Кванты и музы

ГЛАВА 2

…И ЧЛЕН ЛАПУТЯНСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Банкетный зал наконец затих, и юноша, долго взывавший к порядку, мог начать свою речь. Он открыл адрес в красивом переплете, и… вот что мы услышали:

«ДОРОГОЙ КОЛЛЕГА!

В день Вашего юбилея Вас приветствует и поздравляет Лапутянская академия наук.

Вы являетесь славным продолжателем научных исследований по квантовой электронике, начатых в нашей академии примерно 250 лет назад. Упоминание об этих исследованиях содержится в летописи академии, отрывок из которой позвольте здесь прочесть.

Летописец пишет: “Первый учёный, которого я посетил, был тощий человек с закопчённым лицом и руками, с длинными, всклокоченными и местами опалёнными волосами и бородой. Его платье и кожа были такого же цвета. Восемь лет он разрабатывал проект извлечения солнечных лучей из огурцов. Добытые таким образом лучи он собирал в герметически закупоренные склянки, чтобы затем пользоваться ими для согревания воздуха в случае холодного и дождливого лета”.

И далее пишет летописец: “…Учёный не сомневался, что ещё через восемь лет он будет иметь возможность продавать солнечные лучи для губернаторских садов по умеренной цене, однако жаловался, что запасы его невелики, и просил меня дать ему что-нибудь в качестве поощрения, тем более что огурцы в этом году были очень дороги. Я предложил профессору несколько монет”»…

Дружный смех долго не давал оратору закончить это приветствие, но тренированный физик перекричал аудиторию и прочёл адрес до конца:

«Вы видите, дорогой юбиляр, что наука всегда зависела как от состояния сельского хозяйства, так и от расположения благодетелей.

Поняв это, Вы научились добывать деньги из такого пустяка, как атомы и молекулы…

Велики Ваши заслуги перед физикой. Вы заменили огуречное семя более твёрдым телом и, вооружившись им, уверенно идёте к высотам науки…

Учитывая Ваши успехи и, главным образом, Ваше личное обаяние, Лапутяпская академия наук избрала Вас почётным членом.

Мы надеемся, что теперь, став членом нашей академии, Вы получите доступ к отчёту за 1726 год, написанному неким Джонатаном Свифтом (под шифром “Путешествия Гулливера”), и найдёте там много свежих идей для вашей дальнейшей деятельности.

Позвольте поздравить Вас и вручить Вам мантию почётного члена Лапутянской академии наук».

Под одобрительные возгласы молодые физики натянули на высоченную фигуру юбиляра — Александра Михайловича Прохорова — чёрную мантию и повесили на шею эмблему: огромный огурец на тесёмке. Чёрную шапочку юбиляр надел сам — его двухметровый рост не позволял сделать это его инициативным ученикам…

Это было 11 июля 1966 года, когда Александр Михайлович праздновал своё пятидесятилетие и одновременно избрание его действительным членом Академии наук СССР.

…Большинство исследователей видят основную цель своей деятельности в открытии нового. Они ставят и решают важнейшие вопросы. Как устроен атом? Что обеспечивает сходство потомков с предками? И, установив, что вокруг атомного ядра вращаются электроны, а наследственная информация заключена в генах, считают свою задачу выполненной.

Но есть другой тип учёных. Для них главным является вопрос «почему?» Они не могут успокоиться, не выяснив, в силу каких причин атомы стабильны, хотя законы классической механики и электродинамики предсказывают неустойчивость его планетарной модели.

История науки свидетельствует, что попытки ответить на вопрос «почему?» часто приводят к радикальной ломке устоявшихся взглядов, к настоящей революции идей.

Именно к таким результатам в конце концов привели первые «почему?», заданные природе Александром Михайловичем Прохоровым, будущим академиком, лауреатом Ленинской и Нобелевской премий, Героем Социалистического Труда.

…До войны выпускник Ленинградского университета Саша Прохоров успел проработать в ФИАНе (Физическом институте имени П. Н. Лебедева АН СССР) лишь два года. Чуть попробовал теории, немного приобщился к эксперименту. Лабораторная работа часто прерывалась экспедициями. Ничего выдающегося создать не успел.

Потом фронт, тяжёлое ранение, госпитальная койка…

Многие не вернулись домой. Советский народ дорого заплатил за свою великую победу.

Прохоров возвратился. Вернулся к физике, но не в прежней научной теме. Война не отпускала его и в тылу.

Он не мог думать о мирной жизни. Продолжал сражаться и в лаборатории — разрабатывал новые системы радиосвязи для фронта.

Первое время из-за ранения Прохоров не участвовал в полевых испытаниях аппаратуры. Зато вволю размышлял над теоретическими проблемами.

Было известно, что точность радиолокационного дальномера зависит от качества входящего в его состав генератора радиоволн. Но почему даже у лучшего прибора, стабилизированного кристаллом кварца, «ходит» частота? Так бывает у неважных радиоприемников, и они теряют нужную волну. В дальномерах это недопустимо. Как увеличить стабильность генератора радиоволн? Вклад в решение этой задачи сделал Прохорова кандидатом наук.

В это время Владимир Иосифович Векслер открыл принцип синхротрона — совершенно нового ускорителя элементарных частиц. Частицы приобретали здесь недостижимую в других ускорителях скорость и энергию.

Но чем большую энергию придавал частицам ускоритель, тем большая её часть исчезала неведомо куда.

Ускоритель становился похожим на кипящий чайник: как ни прибавляй огонь, температура воды не увеличивается — только струя пара всё сильнее бьёт из носика.

Потребовалось провести сложные исследования, прежде чем удалось понять — энергия ускоряемых частиц «испарялась» в виде радиоволн.

Каждый участник этой работы сделал свои выводы: конструкторы задумались над улучшением конфигурации составных частей синхротрона, теоретики кинулись проверять расчёты, а Прохоров… Озадачил коллег своим подходом к явлению: нельзя ли, задумался он, превратить синхротрон в некое подобие радиолампы, обратить мешающее явление в полезное?

На эту работу пришлось затратить несколько лет. В итоге — отрицательный ответ: нет, использовать принцип синхротрона для создания радиоламп невыгодно. Но на пу ти к неутешительному выводу удалось провести столь глубокие теоретические и экспериментальные исследования, что учёный совет ФИАНа постановил: это докторская работа, её автор достоин носить звание доктора физико-математических наук.

А Прохорова уже тревожит новый вопрос: все генераторы радиоволн созданы руками человека — неужели в природе нет естественных источников? Речь шла, конечно, не о звёздах, не о космических генераторах радиоволн, а о более доступных человеку.

Этот вопрос возник не случайно. Испытывая радиолокаторы, инженеры потратили немало времени, чтобы понять одно странное обстоятельство. Иногда радиоволны от локатора не достигали цели, а исчезали в пути. Что с ними происходило?

Этот вопрос оказался тесно связан с тем, над которым думал Прохоров.

Начались годы огромного творческого напряжения, счастливых озарений, работы без перерывов, когда радость открытий подавляла усталость. В этой работе участвовал коллектив, созданный Прохоровым, и прежде всего его ближайший сотрудник, учёный большого дарования — Николай Геннадиевич Басов, впоследствие академик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий, Герой Социалистического Труда, депутат Верховного Совета СССР.

Общая задача захватила Прохорова и Басова. Они задумали серию опытов. Брали разные газы и облучали их радиоволнами. И им открылась удивительная картина. Газы далеко не одинаково относились к пронизывающим их радиоволнам. Большая часть радиоволн оказывалась для них «неинтересной», и они пропускали их без задержки.

Но по отношению к некоторым длинам волн, разным для различных газов, положение менялось. Жадно, как любимую пищу, многие из газов поглощали вполне определённые радиоволны. Определённые своей длиной, своей частотой колебаний.

Вот куда пропадали «радиоразведчики», посланные радиолокатором в поисках цели! Их «поедали» газы, составляющие воздух…

Создавалось впечатление, что молекулы этих газов, как миниатюрные радиоприёмники, настроены на определённую длину волны.

В эти годы аналогичным исследованиям начали уделять внимание многие лаборатории мира, особенно университетские, где, в отличие от лабораторий фирм и заводов, занимались фундаментальными проблемами.

Постепенно метод просвечивания газов радиоволнами вошёл в промышленность для анализа различных газовых смесей.

Но это был побочный результат. Главное — впереди.

Итак, было доказано, что молекулы газов способны поглощать радиоволны. Но все ли вещества поглощают радиоволны? И только ли поглощают? Нет ли среди них таких, которые умеют излучать? Короче говоря — нет ли в природе естественных генераторов радиоволн?

Прохоров и Басов делают решающий шаг. Они выдвигают предположение, логично, закономерно вытекающее из одной, пользовавшейся большой популярностью работы, выполненной Эйнштейном вскоре после Первой мировой войны. Это был шаг, давший жизнь замечательному открытию. Молодые учёные поняли: если молекулы способны поглощать радиоволны, значит, они могут, даже должны излучать их!

Молекула в качестве генератора радиоволн? Это было совершенно неожиданное заключение. Оно звучало неправдоподобно.

Если недавно Прохоров изумлял коллег своими попытками использовать в качестве генератора радиоволн такую махину, как синхротрон, то теперь, к удивлению окружающих, он ударился в другую крайность — начал мечтать об использовании в роли генератора невидимых и неосязаемых атомов и молекул!

К такому повороту мыслей ещё никто не был подготовлен. К этому надо было привыкнуть! Ведь с понятием радиотехнического прибора в то послевоенное время были связаны громоздкие ящики, набитые электронными лампами, катушками индуктивностей, трубочками сопротивлений, конденсаторами, источниками электропитания.

А тут — невидимая крупица материи. Но с какими необыкновенными свойствами! Электронные лампы и детали изнашиваются и портятся. Молекула же вечна! Она не старится, не срабатывается. Если её изолировать от внешних воздействий, она никогда не изменит длину излучаемой волны. Этот генератор, созданный природой, самый устойчивый, неизменный в своей работе прибор.

Прохоров хорошо знал, сколько труда стоят попытки сконструировать неизменные, или, как говорят инженеры, стабильные генераторы радиоволн.

Да, от заманчивой мысли уже трудно было отказаться. Молекула в роли радиопередатчика — идея настолько привлекательная, что она полностью подчинила себе жизнь и мысли Прохорова и Басова на многие годы…

…Два молодых человека не отрываясь смотрели на экран осциллографа. Они видели светящуюся линию, середина которой плавно уходила вниз и вновь вздымалась к прежнему уровню. Кривая больше всего напоминала парящую птицу. Так изображают птиц дети. Так рисовали их и старые японские мастера.

Один из физиков медленно вращал ручку прибора, и изгиб кривой постепенно уменьшался, пока она не превращалась в прямую линию. Затем на месте провала возникал плавный подъём. Действуя очень осторожно, можно было заставить кривую вознестись вверх так, как она только что изгибалась вниз. Потом кривая опять выпрямлялась, и, наконец, на ней снова возникал провал.

Ещё несколько дней назад это казалось очень интересным и важным. Но теперь изящная кривая вызывала досаду и отвращение. Ведь не для этого же, в самом деле, разбирали они прибор, полировали его детали, вновь и вновь откачивали из него воздух!

— Рискнём? — спросил Прохоров.

Басов только кивнул. Движение руки. Стрелка вольтметра подскочила ещё на несколько тысяч вольт. Вчера при этом неизбежно возникал пробой. Но теперь всё было спокойно.

В который раз медленно вращается ручка прибора. И опять кривая становится прямой и начинает изгибаться вверх. Вдруг на её вершине возникает узкая полоска.

Прохоров и Басов переглянулись. Неужели?!

Всё так же методично движется рука, вращающая рукоять прибора. Медленно увеличивается и расширяется полоска. И вот в её середине отчётливо виден поясок.

Типичный бантик, — сказал один.

Работает, — отозвался второй.

Так в Лаборатории колебаний Физического института Академии наук СССР родился молекулярный генератор, поразительный прибор, сердцем которого был не мотор, не шестерни, не какие-нибудь другие детали. Главную роль в нём играли невидимые глазу молекулы аммиака, которые делали то, чего никто никогда от них не ждал. Они излучали радиоволны.

Именно бантик на капризной кривой и возвестил учёным о долгожданной минуте. Никто не знает, как распространяются слухи. Физики убеждены, что они летят быстрее, чем свет. А это значит, что они не материальны. И на сей раз слух непостижимо проник через стены, полы и потолки. Открылась дверь, и в комнату начали входить научные работники, лаборанты, механики… Каждый хотел взглянуть на бантик, поздравить, а если позволят, и покрутить ручку. Конечно, такой чести удостоились далеко не все. Для этого нужно было пользоваться большим уважением или принять хоть малое участие в работе, которая ещё безнадёжно далека от завершения. И первым по праву положил руку на рукоять прибора Бардин, талантливый механик, сделавший, как говорят физики, «всё железо». А «всё желе зо» — это и тончайший резонатор из специального сплава — суперинвара, и корпус из нержавеющей стали… Бардина сменил Никитин, монтировавший радиосхемы, — радиотехник и студент-заочник, вскоре ставший инженером, а впоследствии научным сотрудником, кандидатом и доктором наук. И только потом к прибору прорвался маститый теоретик и неожиданно для всех закрыл вентиль баллона, из которого поступал аммиак. Бантик исчез и ко всеобщему восторгу возник вновь, как только был открыт вентиль.

— Наука торжествует, — изрёк теоретик и отошёл в сторону.

Так физики праздновали победу. И при этом говорили только о том, что надо проверить, измерить, переделать. И праздник перешёл в трудовые будни. И по-прежнему по утрам уборщица, выметая обрезки проводов и капли олова, вздыхает: «Кванты, кванты…» — и толкует своим подругам, работающим на других этажах:

— А мы запустили молекулярный генератор.

…Научные открытия часто рождаются близнецами. В 1954 году в США заработал прибор, которому его создатель Таунс и его сотрудники Гордон и Цайгер дали странное имя мазер. Оно было составлено из первых букв фразы, описывающей на английском языке принцип действия прибора. После первых сообщений всем стало ясно, что в Физическом институте в Москве и в Колумбийском университете в Нью-Йорке независимо проводилась работа с одинаковым результатом.

Вскоре молекулярный генератор появился и в Институте радиотехники и электроники Академии наук СССР, и в метрологическом институте в Харькове, и во многих других местах. А затем в работу включилась промышленность. Басов и Прохоров были вдохновителями и идейными руководителями всех основных работ в новой области науки, развившейся из их пионерских исследований.

За открытие нового принципа и создание молекулярных генераторов и усилителей Басов и Прохоров в 1959 году были удостоены Ленинской премии.

Вы заметили, мы упомянули о молекулярных усилителях. Да, молекулы породили не только идеальный радиопередатчик, но и бесшумный радиоприёмник. В обычном радиоприёмнике даже при отсутствии помех все время слышно слабое шипение. Это шумят электронные лампы. Молекулы же — самый бесшумный «прибор» на свете. Поэтому молекулярный усилитель улавливает такие далёкие сигналы, которые безнадёжно потонули бы в шуме радиоламп.

Однажды — через несколько лет после описываемых событий — академик Котельников делал доклад о своих замечательных работах по радиолокации планет. Один из слушателей спросил: почему радиолокационный сигнал, полученный им от планеты Меркурий, оказался много яснее, чем сигнал от планеты Венера? Это был далеко не праздный вопрос. Ведь Венера в четыре раза больше Меркурия и она приближается к Земле гораздо ближе, чем он. Следовало ожидать, что сигнал от Меркурия будет гораздо слабее, чем от Венеры.

Ответ Котельникова был прост. Да, сигнал много слабее, но наблюдался он несравненно более ясно потому, что в это время планетный радиолокатор уже был оснащён новым молекулярным усилителем. Этот прибор, основанный на использовании законов квантовой физики, изготовили в Институте радиотехники и электроники АН СССР под руководством профессора Жаботинского.

Всем памятна и первая межпланетная радиосвязь, когда через планету Венера радиотелеграф передал слова ЛЕНИН, СССР, МИР. Это осуществили советские учёные тоже с помощью нового усилителя.

Об этой — радиоастрономической — ветви квантовой электроники мы ещё поговорим подробнее. А сейчас пойдём по пути от мазера к лазеру.

Квантовая радиоэлектроника начала своё триумфальное шествие с радиоволн. Но Басов и Прохоров в Москве и Таунс в Нью-Йорке открыли ей дорогу к световым волнам.

