Краткие сведения о жизни и деятельности изобретателей лазеров, мазеров и квантовой электроники, академиков Прохорова и Басова, к 100-летию Прохорова и как дополнение к статьям Аполлонова и Шаркова. А также выписки из писем Аполлонова о современном состоянии идей и разработок по мощным лазерам.

В 1964 году американский физик Чарлс Таунс и русские физики Николай Басов и Александр Прохоров получили Нобелевскую премию за фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к конструированию осцилляторов и усилителей, основанных на мазер-лазерном принципе. Но еще за 12 лет до этого, в 1952 году, появились первые результаты А. Прохорова по новой науке, «Квантовой электроники». Мазер – является сокращением от слов: Микроволновое усиление посредством стимулированной эмиссии радиации.

В течении 1950-х годов А. Прохоров и Н.Басов установили Принцип Усиления и Генерации Электромагнитного Излучения Квантовыми Системами, что позволило в 1954 году создать первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. В 1955 году Басовым предложена трехуровневая схема создания инверсной населенности уровней, нашедшая широкое применение в мазерах и лазерах. Оба русских ученых со временем стали выдающимися всемирно признанными учеными, академиками АН СССР, президентами научных обществ и главными редакторами таких журналов, как: - (Н. Басов) «Наука», «Квант», «Квантовая электроника» и «Природа»; - (А. Прохоров) международный журнал «Лазерная физика» и член редколлегии журнала «Поверхность: физика, химия, механика». С 1969 года Прохоров А.М. занимал должность главного редактора Большой советской энциклопедии (позднее – российской).

С ФИАН – Физическим институтом АН СССР/ РАН им. Лебедева – была связана вся жизнь Николая Басова: с 1948 года лаборант; с 1950 сотрудник после окончания МИФИ и под руководством Прохорова А.М. и Леонтовича М.А.; в период 1958 – 1972гг он – зам. директора ФИАН, а в 1973 – 1989гг он – директор ФИАН. С этим Институтом связаны 36 лет деятельности Александра Прохорова, с 1946 по 1982 год, где с 1954 года он возглавлял известную «Лабораторию колебаний», а с 1968 являлся зам. директора ФИАН,

Николай Геннадиевич Басов родился 14 декабря 1922 года в Липецкой области, умер в Москве 1 июля 2001 года. В 1927 семья переехала в Воронеж. Член ВЛКСМ с 1936 по 1950. В 1941 окончил среднюю школу, в 1943 ушел на фронт, где служил ассистентом врача. После войны поступил в МИФИ, диплом защитил в 1950. В 1953 году защитил кандидатскую диссертацию, а в 1956 – докторскую. В 1963 организовал Лабораторию квантовой радиофизики (КРФ) в ФИАН и возглавлял её до самой смерти. В 1962 году избран член-корреспондентом АН СССР, а в 1966 – академиком. С 1967 по 1990 год он являлся членом Президиума АН СССР. В 1950 году женился на Ксении Тихоновне Назаровой, имеет двух сыновей 1954 и 1963 г.р.

Александр Михайлович Прохоров родился 11 июля 1916 года в штате Квинсленд, Австралия, в семье русского рабочего-революционера. В 1923 году семья вернулась на родину. Отошел в мир иной 8 января 2002 года, прожив 85 лет; упокоен на Новодевичьем кладбище в Москве. Награждения за научные достижения:- Ленинская премия (1959), Нобелевская премия по физики (1964), Государственная премия СССР (1980), 5 орденов Ленина, дважды Герой Социалистического Труда (1969 и 1986), и другие награды, международные, советские, российские. В 1939 году с отличием окончил физический факультет Ленинградского гос. Университета и поступил в аспирантуру ФИАНа. После начала ВОВ ушел на фронт, сражался в пехоте, в разведке, был награжден медалью «За боевые заслуги» в 1945 и Орденом Отечественной войны. Член ВЛКСМ с 1930 по 1944. Член КПСС с 1950 года, как сообщает Ру-Википедия. В 1944 после тяжелого ранения был демобилизован и вернулся к научной работе. В 1951 году защитил докторскую диссертацию. В 1960 избран член-корреспондентом АН СССР, а в 1966 – академиком. В период с 1973 по 1993 (20 лет) являлся академик-секретарем Отделения общей физики и астрономии АН СССР.

