Чтение онлайн

В апреле 1955 года профессор физики Колумбийского университета в Нью-Йорке по имени Чарльз Таунс отправился на симпозиум в Великобританию, в Кембридж, где собирался обсудить результаты своей работы, посвященной усилению микроволн с помощью вынужденного излучения. Годом ранее Таунсу и группе сотрудников физической лаборатории Колумбийского университета удалось успешно продемонстрировать подобное излучение, бомбардируя микроволнами молекулы аммиака. Полученная при этом мощность составила всего несколько миллиардных ватта, но она подтверждала работоспособность прибора. Таунс был убежден, что совершил прорыв в науке.

Вместе со своими студентами за обедом после знаменательного события Таунс ломал голову, как назвать созданный прибор. И остановился на сокращении мазер (англ. maser) от полного названия microwave amplification by stimulated emission of radiation (усиление микроволн с помощью вынужденного излучения). Мазер Таунса на молекулах аммиака был предшественником более перспективных лазеров – от английского laser, акроним от light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света посредством вынужденного излучения). Позднее производство и использование лазеров и мазеров превратится во многомиллиардную отрасль, а сами они лягут в основу многочисленных современных электронных устройств {137} .

Таунс отправил короткую научную статью о своей работе в ведущий мировой научный физический журнал Physical Review, но к моменту поездки в Англию еще не подготовил подробного теоретического описания проделанной им работы. Поэтому он был невероятно удивлен, когда советский физик Александр Прохоров {138} , выступавший перед ним, на великолепном английском представил свою собственную научную работу по теории мазера на молекулах аммиака – это был тот же самый прибор, который использовал Таунс. До этого момента Таунс никогда не встречался с Прохоровым и даже представить не мог, что через некоторое время он будет получать Нобелевскую премию вместе с Прохоровым и его учеником Николаем Басовым {139} за создание лазера. Первой целью Таунса в Кембридже было отстоять свой приоритет на изобретение и не уступить его Прохорову. После того как Прохоров закончил свой доклад, Таунс встал с места и объявил: «Это все очень интересно, у нас есть уже действующий подобный прибор». И рассказал о своей работе над мазером.

Валентин Фабрикант (1907–1991), первым разработавший теорию лазера в своей докторской диссертации в 1939 г.

Когда научное сообщество начало более пристально изучать работу, проделанную российскими учеными в области физической оптики и физики газового разряда, оно было поражено. Теодор Мейман, американец, который в 1960 году создал первый в мире лазер, позднее отмечал: «Идею концепции лазера первым предложил российский физик А. В. Фабрикант в 1940 году» {140} . Фабрикант изложил принцип действия лазера в докторской диссертации в 1939 году, а в 1951-м получил авторское свидетельство на свою работу (на Западе авторское свидетельство часто называют «патентом», но оно существенно отличается от патента в его западном понимании). Он не только разработал теоретические основы принципа действия лазера, но был первым, кто в лабораторных условиях наблюдал оптическое усиление излучения при использовании смеси паров ртути и водорода. Фабрикант был пионером в данной области {141} . Мейман даже полагал, что Нобелевскую премию следовало бы вручить Фабриканту, а не Басову, Прохорову и Таунсу. Когда Нобелевский комитет выбрал для вручения премии это трио ученых, Мейман заявил, что его члены «не выполнили подготовительную работу. Было бы более логичным признать заслуги русского физика Фабриканта» {142} .

Авторские свидетельства в Советском Союзе не наделяли русских изобретателей ни монополией на свое творение, ни финансовыми правами. Свидетельства были неким почетным признанием достижения, хотя иногда и сопровождались скромной единовременной премией. Они не позволяли изобретателю вывести свой продукт на рынок и получить от этого финансовую выгоду. И Фабрикант меньше всего думал о такой выгоде. Он признавал, что «не обращал внимания на практическую ценность своей идеи» {143} . Он был типичным русским интеллигентом, великолепным собеседником, эрудитом, человеком, который жил в мире идей. Бизнес попросту не входил в круг его интересов.