Однако первый успех в этой области пришёл не к ним. Впервые квантовый генератор оптического диапазона построил американский учёный Мейман. Он изготовил из рубина стерженёк, тщательно отполировал и посеребрил торцы, затем осветил его мощной лампой-вспышкой. И свершилось чудо. Из торца стержня вылетел нестерпимо яркий луч красного света! Американцы дали новому прибору имя лазер.

Этот универсальный прибор наших дней на вид странно прост. Почти примитивен. Кусок искусственного рубина или специального стекла… Лампа-вспышка, только размерами отличающаяся от применяемых фотографами… И больше ничего. Но один из зарубежных исследователей, случайно попавший под луч лазера на расстоянии мили от него, получил тяжёлое повреждение зрения. Яркость этого луча в миллион раз больше яркости Солнца! Луч лазера мгновенно пробивает отверстие в стальных пластинах. Вот почему лазерный луч стал незаменимым инструментом для обработки алмазов и сверхтвёрдых сплавов, его применяют для ускорения потоков заряженных частиц и управления химическими реакциями.

Басов вскоре после изобретения молекулярного генератора увлёкся идеей создания лазеров на полупроводниках. Здесь открывалась заманчивая перспектива прямого преобразования электричества в световые волны. И уже его первая совместная работа с Вулом и Поповым заложила теоретические основы для построения таких приборов. Но трудности на пути к практике были столь велики, что долгое время в создание лазеров на полупроводниках не верил никто, кроме самих участников работы.

Однако Басов, Крохин и Попов всё же додумались, как, пропуская через полупроводник электрический ток, полностью, почти без потерь, превращать его в луч света. Работа закипела в лабораториях Басова и Вула в Москве и Наследова и Рывкина в Ленинграде. Ленинградцы первые получили обнадёживающие результаты. Вскоре удивительный ла зер засветился и в США, и в СССР. Большой цикл работ советских учёных, приведших к созданию полупроводниковых лазеров, был удостоен Ленинской премии за 1964 год. А потом Басов и его сотрудники опять добились успеха. Их новый лазер светился благодаря бомбардировке полупроводника пучком электронов.

Над созданием и применением новых приборов — мазеров и лазеров — теперь работают тысячи учёных в сотнях лабораторий. Но главную, ведущую роль здесь сыграли Басов, Прохоров и Таунс. Это признала мировая научная общественность. Их деятельность достойно оценила шведская Академия наук, присудив им Нобелевскую премию.

…10 декабря 1964 года… Зал Стокгольмского концертхауса переполнен. Под звуки фанфар входят Басов, Прохоров и Таунс. Учёные идут тем же путём, каким до них входили сюда многие замечательные исследователи.

Этот зал помнит Эйнштейна, Планка, Бора…

Высокий статный старик — король Швеции — приветствует новых лауреатов. Адольф VI, король-профессор, который каждый год брал трёхмесячный творческий отпуск для научной работы, отлично понимал значение открытия, сделанного одновременно и независимо в СССР и США. Но для королевы и её фрейлин, да и для большинства сидящих в зале речь одного из шведских академиков, произнесённая на родном шведском языке, была не более понятна, чем средневековая латынь.

— Наша лаборатория, как видите, выросла, но дело, конечно, не в количественном росте. Главное — существенно изменилась тематика, — рассказывает Прохоров. — Прежде для нас важнейшим был молекулярный генератор, от него пошло все мазеростроение. Мы исследовали кристаллы рубина. Создавали сверхчувствительные усилители. Новый этап развития квантовой электроники — создание лазеров, исследование вещества с помощью лазера и для создания новых типов лазеров, применение лазеров в различных областях науки и техники.

Войдём же в Лабораторию колебаний ФИАНа и попытаемся увидеть всё своими глазами.

Сектор мощных лазеров. Здесь всё крупномасштабно — и сами лазеры, и вспомогательные устройства. Лазеры установлены на массивных металлических столах, тянущихся вдоль длинных комнат. Их окружают выпрямители, блоки питания, жгуты электрических проводов, внушительные системы охлаждения. Оптические зеркала и призмы корректируют, направляют луч лазера. В углу лаборатории вижу резиновые калоши на Гулливера — с высоким напряжением работать небезопасно. На рабочих столах — непременно синие защитные очки.

Многие мощные лазеры, созданные здесь, уже работают на заводах. Они сваривают металлы, которые обычным способом не свариваются, например титан и нержавеющие стали. Режут, штампуют, плавят массивные металлические детали, с искусством виртуозов обрабатывают миниатюрные часовые механизмы. Как рассказывает заведующий одним из секторов мощных лазеров профессор Карлов, лаборатория даже занималась раскроем рулонных материалов. Раскрой их лазерным лучом оказался экономически выгодным. Это делается в непрерывном потоке, по точно рассчитанной программе.

— Создание лазеров для промышленности основная наша задача, — говорит Карлов, — но не единственная. Александр Михайлович Прохоров поставил перед нами новую, сложную и пока никем до конца не решённую проблему. Как вы знаете, молекулы веществ колеблются. Частоты колебаний разных молекул различны. Возникла мысль — нельзя ли, раскачав молекулы лазером, разорвать в них внутренние связи и заставить осколки молекул вступить в новые, недоступные обычной химии соединения? Мы реализовали эту идею и осуществили трудную реакцию соединения бора с водородом, получили так называемые высшие бораны. Рождается новая наука — лазерная фотохимия, она поможет получать сверхчистые химические соединения, в том числе избранного изотопического состава. Например, тяжёлую воду без малейшей примеси обычной воды. Это будет переворотом в промышленности будущего. Задача трудная, она ещё в начальной стадии созревания, но в неё вовлечены немалые силы.

Карлов уже выполнил несколько работ, ставших основополагающими в радиоастрономии и радиоспектроскопии. В Крымской астрофизической обсерватории он занимался повышением чувствительности космических приёмников. Когда родились молекулярные генераторы, включился в мизерный проект.

У Карлова три мечты.

— Мне хочется иметь в руках лазерный импульс, — говорит он, — очень-очень-очень большой и посмотреть эффекты взаимодействия его луча с веществом. Это раз. Мне хочется осуществить управляемую лазерным лучом экзотическую химическую реакцию, которая никем никогда не была осуществлена. Два. Мне хочется получить ясность в вопросе лазерного разделения изотопов. Это три.

Три мечты, и каждая — не просто этап в планомерном развитии традиционной области исследований, а скачок в область, где действуют ещё неведомые людям законы. И каждая — фактически уже не мечта, а повседневная работа. Карлов подводит к установке, где осуществляет вместе с сотрудниками разделение изотопов редкоземельного элемента европия. Европий загружается в тугоплавкий тигель. Нагревается до тысячи градусов. Раскалённый газ поступает в стальную камеру — через стеклянное окошко видно оранжевое облачко. Это смесь атомов европия. До рождения понятия «изотоп» эти атомы считались абсолютно идентичными в своём физическом и химическом проявлениях. Но сегодня физики так уже не думают. Они знают: эта идентичность кажущаяся. На самом деле атомы европия бывают двух сортов, двух изотонических составов, чуть-чуть различающихся атомным весом: европий-151 и европий

153.

Разделить их между собой — задача неимоверной трудности. Атомы — не предметы, которые отличаются по виду, цвету, весу. Их можно попытаться разделить каким-нибудь косвенным путём, скажем, придумать реакцию, в которой эти два сорта атомов будут вести себя по-разному. Но в известных физических и химических экспериментах изотопы ведут себя одинаково. И изотопы не только европия, но и других элементов, можно сказать — всех элементов.

Многие элементы Периодической таблицы Менделеева обладают двумя, или несколькими, или даже целым «букетом» изотопов. И хоть атомы-близнецы так похожи друг на друга, что их трудно отличить, каждый «сорт» обладает уникальными качествами, которыми не обладает другой.

Химически чистые изотопы сделали возможным реализацию многих ранее недоступных технологических процессов. Например, использование в атомной энергетике только титана-50 намного увеличивает срок службы реакторов. Часто химически чистый изотоп применяется исследователями как индикатор. Например, химики осуществляют контроль за течением некоторых химических реакций в промышленных установках с помощью введения в процесс изотопа. Агробиологи используют изотопы, чтобы следить за тем, как растения усваивают удобрения.

Поэтому учёные и ведут настойчивый поиск возможностей быстрого, дешёвого, легкоосуществимого разделении изотопов. Пока методы разделения не имеют ни одного этого качества Они трудоёмки, громоздки, дороги. Дороги поэтому и сами химически чистые изотопы. Так, килограмм осмия-187 на мировом рынке стоит 14 миллионов долларов, кальция — 46–88 миллионов долларов.

Совершенно сенсационными оказались опыты лазерщиков. Они обнаружили, что лазеры обладают безошибочной избирательностью по отношению к изотопам. В смеси изотопов они легко опознают атомы определённого сорта.

Я спрашиваю Карлова, в чём секрет такой наблюдательности лазеров? Каким методом они пользуются?

Карлов рассказывает, что никакой неожиданности в этой ситуации вообще-то нет. Для физиков не секрет, что на атомы каждого вещества можно воздействовать квантом света определённой длины волны. И на изотоп в том числе. Просто ни один источник света, кроме лазера, не может излучать постоянную длину волны. А лазер может. Лазер способен генерировать очень чистую световую «ноту». Вопрос в том, чтобы подобрать излучение лазера, способное вступить в резонанс с излучением изотопа.

— Мы используем для разделения изотопов европия два лазера, — уточняет Карлов, — один настроен так, что его луч возбуждает только европий-151 и не действует на европий

153. Другой — наоборот.

Квантами света физики разделяют изотопы, словно овец в стаде! «Чёрных» — в одну сторону, «белых» — в другую!

Остроумно! Но можно ли сказать, что это «дёшево и сердито»? — спрашиваю Карлова.

Лазерные методы, — говорит он, — могут конкурировать с прежними по количеству получаемого продукта при несравненно меньших размерах установок, затратах энергии, с лучшим использованием сырья. Что же касается элементов, которые сейчас во всех странах добываются граммами (например, изотопы осмия, калия, иридия, иттербия), то в этой области лазерный метод будет, несомненно, вне конкуренции. Думаю, что затраты на селективное, выборочное получение изотопов подавляющего большинства элементов Периодической таблицы Менделеева с помощью лазеров будут в сотни раз меньше по сравнению с традиционными способами…

Карлов с большим волнением говорит о чудесах, которые оказались по плечу лазерам. Но я, слушая его, испытывала волнение от другой мысли: разве не чудо то, что оказалось по плечу современному физику, ему самому — Карлову Николаю Васильевичу? То, что составляет будни его сегодняшней работы, вчера считалось темой фантастических романов.

Что ещё сказать о Карлове? Он обаятелен, молод, хотя приходится причислять его к «старикам». Он один из тех сотрудников Прохорова, которые начинали вместе с ним с нуля, ещё в домазерную эпоху. Как ветеран лаборатории, Карлов несёт солидную нагрузку. Он и заведующий ответственным сектором, и профессор Физико-технического института, и секретарь партбюро Лаборатории колебаний. Впрочем, мне придётся ещё не раз говорить о «старых» сотрудниках, о всех тех, кто начинал свою работу у Прохорова ещё студентом и вырос вместе с лабораторией. И это отнюдь не из-за возраста. Все они — кандидаты и доктора наук — наставники молодежи, приходящей сегодня в лабораторию.

…В Физико-техническом учебном институте существует полезная традиция. Преподаватели рассказывают выпускникам о своих лабораториях, и это помогает им выбрать место работы. То же было и в год выпуска Вадима Федорова. Один из сотрудников акустической лаборатории ФИАНа так рассказывал об акустике, что перед удивлённым деканом легли сплошь заявления с просьбой направить в эту лабораторию. Только Фёдоров просился к Прохорову — так он и работал здесь с 1968 года, в паре с Бункиным, главой теоретического сектора, первым из прохоровских сотрудников, избранным членом-корреспондентом АН СССР. Бункин кончал МГУ и был аспирантом у профессора Рытова, одного из ведущих советских физиков-теоретиков, учителя Прохорова. Бункин решил уже немало сложных проблем в новой науке, рождённой лазерами и мазерами, — квантовой электронике. Работа его сектора переплетается практически с тематикой всех других секторов лаборатории.

Последние годы Бункина-теоретика и Федорова-экспериментатора объединяет интерес к проблеме взаимодействия лазерного излучения с веществом. С одной из сторон этой задачи я познакомилась, когда Федоров демонстрировал работу мощного лазера. Звук выстрела, металлическая мишень обзаводится порядочной дыркой, и всё затихает. Будто ничего не произошло. Приблизительно так я всё себе и представляла, но заранее была подготовлена к тому, что луча этого лазера не увижу; так как он лежит в невидимой для человеческого глаза области — инфракрасной. И всё же через синие очки я была ослеплена мгновенно вспыхнувшей молнией, шнуром связавшей лазер и мишень! Что это?!

— Это не лазерный луч, а ответ мишени на световую пулю, — объяснил мне Федоров. — Ведь на металл обрушивается световой импульс мощностью в несколько мегаватт на квадратный сантиметр — шквал, мощность целой электростанции! Металл вскипает, испаряется, и навстречу лазеру устремляются раскалённые до тысяч градусов пары. Явление, никогда ранее не наблюдаемое оптиками…

Казалось бы, побочное явление, стоит ли обращать на него внимание?

Но такова специфика научной работы — в ней не бывает, не должно быть ничего необъяснённого, случайного. Это на заводе лазер — послушный работник. Здесь он — необъезженный конь. Но из лаборатории на завод он придёт прирученным, покорным. Без неожиданностей. Неожиданности достаются физикам.

И видимая молния оказалась не простым и не случайным явлением. И далеко не тем, чем можно пренебречь. Это защитная реакция мишени. Она затрудняет работу лазера. Разряд как бы экранирует мишень от попадания на неё следующей лазерной пули, бережёт себя от неё. Это похоже на реактивную силу двигателя, на хвост стартующей ракеты. Несколько лет над объяснением этого явления бьются экспериментаторы и теоретики.

Профессор Бункин говорит: «Это лишь часть общефизической проблемы взаимодействия лазерного луча с веществом. Прежняя физика этих забот не знала, никогда ещё человек не имел дело с такими интенсивными потоками света. В этой области всё новость, открытие. Лазерный луч, ударяясь в мишень, перерождает металл, превращает его в совершенно другое вещество — диэлектрик. Как, почему это происходит? Какими методами исследовать новое вещество в момент катастрофы, как изучить процессы между мишенью и лазером?

Задача теоретиков — построить модель явления, задача экспериментаторов — диагностировать процесс. Они фотографируют, изучают спектры, мерят температуру. И им приходится нелегко: для регистрации таких высокотемпературных, быстротечных процессов нет готовой аппаратуры. Её надо создавать самим. Ждать помощи некогда — лазер нужен производству.

Трудно даже сказать, кому лазер нужен больше — производству или науке…»

Как рассказывал мне Прохоров, глава этой, теперь уже гигантской лаборатории, исследования по взаимодействию мощного лазерного излучения с веществом дают столько неожиданных эффектов, столько порождают надежд на новые практические применения лазеров, что трудно сказать, какие стороны этого явления надо изучать прежде всего и какие использовать. Конечно, важно решить технологические задачи обработки материалов, особенно сверхтвёрдых. Но невероятно любопытно изучить процессы в нагретых лазерным лучом жидкостях и жидких металлах. Нельзя не увлечься и перспективой, которую сулит образование плазмы при пробое воздуха вблизи поверхности твёрдой мишени лазерным излучением — ведь возникающие при этом импульсы давления на мишень могут быть использованы для создания лазерных реактивных двигателей!

Слушая Прохорова, я всё время ощущала, как в нём переплетается трезвость исследователя с озорством безудержного мечтателя. Он говорит о том, что сейчас происходит в лаборатории, а думает о том, чего здесь ещё нет, но что обязательно будет!

Переходим в следующий сектор прохоровской лабора тории. Здесь нас ожидает особенный лазер. Вы, наверно, думаете — очень мощный? Да, мощный. Но главная его особенность в другом. Он, если можно так выразиться о приборе, — голубых, благородных кровей. Излучает одну волну, рождает «звук» на одной «ноте».

Это лазер — плод исключительного инженерного искусства и физического чутья доктора технических наук Александра Ивановича Барчукова, человека необычной судьбы и сложного характера. До ФИАНа был фронт, служба в полку «Нормандия — Неман», потом — только ФИАН, только служение одной, раз и навсегда выбранной цели. В Барчукове, давнем сотруднике Прохорова, сочетается недюжинный талант инженера-изобретателя и тонкого экспериментатора-физика. Чтобы сделать лазер мощным, надёжным, мало указаний теории. Тут есть чёткие границы движения вперёд. А изобретательским ухищрениям практически нет предела. Всегда можно придумать такие ходы, которые улучшат характеристики прибора.

