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  21世纪被认为是光电子技术大发展的时代,以激光技术为核心的相关产业将成为信息时代的重要驱动力量。显示技术也正在经历着从“黑白显示——彩色显示——数字显示”时代到“激光显示”时代的重大变革,国际显示业认为激光显示是“人类视觉史上的一次革命”,是下一代的主流显示技术。

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  目前,显示技术可分成两类。一类是显像管,一类已经成熟的产业,甚至是逐渐被淘汰的产业。第二类是平面显示,平板显示和投影显示。平板显示大量应用液晶、彩色等离子体。下一代显示技术——激光全色显示技术正在研究开发中。

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  颜色是怎么来的?颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应,我们肉眼所见到的光线,是由波长范围很窄的电磁波产生的,不同波长的电磁波表现为不同的颜色,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

  >>>链接

  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  激光显示技术就是以高饱和度的红、绿、蓝(RGB)三基色激光作为光源的显示技术。优势在于,其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点,可使显示图像具有更大的色域表现空间,色域覆盖率可达90%,可实现2倍于传统光源的色彩再现能力,色彩饱和度为传统显示的100倍以上。最大程度地展现人眼可以识别的色彩,真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩,提供更具震撼的表现力。

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  让眼睛更明亮

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  如今,激光在医学上的运用越来越多,对于医学发展而言激光做出了很大的贡献。尤其在眼科中的运用,激光能使我们的眼睛变得明亮。

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

  >>>链接

  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  激光发明后最早的应用就是用于眼科的诊断治疗。随着激光技术的发展,其效能向更深层次发展。这就是应用自适应光学技术,实现人眼视网膜细胞的高分辨率诊断和视力精细校正。什么是自适应光学技术?一切光学系统和光束传输介质(包括大气)都不可能是完全理想的,都会造成光束像差,从而影响成像质量(模糊、分辨率降低)。除了精心设计外,可能的解决办法有两类:一是尽量提高元件材料的光学质量,但带来成本提高、复杂性增加。另一种是补偿,把已发生的像差校正过来。这就是自适应光学技术。自适应光学技术用途广泛,天文观测和航天器精确发射等都需要运用该技术。如今这种技术也用到眼睛的诊断和视力矫正上。

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

  >>>链接

  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  具体的方法是,首先用“哈特曼波前传感器”测出人眼的实际像差,然后用“可变形镜”补偿测出的人眼像差。补偿后,用波长为780nm激光照明,并用CCD对视网膜成像。这样就能清晰地观测到视网膜的细胞。很多病变与眼底的微血管有关。以前这些都看不清楚,因为视网膜细胞只有3至4个微米大小。所以要看清楚眼底的细节就要先测量、矫正眼睛上的像差,这样才可以看到视网膜的细胞。如今我们已经可以看到很细小的血管,看到流动的红血球。数量级达到2个微米。过去医学上,没有运用自适应光学技术时这些在活体眼睛上的细胞都是看不见的。

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  改善视力方面,运用激光技术一种名称LASIK手术的矫正方法孕育而生。LASIK手术的原理是在角膜表面做成角膜瓣后,用准分子激光精确定量切削瓣下的基质,然后将角膜瓣盖回原来的位置。手术后角膜表面弯曲度的改变使光线能聚焦在视网膜上,而重获清晰的“裸眼视力”。如果加上人眼像差哈特曼测量仪,精确测定高阶像差,不仅可重获“裸眼视力”,而且有望达到4.0的“鹰眼”视力。

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  让小太阳高照

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  几乎地球上所有的能源都来源于太阳,通过太阳光的照射、植物的生长,最后才产生能源,但是如果一味索取,地球上的能源总有枯竭的一天。据估计,到下世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必须开发新的能源以弥补其短缺。氢的同位素氘和氚在高温下聚合成氦核并释放出中子的过程称为“聚变”。太阳的巨大能源即来源于聚变,而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。如果能在人工可控条件下实现聚变反应,则可以提供几乎取之不尽的能源。和传统能源相比,聚变燃料具有最高的比能。

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即nτ值要达到1014(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。目前实现上述条件的技术途径是磁约束聚变和惯性约束聚变。惯性约束聚变的基本思想是:利用激光或离子束作为驱动源,脉冲式地提供高强度能量,均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸,利用反冲压力,使靶的外壳持续向心运动,压缩氘氚燃料到每立方厘米几百克质量的极高密度,并升温到热核点火温度;驱动脉冲宽度为纳秒级,在高温高密度热核燃料来不及飞散之前,即完成反应过程并释放出核能。实际上这和太阳的聚变过程相仿,只是约束高温等离子体的方式有所不同。上世纪六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  追索小太阳的道路曲折,却前途光明。从爱因斯坦1905年通过相对论推算出智能方程式,这个“改变世界”的工作就已经开始了。怎么一劳永逸地解决能源危机,利用激光“打”出人造小太阳将是科学家们下一步需要攻克的难题。

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  经过几十年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  (本文作者为中国工程院院士、中国科学院上海光机所研究员,摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  

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  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

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  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  现场互动摘选

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  倪既新上海电视台原编导、上海市科技传播学会理事(以下简称倪)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  倪:激光技术应用在我们生活中已经无处不在、无时不有。比如上海世博会的许多场馆都有激光的应用,最典型的就是开幕式绚烂的夜景,其实很多都是激光制造的。范院士您一直说激光是自然界原本没有的东西,是神奇之光。依我的理解,凡是我们人类发明的东西,都是自然界原本没有的,您为什么要强调激光是自然界原本没有的呢?