Разработка лазера в США и в СССР показала сильные и слабые стороны двух политических систем и их тесную взаимосвязь с государственными военными интересами. В США частные инвесторы и коммерческие компании, такие как Hughes Aircraft [35] и AT&T, занимались продвижением исследований в области лазерных технологий, надеясь на получение патентов и коммерческую выгоду. Отвратительная «патентная война» между этими компаниями растянулась на несколько десятилетий {144} . Поскольку лазер являлся предметом повышенного внимания со стороны военных, вскоре разработчики столкнулись с проблемами секретности, допуска к информации, что фактически привело к затягиванию исследований. В Советском Союзе централизованная система поддерживала проекты с высокой степенью приоритетности. В лазерные исследования быстро включились советские военные структуры, обеспечившие необходимое финансирование. Когда по прошествии некоторого времени я беседовал с Прохоровым в его московской лаборатории, он с гордостью заявил, что не только изобрел лазер, но еще и открыл «генеральный эффект» в физике. Когда я спросил, что такое «генеральный эффект», он ответил: «Военные генералы очень интересуются моей физикой» {145} .

Сегодня изобретателем лазера чаще всего называют нобелевского лауреата Чарльза Таунса, хотя по поводу его приоритета до сих пор идут горячие дискуссии в физических научных кругах, коммерческих компаниях, среди историков науки и технологий {146} . Другими претендентами на лавры помимо Таунса являются его родственник Артур Шавлов, Теодор Мейман из исследовательской лаборатории корпорации Hughes Aircraft, амбициозный изобретатель Гордон Гулд, четыре группы физиков, работавших в Лаборатории Белла, а также несколько групп ученых из Советского Союза. В течение нескольких десятилетий они боролись за пальму первенства.

16 мая 1960 года Теодор Мейман в исследовательской лаборатории корпорации Hughes Aircraft в Малибу создал первый в мире рабочий лазер на основе монокристалла искусственного рубина {147} . Советские исследователи тоже очень близко подошли к этой стадии {148} . Две научно-исследовательские группы – одна в Государственном оптическом институте им. С. И. Вавилова в Ленинграде, вторая в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР в Москве – в то время уже проводили эксперименты в этой области. Как только они узнали о достижении Меймана, они постарались воспроизвести его у себя. Ленинградская группа ученых под руководством Д. Д. Хазова добилась успеха 2 июня 1961 года. Вторая группа, в состав которой входили М. Д. Галанин, А. М. Леонтович и З. А. Чижикова, сделала то же самое 15 сентября.

Огромная разница между Мейманом и его советскими конкурентами заключалась в действиях, которые все они предприняли после того, как создали лазер. Компания Hughes Aircraft, на которую работал Мейман, получила патент на изобретение, позднее он принес компании хорошую прибыль. Мейман, не получивший от своей разработки никакой финансовой выгоды, так как был наемным сотрудником Hughes Aircraft и был обязан передать все права на патент компании-работодателю, был глубоко разочарован. Он уволился и основал собственную компанию по производству лазеров. Никто из советских ученых не сделал ничего подобного. Собственно, они и не могли сделать ничего подобного, так как в СССР не существовало частных компаний. Но что более важно, советским ученым никогда не приходило в голову попытаться коммерциализировать плоды своей работы.

История раннего этапа развития лазерных технологий в США и СССР достаточно красноречиво демонстрирует сильные и слабые стороны обеих систем. Советская система сводила на нет инновации и их коммерческое развитие, но и американская система также чинила препятствия на пути развития инноваций. Особый интерес представляет история американского ученого Гордона Гулда, столкнувшегося в США с политическими проблемами, порожденными холодной войной с Советским Союзом.

Гордон Гулд родился в 1920 году, получил степень магистра физики в Йельском университете. Гулд был участником Манхэттенского проекта [36] , но его исключили из-за связей с левыми либеральными организациями. На какое-то время он увлекся коммунистическими идеями и вместе со своей первой женой, тоже придерживавшейся левых взглядов, стал членом Коммунистической партии США. Однако в 1950-е годы Гулд разочаровался в Советском Союзе и коммунизме. В 1949 году Гулд поступил в аспирантуру физического факультета Колумбийского университета, где его научным руководителем стал Поликарп Куш, близкий соратник Чарльза Таунса, впоследствии также удостоенный Нобелевской премии.

Гулда отличало от Куша и Таунса то, что он видел себя больше изобретателем-практиком, нежели академическим ученым-физиком (в итоге он так и не получил научную степень, примером для подражания для него был Томас Эдисон, но никак не университетская профессура). Несмотря на левацкие убеждения, Таунс был не прочь разбогатеть за счет своих изобретений. Он очень заинтересовался мазерами, оптикой, часто беседовал с Таунсом на тему его исследований. Фактически именно Гулду принадлежит авторство термина «лазер»: сам Таунс называл устройство, над которым он работал, «оптическим мазером».