Вот результат особого инженерного видения Барчукова: огромный лазер длиною в 100 метров (длина в данном случае способствует повышению мощности) «уложен» на «этажерке», легко уместившейся в маленькой комнате.

Такую творческую индивидуальность не создаёт ни один факультет, ни один институт. Она зреет в гуще коллективного творчества той лаборатории, где работает человек, имеющий особые природные данные. Но не везде и они получают развитие. Барчукову повезло. Повезло и лаборатории.

…Луч лазера, испаряющий металл, воспламеняющий плазму, может быть нежнее человеческих рук. Он может, проникнув под кожу, не повредив её, в нужной точке сделать целительную операцию.

— Наша лаборатория предложила использовать лазер для лечения глаукомы, — рассказывает Прохоров. — Профессор Краснов уже провёл успешно множество операций. Мы с ним постоянно контактируем и делаем сейчас улучшен ный вариант. Лазер работает в импульсном режиме, короткими частыми толчками и пробивает капиллярный проток вместо того, который закупорился в результате болезни.

— И нигде в мире такие операции не проводятся?

— Работа Краснова получила большой международный резонанс. Она вошла в цикл его замечательных исследований, заслуженно удостоенных Ленинской премии.

Прохоров достает несколько зарубежных газет — там сообщается о работах советских физиков и медиков и говорится, что такие операции будут взяты медициной на вооружение.

Руководитель работ кандидат физико-математических наук Тамара Михайловна Мурина последние годы часто выезжает в Киев, где в институте имени Гамалея идут настойчивые эксперименты в области лазерной медицины. Объекты наступления — рак кожи, волчанка, врождённые дефекты кожи. Лазер используется и просто для поверхностного облучения, результаты позволяют надеяться на терапевтическое лечение злокачественных заболеваний, родимых пятен, заболеваний сосудов.

Впрочем, родимые пятна, оказывается, тоже сосудистое заболевание. Любопытно, что красный цвет петушиных гребешков — результат закупорки сосудов: в гребнях кровь не циркулирует. Под облучением лазера петух теряет свой победный вид — его гребень становится белым.

Использование лазерного луча в качестве скальпеля уже имеет свою историю. Он помог осуществить операции на печени, селезёнке. Такие операции при помощи простого ножа часто бывали невозможны — так кровоточили эти органы. Хирурги говорят: ткань плачет. Лазерный нож режет и одновременно заживляет — кровотечения не возникают.

— Тамара Михайловна, с каким инструментом вы работаете? Это лазер обычного типа или он имеет свои особенности?

— Наш лазер работает на особом кристалле-флюорите с диспрозием, который создан у нас в лаборатории, в секторе у В.В. Осико. Кристалл определяет все те эффекты, которые мы наблюдаем в наших медицинских экспериментах. На других волнах пока не обнаружены те лечебные результаты, которые даёт наш лазер.

Много времени ушло в лаборатории на «воспитание» кристалла. Был он в работе капризен, неустойчив. Его облучали гамма-лучами, вводили добавки — теперь он вполне надёжен. Как видно, он даст начало новому ceмейству лазерных материалов, которым суждено трудиться на медицинском поприще.

Слушая Тамару Михайловну, наблюдая её мягкую, почти домашнюю манеру поведения, я думала о том, как сложна, обязывающа её профессия. Тамара Мурина кончала Бауманский институт, диплом делала под руководством Прохорова на фиановском ускорителе, а сейчас участвует в сложнейшем синтезе физики и медицины. Сколько же этой женщине надо над собой работать, чтобы объять такой диапазон знаний, сказать своё слово в науке!

Говорят, хорош тот генерал, за которым идёт армия.

Счастлив тот учёный, который сумел воспитать единомышленников.

Сколько людей в прохоровской лаборатории — столько же индивидуальностей. Но в каждом — частица Прохорова, его характера, эрудиции, его мироощущения. И это естественно: для старых сотрудников он — старший испытанный товарищ. (Таков он, например, для заведующего механическими мастерскими Дмитрия Константиновича Бардина, рабочего паренька, который вместе с Басовым и Прохоровым делал первый мазер. Тогда все трое были одновременно и головой, и руками.) Для молодых Прохоров — учитель, всемирно признанный авторитет, доброжелательный, опытный руководитель. На четвёртом этаже нового здания — две двери с табличкой «Кафедра взаимодействия излучения с веществом». Это базовая кафедра Московского физико-технического института, который и даёт основные кадры лабораториям типа прохоровской. Заведующий кафедрой — Прохоров. Преподаватели — сотрудники лаборатории. Студенты начиная с четвёртого курса работают в лаборатории. Тот, кто прикипает сердцем, остаётся здесь и после окончания института.

Для прохоровцев лазеры — основное занятие, смысл их научной деятельности. Увлечение и работа. Но ни самого Прохорова, ни его сотрудников невозможно упрекнуть в узости интересов. Во-первых, потому, что исследования в целях создания новых типов лазеров связывают их с самыми различными областями физики и техники. Во-вторых, и в этом «повинен» сам Прохоров, однобокость, однонаправленность не совместимы с характером и научным темпераментом прохоровцев. Сам он принадлежит к когорте учёных, которых ни на минуту не оставляет первозданное любопытство ко всему необъяснённому. Поэтому и его собственные интересы, и интересы сотрудников выплёскиваются далеко за рамки чисто лазерных проблем.

Здесь не хватило бы места, чтобы рассказать о всех, кто трудится на главном направлении. Но надо же сказать несколько слов и о тех, кто «отклоняется в сторону».

Ненасытность прохоровских интересов передалась его ученикам и сотрудникам. Прохоров полностью полагается на их знания, чутьё, поддерживает, помогает, выращивает в каждом то неповторимое, что питает науку новыми соками.

Это доверие помогло родиться в лаборатории многим замечательным открытиям. Одно из них — сюрприз для… ювелиров. Да, в лаборатории, где из радиофизики родились лазеры, где обсуждались и создавались теории и приборы, имеющие отношение к самым высоким сферам довременной физики, были созданы драгоценные камни, подобные бриллиантам, фиановские бриллианты самого различного цвета — по заказу. Этих драгоценностей природа не знает, не знал их и человек. Они родились в ФИАНе и поэтому получили название фианиты. Спрос на них велик. Они уже давно продаются в ювелирных магазинах, их экспортируют в другие страны.

Повторяю: фианиты родились там, где совершенно не думали о потребностях ювелиров, а занимались фундаментальными исследованиями. Теперь можно сказать, что фианиты именно поэтому и появились. Только глубокое изучение свойств кристаллов натолкнуло на способ их получения.

Вячеслав Васильевич Осико, доктор физико-математических наук, не думал о дамских украшениях. Он настойчиво искал новые материалы для лазеров. Делал искусственные рубины, гранаты, более совершенные, чем лучшие из природных, стремился сочетать в своей работе самые современные методы и приёмы. Прохоров с большой серьёзностью и терпением относился к поискам Осико, предоставив ему и нужные средства, и помещения: у Осико отдельный корпус и большой штат сотрудников. Они гордятся своими трудягами, лазерными кристаллами, гораздо больше, чем сверкающими фианитами.

…Неожиданный научный выход дали работы ещё одного из давних сотрудников — Виктора Георгиевича Веселаго. Он создал самую мощную в Европе магнитную установку — сооружение в три этажа, — на которой ведутся важнейшие исследования свойств вещества. Эта работа, так сказать, в русле тематики лаборатории. Но есть и другая — из области теории относительности, выдающая романтический стиль научного мышления Веселаго и имеющая пока мало сторонников. Но среди них — один из великих могикан: французский физик Луи де Бройль, который независимо пришёл к тем же выводам.

И ещё одна работа доктора физико-математических наук Веселаго выделяет его как ученого с оригинальным самостоятельным мышлением: он «сочинил» необычайные вещества с невиданными свойствами и придумал ситуацию, в которой такие вещества могут существовать. Пока нельзя говорить о практическом выходе этих идей, но ведь в науке многое начинается с вопроса «почему?» Изучаются необык новенные свойства веществ, а потом уж думают, как реализовать условия, при которых они осуществимы.

Так возникло особое звучание научной школы Прохорова. Возникла легенда и о самом Прохорове: у него необыкновенное чутьё на перспективность работ, он заранее знает, какая идея пойдёт, какая — пустая трата времени.

Прохоров — сторонник фундаментальных исследований. Без них, считает он, невозможен нормальный рост науки в техники. Поэтому-то он всегда в мобилизационной готовности. В фундаментальных исследованиях видит бездну возможностей, неожиданностей.

— Существуют два вида, две категории фундаментальных исследований, — говорит он. — К первому из них относятся те, что не нацелены прямо на решение практических задач. Таковы, например, астрофизические исследования, исследования твёрдого тела при сверхнизких температурах и сверхсильных магнитных полях и т. п. Второй тип исследований связан с решением конкретных задач, таких, например, как управляемый термоядерный синтез, высокотемпературная сверхпроводимость, синтез кристаллов с заданными свойствами и т. п. Оба типа фундаментальных исследований должны развиваться одинаково интенсивно, взаимно обогащаясь.

На что же нацеливает лабораторию Прохоров — на связь с промышленностью или на разработку новых научных принципов?

— Как правило, лишь хорошо подготовленный в теоретическом плане учёный, — считает Прохоров, — может создать новые технологические процессы, новые материалы, всё то, что действительно является потребностью практики. Фундаментальные исследования с неизбежностью приводят к выходу в практику, и наоборот, принципиально новые задачи техники, например космической техники или энергетики, неизбежно приводят к постановке фундаментальных исследований в физике, математике и других областях науки.

Нормально развивающаяся физическая лаборатория должна вести работы в перспективных, поисковых областях, постоянно поддерживая контакт с промышленностью, учитывая фундаментальные направления и развитие народного хозяйства, потребности общества.

В одних случаях мы разрабатываем теорию, изучаем явление, и это неизменно приводит к практическим результатам. В других — целенаправленно ищем решение технической проблемы. Таково научное кредо нашей лаборатории.

Знакомясь с работой и жизнью Лаборатории колебаний ФИАНа, я подумала, что она похожа на ветвистое дерево. От ствола идут ветви первого поколения — это те сотрудники Прохорова, которые составляли старую небольшую лабораторию времён рождения молекулярного генератора. Сегодня они руководят коллективами, сравнимыми по масштабам с прежней лабораторией. А от этих ветвей идут веточки следующего поколения. Это молодёжь, работающая по десять — пятнадцать лет. Мандельштам, внучка основателя лаборатории, замечательного советского учёного академика Л. И. Мандельштама, Виноградов, Козлов, Щелев и Коробкин — лауреаты премии им. Ленинского комсомола, Дианов — лауреат Государственной премии СССР, вместе с Прохоровым удостоенный недавно премии ФИАНа, Сычугов и Золотов — пионеры техники оптической связи лаборатории и многие другие.

Что же превращает этот коллектив в единый организм, единую семью? Общность интересов. Взаимопонимание и осознание общей цели. Энтузиазм. Дружба. Конечно, не та, прежняя, семейная дружба, объединявшая маленький коллектив, который мог уместиться на нескольких байдарках или за одним столом. Дружба стала другой. Теперь лаборатория в четыреста человек вряд ли может разом ходить в гости друг к другу. Но общность коллектива стала осознанней и целеустремленней. Появилась новая задача — сделать свой труд эффективным, выдержать соревнование с другими коллективами и у нас в стране, и за рубежом.

Над этим думает каждый в отдельности и все вместе.

Каковы же планы этого коллектива на ближайшее деся тилетие? Будет ли это продолжение тем, начатых сегодня, или что-то принципиально новое?

С этими вопросами я обратилась к Прохорову. Думаю, что короткий отрывок из интервью даст понять, какими интересами живёт и будет жить лаборатория Прохорова. Вот что я услышала.

— Мы всё время меняем тематику, — сказал Александр Михайлович, — хотя это, может быть, и не бросается сразу в глаза. Мои сотрудники очень мобильны. Они с удовольствием расширяют диапазон исследований и сами, и под моим влиянием. Большую часть изысканий займёт, конечно, изучение твёрдого тела. Твёрдое тело — это орешек, который будет разгрызать ещё не одно поколение физиков. Ведь от его свойств, возможностей зависит развитие и науки и техники. Изучение твёрдого тела влияет и на перспективу развития лазерных приборов. И оно же — твёрдое тело — даёт новую жизнь электронно-вычислительной технике.

Я вспоминаю, что уже не раз слышала в лаборатории трудное словосочетание — «супермикроэлектроника твёрдого тела», и прошу Александра Михайловича рассказать, что оно означает.

— Это новая и весьма тонкая сфера исследований, — говорит он, — и мы ею занимаемся очень серьёзно. Создавая ЭВМ, которые представляют собой не что иное, как искусственный мозг, мы всё время, вольно или невольно, опираемся на свойства живого мозга. Чем отличается память человека от памяти машины? Элементной базой. В человеческой памяти работают клетки органического происхождения, в машинной — работает неорганика. В первом поколении машин это были электронные лампы, во втором — полупроводниковые элементы, транзисторы. В последние 10–15 лет происходит революция в этой области — физики пытаются применять в качестве основ памяти элементы из твёрдого вещества с подходящими свойствами. Вы, наверно, слышали об интегральных схемах? Это мозг нового поколения машин, и состоит он из сверхтонких плёнок твёрдого тела. Преимущества в том, что объём машин меньше — ведь на месте одной прежней электронной лампы умещается целая «академия наук»!

Но разве дело только в объёме? — спрашиваю я. — Не важнее ли уловить секрет жизнедеятельности клеток, принцип их действия, чтобы нечто подобное попытаться воплотить в ЭВМ? И вообще возможно ли это? Ведь механизм процессов памяти формируется на молекулярном уровне. И этим объясняются свойства памяти и принцип её действия. А у лампы, полупроводника или даже плёнки твёрдого тела совсем иная природа, а следовательно, и иной принцип действия. Какую цель ставят поиски — добиться сходства или понять различие? И нужно ли искать сходство?

Мы ищем сходство не в принципе действия живого и искусственного, интеллекта, а в его результатах. От ЭВМ мы даже ждём большего. Большей скорости работы, большей надёжности, долговечности. Все параметры искусственного мозга должны перекрыть возможности живого мозга. И мы возлагаем большие надежды на элементы твёрдого тела не только потому, что это сулит нам уменьшение объёма ЭВМ. А главное потому, что исследования внушили нам уверенность в большой перспективности этих элементов памяти. У нас возникла надежда, что элементная база на твёрдом теле сможет не только соперничать, но и превзойти возможности интеллекта, созданного природой. Пока, конечно, лидируют биологические элементы памяти. Но ручаюсь, очень скоро искусственные помогут нам создать новую машинную цивилизацию.

Утратив связь этих проблем с тематикой лаборатории, я спрашиваю Прохорова:

— А при чём тут лазеры?

Он смотрит на меня с недоумением, будто я забыла, для чего в природе Солнце.

— Лазеры? Но ведь это орудия изучения твёрдого тела. Они не только помогают исследовать свойства веществ, но дают часто единственную возможность изменять состояние материалов. Например, уплотнять атомы. Лазер может обжать вещество на четыре порядка! А уплотнение — это путь к ещё более компактным элементам ЭВМ.

Вот почему в тематике нашей лаборатории и такая сверхмодная наука, как супермикроэлектроника, и разделы старомодной традиционной физики — исследование твёрдого тела, влияния давления на плотность и другие свойства веществ. Это естественно. Всякий шаг вперёд — и в жизни, и на войне, и в науке — вынуждает подтягивать тылы к переднему фронту. И надо сказать, что сегодняшний уровень физики подводит нас к одной плодотворной и решающей идее, подсказанной не только логикой развития науки, но и самой жизнью, — применению лазеров для получения термоядерной энергии.

Энергетический кризис в капиталистическом мире напомнил всем о необходимости быстрее найти пути к новым источникам энергии. Один указал академик Арцимович. Это установки типа Токамак, применяемые и у нас, и за рубежом. Но другой — лазерный — путь может оказаться более коротким. Мы идём по нему вместе с академиком Беликовым и другими.

Прохоров акцентирует внимание и на другом важнейшем направлении, уже вам знакомом: применении лазеров для управления химическими реакциями, для разделения изотопов. Это путь получения новых веществ, неизвестных в природе, недоступных традиционной химии.

