激光通常被認(rèn)為是根據(jù)量子力學(xué)原理產(chǎn)生的明亮光束。但是一種用聲音模擬激光的新設(shè)備把它帶回了基礎(chǔ)物理世界。
 
把手機(jī)振動(dòng)器依次安放在鋁板上可以形成相干震動(dòng)，這與激光產(chǎn)生相干光的方式相似。此設(shè)備可以證明激光并不限制在量子世界里，這與大多數(shù)物理學(xué)家的觀點(diǎn)相悖。
 
“很多我們平常認(rèn)為與激光相關(guān)的現(xiàn)象事實(shí)上都存在于經(jīng)典物理中。”伊利諾伊大學(xué)香檳分校的物理學(xué)家理查德•韋弗說(shuō)，“無(wú)需量子力學(xué)就能理解。”
 
激光的應(yīng)用十分廣泛，從鐳射筆到武器，但是都基于相同的原理。在受激發(fā)射過(guò)程中，紅寶石棒(第一臺(tái)激光設(shè)備)上的原子吸收光子激發(fā)出電子。被激發(fā)的電子會(huì)重新發(fā)射原始光子和一顆與之同步運(yùn)行的相同光子，生成相干光。電子管兩端的鏡子會(huì)使之來(lái)回反射并激發(fā)出更多的光子。當(dāng)有足夠的光子步調(diào)一致時(shí)，雜亂無(wú)章的光線會(huì)突然轉(zhuǎn)化為完美的相干光。
 
物理學(xué)家大多從量子力學(xué)的角度去思考激光的作用。例如，激光原理是因?yàn)楣獾牟６笮?激光原理是因?yàn)楣庾忧∏墒遣Ｉ?，它們可以聚集在同樣的能量狀態(tài)下。
 
但是韋弗認(rèn)為激光作用并沒(méi)有這么復(fù)雜。“激光的特點(diǎn)可以從經(jīng)典系統(tǒng)中得出，這一點(diǎn)沒(méi)有得到廣泛認(rèn)同。”他說(shuō)，“物理學(xué)們?cè)诓槐匾那闆r下使用量子力學(xué)解釋?zhuān)@會(huì)讓一切變得很復(fù)雜。”
 
韋弗和他的研究生大衛(wèi)•梅滕斯采用小機(jī)械電機(jī)簡(jiǎn)單的模擬激光，方式和手機(jī)震動(dòng)模擬相似。研究者把16個(gè)電機(jī)貼附在薄鋁板上，通過(guò)施加電壓讓它們震動(dòng)。
 
單個(gè)電機(jī)有自己特有的震動(dòng)頻率。但是當(dāng)它們通過(guò)鋁板連接時(shí)，就會(huì)以同樣的頻率震動(dòng)。韋弗說(shuō)，鋁板和產(chǎn)生激光的紅寶石棒作用相同。“各電機(jī)獨(dú)立”運(yùn)行的尖嘯在同步震動(dòng)時(shí)迅速轉(zhuǎn)變成和諧的低鳴。
 
這是非相干光到相干光轉(zhuǎn)變的模擬，韋弗說(shuō)。更重要的是，電機(jī)可以彼此放大以更高的總能量震動(dòng)，該能量比單個(gè)電機(jī)產(chǎn)生能量的總和要大。
 
“我們用許多詞語(yǔ)描述激光——受激發(fā)射、自發(fā)輻射、單頻、超輻射，它們都可以在經(jīng)典力學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)。”韋弗說(shuō)，“它(設(shè)備)看起來(lái)和激光風(fēng)馬牛不相及，但確實(shí)在數(shù)學(xué)上相似。”
 
該設(shè)備也同其他諧振系統(tǒng)有著相似的數(shù)學(xué)背景，如螢火蟲(chóng)的閃爍或人們走過(guò)橋梁時(shí)的腳步。如果這些系統(tǒng)通過(guò)共振波保持同步，它們就可以被看成是某種激光。
 
“如果稍稍激進(jìn)一些，你可能會(huì)說(shuō)千年橋(位于倫敦)也同激光相似。”他說(shuō)。韋弗認(rèn)為聲音激光主要是他“數(shù)學(xué)好奇心”的產(chǎn)物，沒(méi)有期望它能得到實(shí)際應(yīng)用。
 
但是，韋弗認(rèn)為當(dāng)激光1960年剛剛出現(xiàn)時(shí)，也被認(rèn)為是“屠龍之技”，那時(shí)同樣沒(méi)人知道它會(huì)有什么效用。