第5版()
专栏：
让激光在新技术革命中起飞
翁文泉 章志鸣
国际上新技术革命正在兴起。激光将与电子计算机、生物工程、光纤通讯、新型材料一起成为新技术革命的先导科学技术，并对这些科技领域的发展产生重要的影响。激光必将在我国形成新兴工业，成为改造若干传统工业的重要技术。
激光技术在以信息为主导的新技术革命中将起重要作用。光传感器、光通讯、光计算、大容量光学存储器、激光印刷，是未来信息社会中信号传输、存储、处理、显示所不可少的关键技术。用半导体激光器作光源，通过一根比头发丝还细的玻璃纤维，能同时传输八万路电话或几十套电视节目；新发展起来的光盘存储技术，其存储密度比磁盘高一百倍，为信息存储开辟了广阔的前景。
激光将为研究和分析物质及其微观运动规律开创崭新的局面。如用激光进行核燃料同位素分离，能大幅度地节约能耗，降低成本；激光光谱学在研究原子、分子的微观运动方面，可获得新的物质运动规律，促进对化学反应的研究和材料科学的发展，并在分子生物学上促进遗传工程以及作物育种的研究。
在未来的社会中，国民经济的主要方面仍然是传统工业。激光的作用不仅在于它本身能形成新产业，还在于它对其他新产业的发展和传统工业的改造以及更新换代发挥重要作用。
激光在生命科学上已形成一个重要的分支——激光医学。激光与微型计算机、微电子技术互相结合，将产生许多划时代的医疗诊治仪器，比如光刀在骨科和肿瘤切除上有着特效，激光和血卟林等光敏物质相结合用于治癌，出现了可喜的迹象。
激光数字式声唱片和电视唱片，可以与微型电视机、录音机等结合而成为家用电子的基本设备。
此外，激光与受控核聚变、高能激光武器等尖端科学的发展，更是休戚相关。
当然，激光的可能应用远不止这些。随着短波长、可调谐、大功率、同步辐射激光器的发展，一定会开拓出新的应用前景。有人认为，光技术将引起一场超过电子技术的产业革命。但近期实用的仅是激光信息处理、激光热加工、医疗器械、激光检测等。这一方面是由于激光仅有二十三年的历史，另一方面它是知识密集、技术密集的产业，需解决一系列的技术问题。如激光器工艺需要激光物理知识、测试方法、激光束与物质材料相互作用的基本理论。激光应用需精密光学、精密材料、电子技术等，它们的发展又依赖于材料、计算机、微电子学等，也就是依赖于新技术革命的进展。
面临世界新技术革命的挑战，我们必须加速发展我国的激光事业。我国激光起步不算晚，在过去二十多年中取得一批很有水平的科研成果，使得不少企业提高了经济效益，特别是将激光应用于医疗，获得了一定的国际声誉。目前，我国已形成了一支一万多人的激光科学技术队伍，建立了相当规模的研究所和实验室，有二十一所高等学校设置了激光专业，培养了数以千计的激光专业人才。但是，我国还没有真正形成激光工业。我们必须树立发展激光的战略思想，制定长远的发展规划，加强集中统一领导，搞好研究工作和中试生产，逐步形成专业化工厂；资金要用在刀刃上，避免低水平的重复。还要十分重视应用激光技术对传统工业进行改造。我们坚信，只要能有一个高瞻远瞩的规划和正确的科技政策，并有与之相适应的体制，我国激光工业必定有飞速发展，在未来的新技术革命中发挥应有的作用。
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专栏：书评
数学与社会进步
——从《纯粹数学与应用数学专著》丛书说起
王梓坤
在反映科研成果方面，科学出版社做了许多有益的工作，其中尤以1978年开始出版的《纯粹数学与应用数学专著》丛书最为显著。这套丛书的宗旨主要是：反映和总结我国数学科学研究的一些成果，介绍有关方面的进展，促进数学的发展，加强国际间的学术交流。迄今该丛书已出版十三本专著，还有一些选题正在准备出版。丛书以自己的学术水平引起了国际数学界的重视。美国格罗斯瓦尔德教授在评论这套丛书的第一本时说：“华罗庚与王元的书是对数值积分、微分方程与积分方程求解法的一个最有价值的贡献。本书的很多材料都是属于作者自己的，而且在很多情况下，本书建议的方法都导致最精密的结果并使计算量达到极小”；“就抽象的纯数学的实际用处而言，这本书本身就是一个光彩夺目的例证。”