— А разве менее увлекательна возможность лазерного воздействия на биологические процессы? — размышляет он вслух. — Ведь лазерный луч может воздействовать на тончайшие детали генетического механизма наследственности! Но всему своё время. Ни я, ни мои сотрудники не могут сделать всего. Да это и не нужно. В стране есть много квалифицированных научных коллективов, которые ведут интересные и важные исследования.

…Да, стиль учёного так же неповторим, как манера письма художника. Своеобразие научного почерка, остро та интуиции, необычная логика мысли — вот что приводит к открытиям, что действительно меняет облик окружающего нас мира. Это и есть как раз то, что характерно для Прохорова.

БЕГУЩИЕ ФОКУСЫ

Доверие к авторитетам… Есть ли в мире что-нибудь прочнее? Впрочем, может быть, с ним поспорит вера в привычку?

Века и века луч света слыл символом прямизны. Понадобилось мужество Френеля и его уверенность в правоте математики, чтобы признать за светом способность огибать препятствия. Но учёнейшие из учёных — члены французской Академии наук — ему не поверили. И выдвигали очевиднейшие опровержения, основанные на многовековом опыте.

Из формул Френеля следовало, что за непрозрачным экраном тень от свечи возникает не внезапно. Как бы набираясь сил, она появляется тонкими силуэтами, повторяющими контур экрана. Формулы утверждали, что контуры тени должны чередоваться со всё более слабеющими контурами света. Все подсознательно чувствовали, что это предсказание противоречит здравому смыслу.

Но на этом не кончались фантазии Френеля, этого опального инженера, изгнанного со службы во время наполеоновских «Ста дней». Физик-самоучка предсказывал, что за отверстием в непрозрачном экране свет должен перемежаться с темнотой. Такого никто никогда не видел, и все были уверены, что этого не может быть.

Рассудил опыт, который со времён Галилея и Ньютона утвердился в науке в качестве высшего авторитета. Но не безликий и безымянный «многовековый», а специально поставленный французским физиком Араго, простой, наглядный для каждого, по крайней мере, каждого студента университета. И нехитрый опыт Араго, и волновая теория Френеля вошли в золотой фонд науки. Их не опровергли, а лишь дополнили труды многих поколений учёных.

Темперамент, по-видимому, более чем что-либо другое определяет сферу деятельности учёного. Определяет главное — займётся ли человек развитием, дополнением, уточнением чужих результатов или он будет выдвигать и отстаивать свои собственные новые идеи? Чтобы подтвердить эту мысль, хочу рассказать об учёных, смело противопоставивших свои научные концепции прохоровским, и о том, что из этого получилось…

Не успел Гурген Ашотович Аскарьян по-настоящему акклиматизироваться в Физическом институте АН СССР имени Лебедева, как его коллеги поняли — такой не удовлетворится уточнением высказанных другими идей. Темперамент не тот. Ни привычка к освящённым веками истинам, ни доверие к авторитетам не смогут сдержать бурной генерации идей и безудержной фантазии.

Среди множества вопросов, преследовавших Аскарьяна, к теме нашего рассказа относится один: что будет, если луч лазера попадёт в прозрачную для него среду? Природа среды неважна, существенна прозрачность. Не должно быть потерь энергии. Они только затуманят ответ на вопрос, который пытался дать ещё академик Вавилов, — как влияет вещество на свет, если мощность света велика? Тогда он не был ясным — не существовало столь мощных источников света, как сегодняшний лазер.

Размышления. Сопоставления, казалось бы, далёких фактов. Наскоро написанные и зачёркнутые формулы. Уныние и надежда… И вдруг озарение. Вывод, от которого отскакивают все возражения.

На этот раз он означал: должно существовать множество прозрачных веществ, в которых лазерный луч не будет расходиться, как расходятся лучи света от прожектора, фонаря. Не будет, хотя этого следовало бы ожидать на основе бесспорной теории Френеля.

Нет, Аскарьян не думал опровергать её. Он в ней не со мневался. Просто понял, что в наш лазерный век изменились условия. На авансцене появились новые источники света, новые взаимодействия и силы, совсем незнакомые Френелю. Надо было приучить себя к мысли, что в век новой оптики надо быть готовым к новым явлениям.

Полузабытый теперь нидерландский учёный Снеллиус впервые установил закон преломления света. Это была сенсация, потому что за этой формулой учёные гонялись много веков. И вот Снеллиус открыл (а Декарт подтвердил), что при переходе границы между двумя прозрачными средами падающий луч изламывается, давая начало лучу преломлённому. Первоначально учёные имели дело только с переходом света из воздуха в другую прозрачную среду или обратно. Угол между падающим и преломлённым лучами в этих случаях определяется только свойствами среды. Точнее, лишь её характеристикой, называемой показателем преломления. Великий Максвелл считал эту величину одной из важнейших постоянных и ввёл её в свои знаменитые уравнения.

Впрочем, уже в то время опыт намекал, что показатель преломления не является постоянной величиной в полном смысле этого слова, а сохраняется только при определённых внешних условиях. Он изменяется с температурой и давлением, под действием электрического и магнитного полей. Это знали все мало-мальски знакомые с оптикой. В своё время учёные, интересовавшиеся оптикой в достаточной мере, выяснили, как зависит показатель преломления от внешних условий. Большинство до наших дней считало эти знания вполне достаточными.

Лазеры открыли широкий путь в область, в которую ещё не входил никто, кроме Вавилова и его учеников, в область нелинейной оптики. Да и они лишь вступили на её порог, только доказали реальность её существования, только почувствовали, что физические «постоянные», на которых многие законы покоятся как на прочном фундаменте, в этой неизученной области ненадёжны! «Постоянные» могут изменяться и при абсолютно неизменных внешних ус ловиях. Они должны каким-то образом зависеть от мощности самого света и чувствовать её изменения…

Интуиция вела Вавилова правильным путём, но она подсказывала ему прозрения, которые невозможно было доказать в те времена.

При жизни Вавилова источники света были столь маломощны, что требовалось всё огромное искусство и его, и сотрудников, чтобы продемонстрировать реальность таких процессов.

И вот положение в корне меняется. Мощность лазерного луча может быть столь велика, что от неё, если Вавилов прав, должен зависеть показатель преломления даже в неизменных условиях. Должен зависеть уже не только теоретически, но и реально. И это можно наблюдать, можно увидеть, как лазерный луч будет при известных условиях сам себя изгибать!

— Новые явления, порождённые мощностью и когерентностью лазерного луча, этим не ограничатся. На пути луча должны наблюдаться и другие отступления от френелевских законов распространения света, — размышлял Аскарьян…

Из законов Френеля следует, например, что никому не удастся получить совершенно параллельный пучок света, даже если попытаться вырезать середину у достаточно широкого пучка. В любой среде любые пучки света расширяются как лучи прожектора. Расширение пучков света не зависит от природы вещества. В пустоте оно такое же, как в любой прозрачной среде. И не зависит от интенсивности света. Значит, лазерный луч любой мощности также подвластен законам Френеля, как свет далёких звёзд?

Идея Аскарьяна состояла в том, что под действием мощных лучей лазеров в некоторых веществах должны возникнуть новые процессы, способные преодолеть расширение пучков света, которые будут бежать не расширяясь, а ещё более мощные — даже сжимаясь!

Допустим, лазерный луч действительно нарушает закон Френеля, требующий расходимости световых потоков. Высказать идею мало. Надо доказать её. Надо обнаружить механизм, позволяющий потоку лазерного света поступить иначе, чем имеют право поступать обычные световые лучи. Но с чего начать доказательство? Какой путь избрать? На чём остановились предшественники?

Около ста лет назад шотландский учёный Джон Керр открыл явление, обнаружить которое хотел ещё великий Ломоносов. В одной из своих программ Ломоносов писал: «Надо сделать опыт, будет ли луч света иначе преломляться в наэлектризованном стекле и воде?» Этого же безуспешно пытался достичь гений эксперимента — Фарадей.

Керр оказался удачлив, он установил, что преломление света в стекле радикально изменяется, если поместить его между обкладками конденсатора, заряженного до высокого напряжения. Можно представить себе радость учёного, обнаружившего то, к чему безуспешно стремились его великие предшественники! Узкий луч света, идущий через стекло, при включении электрического напряжения внезапно расщеплялся на два, расходящихся под углом друг к другу. При выключении напряжения эффект исчезал. Да, в электрическом поле стекло вело себя иначе, чем обычно. Электрическое поле превращало стекло в подобие исландского шпата — кристалла, в котором ещё в 1670 году копенгагенский профессор Бартолин обнаружил расщепление лучей света — двойное лучепреломление. Тогда это было воспринято чуть ли не как фокус. Позже это явление наблюдали во многих кристаллах. А затем оказалось, что его можно вызывать искусственно и в тех кристаллах, где оно в обычных условиях не наблюдается, и даже в стекле. Для этого достаточно нажать на них или подвергнуть неравномерному нагреву. И вот ему, Керру, удалось получить двойное лучепреломление под действием электрического поля!

Но… настоящего учёного отличает прежде всего спо собность к самокритике. Впрочем, как и каждого настоящего человека, независимо от его специальности. Итак, Керр знал, что двойное лучепреломление в стекле может быть вызвано и электрострикцией — деформацией тел под действием внешнего электрического поля. Подобная деформация, как и простое нажатие, меняет свойства стекла: теперь они зависят от направления. Значит, необходимо ещё убедиться, действительно ли обнаружено новое явление — двойное лучепреломление в результате непосредственного влияния электрического поля — или в процессе участвует электрострикция.

Но Керр знал и другое. Электрострикция не способна вызвать двойное лучепреломление в жидкостях. Однако Керр нашёл жидкости, в которых наблюдается этот новый — электрооптический — эффект, вошедший в науку под названием явления Керра. Впоследствии Керр обнаружил, что двойное лучепреломление в некоторых веществах можно вызвать и при помощи магнитного поля, но это выходит за пределы нашей темы.

Для нас существенно, что электрооптический эффект не сводится к возникновению двойного лучепреломления. Электрическое поле, не только постоянное, как в опытах Керра, но и меняющееся во времени, в том числе и электрическая часть световой волны, приводит к изменению показателя преломления прозрачных тел. Причём он увеличивается вместе с ростом интенсивности света. Это один из процессов, способных в соответствии с идеей Аскарьяна привести к компенсации расходимости световых пучков.

О своих соображениях Аскарьян рассказал на семинаре по квантовой электронике, происходящем в ФИАНе с участием большинства московских и многих иногородних специалистов, а затем опубликовал свои результаты в известном во всём мире «Журнале экспериментальной и теоретической физики».

Эта небольшая статья отличается характерным для Аскарьяна богатством и новизной содержания. В ней показа но, что явление имеет не только теоретическое, познавательное значение, но и чисто практическое, очень важное и перспективное. По мнению Аскарьяна, поперечную неоднородность поля интенсивного электромагнитного луча можно по желанию использовать для втягивания электронов и атомов к оси пучка или для выталкивания их наружу и таким способом сжимать газ. Можно создать в газе канал для прохода электронов или плазмы. Сделать «пробку» у отверстия, соединяющего сосуды, в которых различны давления газа. Применить для нагрева плазмы, её транспортировки, создания плазменных токопроводов. И, конечно, для создания волноводов и самофокусировки. Специалистам, работающим в наиболее сложных областях физики плазмы, это показалось чудом: будто бы обыкновенному смертному сообщили, что теперь можно ходить по морю словно по суше. Открывался мост в страну покорённой энергии плазмы!

Шёл 1962 год… А в 1963 году в тоненькой книжечке журнала «Письма ЖЭТФ» Пилипецкий и Рустамов сообщили о первом экспериментальном наблюдении нового явления — самофокусировки световых лучей. В их опытах были фотографически зарегистрированы тонкие светящиеся нити в жидкостях, через которые проходил предварительно сфокусированный луч рубинового лазера. (В наши дни самофокусировка проявляется в большинстве опытов, связанных с прохождением гигантских импульсов света лазеров через жидкости. Её можно наблюдать и в газах, и в твёрдых телах.)

Новые факты требовали осмысления и теоретического анализа. Первым рассчитал профиль светового пучка, самоканализирующегося под влиянием высокочастотного эффекта Керра, молодой физик из Горького, теперь уже профессор, Таланов.

Таланов принадлежит к третьему поколению замечательной советской школы физиков, основанной академиками Мандельштамом и Папалекси. Эта школа прославила нашу страну крупнейшими открытиями в области нели нейной теории колебаний, радиофизики, оптики и многими другими. В третье поколение входят академики Гапонов, Гинзбург и создатели квантовой электроники академики Прохоров и Басов, начинавший свою научную работу под руководством Прохорова, но бывший первоначально учеником академика Тамма, сотрудника Мандельштама. Ко второму поколению этой школы относятся такие выдающиеся учёные, как академики Андронов и Леонтович.

Пусть читатель простит меня за этот экскурс в научную генеалогию. Она здесь совсем нелишняя. Ведь мало где преемственность поколений выступает так отчётливо, как в науке.

А теперь ненадолго перейдём к истории и упомянем о географии.

В годы первой пятилетки наш народ начал поход за большую науку. Расширялись старые научные центры, создавались новые. Один из них был заложен на Волге в старом промышленном городе Горьком. Школа Мандельштама послала туда крепкое ядро. В него вошли талантливые молодые физики Андронов, Горелик, Грехова и другие. Они поддержали и умножили традиции школы. И, в свою очередь, вырастили поколение учеников. К ним и относится Таланов.

Прежде чем заняться теорией самоканализирующихся световых пучков, Таланов успел внести существенный вклад в нелинейную теорию колебаний и в теорию распространения электромагнитных волн. Самоканализация электромагнитных волн — один из типичных примеров того, как нелинейности среды определяют наиболее существенные черты наблюдающихся в ней явлений. Здесь Таланов был во всеоружии. Его теория была построена для распространения интенсивного пучка электромагнитных волн в плазме. Но в ней полностью содержалась оценка и описание любой аналогичной ситуации. Она была словно специально создана, чтобы нарисовать основную картину явления — формирование волноводного канала в любой среде, где ка нал может поддерживаться действием самого поля. Это касалось и «нашего» случая — с лучом лазера.

Впоследствии Таланов углубил общую теорию этого явления, получил ряд новых важных результатов. Но о них позже. Теперь мы должны пересечь океан.

Одновременно с работой Таланова в журнале «Письма в Физические обозрения», печатающем только те статьи, которые и автор и редактор считают срочными, появилась статья Чао, Гармайр и Таунса «Самофокусировка луча оптического мазера». Американский физик Таунс, один из творцов квантовой электроники и мазера, не применяет слово «лазер», предпочитая ему сочетание «оптический мазер». Не наше дело обсуждать терминологические споры. Мне они кажутся лишёнными глубокого смысла. Ведь лазер и оптический мазер означают одно и то же.

Статья начиналась так: «Ниже мы рассмотрим условия, при которых электромагнитный луч создаёт себе диэлектрический волновод и распространяется не дифрагируя». Авторы не были знакомы с работой Аскарьяна, но позднее, узнав о ней, признали его приоритет. В отличие от Таланова, рассмотревшего в своей первой работе лишь движение электромагнитной волны в плоском канале, они рассчитали цилиндрический канал, возникающий в подавляющем большинстве опытов с лазерами. Их короткая статья содержит глубокое и ясное рассмотрение физической сущности двух процессов, способных вызвать самофокусировку и канализацию света, — электрострикции и керр-эффекта.

Таунсу и его сотрудникам удалось рассчитать, при какой мощности в данных условиях будет подавлена дифракционная расходимость луча и он окажется захваченным в канал. Правда, значение критической мощности было вычислено только при учёте электрострикции. Существенным ограничением явилось и то, что математические вычисления относились только к состоянию, при котором луч уже захвачен в канал. Как это произошло и возможен ли вообще процесс захвата — осталось за пределами математического рассмотрения.

Статья Таунса с сотрудниками стимулировала целый ряд исследований. Американец Келли, по-видимому, первым увидел процесс схлопывания первоначально параллельного пучка света и установил, на каком расстоянии после вхождения света в нелинейную среду происходит самофокусировка. Интересно, что, указывая на своих предшественников, Келли располагает их в таком порядке: Аскарьян, Таланов, Таунс с сотрудниками.

Келли получил свои главные результаты при помощи численных расчётов. Вскоре Таланов, а затем сотрудники Московского государственного университета Ахманов, Сухоруков и безвременно скончавшийся академик Хохлов опубликовали аналитическое решение той же задачи. Однако приближённые методы, которые пришлось применить для решения этой весьма сложной задачи, теряли силу вблизи точки схлопывания. Численное решение Келли тоже не говорило ничего о том, что же происходит с пучком вблизи точки схлопывания и за ней.