Научные работы Прохорова посвящены радиофизики, физике ускорителей, радиоспектроскопии, квантовой электроники и её приложениям, и нелинейной оптике. С 2002 года имя Прохорова А.М. носит Институт общей физики РАН (ИОФАН ). Этот институт был учрежден в 1982 году на базе «Отделения А» ФИАН им. П.Н. Лебедева. Это «Отделение А» включало в себя: Лабораторию колебаний, Лабораторию плазменной физики и Отдел монокристалов. Организатором и первым директором ИОФАН был лауреат Нобелевской премии академик Александр Михайлович Прохоров. С 1998 года институтом руководит акад. И.А. Щербаков, а Прохоров оставался «почетным директором» до 2002 года. В ИОФ РАН трудится около 90 докторов наук, 340 кандидатов наук, 600 научных сотрудника при общей численности около 1300 человек, и 25 аспирантов.

Первые 10-15 лет «лазерной эры» (1960 – 1975). После создания первого лазера, для многих ученых и военных это стало говорить о том, что возможно создать оружие, способное «сжечь» мишень дотла с помощью высоко-энергитического лазерного пучка. Первые 15 лет были насыщены лазерными открытиями и изобретениями. Дух энтузиазма преобладал. Превалировала вера в способность лазерной науки и технологии стать успешными в решении чрезвычайно сложных и даже фантастических задач. В течении этого начального периода большинство известных сейчас лазеров высокой мощности были изобретены и много больших полигонов по испытанию лазеров и прототипов лазерных систем были построены в США и СССР. На интернете можно найти сведения и фотографии о том, что в «лазерной отрасли» СССР было занято более миллиона человек и построено несколько крупных «закрытых городов», и полу-секретных.

Выписка ряда фраз и предложений из писем Акад. РАЕН, проф. Аполлонова В.В., 2015-2016 гг

Продолжаю настойчиво биться в попытке дать ход моему решению проблемы СОИ. В наши дни это звучит иначе: Воздушно-Космическая Оборона – ВКО. Лазер в 25-40 МегаВатт больше не проблема, залезет даже в пресловутый БОИНГ. = Лазеры имеют фантастическое будущее во всех областях науки и техники. Особенно после прорыва в дисковой геометрии. Но нет денег для реализации идеи, а то, что вокруг – очень коррумпированная среда, да ещё с интеллектуальным уровнем овощной базы. Трудно!

Надеюсь, что моя книга «Высоко-энергетические лазеры в нашей жизни» (на англ языке) будет интересна читателям в США, Германии и России. Эта книга посвящена благословенной памяти моего учителя и коллеги Академика А.М. Прохорова, с которым я был счастлив работать более 32 лет. Эта книга описывает физические характеристики, современные подходы и новые применения высокомощных, high-repetition rate, pulse-periodic лазеров (газовых, химических и твердотельных т/т), которые мы разрабатывали вместе с Академиком А.М. Прохоровым.

= Очень бы хотелось про А.М. Прохорова сказать больше, чем сказано в моих воспоминаниях о нем к его 100 летию (11 июля 2016). В этот день были на кладбище (Новодевичьего монастыря), поклонились ему и Н.Г, Басову. Потом зашли в кафе и повспоминали былое. Очень светлое наше прошлое в науке! Сейчас другое время, слишком много людей пришло в науку с овощной базы! В том числе и руководство наукой (ФАНО) из тех же мест. (примечание: ФАНО - это Федеральное Агенство Научных Организаций)

Верно, что СО2-лазерная система, основанная на электрическом разряде, была действительно ложным путем. И мы, А.М. Прохоров и я, были во многом в этом уверены даже в самом начале лазерной эры.

Но новые подходы в разработке т/т лазеров (фирмы в США: Локхид Мартин и Нортроп Груман) служат яркими примерами очень компактных тактических систем. Очень скоро они будут на борту истребителей.

Есть только одно, которое невозможно для нынешнего состояния лазерной технологии в США – это сделать реально Подвижную Стратегическую Систему с радиусом действия выше 1000 км.

Моно-модульный, High Rep. Rate P-P Дисковый Лазер – это единственный способ, чтобы сделать Дальнобойную систему. И такая лазерная система будет реализована очень скоро.

Для реальных условий Космоса мощность такой системы должна быть порядка 20-30 МегаВатт.

Моно-модульный дисковый лазер был предложен Николаем Басовым более 50 лет назад, в 1964 году. К концу 1980-х проблемы АСЕ и Охлаждения не позволили добиться этой цели. Наши же новые технологические и физические решения этих «ужасных проблем» (АСЕ и Охлаждение) показывают эффективный путь их преодоления. Мы имеем идею, как преодолеть АСЕ-проблему; это очень изысканное, хотя и сложное решение.

