Лазерный мир

Ньютоновская физика отражает привычные нам эмпирические представления о мире, на которых основаны все ключевые инженерные достижения нашего времени – самолеты, автомобили, ракеты и далее по списку.

Хотя и не все. Компьютеры, мобильные телефоны и прочие гаджеты, интернет, лазеры, оптоволоконные сети, атомная энергетика, рентген, томография, электронные микроскопы – все это не могло бы быть создано без науки о квантах.

Кто это сделал? В большинстве случаев какого-то одного автора всех этих изобретений нет, потому что над ними работало множество коллективов инженеров и ученых из разных стран. И все развивалось постепенно. Сначала появлялись первые, весьма несовершенные прототипы. Идеи, положенные в их основу, подхватывались и начинали развиваться. И так шаг за шагом, пока не появлялись то, чем мы привыкли пользоваться. Причем, как правило, это происходило параллельно в разных лабораториях и исследовательских центрах мира. Затем в дело вступали крупнейшие технологические компании, которые вкладывали большие инвестиции в то или иное изобретение и доводили его до промышленного производства. Вот только один пример.

Лазеры

Это слово, конечно, слышали все. Современные лазеры в разных своих ипостасях используются сейчас повсеместно. В медицине, например, глазная хирургия, в промышленности – сварка металлических конструкций, в оборонной промышленности – системы наведения, в космосе и исследованиях термоядерных реакций. Без сомнения можно сказать, что лазеры – одно из величайших технологических достижений XX века.

Так что такое лазер?

Если говорить по-простому, то эта штука, устроена примерно так. Она состоит из «рабочего тела» и системы «накачки». Рабочим телом может быть какой-то газ или кристаллическое вещество. Система «накачки» определенным образом вкачивает (потому она так и называется) энергию в рабочее тело. Это приводит составляющие его (рабочего тела) атомы в «возбужденное» состояние. И они излучают электромагнитные волны с определенной частотой (так называемое когерентное излучение). Это излучение распространяется в пространстве в виде узкого, практически не рассеивающегося, пучка, и, достигая объекта применения (глаза или металлической конструкции), делает свое дело. Естественно, что лазеры, применяющиеся в разных сферах нашей жизни, обладают разными свойствами и разной мощностью.

Так откуда все это появилось? Кто эти лазеры изобрел? А вот так однозначно и не скажешь.

История создания лазеров

Еще в 1916 году Альберт Эйнштейн работал над квантовомеханической теорией взаимодействия излучения и материи. Из нее вытекала возможность создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Хотя Эйнштейн об этом и не писал, написал Алексей Толстой в своем романе «Гиперболоид инженера Гарина». Это гиперболоид был типичным примером сверхмощного лазера. Хотя понятно, что Толстой о лазерах (которых еще не было) и о квантовой механике ничего не знал. Так что это была так – научная фантастика.

Первая попытка экспериментально обнаружить то самое индуцированное рабочим телом излучение была предпринята только в 1928 году. Но к каким-то значимым результатам не привела.

И только в 1955 году советские ученые Николай Басов и Александр Прохоров разработали действующий прототип лазера. Разумеется, он не был промышленным.

Эти работы были подхвачены американскими физиками. Через два года Чарльз Таунс и Артур Шавлов начали работать над принципами создания лазеров. Наконец, в 1960 году исследователи из Bell Laboratories Али Джаван, Уильям Беннетт и Дональд Хэрриот продемонстрировали первый в мире промышленный газовый лазер на смеси гелия и неона, который повсеместно применяется и в наши дни. После этого физики и инженеры всего мира включились в гонку по созданию всевозможных лазеров, которая идет и по сей день.

Кстати, Басов, Прохоров и Таунс получили в 1964 году Нобелевскую премию за свои революционные разработки.

Вот и скажи после этого, кто создал лазеры. Человечество.

Вот так вся эта квантовая неопределенность в конечном итоге складывается во вполне стройную и предсказуемую картину нашего макромира. А таинства квантовой физики превращаются, в конечном итоге, во вполне осязаемые инженерные достижения, без которых уже сложно представить нашу жизнь.

Источник: http://kapital-rus.ru/articles/article/triumf_intellekta_chto_dalo_chelovechestvu_otkrytie_fantasticheskogo_kvanto/