Мнение, высказанное впоследствии Келли, а также Талановым, таково: лазерный луч за точкой схлопывания переходит в очень тонкую и чрезвычайно интенсивную световую нить. То же писали Таунс и другие. Лишь Хохлов и его товарищи из МГУ допускали, что за точкой схлопывания возможно образование более сложного и своеобразного узкого световода, подобного нити с периодически изменяющимся поперечным сечением.

Последующие теоретические работы исходили из того, что за точкой схлопывания возникает волноводный режим распространения света. Они были посвящены выяснению отдельных деталей, повышению строгости математических выкладок, уточнению расчётов.

Все, решительно все экспериментальные работы тех лет подтверждали предсказание теории. В них сообщалось о том, что за точкой схлопывания наблюдается волноводное распространение света в виде очень тонких нитей. Экспериментаторы соревновались в уточнении мельчайших подробностей, изучении разнообразных частных случаев, в увеличении точности измерений.

Все сходились на том, что эта область квантовой электроники в основном завершена. Были написаны итоговые статьи и монографии. Интересы исследователей постепенно перемещались в другие области науки.

Как это часто бывает, благополучие чревато катаклизмами. Они тем неожиданнее, чем более основательным кажется возведённое здание. Но катаклизмы безошибочно указывают, что под фундаментом нет достаточно надёжной основы. Хорошо, если слабина своевременно обнаружена. Её можно ликвидировать и продолжать украшать и наращивать башни. Однако нужно, чтобы делом занялся не эстетархитектор, а любитель основательности, не гнушающийся сумрачной серости грунтов и обыденности фундаментов.

В нашей истории, к счастью, такой любитель нашёлся. Молодой сотрудник Лаборатории колебаний ФИАНа, представитель четвёртого поколения школы Мандельштама, Владимир Николаевич Луговой обратил внимание на известное всем тонкое место теории самофокусировки. В нём, как в одной точке, сошлись сомнения всех теорий. Большинство авторов понимали трудности, возникавшие при попытке точно описать поведение лазерных лучей вблизи точки схлопывания. Понимали и даже не пытались детально разобраться в том, что там происходит. Ведь приходилось ограничиваться приближёнными теориями. А они говорили разное.

Из одних получалось, что по мере приближения к этой точке лучи, ранее изгибавшиеся к оси, постепенно начинали подходить к ней всё более полого. В других продолжения всех лучей должны были бы сойтись в точке схлопывания, как в фокусе. В третьих теориях эти лучи выпрямлялись и входили в область, где теория теряла силу. Но не будем уг лубляться в различные варианты.

Во всех случаях оставалось совершенно неясным, как же лучи света ведут себя там, куда теоретики не могут проникнуть? Что с ними происходит дальше? Не берёт ли дифракционная расходимость верх над нелинейными процессами там, где лучи сходятся слишком сильно? Не начинают ли там преобладать какие-то ещё не учтённые явления?

Если лучи идут к оси всё более полого, то сходятся ли они где-нибудь в точку или плавно переходят в тонкий канал, как думало большинство? Если же они, выпрямляясь, вонзаются в точку схлопывания, как в фокус линзы, то почему они не расходятся за ним? А может быть, они там вновь изгибаются и плавно входят в узкий канал? Или за фокусом лучи действительно расходятся, чтобы собраться вновь в следующем фокусе?

Эксперименты, впервые вполне уверенно произведённые Чао, Гармайр и Таунсом, обнаружили узкий канал, в который обращался луч, пройдя в среде путь, предсказанный ему теорией. Последующие опыты в большинстве случаев давали аналогичные результаты. Правда, в некоторых условиях возникали какие-то обрывки светящихся нитей, которые можно было толковать в пользу гипотезы периодически сужающихся каналов.

При очень больших мощностях картина чрезвычайно усложнялась. Вместо одного узкого канала возникало несколько, а иногда и множество тонких нитей.

Экспериментаторы ставили удивительные по ясности замысла опыты. Они наблюдали то, что никогда не пришло бы в голову ни Ньютону, ни Фарадею, ни Френелю — королям оптики. В те годы они и не помышляли о том, как глубок океан тайн света.

Но современных теоретиков все эти находки экспериментаторов не смутили. В нелинейных средах возможно и не такое. Теория убедительно показала, что уже на ранних стадиях фокусировки исходный пучок может распасться на несколько частей, тяготеющих к различным областям. В статьях замелькало магическое слово «неустойчивость».

Действительно, из более точных уравнений следовало, что при очень больших мощностях пучки становятся неустойчивыми и стремятся распасться на отдельные нити. Казалось, все хорошо, но… что же всё-таки происходило с пучками там, вблизи точек схлопывания?

Луговой не мог удовлетвориться общепринятым, основанным на опыте представлении о том, что там безусловно возникает узкий канал. Его не удовлетворяло это «безусловно», этот постулат, который нужно было принять на веру, как постулат о параллельности в геометрии Евклида.

Свыше двух тысячелетий на этом постулате строилась геометрия, а затем и физика. До тех пор, пока не нашлись люди, отказавшиеся принимать его на веру. Что будет, если не принимать этот постулат, спросили они себя. Можно ли обойтись без него? Невозможно, ответила строгая математика. А они попробовали — Лобачевский и Риман. И создали две новые геометрии. Две неевклидовы геометрии. Они работали независимо и, конечно, случайно избрали различные из двух существующих возможностей — параллельные линии в бесконечности сходятся и параллельные линии в бесконечности расходятся. Оба варианта столь же правомочны, как постулат Евклида.

Теперь неевклидова геометрия — полноправный отдел математики и надежный инструмент физики. Вселенная, изучаемая в огромных масштабах, не может быть описана при помощи только евклидовой геометрии. Вблизи больших масс отклонения от неё заметны и при сравнительно малых расстояниях. Это установил создатель теории относительности Эйнштейн, а затем подтвердил опыт.

Но если даже чисто геометрический постулат может оказаться лишь частным случаем более общего явления, то как можно примириться с постулатом в физической теории!

И Луговой сообщает о своих сомнениях тому же семинару, перед которым за пять лет до этого Аскарьян выдвинул идею самофокусировки и самоканализации света. Он обращает внимание на то, что приближённые аналитичес кие методы, основанные на предположении о неизменной форме пучка, не могут дать правильной картины за точкой схлопывания. Он показал, что при распространении интенсивного светового пучка в нелинейной среде его форма существенно изменяется.

Статья Лугового, содержащая эти соображения и результаты, появилась в журнале «Доклады Академии наук СССР» в 1967 году. Но во всех экспериментальных работах, продолжавших появляться до следующего года, сообщалось о том, что за точкой схлопывания пучка наблюдается волноводное распространение света в виде очень тонких ярких нитей.

Только Прохоров поддержал своего молодого сотрудника. Он сам включился в эти исследования и привлёк к ним Дышко, специалистку по вычислительной математике. Раз приближённые аналитические методы оказались непригодными, пришлось призвать на помощь электронную вычислительную машину. Предстояла сложная трудоёмкая работа.

Решили отказаться от каких-либо предвзятых предположений о судьбе пучка за точкой схлопывания. Машине были предложены уравнения, описывающие наиболее простую задачу: на плоскую границу вещества, о котором известно, что в нём наблюдается квадратичный эффект Керра, падает пучок света. Машина должна была определить, что будет происходить с ним по мере продвижения в глубь вещества.

Легко представить волнение, с которым исследователи ожидали результат, зреющий в электронных недрах вычислительной машины БЭСМ-6.

Проработав положенное время, машина сообщила: при этих условиях волноводного режима нет. За точкой схлопывания образуется некоторое число фокусов — областей с очень высокой концентрацией энергии и чрезвычайно малыми размерами.

Ответ не только в корне расходился со всеми варианта ми существующих теорий, но и противоречил всем известным экспериментальным данным.

Было от чего прийти в уныние. Ведь учёные надеялись получить строгую и надёжную картину перехода от постепенной самофокусировки через точку схлопывания к тонкой нити. Но ошибки не было. Уравнения верны, и машина сработала правильно.

Тогда они предложили машине вторую задачу, точнее соответствующую условиям большинства опытов. Перед попаданием в нелинейную среду пучок света предварительно проходил собирающую линзу. Машина решила и эти уравнения. Ответ был тем же. Никакой нити. Цепочка отдельных фокусов.

В чём же дело? Может, постановка задачи в чем-то не соответствует реальности? Возможно, цепочка фокусов — результат того, что из всего многообразия явлений при расчёте учитывался только эффект Керра? Вполне вероятно и такое предположение — возникновение тонких нитей вызвано не эффектом Керра, а каким-то другим процессом…

Уравнения были усложнены. Теперь они отражали и действие вынужденного комбинационного рассеяния. Явления хорошо изученного, проявляющегося особенно сильно при больших интенсивностях света и известного как одна из причин самофокусировки.

Снова часы ожидания перед машиной. И новый ответ. Многофокусная структура должна существовать! Учёт вынужденного комбинационного рассеяния приводит только к изменению численных величин. Узкого канала не возникает и в этом случае.

Казалось, оставался единственный путь. Перебирать один за другим все эффекты, способные привести к формированию тонких каналов. Записывать всё новые, вероятно, всё более сложные уравнения. И уповать на мощь БЭСМ-6. Возможно, тогда наконец будет обнаружен эффект, ответственный за волноводное распространение света, за образо вание тонких ярко светящихся нитей.

Нужна вера и интуиция для того, чтобы избрать другой путь. Отвергнуть очевидность многочисленных опытов. Отказаться от обаяния общепризнанных теорий. Сойти с проторенной тропы.

Прохоров и Луговой решили по-новому взглянуть на ответы машины. Не как на ошибку. Не как на результат неверного выбора исходных физических данных. А как на правильный вывод, соответствующий слишком упрощённо сформулированной задаче.

Упрощение действительно имело место. Гигантский импульс лазера длится мгновение, точнее — десятки наносекунд, проще — сотые доли от миллионной доли секунды. А они предлагали задачи, в которых пучки света действуют непрерывно с постоянной мощностью. И в зависимости от этой мощности получали различные расстояния от множества фокусов.

Вот где причина! Во время гигантской вспышки лазера мощность света меняется от нуля до огромной величины. Расстояния до фокусов не могут при этом быть постоянными. Они должны изменяться вместе с увеличением мощности. Фокусы должны перемещаться.

Бегущие фокусы? Да, бегущие фокусы. Вот где разгадка тайны. Может быть, они бегут так быстро, что и для глаза, и для приборов сливаются в непрерывную яркую нить?

Новые сложные расчёты подтвердили догадку. Да, конечно, фокусы движутся. При условиях, характерных для большинства экспериментов, выполненных в различных лабораториях, фокусы летят со скоростью, близкой к миллиарду сантиметров в секунду. Скорость, всего в тридцать раз меньшая, чем скорость света!

Не мудрено, что траектория их движения выглядит как яркая светящаяся нить.

Теперь слово опять должно быть предоставлено эксперименту, поставленному в полном соответствии с условиями, для которых Прохорову и его сотрудникам удалось сформулировать задачу и выполнить соответствующие расчёты.

Первое сообщение о том, что наблюдаемые сбоку тонкие световые нити представляют собой след движущихся фокусов, явилось плодом совместной работы сотрудника Прохорова Коробкина и американского физика Аллока. Работа была выполнена в США, где Коробкин работал в течение нескольких месяцев. Затем Лой и Шен сообщили, что в результате самых тщательных исследований, выполненных в соответствии с условиями теории Прохорова и его сотрудников, они не обнаружили волноводного распространения света, но наблюдали движущиеся фокусы.

Наконец, Прохоров с возвратившимся домой Коробкиным, Серовым и Щелевым не только наблюдали движущиеся фокусы, но и измерили их скорость. Она хорошо совпадала с предсказаниями теории.

Казалось, достаточно. Но Прохоров и Луговой не прекратили работы. Вместе с Абрамовым они доказали, что не только гигантские, но и в тысячу раз более короткие импульсы, те, которые принято называть сверхкороткими, тоже образуют движущиеся фокусы.

Подведём итоги. Твёрдо установлено теоретически и экспериментально, что мощный лазерный импульс, падающий на вещество, в котором возможен эффект Керра, самофокусируется. В результате возникает цепочка фокусов, чрезвычайно быстро движущихся по направлению к лазеру.

А как же тонкие нити? А самоканализация света и его волноводное распространение, предсказанные Аскарьяном? Что делать с многочисленными теориями маститых авторов? Как относиться ко всем экспериментам, подтвердившим эти теории?

Не литератору решать научные проблемы…

Факты — упрямая вещь. Но важно и толкование фактов.

Бегущие фокусы стали объективной реальностью. Они существуют, и условия их существования точно установлены.

Ясно и то, что теория волноводного распространения света ещё не завершена. Слабые места её известны. Не исключено, что и расчёты, аналогичные тем, что проведены Дышко, Луговым и Прохоровым, но выполненные для более сложных условий, соответствующих большинству прежних опытов, приведут к нитям или множеству нитей, а не к движущимся фокусам, соответствующим более простым условиям.

История ещё не закончена. Невозможно предсказать, кто и где сделает следующий, решающий шаг. Но не сомневаюсь, что это будет человек или группа людей, столь же бесстрашно критикующих общепринятые теории, как Аскарьян и Луговой, обладающих чувством нового и глубокой интуицией Прохорова.

Словом, то будут люди, не боящиеся идти против течения, люди, жаждущие прозрения, не пугающиеся сенсации.

Наталью Александровну Ирисову я знаю много лет. И никогда не переставала удивляться ей — она ухитряется не стареть. Набирается какой-то деятельной силы, заразительной энергии. Это одна из тех редких женщин, которые идут сквозь годы, не утрачивая ни цвета лица, ни веры в счастье, ускоряя жизненный темп и поражая творческой отдачей.

Если вы увидите её на теннисном корте, в саду с граблями, за рулём «Волги» рядом с сыном, вы ни за что не поверите, что Ирисова, доктор физико-математических наук.

Она попала в Физический институт АН СССР им. П.Н. Лебедева совершенно случайно. Это было в Казани. Шёл 1941 год, первый год войны. Эвакуированная из Ленинграда студентка первого курса физфака бежала в госпиталь. Все подруги работали для фронта — кто сиделками в госпиталях, кто подсобными на заводах. Не имея военной специальности, Наташа хотела стать хотя бы санитаркой.

По пути столкнулась со старым знакомым, другом ро дителей.

— Наташа? Куда спешишь?

Рассказала. Он задумался — знал, что девушка проявляла способности к науке. Ещё в Ленинграде на математическом конкурсе в Доме пионеров она, школьница младшего класса, удивляла тем, что легко решала задачи из программы старших классов. А как решала — объяснить не могла. Решала — и всё. Решала «животом». Потом легко поступила в университет.

Наташа, мне нужна лаборантка, пойдёшь?

Нет, я хочу работать для фронта.

Но мы тоже работаем для фронта, — обиделся он.

Это был Вул, физик, будущий академик, лауреат Ленинской премии, заведующий лабораторией полупроводников ФИАНа.

В те тяжёлые для страны годы Советское правительство старалось сберечь научные кадры. Физический институт был эвакуирован в Казань, и учёные, не отпущенные на фронт, вели интенсивные исследования, выдвигаемые нуждами Великой Отечественной войны. Всё это Вул объяснил Наташе, и она стала лаборанткой, а затем после окончания университета и аспирантуры научным сотрудником института. Того самого института, где руководила небольшим, но весьма продуктивным и сплочённым научным коллективом.

Очень важно иметь хорошие природные данные. Но не менее важно попасть в среду, где эти способности будут развиты и укреплены, получат верное направление.

Ирисовой повезло. Она попала в знаменитую Лабораторию колебаний, которая сегодня известна во всём мире как место, где родились молекулярные генераторы. О мазерах и лазерах теперь не знает разве что снежный человек. Но эта лаборатория знаменита не только как родина уникальных приборов, здесь формировалось немало незаурядных учёных.

Лаборатория колебаний с самого основания является замечательной школой физиков. Мы уже говорили, что она дала науке немало одарённых учёных. Организаторы её академики Мандельштам и Папалекси. Люди большого интеллекта, они имели особый «нюх» на незаурядность, яркую индивидуальность и особый дар, помогавший им развить в учениках редкие качества ума и таланта. Сюда, в Лабораторию колебаний, как мы уже знаем, пришли с фронта студент Ленинградского университета Прохоров и студент Московского инженерно-физического института Басов, ставшие «маршалами» советской науки.