= 360-градусная лазерная система для истребителей: - Оптическая система вполне возможна. – Для высот выше 6-7 км такая система смотрится как очень эффектная. Но должен добавить, что комплекс на базе фибер (волоконном) лазере является шагом назад. В прошлом мы имели много бед, неприятностей и проблем с эффектом экранизации плазмы. – Такой комплекс хорош только для сбивания дронов, сделанных из пласмассовых и текстильных материалов. – Но это неэффективно для всего иного, для летательных аппаратов на основе алюминия и титана.

Современные лидеры среди твердотельных (т/т) лазеров – это дисковые и волоконные. – Компания Нортроп Грамман создала лазер мощностью более 100 КилоВатт с высоким качеством пучка, применив такой подход к реализации масштабируемых т/т лазерных систем, как набор активных элементов в виде «слэбов». – Но лазерная система мощностью в несколько МегаВатт на основе «слэбов» - малореализуема. Так как юстировка и надежность системы являются сверхсложными задачами.

= Волоконные лазеры для этих МегаВаттных уровней излучения – тоже неприемлемы ; - в силу малости площади выходного зрачка волокон.

Таким образом, ясно, что только Дисковый Лазер решит эту проблему – проблему создания Дальнебойной системы, свыше 1000 км радиуса действия!

(род. в 1916 г.) русский физик, один из основоположников квантовой электроники

С именем академика Александр Михайлович Прохорова связано изобретение лазера, без которого сегодня нам сложно представить развитие не только науки, но и общественной жизни.

Александр Прохоров родился в Австралии, куда его родители приехали после побега из сибирской ссылки. Только в 1923 году они вернулись в Советский Союз, где будущий физик и пошел в первый класс одной из ленинградских школ. После ее окончания с золотой медалью Прохоров поступил на физический факультет Ленинградского университета, который с отличием закончил в 1939 году.

Он увлекся малоисследованной областью физики - распространением радиоволн над поверхностью земли. Хотя сами радиоволны были открыты еще в конце XIX века, их изучением практически не занимались. Интерес к этой теме привел Прохорова в Москву, в аспирантуру Физического института Академии наук. Молодой исследователь начал работать в лаборатории колебаний под руководством известного радиофизика академика В. Мигулина.

Однако уже в самом начале эта работа была прервана войной. В 1941 году Александра Прохорова призвали в Красную Армию, и в институт он вернулся только через три года, после демобилизации из-за второго тяжелого ранения. Кандидатскую диссертацию ученый защитил в 1946 году, и она сразу же была удостоена премии имени академика Л. Мандельштама как лучшая работа по радиофизике.

После защиты диссертации Прохоров занялся исследованием излучения, испускаемого электронами во время ускорения в синхрофазотроне. Он впервые показал, что электроны испускают радиоволны длиной в несколько сантиметров. Это открытие породило новое направление в радиофизике и дало ученым новый мощный инструмент для исследования вещества. Кстати, одним из практических последствий работ Прохорова стала постройка микроволнового излучателя, который в наши дни широко используется в бытовых микроволновых печах.

Затем он становится первым ученым, который использовал в качестве инструмента для научных исследований радар, широко применявшийся во время Второй мировой войны. Эти работы привели Александра Михайловича Прохорова к созданию совершенно новых, электронных эталонов частоты и времени.

Одновременно он открыл явление стимулированного излучения радиоволн некоторыми элементами и построил прибор, в котором небольшое количество вещества излучало мощный поток радиоволн определенной частоты. Эта теоретическая работа позволила американскому физику Чарльзу Таунсу создать так называемую резонансную камеру, ставшую основой мазера (прибора, излучающего мощные импульсы радиоволн).

В 1960 году на основе этого открытия другой американский физик, Мейман, построил аналог мазера, в котором в качестве источника излучения был использован рубиновый кристалл. Поскольку этот прибор излучал не радиоволны, а видимый свет, его назвали лазером. Так было совершено одно из величайших открытий физики XX века, за которое Прохорову и его ученику Н. Басову, а также американскому физику Ч. Таунсу в 1964 году была присуждена Нобелевская премия по физике.

Быстрое распространение сведений об открытиях Александра Прохорова в мировой науке также явилось следствием периода оттепели, который пришелся на вторую половину пятидесятых годов. Именно тогда советские ученые впервые получили возможность непосредственного общения со своими зарубежными коллегами.