数学发展到今天，已成为许多科学技术的基础，连一些社会科学如经济学、管理学，也完全离不开数学。数学不仅在一些日常的科技问题中得到了广泛的应用，而且为一些重大发现提供有力的武器，有时甚至还会走在发现之前，作为先行的指导思想引导人们进行探索和研究。圆锥曲线理论之于天体运动、黎曼几何与张量分析之于相对论、群论之于基本粒子，都是很好的先例。在人类社会发展的长河中，数学和数学家做出了卓越的贡献。这是一方面。另一方面，由于数学的高度抽象和计算的复杂性，现代的数学内容和数学家的工作很难为一般人所了解。人们往往不理解某些数学研究工作的意义，因而大都采取敬而远之的态度；甚至误认为数学家只要一支笔、一张纸、几本书就行了。这样，在制订科学发展规划时，就很可能把数学放在一个小角落里，对它缺乏应有的热情和扶持。这就是目前数学发展中的一个矛盾。
的确，相对于一些学科来说，数学是索价最低的，社会对它的投资很少，而它的报答却很大。不过，事物在不断发展，那种一支笔一张纸的研究方式已成为过去。正如研究计算机的人需要面对计算机一样，今天绝大多数的数学家需要面对实际，面向经济建设。他们必须与生产部门及其它学科协作，从实际中提炼数学模型，使用先进的计算工具和图书资料，进行国内外的学术交流，这样才能解决实际中的数学问题。现代数学的发展需要聪明才智，需要勤奋和毅力，更需要整个社会的关心和支持。这就要鼓励优秀青少年攻读数学，使我国数学界人才辈出；改善数学工作者的研究条件；及时反映和应用所取得的科研成果，争取社会的了解；在科学发展规划中把数学放在应有的位置上，这些都是值得高度重视的事项。
除了上述的专著丛书之外，科学出版社还出版了《现代数学基础丛书》和《计算方法丛书》，它们在培养数学人才方面起了很大的作用。今年是科学出版社成立三十周年，作为读者，我预祝科学出版社在今后的工作中，为祖国的科学事业作出更大的贡献。
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专栏：科学知识
什么是激光？
黄潮
激光也是光，但它与一般常见的普通光不同。我们不妨打一个比喻：
假定展览馆正在举行新产品展销会。傍晚闭馆的时候，大批观众连续不断地涌出大门，这些观众的特点是，穿着不同颜色的衣服，奔往不同的方向，脚步是杂乱无章的。
另有一队解放军战士整队从宿营地出发奔赴训练场，他们经过营房大门的时候，其特点是：穿着颜色相同的军装，排成齐整的队伍，朝着一个方向行进，步伐是整齐一致的。
在这个比喻中，参加展销会的观众好比是普通光，那一队战士就好比是激光。从技术角度来说，激光与普通光不同之处，就是它具有良好的单色性（颜色一致的军服）、方向性（朝着一个方向行进）和相干性（步伐整齐）。大家都知道，一支训练有素的部队具有很强的战斗力。同样，激光要比普通光强得多。将中等强度的激光光束会聚，可以在焦点处产生几千度到几万度的高温。用几百瓦的激光可以轻易地烧透几毫米厚的钢板。就是一束功率只有一毫瓦的氦氖激光，其亮度也比太阳光高出大约一百倍！当前，激光已经在国民经济领域和军事、科研等各个部门里得到比较广泛的应用。
激光是怎么产生的呢？
顾名思义，激光是受了刺激才发出来的光，换句话说，是人为产生的。要想获得激光，必须具备以下三个条件：
一、要有能发出激光的物质，我们称之为激光工作物质。已经发现能产生激光的工作物质有气体、液体、固体、半导体等上千种。它们能发出从近紫外到远红外区各种波长（也就是各种颜色）的激光。上面提到的氦氖激光就是其中比较典型的一种，它的工作物质是氦气和氖气，所以这种激光器是一种气体激光器。它能发出几种不同波长的激光，其中，以可见的红光应用最广泛。
