В Басовом ключе

Его называют создателем лазера, хотя, строго говоря, построил его в 1960 году американец Теодор Мейман. Произошло это в 1960 году, но ещё раньше, в начале пятидесятых, советские физики Николай Басов и Александр Прохоров установили принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, что позволило в 1954 году создать первый квантовый генератор, мазер (тот же лазер, но с излучением за пределами видимого диапазона спектра), а затем и лазер. В 1964 году за «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе», советские физики были удостоены Нобелевской премии.

В тот день, когда мне исполнился год, сорокадвухлетний сотрудник Физического института Академии наук СССР (ФИАН) Николай Басов стоял на Стокгольмской трибуне Нобелевского зала и увлечённо растолковывал собравшейся в нём элитной публике смысл квантовых эффектов, приводящих к появлению лазерного излучения в полупроводниковых материалах. Именно по этим материалам я через два десятка лет защищал диплом, а потом производил их в Калуге во Всесоюзном научно-исследовательском институте материалов электронной техники (ВНИИМЭТ), много лет изучая и думая о том самом арсениде галлия, с которого и началась нобелевская слава советской электроники и нобелевская же лекция одного из «прародителей» лазера.

Перечитывая сегодня эту триумфальную лекцию Басова, я ловлю себя на мысли, что многим, если не большинству сидящих в тот декабрьский день в Нобелевском зале было не так легко «въехать» в тему, предложенную советским лауреатом, ибо ставший сегодня по-обывательски привычным лазер шестьдесят лет назад представлялся прибором почти что фантастическим, замешенным на нетривиальных теоретических предсказаниях таких титанов науки, как Планк, Эйнштейн, Дирак. Идеи советских физиков к тому времени были реализованы разве что в беллетристике, в нашумевшем когда-то «Гиперболоиде инженера Гарина». А физик-теоретик с мировым именем, тоже нобелевский лауреат Лев Ландау вообще считал, что лазера не может быть, потому что не может быть никогда.

Бытует легенда, что соавтор Николая Басова и солауреат Александр Прохоров любезно уступил своему более молодому коллеге право выступить в Стокгольме с ритуальной речью, сославшись на некую свою якобы «косноязычность». Думается, что проблема была несколько иная: контраст кажущейся простоты и убедительности полученного прибора с чрезмерной теоретической сложностью предпосылок, породивших в недрах квантовой механики лазерный прорыв. Донести даже до весьма искушённой публики главные тезисы квантово-механических соображений, например, об отрицательной квантовой температуре, ширине запрещённых зон, функциях Ферми, неких дырках, фононах, рекомбинациях, инверсных заселённостях, вырождениях и прочем было не так просто.

Видимо, поэтому нелёгкая доля главного проповедника неочевидного выпала на долю человека, вполне способного эту просветительскую гору сдвинуть с места – Николая Басова. Впоследствии, кстати, не единожды подтвердившего своё просветительское призвание на посту бессменного заведующего кафедрой квантовой электроники в родном МИФИ, в редакторских креслах журналов «Наука», «Квантовая электроника», «Природа», в редколлегии любимого школьниками журнала «Квант» и в ранге председателя правления Всесоюзного общества «Знание». Лазерный прорыв в стране был осуществлён по полной, можно сказать, программе. Чему ещё одно доказательство – вторая Нобелевская премия по физике, Жореса Алфёрова. Уже за разработку новых полупроводниковых гетероструктур на основе всё того же арсенида галлия и всё для той же лазерной тематики и оптоэлектроники в целом.

Если говорить совсем просто, то лазер – это некий оптический усилитель. Накапливающий до поры до времени энергию в себе, а потом, по определённому, вполне, может быть, безобидному сигналу сбрасывающий эту энергию невероятно сжатой, острой и молниеносной порцией. Выстреливающий, можно сказать, оптическим кинжалом. Когерентным, как говорят физики, то есть максимально сжатым и абсолютно согласованным пучком электромагнитных волн. Отсюда и его уникальные способности: проникать, воздействовать, лечить, светить, разогревать и проч. Среди последнего, увы – и воевать.

На пике лазерной революции её основному вдохновителю и организатору – Николаю Басову – поручается создать что-нибудь этакое, прожигающее смертоносным лучом не только воздушные, но даже и космические цели. Нечто вроде системы ПРО. Впрочем, быстро обнаружилось ограничение лазерных технологий для столь сокрушительных применений. С одной стороны – в силу недостаточной мощности систем, с другой – по причине физических особенностей взаимодействия луча с летающими объектами. На них, в частности, обращал внимание старший коллега и соавтор Басова Александр Прохоров, предупреждавший разработчиков противоракетных лазерных систем о возможности экранирования лазерного излучения разогретыми поверхностями ракет.

Интересно, что сам Прохоров сконцентрировался на иных лазерных приложениях, в частности, тех, что могли бы быть ближе по духу именно его младшему товарищу и соавтору Басову. Например – медицинских. Профессиональному (по первому диплому – военврач) медику Николаю Басову логичней, наверное, было бы внедрять лазеры именно в медицину. Но всё сложилось иначе. И пути некогда близких соратников по нобелевской тематике – Прохорова и Басова – надолго разошлись. Фамилия Басова чаще встречалась в разработках мощных газовых и химических лазеров или лазеров уже для термоядерного синтеза, или даже совсем особых – со взрывной накачкой. Одно время Басов даже продвигал идею совсем уж экзотическую – использования лазеров для отвода тепла с поверхности Земли в целях предотвращения глобального потепления. Именно в этой области глобальную задачу с помощью лазеров не удалось решить, но то, что явление лазеров в истории человечества приобрело глобальные масштабы, несомненно.

Как известно, всякий научный феномен вызывает особый интерес не только к самому себе, но и к его окружению. Как к одному из источников уникального явления. У Николая Басова таким источником была, скорее всего, семья: простая, скромная, провинциальная, но с очень высоким просветительским потенциалом, сформировавшимся благодаря не менее мощной страсти к самообразованию. Отец – выпускник петербургской инженерной школы, высококлассный гидротехник, профессор Воронежского лесного института, мама – золотая медалистка Усманьской гимназии. Тётка по отцу – замечательный учитель физики и математики всё в той же Усмани.

Именно ей будущий нобелевский лауреат и был, скорее всего, обязан заронённой страстью к новой физике. Тётя заставила молоденького фронтового медработника мотаться по фронтам Великой Отечественной с двумя книжками в вещмешке – лекциями Эйнштейна и монографией по квантовой механике. И после пятилетнего фронтового перерыва в учёбе штурмовать один из самых сложных вузов страны – МИФИ (тогда ещё не физический, а механический). Взять его приступом, зарекомендовать себя там одним из самых пытливых студентов, заинтересовать своими способностями научных светил не только МИФИ, но и ФИАНа, взяться там за одну из самых прорывных научных тем и добиться в ней максимального успеха.

Даже в письмах своей невесте Коля Басов не мог подобрать более важных слов, чем те, что в ту пору выискивал в монографиях по квантовой механике. «Сегодня плохо спал ночью, – признаётся в 1946 году в письме к своей возлюбленной Ксении Назаровой будущий нобелевский лауреат, – думал о тебе, но незаметно для меня мысли перешли на что-то физическое. Начал строить какие-то теории. В полусонном состоянии они были как будто бы верными…» И далее влюблённый физик подробно излагает своей избраннице тонкости сосуществования двух важнейших теорий – квантовой и волновой. Ставшие фундаментом не только всей современной физики, но и отдельно взятой чьей-то судьбы…

Алексей Мельников,

инженер электронной техники, Калуга