С конца пятидесятых годов Прохоров начал заниматься разработкой мазеров и лазеров на различных веществах, что привело к созданию различных типов молекулярных генераторов и позволило проложить широкую дорогу для их применения в самых разных областях техники. Лазеры, в частности, стали использоваться в качестве источника для термоядерного синтеза.

Научные достижения Александра Михайловича Прохорова отмечены многочисленными наградами. Он избран почетным членом многих академий наук мира. Академик активно занимается как научной, так и общественной деятельностью. В течение более чем тридцати лет он являлся главным редактором Большой Советской (ныне Российской) энциклопедии. А недавно русские ученые избрали его президентом Академии естественных наук России.

Я имел счастье работать с этим человеком более 32 лет и никогда не переставал удивляться проявлениям его гениальности, всякий раз открывая новые грани его многочисленных талантов. Что вспоминается прежде всего, когда его уже почти 15 лет нет с нами, а есть лишь замечательный памятник на пересечении Ленинского и Университетского проспектов и острые эмоции расставания давно улеглись? Невероятно развитое чувство интуиции, поразительная по своей быстроте способность находить верные решения, обостренное чувство нового, принципиально значимого для прыжка в будущее, человечность. Но чувство переднего края науки, тенденций ее развития - это, пожалуй, главное в характеристике этого феноменального ученого.

Институту на стадии его становления в 1980-е годы повезло с лидером. Состояние высшего напряжения в поиске единственно верных на тот момент решений опытной рукой дирижера сменялось на веселье от удачной шутки, остроты, анекдота. Если за время встречи на семинаре ты не узнавал чего-то разящего наповал, это значило, что ты просто чего-то не понял, что ты не в форме.

Громкий смех из кабинета, время от времени слышимый даже в отдаленных частях коридора, подтверждал: всё в порядке, продолжаем двигаться вперед, живем.

Поиски решения даже в безумно трудной ситуации, когда его очевидно нет и взять негде, - это тоже школа Прохорова. Здесь важно прежде всего думать о деле, а не о себе, не бояться сделать ошибку. Ошибку можно исправить, а потерянное время не вернуть никогда. Хорошим примером является целостный по содержанию букет решений времен начала перестройки. Вот одно из них: в самый трудный момент, когда науку только что выбросили за борт, нужно было быстро осмыслить фразу «Можно всё, что не запрещено законом». Решение было простым и эффективным: дать свободу отделам и лабораториям, вести внешнеэкономическую деятельность на контрактной и «грантной» основах. При этом ни бухгалтерия, ни плановый отдел просто не имели специалистов для перелопачивания груды бумаг на всевозможных импортных языках. Ученые с мировыми именами (а в институте их было несколько десятков), которые объехали мир и хорошо понимали, как устроен «загнивающий Запад» с его преимущественно контрактной формой финансирования науки, быстро освоились и обеспечили плавный переход на новые формы работы.

Александр Михайлович Прохоров был выдающимся воспитателем талантов - молодых и не очень. Воспитывала, в частности, демократичность подхода во всем и справедливость принимаемых решений. Никаких привилегий: любой сотрудник мог рассчитывать на то, что будет выслушан и поддержан. Даже сыну, который и сейчас работает в институте, очень часто доставалось. Регалии прошлого в расчет не принимались, каждый день нужно было доказывать свою правоту. Всегда в споре кто-то бывал не прав, но это не повод для ярлыка, завтра будет наоборот - надо работать, и всё будет в порядке. Обычный вопрос: «Что нового?» - и тут же с улыбкой ответ за собеседника: «Ничего!» Это была обычная форма диалога, полезная для начала разговора на следующий день - вчера вечером разошлись, а сегодня утром могут и должны быть научные новости.

Мы много времени проводим в лаборатории, часто упуская что-то из житейских мелочей. Нужно что-то сделать для ребенка, помочь матери или близкому родственнику и т. д. Но бывают и серьезные ситуации, когда кажется, что решения нет и помощь не придет. И здесь (и это было хорошо известно в научном мире) лучшее решение - идти к Прохорову. Шли не только наши, но и из других институтов, знали - не откажет; если есть возможность помочь - поможет. Стен приемной Александра Михайловича не хватило бы для размещения благодарностей людей за оказанную им помощь. Даже если каждому уделить только одну строчку.

Простота в общении с окружающими - еще одна отличительная особенность Прохорова. Уважение и всегда ровный тон в разговоре, без подчеркивания ранга участников. Будь то студент или специфически воспитанный чиновник госаппарата, не имеет значения. Важным параметром являлся только уровень интеллекта.