二、要有一个刺激工作物质使其发出激光的能源，我们称之为激励装置。激励装置的工作方式有很多种，例如用光来激励，用气体放电、化学反应、电子束、热能以至核能来激励等。激光的能量不是工作物质自身产生的，是从激励装置中，通过与其他形式的能量（如光能、电能、化学能等）转换而得来的。
三、要有一个能使光来回反射的装置。这样，才能使光经过振荡放大而越来越强，成为一束激光。这个装置我们称之为谐振腔。这种谐振腔大都由两块互相平行的反射镜（或反射面）组成，谐振腔的轴线与反射面垂直，光就在这两个反射面之间来回传播，与轴线平行的光经多次反射达到一定强度后透过一块反射镜射出去。这个腔非常重要，没有它，受激发出的光就会象霓虹灯发出的光一样，射向四面八方，成不了一束强有力的激光。
具备了上述三个条件就可以得到激光了。以氦氖激光为例，就是将氦气和氖气以一定比例和压力充入一支玻璃管中，玻璃管两端用两块反射镜密封，安上阳极和阴极，通过加电压而放电，就能得到一束鲜艳夺目的红色激光。
激光是六十年代初问世的，至今才二十多年，却获得了飞速的发展。它的生命力就在于它和许多学科、许多技术领域是相互渗透、相互补充、相互促进的，人类的生活离不开光，人类的未来也离不开激光！
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专栏：草木“百家姓”
大有益于人类的橡胶树
筱流
有哪位同志从未接触过橡胶吗？从婴儿用的奶嘴到小学生用的橡皮，人们日常必备的胶鞋、热水袋、自行车……我们天天都要和橡胶打交道。橡胶是橡胶树皮分泌的白色乳液经加工提炼而成，具有高度的弹性、优良的绝缘性，以及耐曲挠、耐磨擦等特点，与钢铁、煤炭、石油并列为四大工业原料。请看如下数字：一台拖拉机上，有一百二十九个橡胶零件；一辆货运卡车所用橡胶制品的重量达四百公斤左右；一架大型客机需要配十万多个橡胶零件；一艘万吨轮船需要十吨左右的橡胶制品……人类的生产、生活都离不了橡胶，橡胶树真是造福于人类的宝树。
橡胶树到我国落户，仅有八十年的历史。橡胶属大戟科热带植物，因叶柄上长有三片椭圆形叶子，也叫三叶橡胶树。它的老家远在巴西亚马逊河的热带森林里，喜高温、多湿、降水均匀、风力较小的环境条件。新中国诞生后，我国橡胶事业得到很大发展，植胶工作者不仅把橡胶树北移到北纬二十五度、海拔一千二百多米的地方，而且在品种培育、植物保护、胶乳加工、综合利用方面，都取得了令人瞩目的科研成果。海南岛保亭热带作物研究所橡胶种质库，搜集种植了国内外一千多个橡胶无性系品种，其中包括采用花药在试管中培育成的植株。地处西双版纳的云南省热带作物科学研究所，研究出橡胶种子油的精炼方法，使这种原来只能充作油漆、肥皂原料的植物油，进入了人们的厨房、餐桌，它对软化血管、防治冠心病大有益处。过去橡胶树更新后只能当柴烧，现在经过处理，变成了上等的建筑和家具用材。
橡胶树全身是宝，在适宜种植的地区，它的队伍还应继续扩大。
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专栏：
激光在我国的应用
方正
我国第一台激光器于1961年问世以来，激光已在工业、农业、医学、科学研究和国防建设等方面获得成功的应用。
激光打孔 我国钟表宝石轴承已全部采用激光打孔。激光快速打孔机的效率，比机械打孔高七十倍。
激光焊接 激光可以焊接许多难以焊接的金属材料和特殊的微型零件，并能达到优质水平，提高效率二十七倍。
激光切割 激光可以切割钢板以及尼龙、塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料。由于激光能在切割的同时将尼龙色带的边缘自动熔凝收边，解决了机械切割时带边起毛的问题，大大提高了质量和工效。
材料热处理 激光对材料进行表面局部热处理，如拖拉机缸套内表面淬火，可使缸套寿命延长一倍以上。
准直导向 各种激光准直仪、导向仪、水准仪等已大量用于采矿、造船、建筑、机械安装等行业。
