激光物理力学:渊源、概念和任务
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摘要
源于当时火箭推进、宇航、原子能等尖端技术的迫切需求,钱学森先生在1953年创立了物理力学,提出从微观粒子(原子、分子等)出发,去预测工程师感兴趣的高温、高压等极端条件下的宏观物性参数,并在当时就预言这门新学科将服务于一切工程领域研究,并指出物理力学的最终目标将是能从头设计出为工程师所需要的特种材料。诸多老一辈科学家身体力行,将物理力学方法推进到更广阔的研究领域,从高温气体到高压固体,从原子分子计算到分子动力学模拟,直到新材料的原子分子设计等,大大丰富了物理力学的研究内容;强激光的诞生为物理力学提供了新的研究需求,创造出了极端光场这一新的极端条件,催生了激光与材料相互作用动力学、辐射输运及辐射流体力学等研究方向,这些又推动了激光破坏机理、大型气流化学激光器等实际工程任务的解决。今天的强激光技术早已非光学家可以一力承担,需诸多力学家、材料学家的共同参与,提出"激光物理力学"分支的条件已经成熟,这也将成为强激光技术在力学方向天然的学科支撑。激光物理力学的任务之一在于研究激光光源、激光与材料相互作用中极端光场下的力学问题;任务之二在于设计满足光、热、力协调的新型强激光材料。仅以激光光源为例:大功率光纤激光的纤芯功率密度可超过吉瓦,出现的光致力学乃至光纤放电等各种破坏效应;强场下含内激发金属蒸气激光介质的物性表征;低维化、气-固融合趋势、新光谱等对新型强激光材料的需求等,都在呼唤新的研究方法,激光物理力学将大有可为。早在1978年,钱先生就敏锐地指出,力学现代化的标志主要是尽量使用物理力学,尽量使用高效率的计算机。这一论断将同样适用于强激光领域,随着计算时代的来临,钱先生的梦想一定能够实现。
引文