«Наш калибр»

Демократичность характера Александра Михайловича проявилась уже при первом нашем знакомстве. В 1970 году я заканчивал МИФИ, делал диплом на кафедре вице-президента АН Михаила Дмитриевича Миллионщикова. Задача была очень интересная: я пытался с помощью мощного импульсного лазера получать многозарядные ионы очень высокой кратности. Однажды под давлением Михаила Дмитриевича, который считал, что полученные результаты понравятся «лазерщикам», я решился позвонить Александру Михайловичу. Он внимательно выслушал меня и пригласил для беседы в мекку лазерной физики того времени - ФИАН. Мы говорили о моей дипломной работе, связанной с использованием мощных лазеров для генерации многозарядных ионов из твердого тела. Удалось впервые получить ионы тяжелых металлов с зарядностью до +30. Было понятно, что испарение вещества и его нагрев приводят к плазменному состоянию. На переднем фронте разлетающейся плазмы произойдет разделение зарядов электронов и ионов, электроны потянут за собой ионы, и сформируется поток ионов высокой зарядности в виде пучка по нормали к поверхности мишени, произойдет своеобразная самофокусировка пучка.

Но в этом случае, сказал Прохоров, мы получим простой и эффективный источник многозарядных ионов без применения каких-либо вытягивающих или фокусирующих полей. И если раньше на ускорителях разгоняли до высоких энергий протоны, то при работе с многозарядными ионами сразу во много раз могла бы возрасти энергия ускоренной частицы. Это позволило бы сделать важный шаг в получении релятивистских пучков сложных ядер. Сегодня все знают об экспериментах с накопителями многозарядных ионов в ЦЕРН, а тогда об этом можно было только мечтать. Но Александр Михайлович умел мечтать как никто другой.

Вскоре он взял меня в свою лабораторию. Осмотрев меня со всех сторон, он изрек: «Наш калибр». Дело в том, что я с детства был высокого роста и всегда стеснялся этого. Но сам Прохоров и многие сотрудники Лаборатории колебаний ФИАН были ростом под два метра. Этот факт был предметом многих шуток и даже анекдотов.

У Александра Михайловича были своеобразные привычки. Например, он любил, когда в комнате тепло, ну очень тепло, просто Сахара. «А зачем греть комнату своим теплом?» Высидеть долго в его кабинете было не так-то просто, нагреватели стояли непосредственно за спиной посетителя. Для кого термодинамическое равновесие, а для кого тепловое экранирование начальника.

Тогда же я впервые познакомился с его выдающейся бессменной помощницей Лидией Митрофановной Кальченко. Трудно переоценить ее вклад в научные успехи всего коллектива.

Лазеры для войны и мира

Еще на заре лазерной революции, когда ажиотаж военных применений перехлестывал все возможные пределы, Прохоров начал внедрять в сознание сотрудников института и разных начальников идеи об эффективном использовании «мирного лазера» для лечения и в биологических исследованиях. В наши дни хорошо известны многочисленные лазерные методы диагностики, лечения, а также применения в косметологии. Сейчас трудно представить себе, как медики обходились ранее без лазерной техники.

Другой пример касается непосредственно военных применений. Лазер может применяться и активно применяется и в решении военных задач, и это уже давно не секрет. Он режет, плавит, снижает механическую устойчивость конструкций, обеспечивает передачу механического импульса и силовой режим поражения военной техники. Именно поэтому внимание военных было обращено на перспективу использования лазеров именно в военных целях - как только заработал первый лазер, у военных загорелись глаза. Воображение - спасибо роману Алексея Толстого - рисовало невероятные картины того, что могло сделать лазерное оружие.

Александр Михайлович с энтузиазмом взялся за создание мощных лазерных систем для промышленных и военных целей. Бюджет Института в то время лишь на одну треть состоял из денег, приходивших от Академии наук, большую часть нам давала промышленность. Живая и требовательная, она каждый день стучала в двери Института, обеспечивая нас новыми заказами. Огромная заслуга в том, что мы не простаивали без дела, принадлежит Прохорову. Он сумел наладить хорошие контакты с промышленным производством и военными.