激光测量 用激光测量长度、角度、速度、薄膜厚度、细丝直径、表面光洁度、硬度、材料热导系数，检测材料成分、纯度以及内部缺陷。激光测量是非接触测量，不损坏被测物体，适用于在生产线上快速测量，可按测得的结果及时进行生产过程的控制。
激光印刷排版 目前，可贮存一百多万个字体、字号的汉字和一千三百多个外文字母和线条、花边符号的计算机一激光编排系统已运行。
大屏幕显示 激光光阀大屏幕显示机具有显示面积大、图像清晰、精度高等优点，还能进行多种颜色的显示，可及时显示飞机的动态轨迹及有关参数，适用于交通枢纽的指挥和调度。
激光医学应用 激光已用于治疗一百五十多种疾病。利用柔软的光学纤维传送激光束，配合内窥镜，可以不用切开腹腔，直接将激光束导入胃、十二指肠，对准病变部位进行激光照射。除了临床治疗以外，激光还用于医学诊断和机理研究。
其他 激光在作物育种及生物遗传工程上的应用，在光纤通讯中的应用，在分离同位素和核聚变等方面的应用，也正在展示出诱人的前景。（附图片）
北京光电技术研究所激光参量测试中心的科技人员，正在对北京科学仪器厂研制的100毫米氦氖激光管的模式进行测试。
何琳琳摄
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专栏：卫生与健康
现代人工器官的研究
中国医学科学院基础医学研究所 杨子彬
当人体器官因病伤不能用现有的方法救治时，医疗技术已经有可能给病人使用一个人造器官，取代病损器官，修复其功能。这就是现代人工器官的研究。
美国、日本、苏联、联邦德国都制定了计划，建立学术团体和研究机构，开展人工器官的研究。我国对人工器官的研究也很重视，1978年国家科委成立了生物医学工程专题组，制定了人工器官研究规划。1982年成立了中国生物医学工程学会人工器官及生物材料专业委员会。近年来，我国人工器官的研究和应用有了迅速的发展。
目前，临床上更换器官有两种：一种是同种异体的自然器官移植，也就是移植尸体上的器官，取代病损器官。另一种是置换人造的器官，来替代病损器官。前者因为器官来源困难，再加上器官移植后的免疫排斥问题没有完全解决，因此不是解决更换器官的唯一办法。而人工器官的置换，就不存在这些问题，为广泛临床使用创造了条件。
当前已有不少种人工器官达到临床实用阶段。如人工肾就是利用半透膜血液透析的原理，将病人体内有害的废物排出体外，将人体所必需的物质输入体内，以能代替部分肾功能。这是治疗急、慢性肾功能衰竭的有效方法。
人工胰是一种用人工的方法替代胰腺，释放胰岛素，治疗糖尿病的装置。大型人工胰在一些国家已成为商品。近年来又研制出小型携带式人工胰，重量有的不到二百克，使糖尿病病人免去了每天注射胰岛素的痛苦，血糖得到满意的控制。
人工心肺是一种暂时代替心肺功能的机械。当心脏动手术需要暂时停跳时，替代心肺功能，维持气体交换和血液循环，是现代心脏外科不可缺少的设备。人工心肺机的应用，明显提高了心脏病的手术治疗效果，降低了死亡率，使心脏外科有了显著的进步。
心脏病是造成人类死亡的重要原因之一。对晚期心脏病患者来说，人们想用人造心脏的办法解决治疗问题。美国、日本、联邦德国、苏联、法国、澳大利亚等国都相继组织了力量投入研究，人工心脏试验动物存活最长已达三百余天。1982年美国犹他大学为一位心脏病晚期患者克拉克换上了人工心脏，从死亡边缘将他的生命挽救回来。靠这颗重三百克的人造心脏，他生活了一百一十二天，这是医学史上一件大事，轰动了全世界。
总之，可以说，现在除大脑外，没有一个人体器官不在进行人造器官的研究，而且都已试用于临床，收到了效果。
目前，多数人工器官尚处于实验探索阶段，还存在很多难题有待解决。研究人工器官，需要医学、生物学、工程技术（如生物材料学、生物力学、电子学、高分子化学、自动控制、精密机械、信息技术）等多学科的大协作，在解决人工器官研究问题的同时，也促进各有关学科的发展。人们预测，二十一世纪的医学特点之一，就是人工器官在医疗中的广泛应用。