西奥多·梅曼

1960 年 5 月 16 日下午，加州马利布的一间实验室里，两个人把闪光灯的电压一档一档往上调。五百伏时屏幕上只有红宝石本来的荧光；过了九百五十伏，波形突然窜起来，衰减时间急剧变短。梅曼后来写道：「瞧，就是它！激光诞生了。」那是人类第一次造出相干光。

在丹佛修收音机

西奥多·哈罗德·梅曼 1927 年 7 月 11 日生于洛杉矶。父亲阿伯拉罕是 AT&T 的电气工程师，家里有一间小实验室。梅曼从小跟着父亲摆弄电子：自己焊真空管音频放大器，和父亲比谁的频响更平——最后的裁判是一张 78 转唱片，里面录着蒸汽机车发出的高低音。少年时他随家搬到丹佛，靠修收音机和小电器挣零花钱。还不满十八岁他就报名进了海军，在雷达与通信岗位上接着摸设备。

战后他进科罗拉多大学读工程物理，毕业后到哥伦比亚大学读了一年物理研究生，再转到斯坦福。在那里他遇到了威利斯·兰姆——兰姆正需要一个懂精密电子测量的人，梅曼正好是。他负责搭电子学、装光学，用来量氦原子某个激发态的精细结构。1955 年他拿到博士学位，论文 1957 年发表在《物理评论》上，署的是兰姆和他的名字；兰姆那年拿了诺贝尔奖。

红宝石

拿到学位后他去了休斯飞机公司的研究实验室，先在库尔弗城，做原子物理。第一件活是为陆军通信兵在新泽西蒙茅斯堡的实验室造一台低噪声微波接收机：他用红宝石做微波激射器的前置放大，并且把红宝石本身当作介质填进谐振腔，腔体尺寸缩到三分之一，磁铁只要三百四十克，整机的增益带宽积比当时最好的水平高出一个量级。

红宝石因此成了他熟悉的东西。1959 年年中他转向激光，把肖洛与汤斯 1958 年那篇论文拆开逐条读，判定他们提的钾蒸气方案在设计上有不少毛病、做不出来，并把问题改写成增益与反馈的语言。

更要紧的是红宝石本身。肖洛公开说过，红宝石里那条终点是基态的跃迁不适合做激光，因为基态抽不空；他并且引用了一个很低的红宝石荧光量子效率测量值，据此把粉红宝石排除在候选之外。梅曼没有被说服。他和助手 D’Haenens 用微波方法量了闪光灯照射下红宝石基态布居数的变化：大约有 3% 的离子被抽走，闪光灯的光约 1% 耦合进棒里。据 D’Haenens 回忆，从那天起，梅曼就知道这台激光器能成。

1960 年初实验室搬到马利布，这一搬推迟了正式演示。

1960 年 5 月 16 日

装置架在工作台上：闪光灯接在电源上，触发极接在点火线圈上，红宝石棒从端面的耦合孔里透出的光经过一台单色仪打到光电倍增管，信号接到休斯的记忆示波器上。梅曼说，那天下午只有他和 D’Haenens 两个人在做、在看。

第一次试打，电源升到约五百伏，屏幕上果然出现波形——那是红宝石荧光的记录，衰减时间约三毫秒，正是上能级的寿命。他们把电压一档档加上去，峰值按能量成比例地涨，衰减时间不变。然后越过九百五十伏：峰值强度猛窜，初始衰减时间急剧变短。梅曼在回忆录里写下「瞧，就是它」，后面紧跟一句「激光诞生了」。

D’Haenens 记住的是另一幅画面：「我欣喜若狂，泰德却很平静——这件在历史上分量如此之重的事，让他生出了敬畏。」随后的测量确认，红宝石的 R₁ 线显著变窄了。

两页纸

梅曼把结果写成一篇短文投给《物理评论快报》，被退了。据汤斯后来转述当时经手此稿的编辑帕斯特纳克的说法，退稿的理由是：梅曼那年 6 月刚发表过一篇讲红宝石光激发的文章，里面讨论了能级间的弛豫时间，这篇新稿看起来只是同一件事的继续。