В Лаборатории колебаний все были проникнуты стремлением к познанию основных закономерностей, объединяющих между собой разнообразные явления. Главным руководством служила общая теория колебаний. Она позволяла с единой точки зрения изучать работу лампового генератора радиоволн и деятельность человеческого сердца, распространение радиоволн и распространение звука, таинственный Люксембургско-Горьковский эффект и прохождение света через кристаллы.

Здесь учили пользоваться безмерной мощью математики, но старались по возможности привлекать наиболее простые и наглядные методы. Через оптические явления перебрасывались мосты в мир атомов, в квантовую область. Отсюда проходили пути к предельным скоростям, в мир теории относительности. И главное, тут учили замыкать связь между идеей и её техническим воплощением. Идти от глубокой теории к промышленному прибору — вот завет основателей Лаборатории колебаний, оставленный ими ученикам. А те в свою очередь передают его дальше.

Такова традиция Лаборатории колебаний, печать которой лежит и на молекулярных генераторах, созданных Прохоровым и Басовым путём синтеза сложнейшей теории и искуснейшего эксперимента. В русле этой традиции все работы нынешней Лаборатории колебаний, и в том числе та, которой руководит Наталья Александровна Ирисова, — ра бота, удостоенная премий, наград и признания всех учёных, кровно заинтересованных в развитии новой области науки — квантовой радиофизики.

После того как в Лаборатории колебаний был создан лазер, её тематика обрела контуры, которые можно охарактеризовать двумя словами: лазер плюс вещество. Расшифровывается это так: учёные проводят исследования различных веществ с целью создания новых, более совершенных лазеров — это одно направление. И другое — применение излучения лазеров для исследования строения вещества. Так осуществляется теснейшее слияние науки и техники — характерная черта научно-технической революции.

Ирисова подключилась к фундаментальным исследованиям — занялась изучением свойств различных твёрдых тел. Она просвечивала их электромагнитными волнами и, изучая поглощение волн, расшифровывала строение и свойства молекул исследуемых веществ. Это был известный способ, но… с изюминкой.

До того физики обычно работали с оптическими или радиоволнами. А Ирисова повела свои наблюдения в диапазоне, расположенном между ними — в субмиллиметровом диапазоне. Это вызвало недоумение коллег. Субмиллиметровые — это «подмиллиметровые» волны: длиною в десятые, сотые и тысячные доли миллиметра. «Зачем нужны эти исследования нашей лаборатории?» — спрашивали одни. «Чем Ирисова собирается измерять эти волны?» — спрашивали другие. Ведь этот диапазон — ничейная земля. Радиоинженеров он уже не интересует. Оптики его ещё не освоили. Здесь не создано никакой измерительной аппаратуры. «Наконец, какое практическое применение уготовано этим исследованиям?» — задавали вопрос третьи.

Внутренняя мотивация в творчестве — явление тонкое, чреватое открытиями, прозрениями. Кто знает, почему нас влечёт к одному делу и не привлекает другое…

Что же задумала Ирисова? Лазер её не интересовал. Её занимали свойства загадочных веществ, стоящих как бы особняком от остальных. Сверхпроводники, сегнетоэлектрики — о них написаны статьи, книги, созданы гипотезы и теории, объясняющие их свойства, описывающие поведение. Но все это пока частично предположения. Известно, как эти вещества ведут себя, но… не до конца понятно почему. Они имеют странные свойства, и как раз эти-то свойства обещают технике заманчивые перспективы!

Ирисова, женщина увлекающаяся, темпераментная, дала себе слово не отступать перед задачей, никем ещё не решённой. Она мечтала: если удастся заменить все существующие электропровода сверхпроводящими, произойдёт переворот в энергетике!

Видя моё недоумение, пояснила:

Дело в том, что сверхпроводники проводят электрический ток без всяких потерь на нагревание. Мы ведь знаем, что передача электроэнергии по проводам имеет существенный недостаток — огромные потери из-за нагрева проводов. При транспортировке электроэнергии на большие расстояния потери составляют, увы, большой процент. Можно только мечтать об устранении нагрева проводов — это будет просто революция, экономия огромная. Но обычные металлические провода греются, и энергетики ничего не могут с этим поделать. Но вот, представим себе, провода сделаны не из обычных материалов, а из сверхпроводящих — они ведь не греются и не рассеивают драгоценную энергию в воздух…

Да, это была бы революция в энергетике, — не могу не согласиться с Ирисовой. — Так в чём же дело? Почему не начать замену обычных проводов на сверхпроводящие? В чём загвоздка?

А в том, — вздыхает Наталья Александровна, — что все эти чудеса со сверхпроводниками происходят только при очень низких температурах, чуть ли не вблизи абсолютного нуля. При нормальной же температуре ничего подобного не наблюдается!

Замечательные свойства сверхпроводников, оказывается, можно наблюдать только в лабораториях. Для этого созданы специальные криогенные установки. Такие установки — плод большого труда, они дороги, громоздки. Их можно применять и для промышленных нужд, но, согласитесь, упрятать в них высоковольтные линии электропередачи, которые опоясывают весь земной шар, задача фантастическая, невыполнимая!

— Как же вы думаете поступить?

Выход в другом. Надо разгадать механизм сверхпроводимости, а затем попытаться воспроизвести нечто подобное при нормальных температурах. Изучить, покорить сверхпроводники — вот о чём необходимо думать сегодня. Своими экспериментами мы хотим внести дополнительную ясность в поведение этих веществ. Связать микроэффекты с макросвойствами. Узнать, какие механизмы ответственны за необыкновенные свойства вещества.

А при чём здесь субмиллиметры? — решаюсь вернуть наш разговор к тематике лаборатории.

Эти вещества особенно чётко проявляют свой характер в этом необычном диапазоне. Атомы сверхпроводников и сегнетоэлектриков откликаются только на волны короче миллиметра. Слышали, как отзывается струна скрипки на зов другой, настроенной в резонанс? Вот мы и хотим вступить в резонансные отношения с этими веществами, облучая их субмиллиметровыми волнами и надеясь получить их спектры. А уж по спектрам изучать особенности строения атомов и молекул. Эти особенности, как видно, ответственны за поведение веществ.

В 60-х годах, когда начались эти исследования, бурно развивались лазеры. А эксперименты Ирисовой и её сотрудников не только не работали на лазеры, но вообще не обещали быстрого успеха. Несколько первых лет требовалось только для создания измерительной аппаратуры. Напомню — её просто не существовало. Ещё несколь ко лет — выработка методики измерений. Надо было исследовать и измерять, изучать десятки различных веществ, чтобы отработать и приборы, и методы их использования. Набирали, как говорится, статистику — изучали тефлоны, кварцы, резину, пористые вещества. Это был второй этап исследования.

— Вначале было очень трудно, — вспоминает Ирисова, — родился сын, я разрывалась между домом и институтом, работа шла туго, и не было человека, который не спрашивал бы: почему Ирисова возится с субмиллиметрами?

Прошло некоторое время, и всё пошло по-другому. Ирисова и её молодой сотрудник Виноградов сделали первый измерительный прибор субмиллиметрового диапазона. На вид — удивительно несерьёзный прибор. Он не похож ни на радиотехнический — с лампами, транзисторами, конденсаторами. Ни на оптический — с линзами, призмами, зеркалами. Основной элемент его — рамки с сеточками из тончайших металлических проволочек. Они столь тонки, что рамки, на которых натянуты, кажутся пустыми.

— Это очень цепкие сети для волн длиною в десятые и сотые доли миллиметра, — смеётся Ирисова, видя, с каким скепсисом я верчу в руках это дамское рукоделие.

— На что же годно это радиотехническое решето? — рискуя обидеть Ирисову, спрашиваю я.

— При помощи комбинаций таких сеточек можно измерить длину, мощность волн, которые никаким иным образом не определяются. Можно разделить эти волны на пучки, отражать их, создавать для них резонаторы.

Казалось бы, изящная лабораторная работа — и всё, работа, имеющая право на существование, но… заслуживает ли она внимания серьёзного исследователя?

Сеточки, похожие на приспособление для вышивания, оказались необычайно оригинальной находкой, новым словом в измерительной технике субмиллиметровых волн. Они стали основой очень нужного прибора — спектроскопа, параметры которого существенно превосходят характерис тики всех известных отечественных и зарубежных спектроскопов. Уже несколько лет как этот прибор передан в производство, и наша промышленность выпускает его серийно. На прибор получен десяток заграничных патентов. Не удивительно, что эта оригинальная работа удостоена одной из главных премий АН СССР — премии А.С. Попова.

— Но к третьему этапу работы, к основной цели — исследованию свойств сверхпроводников и сегнетоэлектриков — приступать было ещё рано, — продолжает рассказ Наталья Александровна. — Нам не хватало прибора, на экране которого можно было бы наблюдать невидимое излучение, идущее из недр исследуемого вещества. Ясно было одно: увидеть электромагнитное излучение можно только на люминесцентном экране. Поэтому мы объединили наши силы с Лабораторией люминесценции ФИАНа. Начались поиски подходящих материалов для экрана. Попробовали один — не получилось, другой, третий — опять безрезультатно. Начали усложнять материал, делать его многослойным. Все шло как в банальном детективе — я даже принесла из дому свою шелковую кофточку. Нужен был тонкий материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А что может быть лучше шёлка? Покрыли его аквадагом — взвесью графита в сахарном сиропе — и увидели! Правда, изображение было слабым, неясным. Попробовали слюду, лавсан. Замысел был несложен, но исполнение требовало современной технологии. И, наконец, последний вариант: на синтетическую плёнку лавсана в вакууме нанесли слой металла и сверху покрыли слоем люминофора. И эту плёнку натянули на бабушкины пяльцы…

Считаю, что ослышалась. Ирисова смеётся, — говорит то ли в шутку, то ли всерьёз:

— Идея прибора — плод чисто женской логики. Да, да! Если хотите, в этой логике моя слабость, но и сила. Мне легче думать конкретно, труднее — абстрактно. Я мыслю предметно, могу мысленно «потрогать» каждый миллиметр прибора. Впрочем, я оговорилась. Что значат старые привычки: говоря о малом, в быту говорим — миллиметр. В нашем при боре толщина каждого из слоёв «сэндвича» — доли миллиметра. Слой лавсана — три тысячные миллиметра (три микрона), металла — сто ангстрем (десятитысячных долей микрона), люминофора — опять три микрона.

Если не считать трудности изготовления такого «сэндвича» из слоёв неощутимой толщины, прибор очень прост. Но это не значит — примитивен. Поиски простого решения — одна из труднейших задач в науке, технике, да и в искусстве. Сложное решение обычно говорит о беспомощности. Простое — о том, что всё лишнее отметено. Помните, одно из определений скульптуры: камень, из которого удалено всё лишнее?

Так родился простой, но важнейший прибор. Радиовизор — назвали его учёные. И с ним сразу же произошло чудо.

Радиовизор, созданный, казалось бы, для чисто специфических целей, не имеющий ничего общего с тематикой лаборатории, вдруг стал чуть ли не самым необходимым для этой самой лаборатории. Вообще для лазерщиков.

А случилось это вот почему. Мощный лазер для резки, сварки, штамповки металла работает на волне в 10 микрон. «Нежный» диспрозиевый лазер, созданный в той же лаборатории против опасной болезни глаз — глаукомы — и нашедший применение для лечения злокачественных заболеваний кожи, имеет волну длиною 2,36 микрона. Излучение этих лазеров и почти всех других происходит как раз в том диапазоне волн, для регистрации которых и создан радиовизор. И если на экран радиовизора направить лазерный луч даже невидимого глазом инфракрасного диапазона, вскрывается вся его незримая структура. Невидимый луч становится видимым! Расходящийся он или сужающийся, сколько в нём «мод» (типов колебаний) — видно воочию. Радиовизор позволяет увидеть и распределение поля субмиллиметровых и даже миллиметровых и сантиметровых радиоволн (от 1 микрона до 10 сантиметров).

На экране отчётливо видны интерференция воли, дифракция и другие эффекты классической оптики. Теперь этот прибор можно использовать не только в лаборатории исследователя, но и на школьных уроках физики для наглядной демонстрации волновых свойств электромагнитного излучения.

Конечно же, и лазерщики, и вообще физики приняли такой прибор с восторгом.

— Главное, — объясняет Ирисова, — стало возможным настраивать лазер по картинке на экране радиовизора. Как? У лазера существуют настроечные винты. Но раньше их крутили вслепую, не зная, что при этом происходит. Теперь всё изменилось.

Радиовизор сегодня выпускается нашей промышленностью, заказы на него идут из многих научно-исследовательских лабораторий. Иностранцы, посещающие Лабораторию колебаний, подолгу задерживаются в секторе Ирисовой. Кто бы мог подумать, что совсем недавно эту тему называли оторванной от жизни!

— А действительно, — думаю вслух, — чудо — не только сам прибор. Чудо — то, что сделан он в лаборатории, где этот прибор вовсе не планировался. Ведь никто не думал, что результат сработает на тематику. Как же удалось столько лет работать вроде бы «на сторону»?

Ирисову вопрос не удивляет.

— Так оно, в сущности, и происходило, — соглашается она. — Нашим исследованиям просто повезло. Нас поддержал Александр Михайлович Прохоров. Учёный крупного масштаба, он умеет заглядывать вперёд, считает, что в лаборатории должны быть поисковые темы, пусть не сразу дающие выход в практику. Он уважает мнение и интуицию сотрудников. Если человек верит в своё начинание, его надо поддержать, считает он. Толк будет. Даже тогда, когда мы сами отчаивались, Александр Михайлович говорил: когда берёшься за новое дело, не следует бояться мёртвой полосы. Пока соберёшься с мыслями, накопишь опыт, должно пройти время. Идея должна созреть. Никакой спешкой этот процесс не ускоришь. Время окупится.

И действительно, оправдалась уверенность Прохорова: разумно поставленное фундаментальное исследование всегда даёт важные результаты. Этого же мнения придерживаются многие учёные, в том числе и Таунс. Он пишет: «В большинстве случаев результаты бывают ощутимыми, если превыше всего ставится интерес к идее, а не к тем выгодам, которые можно из неё извлечь. Успех может быть неизмеримо большим, если поощрять то, что делается на основе стремления к знаниям и открытиям как таковым».

Что ж, конфликт между рационализмом и бескорыстным служением идее не нов ни для науки, ни для искусства. О качестве музыки не судят по кассовой выручке. Значение научного открытия не всегда пропорционально затраченной на работу сумме денег.

Фундаментальные исследования, однако, не только дань врождённой любознательности или её следствие. Это и расчёт на то, что они повысят уровень культуры, повлияют на производительность труда и в конечном счёте пополнят благосостояние общества, послужат развитию цивилизации. Не в этом ли особенность современного этапа развития науки, приметы научно-технической революции? Наука стала производительной силой.

…Если подойти к ФИАНу со стороны улицы Вавилова, то рядом с корпусом прохоровской лаборатории увидишь здание-двойник. Это Лаборатория квантовой радиофизики, которой руководил директор института академик Басов.

Здесь тот же «бог» — лазер. И в этой лаборатории учёные, вооружённые лазером, во многих областях науки, техники, промышленности обогнали сегодняшний день.

Лаборатории Басова и Прохорова, несомненно, лидеры в квантовой радиофизике. Но, разумеется, они в нашей стране не единственные — лазерная тематика сегодня так активно внедрилась во все сферы теоретического поиска и практического использования его результатов, что рассказать о всех достижениях лазеров просто невозможно. Поэтому попытаемся отобрать из огромного многообразия лазерных тем те, которые решают кардинальные проблемы будущего, кризисные проблемы.

Главная забота современного человечества — поиски новых источников энергии.

Зажечь лазерным лучом земное солнце — неиссякаемый источник термоядерной энергии — эта мечта овладела учёными, когда лазер был ещё немощен и мало изучен. И когда поиск путей к управлению термоядерной реакцией шёл совсем по другому пути. Уже более четверти века передовые страны тратят большие средства на развитие исследований по магнитному удержанию термоядерной плазмы. Образцом для подражания служит Солнце, практически неисчерпаемый источник энергии. Физики XX века пришли к выводу, что энергия, заставляющая светить Солнце и другие звёзды, возникает в результате превращения водорода в гелий. Взрыв первой водородной бомбы, осуществлённый в 1952 году, подтвердил мощь этой реакции и возможность осуществления её на Земле. Оставалось, казалось бы, немногое: найти средний путь между мгновенным взрывом, происходящим в бомбе, и медленным, но огромным по масштабам и неподвластным человеку процессом, протекающим в недрах звёзд. Нужно было превратить термоядерный синтез в управляемую, контролируемую реакцию и использовать её для мира, а не для войны.

