晴川
有什么東西看不見摸不著卻很重要?這話真是老生常談了,當然是空氣啊,沒有空氣人就會被憋死啦。但是請注意,自從有了霧霾,這個答案就不夠嚴謹了。
那符合條件的還有誰呢?不少呢,不過今天我們要隆重推出的是電磁波!可是,電磁波有很多種??!沒錯,我們就說說能看見的電磁波,也就是大家熟知的光吧。
有了光,有了世界
光是看得見的,我們看見的一切總的說來都是光,而不同的顏色,就是進入我們雙眼的光是由波的波長所決定的。光線在我們的雙眼內(nèi)經(jīng)過了折射后,被感光神經(jīng)所接收,將信號傳人大腦。所以沒有光就沒有信號,沒有信號就什么也看不見,也就不能感知五彩斑斕的大千世界。
于是,人們白天依靠太陽,晚上依靠月亮。如果人類當初一直安逸于日月的恩賜,歷史也許就此打住了。幸虧,就像神話中普羅米修斯偷走天火一樣,人類發(fā)現(xiàn)了“火”。
火是最早的人造光源,當然,也是人造熱源(太陽是天然熱源)。光和熱就此形影不離,光自己也日漸忙碌起來,工作量越來越大,工作種類也就越來越多。
戰(zhàn)場上的新武器
除了照明,光還能干什么?我的答案,你一定吃驚:打仗!
難道是激光導彈?不,還沒那么先進呢。我要說的是兩千兩百年前的事,那個時代有一名杰出的科學家——阿基米德,他的武器名稱叫“死光”。之所以叫這個名字,不是說憑它能讓敵人死光光,而是說這是一種具有強大破壞力的光學武器——聚光鏡。憑借它,阿基米德僅僅帶著幾百名婦女就燒光了進犯的羅馬艦隊,當然這只是傳說。
之所以說是傳說,是因為人們到現(xiàn)在還沒有成功再現(xiàn)當時的壯舉。但要斷定其是偽造,也未免低估了古人的智商,何況還是大名鼎鼎的阿基米德。事實上,美國麻省理工學院教授華勒斯帶著學生們也重復過這個實驗,實驗結果相比之下打了個折扣,木頭冒了煙,但是沒有起火。不過不管怎么說,光作為武器,至少在今天實現(xiàn)了它的價值,這一點是毋庸置疑的。
到了近代,光又被賦予了全新的工作。其中最神奇而又最重要的是物理學界經(jīng)常提到的“光電效應”,這種效應最終被應用于太陽能發(fā)電。這樣一來,光和電也分不開了。那么這門親事又是如何搭上的呢?
光電結緣
偉大的物理學家愛因斯坦告訴我們,光不但是波,而且是粒子。二者的區(qū)別在于,波沒有辦法一個一個地數(shù),而粒子是有個數(shù)的。簡單說來,光到了微觀尺度,即原子尺度時,就能被看作粒子,這個粒子的名字叫“光子”。
光子是能量,就像我們平時吃的飯。金屬內(nèi)部無限放大后是一大堆原子,原子的外部則是電子。像人一樣,電子不吃東西時都比較老實,吃飽了(光子)就開始閑逛,逛來逛去,就逛出了金屬表面。而電子帶負電,少了它們,金屬的表面就開始帶正電,會吸引金屬內(nèi)部的電子往外跑(正負相吸)。于是一邊吃,一邊逛,一邊跑,跑跑逛逛,就逛出了電流。這大致就是光電效應的過程,如此看來,光不僅敬業(yè),也很有犧牲精神。
這個發(fā)現(xiàn)在當時可謂石破天驚,于是有更多的人琢磨出更多的花樣來。
首先是激光,這大概算是光電效應的類似過程。具體表現(xiàn)為電子吃掉光子之后,不往外逛了,大家一塊喊“三二一”統(tǒng)一往外吐光子,吐出來的同步率極高,學名叫做“受激輻射”是也。
再然后,化學家也不放過這么好捏的軟柿子,很快,“光催化”問世了?;瘜W反應本身也是能量變化過程,所需能量過高作為一大難題始終困擾著很多人?,F(xiàn)在好了,用光子喂飽電子,然后使喚電子,簡單粗暴,確實很吸引人。
最后有人問,還有更多的花樣嗎?答案是:有!有的是。
到了二十一世紀,只有你想不到,沒有它做不到的。比如光柵,比如光譜技術,比如偏振片(看立體電影用的)。如果在自然界內(nèi)選拔一個勞模排行榜的話,光一定會“光”榮上榜。值得欣慰的是,光的利用既不像火力發(fā)電和核能發(fā)電那樣帶來那么多污染和廢料,也不像風力那樣要看它的心情,唯一的問題就是光很纖細,需要尋找最能哄它高興的光伏材料。
瞧,光是個多有性格的大忙人呀。