В самом начале лазерного пути мы стояли перед выбором: начать разработку лазеров для так называемого силового поражения (дыра в корпусе ракеты, отпиленное крыло самолета) или выбрать второе направление - функциональное, когда из строя выводилась электроника, оптические системы и провоцировались всякого рода триггерные эффекты в элементах техники. Нужно было обладать глубокими знаниями в этом вопросе и даром предвидения, чтобы сделать верный шаг. И А.М., как показало время, оказался прав, утверждая, что нам следует развивать именно функциональное поражение. Американцы назвали это «умным взаимодействием». В 1973 году он написал письмо на имя маршала Гречко, утверждая, что силовое поражение в ближайшие 30–40 лет недостижимо и необходимо развивать поражение функциональное. К сожалению, к совету не прислушались - за этим решением не стояли быстрые финансовые выгоды для оборонного комплекса, нужно было кропотливо работать при гораздо меньшем финансировании. Прохоров долго и настойчиво доказывал свою правоту, и сейчас на 90% современное лазерное оружие - исключительно второго типа. А силовое оружие пока так и не вышло на уровни мощности, требуемые для решения стратегических задач.

Лазеры и кровеносная система

Мне повезло работать с Александром Михайловичем над очень серьезными проблемами. Образ мыслей его был оригинальным, он умел посмотреть на проблему с нестандартной точки зрения. Например, при работе с мощными лазерами возникла необходимость в эффективном способе охлаждения зеркал резонатора, которые - зеркала не бывают идеальными - поглощали огромные плотности мощности. Эффект, с которым мы впервые столкнулись по мере нарастания выходной мощности лазеров, показал: дальнейшее увеличение мощности лазера невозможно, поскольку зеркала нагревались и деформировались. Из-за этих искажений мощность лазера начинала падать, а расходимость луча - увеличиваться.

Чтобы решить эту проблему, нужно было научиться отводить большое количество тепла, обычно это решалось прокладыванием каналов в теле зеркала, по которым гнали воду. В работе с оптикой эти каналы должны быть очень тонкими, а воды должно быть много. Но жидкость не может продавливаться в большом количестве через тонкие каналы, а при повышении потока возникали вибрации, искажавшие поверхность.

А.М. поддержал мою идею о возможном подобии системы охлаждения зеркала кровеносной системе человека, в которой последовательно от крупной магистрали кровотока ответвляются сотни более мелких, еще более мелких и т. д. микрокапилляров, чтобы потом вновь собраться в единый макроканал. И всё это должно произойти в зеркале на масштабе нескольких сантиметров. Пятнадцатилетние разработки конструкционных моделей и технологий увенчались успехом. Наш коллектив в 1982 году за цикл работ по силовой оптике был отмечен Государственной премией СССР.

Над проблемой охлаждения резонатора американцы работали параллельно с нами, совершенно независимо, и решили ее примерно так же. Когда в 1990-е годы началось братание с США, я получил приглашение посетить фирмы, которые как раз в то время занимались силовой оптикой, и убедился, что достигнутые параметры зеркал оказались очень близкими; похожи были и конструктивные особенности этих зеркал. До настоящего времени эта технология не продается на международном рынке, потому что любая страна сможет тут же выйти на уровни мегаваттных мощностей и получит доступ к созданию лазерного оружия. Продаются зеркала небольшого уровня мощностей, пригодные лишь для технологических лазеров.

Поездки на Запад

В 1983 году США объявили о начале работ по долгосрочной программе «Стратегическая оборонная инициатива» и о проведении международного симпозиума по этой программе в Лас-Вегасе. Были приглашены директор ФИАН Николай Геннадиевич Басов и Александр Михайлович. Это был сложный политический момент - их присутствие на мероприятии придало бы гораздо больше значимости программе США. И в ЦК КПСС решили: «Не ехать». Но поскольку понять, что происходит, хотелось, решили послать двух молодых ученых. В лаборатории раздался звонок, меня подозвали к телефону и сказали, чтобы я через час был на Старой площади. На следующий день я и мой коллега из соседнего института улетели в США. Моя оценка предлагаемой программы была негативной. Анализ физических процессов позволял сделать вывод, что существующими лазерными системами задача не решается, а динамика развития и сложность задач по масштабированию лазерных систем указывали, что решение поставленных в США задач откладывается минимум на 50 лет.

А. М. Прохоров, так же как и Н. Г Басов, много сил тратил на то, чтобы отправлять ученых после защиты кандидатской диссертации на Запад для стажировки. Перед поездкой в Лас-Вегас я только вернулся из полугодовой стажировки в Канаде. Тогда такой выезд был равносилен чуду, большинство молодых ученых не могло об этом даже и мечтать. Вызывая к себе сотрудника, Александр Михайлович любил начать беседу о стажировке шуткой: «Скажите, а как Вы относитесь к хорошей колбасе, к баварским сосискам?» У нас в то время с такими деликатесами было трудно, ходили так называемые колбасные электрички. Выезды за рубеж давали колоссальную возможность сопоставить свои достижения с тем, что сделано в мире, а также эффективно выучить язык. А когда началась перестройка и настали нелегкие времена для науки, именно те люди, которые хорошо владели языком и обладали связями за рубежом, начали находить международные контракты. У нас в институте было несколько десятков таких людей, именно они питали ИОФ АН в трудные времена; у нас образовалось несколько десятков акционерных обществ. Прохорову хватило мудрости отпустить бюрократические вожжи, позволить людям свободно работать.

