第二章學生現有科技生活的體驗2
13.激光：人類的希望之光
1958年，美國人肖洛和湯斯發現了激光。兩年後，即1960年7月7日，梅曼宣布：第一台紅寶石激光器誕生。
如果有人問你，世界上什麼光線最亮?你也許會不假思索地回答：太陽光!此話若在50年前回答，也許是對的，至少無人駁倒你。可是現在這樣回答就大錯特錯了。因為有一種光比太陽光表麵的亮度還要強10億倍以上，這就是激光。這種神奇的光，給人類帶來了福音，被稱為“希望之光”。最早提出激光理論的是愛因斯坦。他於1917年在研究光的輻射過程中，提出了“受激輻射”的概念，奠定了激光的理論基礎。但“受激輻射”的理論提出之後的幾十年時間裏，人們對它的研究並不多。因為在自然界的普通光源中，受激輻射的成分非常少，似乎沒有什麼實際應用價值。而且誰也無法預言采用什麼樣的手段就可以改變光源的輻射成分。
1958年，美國科學家肖洛和湯斯發現了一種奇怪的現象：當他們將閃光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子會發出鮮豔的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象，他們提出了“激光原理”，即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵時，都會產生這種不發散的強光——激光。他們為此發表了重要論文。
肖洛和湯斯的研究成果發表之後，各國科學家紛紛提出各種實驗方案，但都未獲得成功。1960年5月15日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為06943微米的激光，這是人類有史以來獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。
同年7月7日，休斯公司在紐約舉行了新聞發布會，隆重地宣布：激光器誕生了!梅曼的方案是，利用一個高強閃光燈管，來刺激在紅寶石色水晶裏的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使其達到比太陽表麵還高的溫度。
時隔一年，1961年8月，中國第一台激光器——“小球照明紅寶石”激光器，在中國科學院長春光學精密機械研究所誕生了。它雖比國外同類型激光器的問世遲了近一年時間，但在許多方麵有自身的特色，特別是在激發方式上，比國外激光器具有更好的激發效率，這表明我國激光技術當時已達到世界先進水平。這台激光器的設計師是王之江教授，他被稱為“中國激光之父”。之後，1975年，我國第一台激光測距儀又研製成功，它的研製成功，為我國大地測量和地震預報研究提供了一種長距離測距的新儀器。1980年，我國首創了醫用高功率激光氣化腫瘤裝置，為治療癌症提供了一個新手段。1994年，世界上第一張立體圖像卡拉OK激光視盤在我國問世。
自從1960年世界上第一台激光器問世以來，激光的家族已進入百花爭豔五彩繽紛的時代。甚至有人認為，所有的物質都可能做成激光介質，構成激光器。目前，激光的應用非常廣泛，可以說已經滲透到生產、國防、科研、醫療和生活的各個領域。比如，近年來激光手術已經在醫學上廣泛應用，在顱腦外科手術中，大夫不用刀，而是利用聚焦到針頭般大小的激光點來為病人做手術，能夠有效地消除神經病變組織，又能避免損傷其周圍的神經。機械工業中的激光打孔機可以在無論多麼堅硬的材料上打孔。在軍事方麵，激光最早的應用是激光測距、激光雷達；另外，激光製導武器發展也很快，特別是激光製導導彈、激光製導炮彈和激光製導炸彈。
目前，人們已經利用激光器研究出完全不同於傳統照相術的全息攝影，實現了激光光導纖維通訊和空間通訊，連人們夢寐以求的受控核聚變也要靠激光來實現呢。
但是，千萬別以為激光很神秘，它早已深入到我們的日常生活之中：在電視機、錄像機的遙控器中就有一個紅外激光半導體發射器，流行的CD、VCD機也是靠激光二極管來讀取光盤上的數字信息的。
20世紀激光的發現和激光器的誕生，是現代科技史上的一件劃時代的大事。
14.斷手再植：中國醫生的創舉
斷了的手難以複活，這在20世紀以前幾成公論。但在1963年1月2日，上海市第六人民醫院的外科醫師創造了奇跡，把一隻從腕部完全軋斷的右手重新接了起來。中國醫生的斷肢再植創舉，為世界的斷肢再植手術開辟了成功的道路。
如何能將完全離斷而瀕於死亡的肢體再植成活，一直是醫學界期待解決的難題。過去人的肢體如果完全離斷，醫生隻能縫合殘端，再裝配假肢。但即使裝配最佳的假肢也不能替代原來肢體的功能。從1903年起，一些外科醫學家先後對斷肢再植進行了研究，但均未獲得成功。
1963年1月2日，上海市第六人民醫院外科主治醫師陳中偉、外科副主任錢允慶等醫學專家對一例右前臂下端完全性離斷的手再植成功。這是世界上首次報道的臨床獲得成功的斷肢再植手術。患者是一位27歲的男性鉗工，名叫王存柏，他的右前臂下端被巨大的落料衝床完全截斷。再植手術開始時距受傷時間約半小時。
手術中，醫生對右上肢近端和離斷端進行常規準備和擴創，並首先為病人接好了手腕部分的骨頭，和九根控製手指屈伸的主要肌腱，又用一種新的套接法，把手部的四根主要血管接了起來，保證了手的存活。接著，醫生對骨端、肌腱、血管、神經組織修整後，用接骨板和螺絲釘固定撓骨，精心縫合軟組織。為防止術後環狀攣縮，將皮下組織與皮膚呈“Z”形皮瓣縫合，然後患肢用石膏托固定。這樣，終於恢複了已經停止四小時的手部血液循環。術後，醫務人員加強護理，注意觀察皮膚溫度和血液循環等。術後1—3周傷口全部愈合。術後7個月，經技術鑒定，情況良好。再植的手能舉重6000克，可執筆書寫或執握茶杯等物。
王存柏的手在恢複書寫功能後，他馬上用受過重創的手寫了一行發自肺腑的話：黨使我斷手複活，中國共產黨萬歲!毛主席萬歲!
