阿瑟·肖洛

激光器几乎都长一个样子：增益介质夹在两面相对的镜子中间。这个骨架是阿瑟·肖洛 1957 年秋天想出来的。二十多年后他拿到诺贝尔奖，却不是因为这件事，而是因为他拿激光重新做了一遍光谱学。

想学无线电的孩子

肖洛 1921 年生于纽约州，父亲来自里加，母亲是加拿大人，三岁时全家搬到多伦多。他从小装收音机，一心想读无线电工程。

中学毕业是 1937 年，正值大萧条最深处，全班六十来个人只有三四个上得起大学。工科没有奖学金，他拿到的是数学与物理奖学金，于是学了物理。他后来说这是天大的运气：自己没有工程师那份抠设计细节的耐心。

他在多伦多大学吹单簧管，参与组建过一支爵士乐队，收藏老爵士唱片的爱好保持了一辈子，那批唱片如今存在斯坦福大学的档案馆里。

战争打断了学业。他给军人上课，又去雷达工厂做微波天线，战后回到多伦多读研究生，跟随克劳福德用高分辨光谱测原子核的性质。为了压住谱线的多普勒展宽，一张谱要曝光四个小时——他后来说，那时就觉得「应该有个更容易的办法」。

汤斯的妹夫

1949 年秋，他到哥伦比亚大学给汤斯做博士后。那时拉比掌舵的哥伦比亚物理系里，前后有八位未来的诺贝尔奖得主。汤斯的妻子特意请他来家里吃饭，把汤斯的妹妹奥蕾莉娅介绍给他，两人 1951 年结婚。

汤斯很想把他留在哥伦比亚，可自己马上要当系主任，给妹夫安排教职难免有任人唯亲之嫌。肖洛于是在 1951 年底去了贝尔实验室，白天做超导，夜里和周末跟汤斯合写《微波波谱学》。

1957 年秋，汤斯来贝尔实验室做顾问时提起，想把微波激射器推到红外和可见光。肖洛发现自己也在琢磨同一件事。 难处在于：光的波长太短，谐振腔不可能做得和波长一样小，大腔里可以存在的模式又多到数不清。

肖洛的办法是干脆不要封闭的腔，只留两面平行的镜子。只有沿着轴线来回反射的光能一遍遍穿过增益介质、越放越大，其他方向的光很快跑掉。汤斯猜这个点子来自他在多伦多用过的法布里-珀罗干涉仪，肖洛总说不太可能——汤斯自己也用过那种仪器，偏偏就没想到。

两人把想法当作贝尔实验室的机密，等 1958 年年中专利申请写好才把论文拿出来，年底在《物理评论》上发表（本站「激光」页讲了这一步在整个发明中的位置）。

聪明反被聪明误

论文一出，很多人争着造第一台激光器。肖洛在贝尔实验室研究红宝石，他不相信一条落回基态的跃迁能成为好的激光跃迁，于是否掉了红宝石里最显眼的那条荧光线，转而推荐另一组由相邻离子对产生的谱线。

1960 年，梅曼偏偏就用那条被他否掉的谱线做出了世界上第一台激光器。肖洛后来用梅曼同样的闪光灯，在自己推荐的谱线上也做出了激光，并留下一句自嘲：「我以为自己很聪明，结果聪明反被聪明误。」

1959 年一次会议上，他主持的分会里古尔德第一次公开用了 LASER 这个缩写。报告结束时，肖洛忍不住点评，一本正经地说，既然这东西主要当振荡器用，应该叫「受激辐射光振荡」——缩写是 LOSER（失败者），说到最后自己先笑得前仰后合。

用激光重做光谱学

1961 年他到斯坦福当教授，给学生留下一串格言：「值得做的事就值得做两遍，第一遍又快又糙，第二遍做到最好。」

他有一条半开玩笑的定律：只要打得够狠，什么东西都能发出激光。 他和博士后亨施决定用果冻验证，每天试两种口味，把一个牌子的十二种口味全试了一遍，一种也不行，失败品都被肖洛拿回办公室吃掉了。最后往果冻里掺了一点激光染料荧光素钠，立刻出了激光。这台「几乎能吃的激光器」1971 年正式发表，还启发贝尔实验室的人做出了分布反馈激光器，今天在长途光纤通信里广泛使用。

正经的工作是消除多普勒展宽。亨施与法国的博尔德各自发明了饱和光谱法：让一强一弱两束激光相向穿过气体，只有沿光束方向速度为零的原子能同时和两束光共振，谱线里被热运动抹平的细节于是重新露了出来。1971 年他们用这个方法测了钠的 D 线。肖洛看到头天夜里的谱图，马上说：「你们得去测氢的红色巴耳末线。」几周之内，他们就在光学波段分辨出了氢原子的兰姆移位——这条测氢光谱的实验线至今还在延续，精度已经提高了许多个数量级。

1975 年，他和亨施发表了一篇两页的短文，提出用略低于共振频率的激光从四面八方照射原子，把气体冷下来（同年瓦恩兰与德默尔特独立提出了类似的想法）。十年后朱棣文等人在贝尔实验室把它做了出来（见本站「激光冷却与囚禁原子」页）。1981 年肖洛获诺贝尔奖，演讲里列了自己最重要的 21 篇论文，偏偏漏了这一篇。多年后朱棣文问他为什么，他耸耸肩：「1981 年的时候，我怎么知道它会变得重要？」

另一件他花了一生的事

肖洛的儿子小阿瑟患有自闭症，几乎不能说话。肖洛夫妇决定去斯坦福，部分原因是那里的物理学家霍夫施塔特也有一个自闭症孩子，两家希望一起想办法。

肖洛后来在加州帕拉代斯创办了一家照护自闭症患者的机构，夫妇俩常常周末开长途车去看儿子。1991 年，奥蕾莉娅就在这条路上因车祸去世。1999 年那家机构以他的名字命名，不久之后，肖洛因白血病去世。追悼会上演奏的是欢快的爵士乐。