他转而投《自然》，8 月 6 日刊出，题目是《红宝石中的受激光辐射》，正文两页，只报了一件事：用光泵浦在一种荧光固体里实现了负温度，得到波长 6943 埃的受激辐射，材料是红宝石（氧化铝里的铬）。

论文里没有「看见一束明亮的红光」这类话，而这恰恰是当时人们心目中的激光标志。汤斯为此专门去问过休斯的人，他们确实没有看见。梅曼的装置本来也不是为射出一束光设计的；真正的证据是他拍下的光谱：受激辐射把红宝石荧光那一片很宽的谱线收窄了。这一条正对上肖洛与汤斯两年前的理论预言。

1960 年 7 月 7 日，休斯在纽约向媒体公布了这件事。随之而来的是头版上的「死光」标题和科学家那边的半信半疑——毕竟《自然》那两页还没印出来。不久之后，休斯的实验室和贝尔实验室肖洛的小组各自在墙上看到了红宝石激光打出的红色亮斑。

谁发明了激光

这件事从来不是一个人的，三方的主张也没有一条能覆盖全部。把三种说法并排放着：

• 肖洛与汤斯给出了可以照着做的方案。他们 1958 年在《物理评论》上提出开放腔——用一对相对的反射镜挑出沿轴来回的模式，这至今是几乎所有激光器的骨架；专利在 1960 年 3 月 22 日获批，申请日是 1958 年 7 月 30 日，内容是气体介质的激射器。
• 梅曼做出了第一台能工作的装置，用的是红宝石。他的专利申请 1961 年 4 月 13 日递交，1967 年 11 月 14 日获批，号数 3,353,115，名称「红宝石激光系统」，权利人是休斯飞机公司。
• 古尔德主张想法先到他手里。当时他也在哥伦比亚读研究生，1957 年把构想记进笔记本，并在那本笔记里造出了 laser 这个词；1959 年 4 月 6 日他递交申请，被专利局驳回，此后是三十年的官司。1977 年 10 月 11 日他拿到 4,053,845 号专利（光泵浦激光放大器），此后又陆续拿到几项，到专利到期为止，据估计从许可费里得到约三千万美元。

1964 年的诺贝尔物理学奖给了汤斯，以及各自独立提出同一原理的巴索夫与普罗霍罗夫。梅曼和古尔德都没有拿到。 直到今天，这件事也没有一个让所有人都满意的写法：专利局和法院裁定的是谁先在法律意义上占住某项权利要求，诺贝尔委员会奖的是某一类基础性工作，而工程史上认的是「第一台能工作的装置」——这三件事的标准并不相同。

之后

1962 年他离开休斯，自办 Korad 公司做高功率激光器，几年后卖给联合碳化物；1968 年他另办 Maiman Associates。1976 年他加入 TRW，负责研发管理，1984 年从那里退休。

荣誉来得比发明晚得多：1984 年他因「红宝石激光系统」入选美国发明家名人堂，同年与哈恩、赫希共享沃尔夫物理学奖，表彰词写的是「实现了第一台可工作的激光器，那台脉冲三能级红宝石激光器」；1987 年他又因「实现了世界上第一台激光器」获得日本国际奖。他一生为激光在医学上的用途自豪，是英国皇家外科学院里唯一的非医师成员；他也一直说自己是十二世纪哲学家摩西·迈蒙尼德的后代。

晚年他有一部分时间在温哥华，是西蒙弗雷泽大学的兼职教授，并在那里把回忆录《激光历险记》写了出来（2000 年出版，2018 年由施普林格出了扩充版）。2007 年 5 月 5 日，他在温哥华去世，七十九岁。

他留下的是一门几乎无处不在的行当。1960 年那台机器给出的只是一次闪光——闪光灯亮几毫秒，出来的是脉冲而不是连续光；但正如汤斯所说，那两页论文「按每个字算，也许是《自然》一百年来所有好文章里最重要的一篇」。