点亮前沿科技的“光”（开卷知新）(2)

　　身处信息社会，光的作用进一步得到凸显。半导体器件已经成为网络通信、人工智能、机器学习、高性能计算、自动驾驶、智慧医疗等设备的基础元件，在各种各样的半导体器件里，都有与光有关的部分。自从人们发现了光的折射反射、波粒二象性后，固体光谱为半导体发展打开一扇大门。没有固体光谱，就无法制造出晶体管，先进集成电路就无从谈起。光刻是集成电路制造中的重要工艺，随着器件尺寸、结构、功耗等需求的提升，半导体制造需要波长越来越短的光，当前最先进的半导体光刻工艺用到了极紫外光（EUV）。生活中，通过极快反应速度传感器实现的光学避障，让汽车具备了紧急避险功能，已经是自动驾驶技术的必备要素；而各类半导体红外探测器，则给扫地机器人等智能家电装上了“眼睛”。

　　可以说，与光有关的新技术，既为尖端科技作出了贡献，也为日常生活提供了便利。以航天遥感为例，卫星等航天器通过多种半导体器件，能够实现对地观测和光谱成像，显著改善了我们的生产生活。上世纪80年代末，风云气象卫星从太空“看”地球，大大提高了天气预报的准确性。2018年，我国成功发射了世界首颗可对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星高分五号。所谓高光谱探测技术，是指在获取目标空间几何信息的同时，获取宽波段范围内目标光谱特性曲线的多维成像技术。简言之，高分五号可同时采集目标的几何、辐射及光谱信息，通过目标的光谱曲线，像识别指纹一样辨析目标。

　　在距离地面700多公里的太空遨游，高分五号的“视力”有多好？借助高光谱探测技术，甚至可以灵敏地识别出同一型号钢材的材质与工艺。通过高分五号在轨采集的数据，我们可以监测生态环境、土壤污染、各类灾害情况，比如探测森林火灾、雪灾、沙尘暴和水流污染情况，还可以探测矿产资源，规划城市布局，测算土壤有机碳含量、水分指数，预估农作物产量，推动智慧农业建设，助力生态文明发展。

　　光的作用已经开发殆尽了吗？远远没有。从科学研究角度出发，还有许多光的问题尚无答案，还有新的利用方式有待开掘。光化学、光生物学方面，就有许多未解之谜。尤其是植物生长的光合作用，如果科学家能最终解开这一谜团，那么真正的“人造食物”就能产生，将为人类解决生存问题提供新的答案。在光能利用方面，也有一些重大课题。太阳是地球的生命之本、能量之源，太阳能发电逐步推进的过程中，由硅基太阳能电池板组成的太阳能电站仍有很大发展空间。

　　还有一些科学前沿问题，比如光的“克星”——宇宙黑洞。100多年前，爱因斯坦广义相对论预言了黑洞的存在。随着黑洞相关研究成果的不断涌现，人们发现，比较近的黑洞距离地球大约5000万光年，光进入黑洞后会被吞噬，消失得无影无踪。这不仅是科幻作品里的情形，更是科学家们孜孜以求的探索课题。包括中国科学家在内的全世界科学家经过广泛合作，利用甚长基线干涉测量技术，观测到黑洞边缘吸积和喷流形成的黑洞口图像，并将其拍成照片。这是人类认识黑洞的第一步，关于光与黑洞的关系，还需要继续探索。