Фантастическая физика Басова. Как изобретатель лазера интернет предсказал

Олицетворением мощи советской науки принято считать атомный проект, позволивший создать ядерную физику, и покорение космоса. Но не менее важными работами, принесшими славу отечественным учёным, были развитие квантовой электроники и изобретение лазера.

АиФ вспоминает об одном из этих учёных — физике Николае Басове, родившемся ровно 100 лет назад.

Вытащил с поля боя двух солдат — и обоих прооперировал

Будущий академик и нобелевский лауреат появился на свет 14 декабря 1922 года в городе Усмань Тамбовской (ныне Липецкой) области. Когда мальчику исполнилось пять лет, семья перебралась в Воронеж, но в Усмани оставалась сестра отца, школьная учительница Таисия Фёдоровна. Маленький Коля гостил у неё каждое лето, а во втором и третьем классах полностью оставался на её попечении. Годы спустя он будет вспоминать тётю с огромной благодарностью: «Своей увлечённостью математикой и физикой я полностью обязан тёте Таисье. Это она меня научила мыслить и увлекаться миром точных наук».

Луч академика Басова. Отцу советского лазера поставят памятник? Подробнее

Окончание школы совпало с началом Великой Отечественной. Николая призвали в армию и направили на учёбу в Куйбышевскую военно-медицинскую академию. С 1943 года он служил ассистентом врача в батальоне химзащиты на 1-м Украинском фронте. Иногда молодому фельдшеру приходилось самому проводить хирургические операции, да ещё в каких условиях! «Копают землянки солдаты. Работа тяжёлая, и у одного солдатика случился аппендицит, — рассказывал он впоследствии. — Его надо резать, я всего один раз видел, как профессор удалял аппендикс, я ему чуть-чуть ассистировал, подавал разные инструменты. Я поставил четырёх солдат, которые держали простыню сверху — с наката землянки сыпались грязь и песок. Дал полстакана спирта вместо наркоза и сделал операцию». 

В другой раз он вытащил с поля боя сразу двух солдат. У обоих было ранение в живот — оперировать нужно было срочно. Но как выбрать, кто ляжет под нож хирурга первым? Ведь второй за это время может умереть! Тогда Басов решил оперировать одновременно двоих. Взял в помощники свободного солдата, расстелил простыню — и вперёд. И справился. 

Сразу после Победы Николай Басов поступил в МИФИ. С этого момента его жизнь была связана с наукой. 

Сегодня они повсюду

Начиная с третьего курса, он работает в Физическом институте Академии наук (ФИАН). В нём Басову предстоит пройти путь от лаборанта до директора (эту должность он занимал с 1973 по 1988 годы), но в 1950-е молодой физик увлечён квантовой электроникой и её возможными применениями. Этой теме посвящены обе его диссертации, кандидатская и докторская, а в 1954 году совместно с Александром Прохоровым он создаёт первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. Исследования советских учёных и ведущиеся параллельно работы американского физика Чарлза Таунса положили начало новому научному направлению, которое дало множество прикладных применений, связанных с использованием мазеров и лазеров. За это Басов и Прохоров в 1959 году были награждены Ленинской премией, а в 1964-м совместно с Таунсом — Нобелевской.

Что же это за прикладные применения? Их масса. Главное качество лазера — способность генерировать интенсивный, очень узкий луч света с одной длиной волны — давно используется в науке, технике и медицине. Сегодня лазеры повсюду: от исследовательских лабораторий до медицинских клиник, касс в супермаркетах и телефонных сетей. Вся современная микроэлектроника создана благодаря лазерным установкам: без них невозможно отшлифовать, отрезать, приварить микроскопические детали, которые зачастую и глазом-то не разглядеть. 

По оценке ещё одного нашего нобелевского лауреата, Жореса Алфёрова, квантовая электроника и лазеры входят в первую десятку самых значимых открытий. Именно лазеры позволяют проводить точнейшие измерения: с их помощью, например, с точностью до сантиметров измерено расстояние от Земли до Луны. Лазеры — это и высокоточное оружие, и бескровные скальпели, которые применяют при лечении офтальмологических заболеваний. Косметологи проводят лазерную эпиляцию, удаляют лазерами родинки и бородавки, лечат сосудистые и пигментные дефекты кожи. 

Жорес Алфёров: «Что-то кошмарное сейчас происходит с человечеством» Подробнее

«Как можно создать такое чудо?»

Полупроводниковые лазеры совершили революцию в технологиях обработки материалов. Но, пожалуй, самое главное — они обеспечили нам интернет, а точнее — передачу информации через оптоволокно, которое может тянуться хоть на 10 тысяч километров. Удивительно, но Николай Геннадьевич Басов предвидел это 60 лет назад. Вот как вспоминал об этом академик Олег Крохин, который работал в ФИАНе под его руководством:

«В 1961 году, то есть фактически сразу после создания лазера, Николая Геннадьевича попросили сделать доклад на заседании Президиума Академии наук о лазерах и о перспективах этого направления. И, выступая, он сказал, что информационная ёмкость канала связи на оптическом диапазоне — то есть на лазерном излучении — в скором времени будет настолько гигантской, что можно будет весь мир охватить такой информационной сетью и все шесть миллиардов населения планеты смогут связаться друг с другом по телефону или другим способом. 

Честно говоря, мы тогда ещё не представляли себе, как можно создать такое чудо — передавать сигналы, то есть информацию по лазерному лучу. Ну, пытались мы предположить — ещё в космосе, допустим, можно видеть друг друга и передавать сигналы, а как это осуществлять в условиях Земли? Это была фантастика!

Однако предвидение сбылось. Действительно, позже возникла возможность создавать тонкие стеклянные волокна, размером примерно сто микрон в диаметре, включая оболочку, которые практически не поглощают лазерного излучения. То есть сигнал можно передавать на большие расстояния — сейчас мы называем это “оптоволоконными линиями связи”. Это телевидение, это интернет: пожалуйста, любую библиотеку, печатную или видеопродукцию, любые художественные произведения — передавайте в другую точку планеты. Думаю, даже одного этого достижения уже достаточно, чтобы оценить значение лазера для человечества». 

Научные теории строил даже во сне 

С будущей женой Ксенией Николай Басов познакомился ещё на первом курсе института. Это была любовь всей его жизни, что видно из сохранившихся и ставших достоянием общественности писем. Они полны нежных признаний: «Ты для меня всё», «Я так скучаю по тебе, как ещё никогда не скучал»...

Но даже в этих письмах Басов размышляет над научными вопросами. «Сегодня плохо спал ночью, думал о тебе, но незаметно для меня мысли перешли на что-то физическое. Начал строить какие-то теории, — пишет он 13 июля 1946 года тогда ещё своей невесте Ксении Назаровой. — В полусонном состоянии они были как будто бы верными. Сейчас большинство из них забыл, но кое-что расскажу. Ты знаешь немного о теории квант и волновой теории. Поток электронов или других каких-либо элементарных частиц проявляет свойства частиц и свойства волн...» 

Далее следует краткое изложение двух теорий материи и попытка посчитать потенциал у разных частиц. Невеста, разумеется, его понимала — она тоже была физиком, а впоследствии работала в МИФИ...

На одном из заседаний Академии наук Николай Геннадьевич Басов сказал, что XIX век был веком электричества, а XX век стал веком лазеров и квантовой электроники. XXI столетие знаменитый учёный застал совсем немного — 1 июля 2001 года он ушёл из жизни.