同年的11月26日和12月22日，陳中偉和錢允慶又分別做了1例右手掌壓斷再植手術，均獲得成功。他們斷肢再植的創舉，為世界的斷肢再植開辟了成功的道路。
從科學意義上來說，斷手再植成功是顯微外科發展的成果。1960年，美國賈克勃遜和蘇阿銳茲首次在手術放大鏡下做血管縫合。1963年，中國醫生陳中偉、錢允慶等對前臂遠段離斷再植成功並有良好的功能，引起學術界的震動，從此中國在這一領域保持領先地位。1966年，上海的醫生們在6倍放大鏡下進行第一例斷指再植成功；1984年，中國人民解放軍401醫院為1個10指斷離病人再植9指全部成活，再創紀錄；1986年，第四軍醫大學附屬一院及中國人民解放軍89醫院各為1例10指離斷的病人再植10指，全部成活。
中國醫生在這一領域的領先證明了祖國醫學界妙手回春的神力。
15.深海鑽探：海底世界真奇妙
1968年8月11日，一艘名叫“格格瑪·挑戰者”號的科學考察船開始了它的處女航，目的是深海鑽探。經過15年的航行，不僅驗證了大陸漂移說、板塊構造說，而且還有許多重大科學發現。
“深深的海洋，你為何不平靜?”人們不僅是這樣唱著歌，還用現代科學來摸索海底世界到底有多神奇。
深海鑽探是20世紀科學技術史上一項震驚世界的壯舉。1957年，美國學者芝克和赫斯首先提出了鑽穿地殼取得地幔樣品的構想。1961年3月，美國率先在東太平洋海域作了試鑽，但在更換鑽頭時因找不到原鑽孔而中止。要鑽穿地殼的底麵莫霍麵，需耗資11200萬美元。由於耗資太過龐大，這項“莫霍計劃”被美國眾議院投票否決。1964年，美國斯克裏普斯海洋研究所等單位聯合組成了“地球深部取樣聯合海洋機構”，並於1966年製定了“深海鑽探計劃”。
深海鑽探計劃在技術上由“地球深部取樣聯合海洋機構”具體實施，並專門設計建造了高性能的“格格瑪·挑戰者”號鑽探船。從1968年8月11日開始到1983年11月止，曆時15年，“格格瑪·挑戰者”號鑽探船共完成了96個航次，總航程累計達60萬千米，在除了北冰洋外的各大洋的624個鑽位上鑽井共計1092口，取得了岩芯95000餘米。
“格格瑪·挑戰者”號科學考察船通過廣泛的考察，證實了埋藏在大洋底下的礦產資源遠比埋在陸地下的礦產資源要豐富得多。在墨西哥灣、南極羅斯海區都發現了儲量可觀的油氣；在紅海底和地中海底熾熱的裂縫裏發現了含金、銀、銅、鐵、鋁、鋅的多金屬軟泥。在海底鑽探過程中，科學家們將鑽頭鑽入海底後就一根一根地放下鋼管，再將這些鋼管連同挖取的岩芯一起拉上來。截開後縱向剖開，一半送往美國研究，一半在船上進行分析、檢測。世界各國都被深海科學鑽探的結果所吸引，並且有越來越多的科學家參加了“格格瑪·挑戰者”號的工作。
1983年11月，“格格瑪·挑戰者”號完成了最後一個航次，正式退役，並由一艘名為“喬迪斯·堅決”號的更先進的鑽探船所取代。“格格瑪·挑戰者”號在15年科學的考察中，獲得了多項重要發現，改寫了地球演化曆史，為海洋科學寫下了輝煌的一頁。因此它的退役也成為重要事件。
“深海鑽探計劃”在技術上的突出成就在於：20世紀70年代先後研製成功新的鑽孔裝置和液壓活塞取芯技術，後者能夠取得數百米長的原狀岩芯樣品，為高精度的古氣候學和古海洋學研究奠定了重要基礎。
“深海鑽探計劃”的實施為驗證和發展板塊構造學說立下了豐功偉績，並重現了中生代以來古大洋環境的演變，從而創建了古海洋學等新學科。
今天，海洋的奧秘仍是各國科學家關注的焦點，海洋永遠是個迷人的世界。
16.智能機器人：像人一樣聰明
如果將來有一個智能機器人國，那麼，1968年應當是特別值得紀念的建國年。
1968年，美國斯坦福研究所研製出了世界上第一台智能機器人，這就是第三代機器人(第一代機器人屬於示教再現型，第二代機器人則具備了感覺能力)，它不僅具有感覺能力，而且還有獨立判斷和行動的能力。
這台智能機器人用三個輪子當腳，裝有“貓胡須”式的觸覺傳感器，用電視攝像機當眼睛，頭上裝有天線，由大型電腦通過天線進行遙控。為了測試這台智能機器人的智力，斯坦福研究所對它進行了一次有趣的試驗。他們在房間中央放了一個平台，在台上放了一隻箱子，同時在屋角放了一塊斜麵板，然後命令機器人爬上平台，將箱子推下來，一直推到門外。機器人接受指令後就開始迫不及待地到處找箱子。一開始，它想盡了辦法都無法登台，隻好圍繞著平台亂轉。20分鍾後，它終於看到了屋角的斜麵板，於是高興地跑過去將斜麵板推到平台前，沿著斜麵板登上了平台，把箱子推下來，並一直推到門外，順利完成了人們交給它的任務。