|
|
湯斯， 1915年生于美國北卡羅來納州格林威爾。 16歲就進(jìn)大學(xué)攻讀物理學(xué)和語言學(xué)，24 歲那年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。湯斯幾乎對每樣事件都感興趣，他是一個達(dá)·芬奇式的人物——一位多才多藝的科學(xué)家。他除了以物理學(xué)家和教授聞名外，也是一位潛泳運動員、旅行家、蘭花栽培家和語言學(xué)碩士，他還是教學(xué)唱詩班的歌手，曾當(dāng)過哥倫比亞大學(xué)附近一所教堂的執(zhí)事。湯斯一踏上社會，就碰上第二次世界大戰(zhàn)。那時，整個國家都忙于為戰(zhàn)爭服務(wù)。年輕的湯斯一心想從事理論物理學(xué)的研究，卻找不到相應(yīng)的工作。最后他只得進(jìn)一家電氣公司，當(dāng)一名雷達(dá)工程師。雷達(dá)工程師的職責(zé)范圍是研究雷達(dá)整體結(jié)構(gòu)和工藝的設(shè)計，而不是搞純理論的研究。但是，湯斯的才能并沒有因此而被埋沒；戰(zhàn)爭需要雷達(dá)，而制造先進(jìn)的雷達(dá)需要扎實的微波電子學(xué)知識。于是湯斯開始悉心鉆研微波電子學(xué)。不久他就成了一位精通微波電子學(xué)的專家，發(fā)明了第一臺微波激光器。 +cg
{[f,J; 成功是從一次失敗的實驗開始的。 BA+_C]%ZJ # mT]j"" 第一次世界大戰(zhàn)時，飛機(jī)速度慢，發(fā)動機(jī)的聲音響。防空部隊靠耳朵聽飛機(jī)響聲來判斷有無敵機(jī)入侵。開始時，請聽覺特別靈敏的盲人監(jiān)聽。后來改用裝有大喇叭的聽音器來偵察敵機(jī)的來去。第二次世界大戰(zhàn)期間，飛機(jī)的飛行速度大大提高了，差不多可以達(dá)到聲音速度的一半。用聽聲音的方法來偵察敵機(jī)實在太慢，往往聽到飛機(jī)馬達(dá)轟鳴聲時，敵機(jī)就快到頭頂上空了。因此，各國都集中科學(xué)家加緊研究制造當(dāng)時剛誕生的電子防空設(shè)備——雷達(dá)。雷達(dá)的核心部分是微波振蕩器，它產(chǎn)生頻率極高的電磁波，通過雷達(dá)天線發(fā)射出去，射向目標(biāo)；目標(biāo)把射到它表面上的一部分電磁波反射回來，被雷達(dá)接收器接收后，在熒光屏上顯示出目標(biāo)的方位和距離。電磁波的傳播速度為每秒30萬公里，比當(dāng)時飛機(jī)每小時幾百公里的速度不知快多少倍，這就滿足了盡早發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的要求；另外靠聽音確定飛機(jī)的方位是很不準(zhǔn)確的，只能知道飛機(jī)在某方位幾十度的一個大概范圍。雷達(dá)卻能以誤差只有幾度的精確度測定飛機(jī)的具體位置。 O]=C#E{ Ek .3 交戰(zhàn)國家都想使自己的雷達(dá)性能超過對方的雷達(dá)，以便能更有效地對付入侵的飛機(jī)，所以千方百計研制新型雷達(dá)。改進(jìn)的途徑之一是把雷達(dá)的工作頻率不斷提高。因為當(dāng)時巳出現(xiàn)了能干擾對方雷達(dá)的**設(shè)備。比如一群飛機(jī)飛來，其中一架飛機(jī)離開機(jī)群很遠(yuǎn)，上面裝著能向?qū)Ψ嚼走_(dá)站發(fā)射強(qiáng)電磁波的設(shè)備。這種強(qiáng)電磁波信號在對方雷達(dá)屏幕上把機(jī)群反射的弱電磁波信號掩蓋住了，使雷達(dá)變成“盲人”，機(jī)群就能悄悄地溜進(jìn)對方上空，這是一種現(xiàn)代電子障眼法。為了對付這種干擾，就要設(shè)法讓自己的雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率和對方干擾電磁波頻率不一樣，而雷達(dá)接收器對本身發(fā)出的電磁波有很高的靈敏度，這樣，對方的干擾就不起作用了。因此，需要研究具有新的頻率的電磁波。
,+L
KJl h8}8Lp(/' 那時，新設(shè)計的雷達(dá)，工作頻率都做得很高，達(dá)到 1 萬兆赫茲，波長 3厘米。理論證明：波長越短，發(fā)射出去的波束就越細(xì)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)確定它的位置的精度就能提高。再有，工作頻率越高，發(fā)射天線可以造得越小，戰(zhàn)地使用，把它安裝在車輛上，機(jī)動性和靈活性提高不少。 (O5)wej =I4.Gf"~f 為了進(jìn)一步提高雷達(dá)的工作頻率， 美國空軍要湯斯研究波長為1.25厘米的雷達(dá)，開拓雷達(dá)技術(shù)的新領(lǐng)域，利用這種新雷達(dá)制造精確的轟炸瞄準(zhǔn)設(shè)備。湯斯預(yù)測波長這么短的電磁波要被空氣中的水汽吸收掉，不能用于雷達(dá)。試驗的結(jié)果證明他的預(yù)見是對的。 ?b$3ob" 9U<Hf32 但是，湯斯并沒有就此止步，而是轉(zhuǎn)過來研究水汽吸收電波的問題。在研究中，他發(fā)現(xiàn)氨具有吸收電磁波等一系列現(xiàn)象，從而創(chuàng)立了一門全新的物理學(xué)科——微波波譜學(xué)，這是一把揭開微觀世界秘密的鑰匙。不久哥倫比亞大學(xué)聘請他為物理學(xué)教授。 _vrWj<wyf 'Ji+c 當(dāng)了教授后，他并沒有停止自己的研究，而是把目標(biāo)集中到如何產(chǎn)生毫米波、亞毫米波的問題上。這是當(dāng)時科學(xué)技術(shù)上一大難題，還沒有人能解決，強(qiáng)烈的求知欲促使他向這一科學(xué)技術(shù)新領(lǐng)域進(jìn)軍。 F,}s$ v C ?7X"~ ~ 那時，產(chǎn)生頻率高、波長短的電磁波，譬如厘米波，都使用相應(yīng)的金屬作為振蕩器的諧振腔；產(chǎn)生波長比厘米波更短的毫米波或亞毫米波，須用比火柴梗還要細(xì)的金屬盒。最難的是盒子的內(nèi)壁必須打磨得十分光潔，而這卻是當(dāng)時的工藝水平所辦不到的。 R{3CW^1 = HE
m) 湯斯遇到難題了。然而，難題的挑戰(zhàn)更激起他的興趣；科學(xué)研究從來沒有康莊大道，關(guān)鍵是要找到一把克服困難、解決難題的鑰匙。 ,b' 4CF l]5%
|