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  范:这句话也对也不对。从现象来看,确实我们的许多发明都是原来自然界不存在的。但是从本质上看,实际上都是人们对自然界本来就存在的客观规律有了深刻地认识以后,才有了某种技术把这种认识改造,才产生我们现在各种各样的发明。说到激光,我说神奇之光,这还有一段故事。我国的神光一号装置,当时我们叫激光十二号装置,我们想给它取一个名字,因为全世界大型装置都有名字。西方人取名基本都是用希腊神话中的神来表示激光的强大,我们请教了科委领导,她提议用神光,灵感来自《封神榜》,认为激光就是一道神光。

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  说激光是超自然光,实际上不是很确切,本质上讲是对自然规律认识以后,我们人类利用这个规律改造世界产生出来的光。从光来说,因为光是我们地球上最自然的东西,但是光是什么?本质是什么?怎么会发光的?原先并不知道。

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  光是自然界人类生活中最普遍的物质,激光是光中的佼佼者,比太阳光明亮10的9次方倍。同时它又是非常优质的光,可以传到非常远的距离都不发散。这样它就会有各种各样地应用在我们生活的各个方面。

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  倪:能源问题已是世界性的问题,大家都在寻找替代能源,上海世博会里就广泛运用太阳能、风能这些新能源。但从低碳的标准来说,这些方法都不是最理想,因为要制造这些设备,首先我们要付出高碳的代价。相比较您刚才介绍的小太阳是最理想的能源,它是永恒的绿色能源。刚才范院士已经详细地介绍了它的原理、进程,据说现在世界上有了一个共同的组织,中国也参加了。能不能简单地跟我们介绍一下?

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  范:能源问题大家很关心。人类要生存怎么办?能源问题很重要。当然现在的生物能源、太阳能源等都还是现阶段比较现实可行的办法,但很难从根本上解决问题。有人说原子能是一种能源,但是原子能用的原料有限,地球上储量大概只能供原子能用100年左右,而且还有放射性的后遗症。核聚变没有放射性,且100亿年用之不竭。一定是理想的能源。其实用核聚变的这个理想在激光出现以前就已经有了,上世纪40年代末就有人提出,激光是1960年发明的。核聚变的物理条件是首先产生高温,通过放电,微波加热,变成高温等离子。如果这个问题不能解决就不能实现,后来有人想到用强磁场把高温等离子固定,当时很乐观,前苏联放言说到上世纪80年代就可用上核聚变能源,但后来遇到许多困难,因为1亿多度高温高密度等离子体像一匹野马,这个方面经历了许多失败,差一点就要迷路。当时激光一出现,很多人认为激光可以解决这个问题。现在国际上有一个国际聚变能的反应堆,有6个国家研究,现在看起来还不错。

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  倪:我知道您走上科学道路,小时候发生过一件既偶然又必然的事情,家里一个小闹钟,您把它拆了。您总结是这件事情引自己走上科学道路。您分析有两个原因:一个是大胆,对当时的中国家庭来说,小闹钟也是家里不小的财产,您竟然拆了。第二,父母包容,明明知道您在拆,却没有阻止。这些原因造成了中国科学家的诞生。如今的父母对子女成才地盼望比我们小时候不知道要强多少倍。您作为一个走过来的成功科学家,对今天的孩子和父母有什么建议和忠告?

  范:在常熟读初中的时候,母亲把一只闹钟放在我床边,每天早上闹钟准时叫我起床。一天小闹钟突然停了,我怕母亲知道闹钟坏了会不开心,于是瞒着家人,晚上把闹钟拆开,希望弄好。可是刚拆开,里面复杂的结构让我为难,但我并不灰心,有空就拆开闹钟仔细琢磨,很快,闹钟的结构被我搞清楚,但还是难以走动。我到新华书店买了一本有关钟表原理的书,通过细读再动手修理,“瘫痪”的小闹钟又重新走动起来。成功的喜悦激起我对物理的强烈热爱,从此以后,我的物理成绩越来越好。那时,其实我母亲早就发现我在拆闹钟,但是没有来干预我,我母亲还和亲戚说爱迪生小时候不是也摆弄这个摆弄那个吗?就让他去摆弄吧。在我快考大学的时候,当时父亲给我买了很多书,其中对我吸引最大的就是原子能的书,原子能不仅能够做原子弹,也能够发电,很吸引我,也就是因为这样,我决定要去学原子方面的专业。

  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

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  现场听众:神光二号,到底有什么神奇的地方?光发电到底有没有时间表?有些核心技术据说都是国外的,我们中国人有没有?

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

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  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  范:神光二号,实际上是我们整个发展计划当中的一步,我们真正的开始是神光一号。当时是我们第一代的激光器,达到了国际先进水平。用了10年之后,我们认为规模还要扩大,因为有一定的激光能量才能够产生聚变,为适应这个潮流才建造神光二号。实际上它和神光一号性质上是相同的,就是规模上的扩大。神光一号是2束光,神光二号是8束光。另外,我们过去的光是直接激光产生的红外光。神光二号把它变成紫外光,大体上讲就是这些不同。至于说到我们激光发电有没有时间表,当然有,但这个时间表还在不断修改中,所以我今天没有特别讲。其实在上世纪90年代,国际上就有了时间表,大概到2030年实现建造第一个演示性地聚变发电站,再经过10至15年变成商业发电。

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  现场听众:激光手术、激光美容对身体有没有影响?

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  范:所有事情都有两面性,就在于你如何把握,激光在医学美容上应用也是这样。皮肤改变颜色、用激光修正你的视力到底有没有副作用,至少到现在看起来还没有足够的病例案例说明一定会有,但是确实会引起高血压、青光眼,这些据我了解也有个别。你去买药,说明书上会提示可能发生副作用,但是不一定会发生。我们国家在激光的设备出口上产值最大的是激光美容仪器,包括韩国都要用我们的。

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

  (摘自《上海科技报》,王毅俊整理)

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