亚历山大·普罗霍罗夫

1964 年诺贝尔演讲上，普罗霍罗夫提了一个问题：受激辐射是爱因斯坦 1917 年就写下的，原则上，激光器在 1940 年以前就能造出来，为什么量子电子学直到 1950 年代才诞生？他给出的答案，恰好也是他自己的来路。

生在澳大利亚

普罗霍罗夫 1916 年生在澳大利亚昆士兰州北部的小镇阿瑟顿，十月革命后，1923 年他随父母回到苏联。1987 年，阿瑟顿为他挂上了一块纪念牌。

他 1934 年进列宁格勒大学物理系，听过福克讲量子力学和相对论。1939 年毕业，到莫斯科列别杰夫物理研究所的振荡实验室读研究生，研究无线电波怎么传播。

1941 年 6 月他应征入伍，在战争中两度负伤。1944 年第二次负伤后复员，他回到同一个实验室，改做非线性振荡的研究。

无线电人的优势

战后他研究同步加速器里电子发出的厘米波辐射，1950 年起转向无线电波谱学，身边聚起一群年轻人，其中就有从前线回来的巴索夫。

他在诺贝尔演讲里解释了为什么突破来自这一群人。光学频段里，热平衡下上能级几乎是空的，光谱学家可以完全不管受激辐射，有人甚至把它当作理论家的「花招」。可在微波频段，上下能级的粒子数差不多，受激辐射实实在在地削弱着吸收，做无线电波谱的人每天都得跟它打交道。而放大、反馈、振荡、谐振腔，又全是无线电工程师的看家本领。他说，所有零件早就分头存在，只差一步综合。

1954 年，他和巴索夫发表了氨分子振荡器的方案，随后做出了实物，与美国汤斯小组的工作互相独立。1955 年，两人又提出了三能级抽运法——用外加辐射把粒子泵到高能级，在中间能级上攒出反转。这个原理后来被各类激光器广泛采用。

从封闭腔到开放腔

微波激射器成功之后，激光器却又等了五六年。普罗霍罗夫在演讲里说，卡在两件事上：一是在光频段怎么造出粒子数反转，二是没有适合光波的谐振腔。

无线电工程的谐振腔一路从线圈加电容，变成与波长同尺寸的封闭金属腔。可光的波长不到一微米，这条路走不下去。1958 年，他在提出一种远红外激光方案时，建议用一种开放式谐振腔——实际上就是一台法布里-珀罗干涉仪，两面镜子相对而立，腔体尺寸远大于波长。同一年，美国的肖洛与汤斯也独立提出了同样的结构。

他还在 1955 年开始研究晶体的电子顺磁共振，和马年科夫一起测了红宝石的谱。据他的诺奖自传，这项工作让他们在 1957 年提出红宝石可以用作激射材料，并建成了多种固体激射器，其中一台 21 厘米波长的激射器后来用在研究所的射电天文站上。三年后，世界上第一台激光器用的正是红宝石。

学术之外的担子

1960 年代，普罗霍罗夫的研究转向固体激光和强光下的多光子过程，1963 年他还和合作者提出了利用双光子跃迁的激光器。与此同时，他担起了越来越多学术之外的职责：1969 年起主编《苏联大百科全书》，1982 年起领导从列别杰夫所分出来的普通物理研究所。

他在演讲结尾展望过一件事：如果能造出频率可以任意调节的激光，就能专门激发分子里某一根化学键，让化学反应朝指定的方向进行——「它的解决也许会在一系列化学工业部门里引发一场革命」。

2002 年 1 月 8 日，普罗霍罗夫在莫斯科去世，葬于新圣女公墓。