Alfvén，大名鼎鼎的Nobel Laureate，怎么会同近日出没我国南海的美国情报船Impeccable扯上关系了？别急，且听笔者慢慢道来。

 

Hannes Alfvén，瑞典物理学家，1970年Nobel物理奖得主；也是唯一的瑞典籍物理奖得主和唯一的等离子体物理领域的物理奖得主。当然，1993年的物理奖得主之一Russell A. Hulse得奖当时正在Princeton Plasma Physics Lab工作，算得上“等离子体物理学家”。但是他的citation是："for the discovery of a new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation"，所以应该算天体物理或宇宙学方面的工作。而Alfvén的citation则是："for fundamental work and discoveries in magnetohydrodynamics with fruitful applications in different parts of plasma physics"，货真价实的等离子体物理！

 

关于Alfvén的物理奖，一直是科学界的一个争论的话题。很有一些人觉得他的工作得奖，与其国籍不无关系。但是笔者认为，以这位前辈物理学家命名的Alfvén波，确是对物理学乃至科学技术发展的一个重要贡献。

 

这要先说说最近引起世界注目的美国情报船Impeccable。据说这艘船是来搜集南海地区潜艇通信情报的。

 

世界大国的威慑打击力量，特别是第二次打击力量，核潜艇是一个关键的组成部分。而潜艇的长距离水下通讯以及对周围目标的长距离侦测，一直是难以解决的尖端问题。

 

人类相互之间的通信联络和对周围世界的认识，离不开波。在地球环境这样的“介质”中，主要就是声波和电磁波。所谓眼观六路、耳听八方，就是利用眼睛对在物体上反射（或发射）的可见光接受和耳朵对声波的感知。但是要实现远距离的快速通讯，还是要靠电磁波。古代的烽火台和现在的各种“无线”通讯手段都是依靠电磁波的长距离、弱衰减的快速传播。有线的通讯手段也是在导体或光介质中传播电磁波（或者电磁波通过模式转换而成的静电波）。

 

但是在水下（特别是海水中），电磁波衰减得很厉害。这主要是水（特别是海水）是弱电离、强碰撞的。不同频率的电磁波在这样的介质中会激发带电粒子不同的振荡模式。而这些振荡因为与水分子的热碰撞而很快衰减。越是高频的电磁波，越容易激发带电粒子的高频振荡模式，使得电磁波在水中的衰减长度越短。有人把这种现象比做金属对电磁场的屏蔽效应。但它们在物理上不一样。后者主要是因为其很高的截止频率（这个问题我们以后有机会再详细说），而电磁波在海水中的衰减与前几年大家谈论的等离子体隐身的原理类似。

 

正因为海水的这个特性，潜艇的水下通讯和侦测主要靠声纳。但是声波在水中也很难传得远。特别是岸基的指挥系统如何同远在地球另一半的核潜艇进行通信联络？这是各国海军、特别是核大国海军面临的一大难题。

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