О месте в истории

Сегодня невозможно представить нашу жизнь без лазеров в самом широком спектре их применения. В одном ряду с разработкой лазера стоят открытия электрона, электромагнетизма, атомной энергии, пенициллина, эволюционных принципов биологической жизни на земле, химических превращений элементов, транзистора, компьютера.

Мы всё дальше уходим по временной шкале от точки нашего расставания с учителем и другом. Ушла острая боль утраты, исчезли мелкие детали, имевшие второстепенное значение, и нарастает ощущение продолжающегося воздействия на всех нас его интеллекта, его личности. И я благодарен судьбе за то, что довелось многие годы быть рядом с А. М. Прохоровым. Я никогда не жалел о том, что связал свою жизнь с коллективом Лаборатории колебаний ФИАН им. П. Н. Лебедева, переросшей в Институт общей физики, в 2002 году названный в честь Александра Михайловича Прохорова.

Среди лауреатов Нобелевской премии достаточно много уроженцев Российской империи, ставших знаменитыми учеными за ее пределами. Среди советских и российских лауреатов есть человек, который находился в обратной ситуации: он родился на другой стороне земного шара, однако главное свое деяние совершил в СССР. После этого он умудрился рассориться со своим соавтором, что, как ни странно, привело к еще большему развитию науки в стране. В нашей рубрике «Как получить Нобелевку» - отец лазера Александр Прохоров.

Александр Михайлович Прохоров

Нобелевская премия по физике 1964 года (совместно с Николаем Басовым и Чарлзом Таунсом). Формулировка Нобелевского комитета: «За фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе».

Родители Саши Прохорова были, как это любили писать в советских биографиях, «профессиональными революционерами». Любимыми развлечениями революционеров в начале ХХ века были ссылка и побег из нее с дальнейшей игрой в прятки с властями. Если Владимир Ильич Ленин прятался в шалаше в Разливе, то Михаил Прохоров и Мария Прохорова (в девичестве Михайлова) в 1911 году решили не мелочиться и из холодной Сибири сбежали в Австралию. Кроме собак динго, там была русская колония в штате Квинсленд.

Такие пейзажи на плато Атертон видел в детстве Саша Прохоров

Wikimedia Commons

Прохоровы неплохо обустроились, обзавелись хозяйством, детьми (помимо родившегося в 1916 году Саши, в семье было еще и трое дочерей: Клавдия, Валентина и Евгения). Однако в 1923 году семейство решило вернуться туда, где все-таки победил социализм. Возвращались долго, на несколько месяцев застряли в Шанхае. Говорят, пока ехали по России, семилетнего Сашу поразили две вещи: смерть одной из сестер, Валентины, от столбняка и снег, который он никогда раньше не видел.

Сначала родители приехали в родной город матери Прохорова, Оренбург, но тамошний климат оказался слишком суровым для детей, выросших в Австралии, поэтому семья переехала в Ташкент. Именно там Саша Прохоров впервые пошел в школу. Впрочем, и там Прохоровы задержались ненадолго. В 1930 году семья уже была в Ленинграде. Быстро окончив семилетку, Прохоров поступил на рабфак. В 1934 году он стал студентом физфака ЛГУ. В 1939 году выпускнику Прохорову пришлось делать выбор: его одновременно пригласили работать ассистентом на физфаке в Ленинграде и аспирантом в Физическом институте академии наук в Москве. Прохоров выбрал Москву. Его ждала любимая радиофизика и лаборатория колебаний, научное руководство которой осуществлял старый Леонид Исаакович Мандельштам (мы помним, именно он по-настоящему привел в физику другого нашего героя, Игоря Тамма).

Леонид Мандельштам

Wikimedia Commons

Первыми занятиями Прохорова было изучение распространения радиоволн вдоль земной поверхности и измерение расстояний с их помощью. К 1941 году был готов точный дальномер на основе фазового радиоприемника. Про него даже шутили:

«Вот Прохоров-крошка, Другим в пример, Катает в колясочке дальномер. И кричит: "Господа и дамочки, Смотрите на наши гаммочки!"»