Рассмотрим вместе с учёными эту возможность.

Для того чтобы два ядра тяжёлого водорода дейтерия могли слиться друг с другом, образуя ядро гелия и высвобождая порцию энергии, они должны столкнуться между собой с огромными скоростями. Только при этом могут быть преодолены силы взаимного отталкивания одноимённых зарядов ядер. Силы, защищающие ядро от ему подобных, крепче лат средневековых рыцарей. Чтобы придать ядрам дейтерия нужную скорость, следует на греть их до температуры в несколько десятков миллионов градусов. Но одного этого недостаточно. Чтобы реакция успела развиться в устойчивый процесс, такую температуру нужно поддерживать достаточно долго. Ведь ядра невозможно точно направить одно на другое с тем, чтобы они обязательно столкнулись между собой. Столкновение — дело случая. И чтобы такие случаи реализовались в достаточном количестве, нужно на некоторое время удержать раскалённый газ в ограниченном объёме, несмотря на огромные скорости, заставляющие его рассеиваться в пространстве.

Попробуем на минуту представить себе, что происходит в глубине Солнца или солнцеподобного светила — механизм процесса при температуре в миллионы градусов. В таком пекле атомы не могут «выжить» и сохраниться в целом виде. Огромная температура разрывает их на части, отрывает электроны от ядер. Они движутся независимо и с большими скоростями. Но сила притяжения не даёт им разлететься, в недрах звёзд образуется особое состояние вещества — раскалённая, плотная плазма, удивительное состояние материи, больше всего напоминающее газ, а точнее ту плазму, которая существует внутри трубок газосветных реклам или возникает в лампах-вспышках, применяемых фотографами. Разница лишь в температурах и давлениях. Здесь, в земных условиях, это тысячи градусов и доли или единицы атмосфер. Там — миллионы. Здесь далеко не все атомы разрушены, не все ядра оголены, не все электроны освобождены. Там — все.

Различен и состав вещества. Здесь, в лампах, это инертные газы или их смесь. Там — преимущественно водород. Плазма, бурлящая в недрах звёзд, состоит главным образом из протонов — ядер водорода — с незначительной примесью ядер других лёгких элементов и, конечно, электронов.

Внутри звёзд протекают сложные ядерные реакции, в результате которых четыре протона объединяются между собой, образуя ядро атома гелия — альфа-частицу. При этом выделяется энергия, поддерживающая сияние звёзд.

В каждом таком акте слияния испускается малая порция энергии. Но размеры звёзд огромны, велика и энергия, выделяющаяся в течение миллиардов лет. На Земле невозможно воспроизвести точно условия, существующие в недрах звёзд. Нужно добиться слияния протонов более простым, доступным путём. Чтобы это был не взрыв, а безопасный управляемый процесс.

Получение горячей плазмы в земных условиях — цель и надежда всей будущей энергетики. Казалось бы, всё ясно: надо нагреть плазму и удержать её частицы от разлетания. Но как нагреть и как удержать?

Первый обнадёживающий путь указал академик Тамм: создать и нагреть плазму электрическим разрядом и удержать её силой магнитных полей в особых «магнитных бутылях». По этому пути пошли многие учёные. Исследователи увлекались то одной, то другой конструкцией остроумных и, казалось, надёжных устройств — как правило, это были громоздкие приборы, скованные массивными электромагнитами. Но наградой были лишь неудачи. Из этих «магнитных бутылей» плазма вытекала, словно молоко из дырявых пакетов. Рукотворное солнце не зажигалось… Этот путь дал лишь опыт, понимание трудностей задачи, но не практический результат.

Самый конструктивный способ, основанный на принципе магнитного удержания плазмы, был предложен и разработан учёными под руководством академика Арцимовича. Они придумали магнитную бутылку, лишённую горла. Их магнитная ловушка имеет форму пустого бублика. Бублика с двойными стенками. Первые, видимые, отделяют внутреннюю полость от внешнего воздуха. Там будет создана и нагрета плазма. Вторые — невидимые, образованы магнитными полями. Они отделяют плазму от стенок бублика, чтобы частицы раскалённой плазмы не соприкасались с ними, не охлаждались ими и не нагревали их.

Прибор, вернее, сложная и крупная установка, реали зующая эту идею, получил название токамак. Его основа — тороидальная камера, расположенная внутри тороидального магнитного поля, — позволяет нагревать плазму до гигантских температур и удерживать её некоторое время в этом состоянии. Советские учёные показали, что это один из надёжных путей к цели, получив температуру внутри токамака в 10–15 миллионов градусов. За ними пошли учёные всех промышленно развитых стран. Недавно американские ученые, применив дополнительный нагрев, достигли в своем Токамаке температуры в 60 миллионов градусов.

Это — надёжный путь покорения энергии ядра. Однако пока никто не прошёл его до конца. Никто не добился вожделенной цели — не зажёг рукотворное солнце.

Главная причина в том, что при помощи электрического разряда невозможно осуществить достаточно быстрый нагрев. Когда температура плазмы доходит до десятков миллионов градусов, ни одна, даже самая мощная, ловушка не способна удержать плазму от расширения.

Ещё не были запущены даже первые модели Токамаков, а экономисты уже провели расчёт на эффективность. Они сравнили, сколько энергии на единицу веса топлива выделится при термоядерном способе и расщеплении тяжёлых ядер урана или плутония в обычных атомных энергетических установках. Расчёт показал, что термоядерные электростанции будут выгоднее атомных, выгоднее даже самых выгодных на сегодняшний день. Был сделан и другой подсчёт, так сказать на «чистоту» процесса. И в этом плане термоядерный синтез оказался самым прогрессивным и гигиеничным. Он не даёт тех побочных отходов, которые всё-таки получаются при атомных расщеплениях (имеются в виду радиоактивный цезий, стронций и другие радиоактивные продукты, эти неизбежные спутники деления тяжёлых ядер). При термояде нет и угрозы ЧП: установка не расплавится, не взорвётся. Если процесс выйдет из-под контроля, пойдёт не по программе, то он просто заглохнет, прекратится.

Сама природа — главный пропагандист идеи термояда. Запасы тяжёлого водорода, дейтерия — этого основного термоядерного топлива — неисчерпаемы. Одного лишь дейтерия из морей достаточно для практических нужд на миллионы лет вперёд. А ведь водород содержится в воде повсюду!

Вот почему никакие трудности с магнитными ловушками не могли уже заставить физиков отказаться от намерения найти способ зажечь рукотворную звезду.

И вот — новая идея: изящная, гениально простая и на первый взгляд легко осуществимая!

В вакуумную камеру выстреливается льдинка замороженного водорода (вернее, смеси тяжёлого водорода — дейтерия и сверхтяжёлого водорода — трития). Вспышка лазера встречает льдинку в центре камеры. Мощность лазерного луча столь велика, что льдинка, температура которой первоначально близка к абсолютному нулю, мгновенно превращается в крупинку солнца. Температура её приближается к бушующей в недрах звезды, а плотность всё ещё очень высока. Ведь за мгновение, пока длится вспышка, частицы, уже набрав колоссальную скорость, ещё не успели заметно сместиться в пространстве, а давление лучей лазера вызывает в раскалённой плазме ударную волну, сжимающую плазму в сверхплотный сгусток.

В этой адской температуре порваны все связи между ядрами и электронами. Атомов дейтерия и трития уже нет. Пылает плазма из ядер и свободных электронов. Сталкиваясь между собой, дейтоны и ядра трития вступают в реакцию, в результате которой возникают ядра гелия. Температура при этом ещё больше нарастает. Сопутствующие реакции порождают свободные нейтроны. Еще несколько мгновений — и рукотворная звёздочка погаснет. Плазма, быстро остывая, разлетится по вакуумной камере…

Это — биография одной льдинки. Но если в камеру впускать череду льдинок, скажем, по 2–3 в секунду, то зажжётся гирлянда пылающих «солнц». А дальше? Дальше тепло от нагретых стенок камеры можно утилизировать самым обычным, элементарным путём. Скажем, отводить его для получения горячего пара. Пар направлять на турбины тепловой электростанции. Или использовать для других нужд.

Вот какая перспектива волновала воображение физиков, увлекшихся идеей использовать лазер для получения термоядерной энергии. Возможно, именно так человечество овладеет термоядерной энергией, сохранив уголь и нефть, торф и древесину от уничтожения в топках?

Идея лазерного зажигания термоядерной плазмы воскрешала надежды, она убивала сразу несколько «зайцев», решала вопрос о получении высокой температуры, а главное — проблема длительного удержания термоядерной плазмы оказывалась обойдённой.

Вот почему лазерный термояд кажется привлекательным. Он свёл между собой людей различных характеров, темпераментов, научных склонностей. Для нас же, советских людей, особенно приятным было то, что родина его — Советский Союз. Вот что об этом пишет журнал «Форчун» («Судьба»), выходящий в Нью-Йорке: «Лидерами в области лазерного термоядерного синтеза стали советские ученые. Сама “гонка” за овладение лазерным термоядом началась в 1963 году — после того, как исследователи из Физического института имени Лебедева в Москве, работающие под руководством Николая Басова, сообщили об успешном использовании лазера для получения определённого количества нейтронов, что свидетельствовало о достижении, хотя и в слабой, “мимолётной” форме, реакции ядерного синтеза».

Крюков, молодой учёный, физик «божьей милостью», как говорят о нём друзья, создал первую установку и, сфокусировав мощный лазерный импульс, получил первые термоядерные нейтроны, те самые вестники успеха, о ко торых пишет журнал «Форчун». «И хотя, — продолжает журнал, — известие из Физического института было встречено на Западе с достаточной долей скептицизма», Крюков именно в этих первых нейтронах видит залог всех дальнейших успехов.

— Первые нейтроны, — говорит он, — имели огромное психологическое значение. Они не просто иллюстрировали наш успех. Лазерный термояд занял своё законное место в физике плазмы среди других способов реализации термоядерного синтеза. Ведь до того мало кто в него верил.

Крюков оказался прав. «Вскоре западные учёные убедились в успехе их советских коллег, сумев воспроизвести этот опыт в своих лабораториях. В лабораториях Комиссии по атомной энергии США начались регулярные исследования проблемы лазерного термояда. Этот метод достижения ядерного синтеза примерно в то же время стал темой исследований во Франции, ФРГ, Англии, а затем в Японии» («Форчун»).

Пройдут десятилетия, и человечество будет вспоминать о сегодняшних экспериментах с гордой снисходительностью, как о первых шагах к великому свершению.

Физики, работающие над проблемой лазерного термояда, отлично понимают, что до полной победы ещё далеко. Полезной термоядерную реакцию можно будет считать тогда, когда выделенная энергия превысит затраченную на её создание. Пока полученная реакция энергетически убыточна. Сейчас идёт накопление знаний, а не энергии. Долгая, кропотливая, изнурительная работа. Оттачивается методика эксперимента, совершенствуются установки, набирается статистика, изучается сама плазма, разрабатывается аппаратура для её диагностики. Эта работа — на десяток лет. Но без неё плазма покорена не будет. Эта работа приносит те сведения о процессе, которым нужно научиться управлять. Она определяет весь дальнейший ход исследований: подсказывает, какие механизмы нужно усмирить в плазме, какие лазеры создавать, чтобы их мощь стала достаточной для обжатия и нагрева ядерного топлива.

А теперь сравним две публикации. Одна — из уже цитированного нами журнала: «Благодаря относительной безопасности реакции синтеза установки лазерного термояда могут быть использованы для удовлетворения потребностей в энергии небольших поселений, отдельных предприятий, комплексов, ликвидируя проблему высокой стоимости создания специальных зданий для энергетических блоков или линий дальней передачи энергии. Лазерные термоядерные реакторы можно будет даже создавать настолько “миниатюрными”, что они станут “энергетическими сердцами” морских лайнеров и поездов. А несколько таких реакторов, соединённых вместе, образуют энергетическую станцию».

Обратите внимание на стиль — деловито, буднично, аргументировано, на профессию автора статьи, Лоренса Лессинга, — он журналист, на дату — 1974 год.

И вторая публикация — из газеты «Геральд Трибюн». Крупный заголовок: «Лорд Резерфорд смеётся над теорией обуздания энергии в лабораториях!» Смеётся не обыватель, смеётся не журналист, а отец ядерной физики, смеётся над самой мыслью об обуздании энергии ядра, смеётся в 1933 году — после того как убедился в возможности расщепления ядра…

Разрыв во времени между этими публикациями — 41 год. Не сенсационный ли скачок в сознании людей? Не сенсационный ли темп созревания человеческого интеллекта? Всего несколько десятилетий ушло на то, чтобы от факта расщепления ядра прийти к мысли об использовании энергии этого расщепления.

А ведь от первой догадки об атомной структуре материи до первого доказательства этого прошло более двадцати веков…

У лазерных поисков есть ещё одно из главных направлений. Помимо термояда — это обеспечение связи в будущем, средств переработки информации и передачи её на большие расстояния. Широко известно, что наше поколе ние буквально захлёстнуто потоками информации — это и обилие научных открытий и технических достижений, и просто расширяющийся обмен информацией между людьми. С каждым годом этот поток всё больше и больше — его нужно быстро перерабатывать, осмысливать, использовать. Естественно, вся надежда — на ЭВМ. Но их быстродействия уже недостаточно, к тому же они громоздки и не экономичны. Радиоволны и электроника не удовлетворят будущие поколения. С переработкой большой массы информации смогут справиться лишь световые волны. Этим вопросом ведает новая область электроники — оптическая. На наших глазах рождается новая наука — оптоэлектроника.

Когда мы проводим себе в квартиру телефон, то не думаем, на какие расходы идёт государство, используется всего-то несколько метров медного провода.

Но стране нужны миллионы телефонов. Нужны линии связи между городами, сёлами, государствами. Это уже тысячи тонн меди. А медь — тот металл, запасы которого кончатся прежде всего.

— Какой же выход? — спросите вы.

Представьте себе АТС будущего: её основные элементы «соты», напоминающие пчелиные, только во много раз более мелкие. Это миниатюрные лазеры. Вы поднимаете трубку — включается «ваш» лазер, на его луч «нанизывается» ваш голос и бежит по одной из стеклянных нитей, скрытых в кабелях, проложенных под землёй. Нити эти почти ничего не стоят — ведь кремний, из которого варится стекло, самый распространённый и дешёвый материал.

— За чем же дело стало? — спросит читатель и от инженеров получит более чем странный ответ: за прозрачными стеклянными волокнами…

Стеклянные провода действительно могут с успехом заменить медные, но, чтобы они транспортировали свет на сотни километров без потерь, сделать их нужно из очень прозрачного стекла.

Вы, наверно, подумали — как оконное? Так же решила и я, слушая объяснения одного из авторов стекловолоконной линии связи.

— Что вы! — даже обиделся он. — Попробуйте сложить десяток стёкол вместе — сквозь них ничего не разглядишь. Для передачи света на большие расстояния оконное стекло совсем не годится. Уже много лет физики, конструкторы, инженеры бьются над созданием таких стеклянных волокон, чтобы они были по-настоящему прозрачны для света: не искажали его, не создавали помех, то есть не вносили ошибок в передаваемую информацию.

Такие поиски велись у нас в Советском Союзе, в США, Японии, Англии, Франции, ФРГ, в социалистических странах. Листая научные журналы, можно убедиться, что учёные уже приближаются к цели, к тому, что станет основой стекловолоконной связи будущего.

Уже сейчас по стеклянным проводам, заменившим медные в ряде экспериментальных систем, на многие километры бегут световые волны, рождённые лазерами и более простыми полупроводниковыми источниками света. Поэтому параллельно с созданием новых коммуникаций идёт интенсивный поиск новых лазеров, которые будут питать волокна информацией.

Полупроводники оказались для квантовой электроники рогом изобилия. Они стали основой очень миниатюрных и экономичных лазеров. Одна из разновидностей — инжекционный лазер. Он не только мал по своим размерам, но обладает ценнейшим достоинством — неприхотливостью к источникам питания. Для того чтобы такой лазер начал излучать свет, его достаточно присоединить к источнику электрического тока напряжением около десяти вольт. А нанизать на его луч голос или другую информацию очень просто — для этого надо лишь менять в ритм с голосом силу электрического тока, протекающего через лазер. Лазер это почувствует и отзовётся соответствующим изменением своего мерцания.

Я видела такой лазер. Маленький кристаллик, укреп лённый на медной пластине. Включили ток, и тёмная мошка вспыхнула ярко-пунцовым светом — электрический ток исторг из плоти полупроводника сноп пурпурных лучей. Можно представить себе, как эти лучи побегут по стеклянным проводам — интенсивность их будет световым аналогом музыки или речи.

На дальнем конце световода изменения силы света ощутит фотоприёмник и превратит их в переменный электрический ток, который заставит работать или телефонную трубку, или телевизор, или любой другой приёмник информации, например блок памяти ЭВМ. Этот лазер — только одно из многих действующих «лиц» оптической системы связи. Как он будет работать в сочетании со всеми другими деталями? Ведь его партнёры должны уметь взаимодействовать со светом, а не с электрическим током, как это происходит в современных системах связи.

Когда я задала этот вопрос лазерщикам, они удивились. Неужели я ещё не видела, как это происходит в действительности? И отвели меня в лабораторию, где системы оптической связи уже стали будничным объектом исследования.

Вот что я увидела.

К маленькой металлической коробочке величиной с пачку сигарет присоединён кабель, более тонкий, чем обычный карандаш. Он исчезает в отверстии стены. Оттуда выходит точно такой же кабель, конец которого присоединён к другой коробочке несколько больших размеров.

— Это наша световодная линия связи, — пояснил молодой учёный. — Одна маленькая коробочка содержит оптический передатчик, другая является приёмником оптических сигналов. Дальние концы кабелей соединены с такими же блоками, расположенными в другом здании. Сейчас мы изучаем особенности эксплуатации световодной системы связи.

По такой линии можно передать и телефонный разговор, и программу цветного телевидения, словом, любой вид информации. Такие линии могут соединяться между собой через коммутаторы, что обеспечит связь любого количества абонентов. Самое важное то, что существуют электронные схемы, позволяющие одновременно и независимо передавать по одному световоду десятки тысяч телефонных разговоров, многие программы телевидения и огромный объём другой информации. Существенно и то, что световодные линии не боятся грозовых и промышленных помех, они много компактнее и легче, чем обычные медные кабели.

Эти качества световодных кабелей открывают им путь на борт самолётов и кораблей, в системы промышленной автоматики, управления и вычислительные комплексы. Они проникнут и в ЭВМ, соединяя между собой блоки и связывая ЭВМ с их периферийным оборудованием.

Полупроводниковые лазеры и другие полупроводниковые оптические элементы вместе со световодами, имеющими вид тончайших плёнок и волокон, станут основой новых оптических ЭВМ следующих поколений. В них свет будет служить не только для передачи, но и для обработки информации.

Лазеры, почти невидимые глазом, и проводящие свет прозрачные плёнки и волокна толщиною в тысячные доли миллиметра, линии задержки импульсов, специальные оптические системы памяти, основанные на принципах голографии, — таковы ЭВМ будущего. Уже сегодня в лабораториях можно увидеть совершенно удивительные, невиданные прежде образцы узлов оптических ЭВМ. Образец блока ввода информации в ЭВМ на оптических деталях — это множество мельчайших лазеров, просвечивающих фотопластинку, на которой при помощи голографии закодирована любая информация. Ею могут быть книги, кинофильмы, телефильмы. Текст одной страницы занимает площадь размером в острие иглы! На одной пластинке может быть умещён текст «Войны и мира».

Когда-нибудь библиотеки или кинотеки будут хранить не книги, а такие вот пластинки. В небольшой комнате уместится богатство Библиотеки имени В. И. Ленина. И на экранах своих телевизоров мы сможем увидеть любой кинофильм, любую книгу, даже страницу и отдельную строчку. Опытные образцы таких систем уже есть. Но важно, чтобы они стали доступны всем. Скоро так и будет.

Работы в области оптоэлектроники настолько перспективны и важны, что сегодня эту науку можно считать одним из китов, на которых будет построена связь и вычислительная техника будущего.

И ещё одна важнейшая сфера лазерных исследований — создание новых, более совершенных, удобных и более мощных лазеров.

Первые лазеры, начавшие работать в 1960 году, внешне ничем не были похожи друг на друга. Общим был цвет испускаемых ими лучей — красный. Но эта общность, конечно, возникла случайно. Не случайным были чрезвычайно слабая расходимость лучей (много меньшая, чем расходимость лучей лучшего прожектора) и крайняя узость их спектра, несравнимая с шириной спектра любого другого источника света. И то, и другое — результаты применения пары параллельных зеркал, между которыми располагалось светящееся вещество лазера.

Дальше начинались различия. В самом первом из лазеров свет исходил из кристалла рубина, который облучался ярким белым светом ламп-вспышек. Рабочим веществом другого лазера служила смесь гелия и неона, а возбуждение свечения вызывалось электрическим током, проходящим через эту газовую смесь, — то же фактически происходит в обычных неоновых трубках газосветной рекламы. Свет первого лазера испускался редкими короткими импульсами, второй светил непрерывно.

Последующее развитие лазеров первоначально пошло по пути поиска других кристаллов и других газов, способных к лазерной генерации света. Это, конечно, был наиболее очевидный, но далеко не единственный путь. Вскоре к кристаллам и газам присоединились полупроводники и стекло, затем жидкости (наиболее эффективными оказались растворы органических красителей).

Возникли новые режимы работы лазеров, новые методы возбуждения. Для этой цели удалось применить электронные пучки, энергию ударных волн и быстрое охлаждение горячих газов, истекающих из специальных сопел. Лазеры «научились» испускать всё более короткие импульсы света. Длительность их стала меньше, чем миллиардная доля секунды.

Все эти результаты появились как следствие естественного развития новой области науки. Однако уже первые шаги в этом направлении открыли возможности новых практических применений лазеров. Как только это было осознано и оценено, началась планомерная разработка специализированных лазеров, отвечающих конкретным запросам науки и техники. В свою очередь, появление новых лазеров открывало всё новые пути их использования. Этот замкнутый процесс ещё далеко не закончен. Но уже теперь он зашёл так далеко, что нам придётся ограничиться лишь несколькими примерами, не пытаясь описать здесь сколько-нибудь полно новые типы лазеров и все их применения.

Проблема лазерного термояда потребовала создания лазерных систем огромной мощности и очень большой энергии, излучающих лазерные импульсы с большой точностью в заданные моменты времени. Иначе невозможно одновременно — со многих сторон — поразить мишень из термоядерного горючего. Мощность, развиваемая таким лазером, превосходит мощность самой большой гидроэлектростанции. Но конечно, вследствие ничтожно малой длительности лазерного импульса излучаемая энергия не очень велика, хотя она и превосходит энергию среднего орудийного выстрела.

Для промышленных целей — сверления и обработки поверхности рубинов, алмазов, твёрдых сплавов — применяются твёрдотельные лазеры (обычно на стекле) или лазеры ГИПЕРБОЛОИДЫ И ГИПЕРБОЛЫ на смеси углекислого газа с азотом и гелием.

Лазеры на стекле, окрашенном ионами редкоземельного элемента неодима, работают не только в промышленности, но и в медицине, где они помогают излечивать некоторые формы рака и служат хирургам в качестве инструмента для бескровных операций. Без них не обходятся дальномеры и оптические локаторы, они позволяют обнаруживать загрязнения в атмосфере и измерять скорость ветра и течения воды.

Лазеры на углекислом газе используются для сварки и резки металлов, для раскроя материи и кожи. Они также приносят пользу медикам и химикам, технологам и физикам.

Большая часть лазеров излучает свет с вполне определённой длиной волны, изменять которую удаётся только в очень узких пределах.

Последующее развитие лазеров пошло в двух противоположных направлениях.

Одно из них — создание сверхстабильных лазеров, длина волны которых фиксирована с огромной точностью. Она известна и остаётся неизменной в пределах миллионной части от миллиардной доли своей величины. Это наибольшая точность, достигнутая в науке и технике.

Второе направление — разработка лазеров, длина волны которых может по желанию оператора изменяться в широких пределах и устанавливаться в точности на заданное значение. Для этой цели обычно применяются лазеры, рабочим веществом которых служат растворы красителей. Такие лазеры незаменимы для решения сложных задач разделения изотопов и для управления химическими реакциями. Лазерный метод позволяет более экономично, чем какой-либо другой, отделять один изотоп лёгких элементов от его двойников. Сейчас усилия многих учёных направлены на создание эффективного метода разделения изотопов урана, этого основного горючего для атомных электростанций. Лазер помогает химикам получать новые соединения, недоступные традиционным химическим методам. Ему по корились даже инертные газы. В течение долгого времени они оправдывали своё название, не вступая в химическое соединение с другими элементами. Сравнительно недавно учёным с помощью лазера удалось заставить их при известных условиях нарушить свою инертность. Полученные соединения были взяты в качестве рабочих веществ новых лазеров, которые обещают стать весьма эффективными.

Квантовая электроника не только открывает новые возможности другим областям науки и техники, но и активно использует их новейшие достижения. Например, полупроводниковые лазеры, в которых первоначально применяли лишь соединения индия с сурьмой, теперь работают и на более сложных соединениях трёх и четырёх элементов, а также на элементах из кремния и германия высшей чистоты.

После появления лазеров было реализовано и одно из поразительных изобретений — голография. Мощные газовые и твёрдотельные лазеры позволяют зафиксировать и воспроизвести объёмные изображения предметов. Записывать и анализировать разнообразную сложную информацию. Производить измерения различных величин, таких, как скорость и смещение, изменение температуры и давления, производить анализ состава крови и расшифровку текстов, решать множество других разнообразных научных и технических задач, каждая из которых вполне заслуживает отдельного подробного описания.

Итак, перед нами раскинулась и засверкала радуга возможностей, которые таятся в новой области науки — квантовой электронике.

Мы узнали о решительной готовности лазерщиков перевести на принципиально новые рельсы развитие целых областей промышленности и техники. Покорение энергии ядра даст неиссякаемые энергетические ресурсы.

Осуществится давняя мечта человечества напоить водой пустыни, превратить районы вечной мерзлоты в сады, преодолеть космические дали…

Создание принципиально новой техники связи, оптической связи, вызовет революционные преобразования в культурной жизни общества, в сфере образования, в общении людей между собой.

Внедрение лазерной химии откроет путь к получению материалов, неизвестных природе, к созданию веществ с заранее намеченными свойствами.

И всю эту россыпь возможностей породило одно открытие, один скромный прибор — молекулярный генератор, рождённый одновременно и совершенно независимо в Москве в ФИАНе и в Колумбийском университете в НьюЙорке. Этот маленький прибор принёс не только огромные перемены в промышленность, науку и технику. Он проиллюстрировал сюрпризность научных исследований, возможность совершенно неожиданных открытий, таящихся в традиционных областях знания, что пойдёт на пользу следующим поколениям.

В этом смысле поучительна сама история создания молекулярных генераторов.

Оба молекулярных генератора в техническом отношении были братья-близнецы. Но совершенно по-разному сложилась их судьба. И это тоже вклад квантовой электроники в историю науки, бесценный вклад в будущее.

В нашей стране открытие Басова и Прохорова было воспринято как серьёзное и требующее внимания и заботы. Молекулярный генератор сразу получил «зелёный свет».

В этом, конечно же, немалая заслуга прежде всего авторов открытия. Сами того не сознавая, они оказались двумя половинками одного мощного интеллекта, и их прорыв в неведомое был впечатляющим и весомым.

Солдаты Отечественной войны, возвращённые победой к любимой работе, они испытывали особый творческий подъём, жажду созидать. Это придавало им сверхчеловеческую трудоспособность, стимулировало врождённую потребность в генерации идей. К тому же они были молоды и умели верить в чудо. Никакой боязни ошибки, только дерзкая вера в успех, в самих себя, в волшебство науки.

И главное, что способствовало успеху советских создателей квантовой электроники, — это поддержка их научной инициативы в Академии наук и в организациях, планирующих развитие науки и техники, атмосфера здорового сотрудничества, царящая в среде наших учёных и инженеров, доброжелательность, объективность, понимание путей и перспектив научно-технического прогресса.

Совершенно о другом отношении к новому прогрессивному явлению красочно, но с чувством глубокой тревоги пишет один из создателей квантовой электроники Таунс: «Основа квантовой электроники — радиоспектроскопия — родилась в трёх главных компаниях, разрабатывавших в США радары и другое военно-радиотехническое оборудование, и в Колумбийском университете, сотрудничавшем с ними. В промышленных лабораториях надеялись, что новая область физики даст значительные практические результаты. Американцы, практичный народ, охотно принимают то, что сулит быстрые прибыли. Я сам писал справку дирекции исследовательского отдела лаборатории «Белл Телефон» с целью убедить её в пользе радиоспектроскопии. Однако спустя несколько лет промышленные лаборатории, первыми начавшие работу в этой области, прекратили её, и исследования по радиоспектроскопии полностью сосредоточились в университетах. Там радиоспектроскопия привлекла значительное количество способных студентов и опытных профессоров, поскольку она открывала возможности для изучения поведения атомов и молекул».

До сих пор вызывает недоумение то обстоятельство, что большие промышленные лаборатории, интенсивно занимавшиеся проблемами электроники, не понимали в то время, что исследования по радиоспектроскопии газов имеют большое значение для их деятельности, В компании «Дженерал Электрик» учёные, работавшие в этой области, постановлением дирекции были переключены на другую работу, казавшуюся более пер спективной в коммерческом отношении. Дирекция лаборатории «Белл Телефон» оказалась более осторожной и решила всё же продолжить эти исследования. Однако, учитывая недостаточную ценность тематики для электроники и техники связи, продолжила её разработку силами… одного научного сотрудника.

Положение не изменилось и после создания мазера. Даже в конце 60-х годов, когда Таунс вместе с Шавловым, работавшим в фирме «Белл Телефон», перенесли идею мазера в оптический диапазон, фирма отказалась запатентовать новый прибор.

Причина отказа была сформулирована таким образом: оптические волны никогда не были сколько-нибудь полезными для связи, и, следовательно, изобретение имеет слабое отношение к деятельности фирмы!

Так случилось, что пальма первенства в создании лазера досталась Мейману, работавшему в другой американской компании, как видно, более чутко улавливающей новые веяния.

Эта ситуация красноречиво подтвердила, что предвидение, своевременное признание нового — один из решающих моментов в развитии науки.

Таунс, размышляя о судьбе лазера и в связи с ней о судьбах всех новых идей, делает такой вывод: «Неожиданность в развитии техники является нашим неизменным спутником». И это-то затрудняет внедрение в жизнь всего нового. Неопределённость, расплывчатость в определении цели, которые часто сопутствуют новым открытиям, затрудняют их признание, а следовательно, финансирование. То ли дадут новые идеи выход в практику, то ли нет…

— Представим себе, — предлагает Таунс, — положение человека, взявшегося тридцать лет назад планировать такие технические усовершенствования: более чувствительный усилитель, более точные часы, новый метод сверления, новый инструмент для глазной хирургии, более точное измерение расстояний, трёхмерную фотографию и т. д. Хватило ли бы у него дальновидности и смелости предложить широкое изучение взаимодействия волн СВЧ диапазона с молекулами в качестве основы для разрешения любой из этих проблем?

— Конечно же нет! — отвечает себе Таунс. — За более чувствительным усилителем он обратился бы к специалистам в этой области, которые, затратив значительные усилия, подняли бы чувствительность в два, но не в сто раз. Для изготовления более точных часов он, вероятно, нанял бы тех, кто имеет соответствующий опыт в вопросах хронометрии; для повышения интенсивности источников света он подобрал бы совершенно другую группу учёных или инженеров, которые едва ли могли бы надеяться на увеличение интенсивности в миллион и более раз, даваемое лазером. Чтобы повысить точность измерений или улучшить фотографию, он попытался бы усовершенствовать уже известные методы и, вполне возможно, добился бы некоторого улучшения, но не на порядок же величины!

И когда переворот во всех этих областях произвела одна-единственная наука — квантовая электроника, когда она предложила для решения всех этих проблем совершенно новые идеи — это было так неожиданно и неправдоподобно, что поддерживать, а тем более развивать их отказывались буквально все промышленные фирмы, которые предпочитают подсчитывать будущие прибыли и дивиденды, а не рисковать во имя прогресса науки.

Ясно, что недооценка потенциальных возможностей радиоспектроскопии — не случайная ошибка одной организации или отдельного лица, а довольно обычная реакция на новое, непривычное.

Сама эта ситуация — тоже вклад квантовой электроники в будущее. Предостережение, основанное на опыте становления новой науки.