Зимой 1940–1941 годов наладилась и личная жизнь Прохорова: он повстречал Галину, выпускницу геофака МГУ. Встреча состоялась во время совместных лыжных прогулок с другим будущим лауреатом, Виталием Гинзбургом, рассказ о котором еще впереди. Гинзбург взял свою знакомую, та взяла свою… Обычная цепь случайностей, какая только и приводит нас к глобальным переменам в жизни.

Увы, безмятежность длилась недолго: наступил июнь 1941 года. Прохоров вместе с другими аспирантами записался в ополчение. Несмотря на имеющуюся подготовку (еще в Ленинграде Прохоров получил звание младшего лейтенанта запаса и специалиста в зенитной артиллерии), его отправили на курсы разведчиков. Осенью он сорвался в увольнительную в Москву - в ЗАГС. С декабря 1941 года Прохоров на фронте. В 1942 году - первое тяжелое ранение, в 1943-м - второе. Сначала пострадала рука, затем нога, которые чудом удалось сохранить, но только в 1944 году его признали «негодным к строевой» и с февраля он демобилизовался, с медалью «За отвагу».

Кстати, и будущий «коллега» Прохорова по Нобелевской премии, Николай Басов, воевал и прошел всю войну. Говорят, что когда Прохоров вернулся в ФИАН, его встретили как выходца с того света. Он был первым ФИАНовцем, вернувшимся с войны, до того приходили только вести о смерти сотрудников.

Четыре года Прохоров проработал в прежней области, в 1946 году защитил кандидатскую и переключился на радиоспектроскопию и (неожиданно!) физику ускорителей. Он плотно начал работать с синхротронами.

В 1951 году Прохоров защитил докторскую, а чуть раньше начал работать ассистентом в долгопрудненском Физтехе (говорят, в то время его часто принимали за студента). Появились первые дипломники, и один из них, Николай Басов, стал соавтором Прохорова в главном открытии если не века, то уж точно его жизни.

Дипломник Прохорова, Николай Басов

Wikimedia Commons

В мае 1952 года на Всесоюзной конференции по спектроскопии Прохоров с Басовым впервые говорят о возможности устройства, которое будет испускать когерентное микроволновое излучение за счет вынужденного (индуцированного) излучения молекул. Первая публикация на эту тему случилась в октябре 1954 года. За десять месяцев до этого аналогичную работу опубликовал американец Чарлз Таунс, который и создал первое такое работающее устройство, получившее название «мазер» (сокращение от английских слов Мicrowave Аmplification by Stimulated Emission of Radiation - «микроволновое усиление с помощью индуцированного стимулированного излучения»).

Эффект вынужденного испускания фотонов был теоретически предсказан Альбертом Эйнштейном в 1916 году, а уже спустя много лет его удалось получить в лаборатории. Заключается он в том, что вероятность перехода атома из возбужденного состояния в основное значительно повышается под действием фотона. При этом образовавшийся (индуцированный) фотон находится в том же самом квантовом состоянии, что и фотон, вызвавший переход (индуцирующий).

Давайте разберемся, что такое вынужденное излучение. Начнем с минимальной теории строения атома. Атом состоит из ядра и электронов. По умолчанию электроны, которые «движутся» вокруг ядра (для простоты можно представить себе вращение спутника по орбите, хотя в квантовом мире все совсем иначе), находятся на «орбитах» с минимальными энергиями. Если в атом «закачать» энергию (в лазере этот процесс и называется накачкой), то электроны будут находиться на «более высоких» орбитах (не забываем об условности орбит и их высоты). Это возбужденное состояние атома. Атом может вернуться в исходное состояние, испустив квант света. И вот эту-то вероятность испускания света усиливает внешний фотон. Таким образом, у нас есть активная среда, есть возможность накачать ее энергией и есть способ потом эту энергию превратить в вынужденное излучение. А для того чтобы свет имел определенную частоту, нужно заставить его пройти через активную среду определенное число раз. Нужен оптический резонатор. Такой резонатор представляет собой два зеркала, поставленных друг напротив друга, одно из которых полупрозрачное, частично пропускающее излучение за пределы рабочей среды. Это тоже идея Прохорова. Но пока что это все не привело к лазеру.

Чарльз Таунс и его мазер

Wikimedia Commons

Прохоров, Басов и Таунс предложили способ, как использовать эффект вынужденного излучения, чтобы получить когерентное излучение в микроволновом диапазоне. Таунс создал первый мазер. Оставалось сделать один шаг - перейти к видимому свету.