0
13728
Газета Печатная версия

12.09.2023 15:43:00

Усиливающая оптическая среда Валентина Фабриканта

История еще одной не полученной отечественными учеными Нобелевской премии

Владислав Дмитриев

Об авторе: Владислав Георгиевич Дмитриев – почетный работник науки и техники РФ, историк, публицист, автор книги «Лики науки. История ВЭИ и не только в документах и воспоминаниях».

Тэги: история науки, физика, Валентин Фабрикант


история науки, физика, Валентин Фабрикант Валентин Фабрикант объясняет эффект усиления в среде электромагнитного излучения. 1960-е. Фото из архива Е.В. Фабриканта

В истории науки нередки случаи, когда талантливые ученые настолько опережают своими идеями время, что их мысли не могут понять и оценить даже самые образованные современники. Именно такая яркая и во многих аспектах поучительная история произошла 85 лет тому назад, осенью 1938 года, когда молодым ученым была выдвинута концепция среды, усиливающей проходящее через нее излучение.

Физики ВЭИ

Началось все в 1929 году, когда в Электротехническом институте (ВЭИ) директор Карл Круг создал группу теоретической физики, в которую вошли известные физики: Александр Андронов, Сергей Вавилов, Александр Витт, Григорий Ландсберг, Михаил Леонтович, Леонид Мандельштам, Игорь Тамм. Как раз Г.С. Ландсберг привел в ВЭИ своего дипломника Валентина Фабриканта. Позднее Валентин Александрович об этом времени вспоминал: «Нас, физиков-теоретиков, угнетало то, что мы попали на прикладные дела. Однако Михаил Александрович Леонтович, который с группой физиков в это время тоже работал в ВЭИ, нас отчитал. Он рассказал нам о своей собственной научной карьере. У него был большой период работы на Курской магнитной аномалии, где он занимался простой черновой работой – таскал геодезические приборы, но попутно занимался повышением своей квалификации и приобрел поразительную эрудицию, которая нас удивляла».

Так что Фабриканту было у кого поучиться – не воспринимать с презрением черновую работу, которой всегда много в любой деятельности, но на которой и проверяются способности и характер человека. Способностей молодым специалистам, пришедшим в институт, хватало. Это было поколение, которое шло в трудные послереволюционные годы в институты по призванию, и именно из них впоследствии выросли крупные ученые, прославившие советскую науку. К таким ученым относился и В.А. Фабрикант, занимавшийся теоретическими и прикладными исследованиями вопросов, связанных с разработкой новых светотехнических приборов и оборудования.

Его деятельность, как и других молодых ученых в институте, успешно продвигалась, и в 1931 году по предложению академика С.И. Вавилова он занялся исследованием люминофоров в источниках света. В 1932 году 25-летний В.А. Фабрикант был назначен руководителем лаборатории, а в 1935 году ему и целому ряду молодых сотрудников без защиты было присвоено звание кандидата технических наук.

Это интересный период в истории формирования советской науки. Развитие страны, ее индустриализация требовали слоя научной интеллигенции, способной к развитию и созданию новой техники, но престиж научной и инженерной деятельности был тогда невысок. В начале 1934 года вышло постановление «Об ученых степенях и званиях», позволявшее присвоение ученого звания доцента и профессора без ученой степени и присвоение звания кандидата наук без защиты диссертации. Одновременно была введена доплата за научное звание. Это позволило быстро сформировать научную интеллигенцию из самых талантливых и активных молодых специалистов.

Жизнь показала оправданность таких действий, так как именно эти специалисты и сформировали науку страны. Социальный лифт в науке привлек в нее много талантливой молодежи. Это в итоге выдвинуло страну на передовые позиции в мире, но привело к разрастанию научных институтов и слоя научной интеллигенции, не всегда находящей себе применение.

Работа в институте В.А. Фабриканта увлекла. В то время стране требовались эффективные световые приборы для освещения промышленных объектов, так как Советская Россия строила многочисленные заводы и электростанции. В Москве прокладывали метро, и вопросы освещения станций решал светотехнический сектор ВЭИ.

Не менее грандиозной задачей было решение вопросов освещения планировавшегося к постройке Дворца Советов на месте снесенного храма Христа Спасителя. В процессе работы светотехнического сектора для дворца была создана так называемая белая лампа, дающая равномерный белый свет. В.А. Фабрикант вспоминал: «Создание белой лампы не было предусмотрено планом. Мы предполагали ограничиться построением только комбинированного источника белого света, состоящего из трех ламп: красной, зеленой и синей. Такой план был намечен ввиду трудности задачи. Эта работа велась бригадой в составе научного работника Ф.А. Бутаевой, инженера В.И. Долгополова и техника Э. Лепинь. Наиболее трудная часть работы состояла в создании люминофора. Эта часть работы выполнялась т. Долгополовым, проявившим большую настойчивость и инициативу…»

Позднее, в 1951 году, за разработку люминесцентных ламп Валентин Фабрикант был удостоен звания лауреата Государственной премии (Сталинской премии 2-й степени) совместно с С.И. Вавиловым, В.Л. Левшиным, М.А. Константиновой-Шлезингер, Ф.А. Бутаевой, В.И. Долгополовым. Наличие в группе награжденных выдающегося физика Сергея Ивановича Вавилова, президента Академии наук СССР, не случайно. В.А. Фабрикант еще студентом МГУ слушал его лекции и впоследствии, работая в ВЭИ под его руководством, проводил исследования по квантовому выходу флуоресценции. Свою дипломную работу по экспериментальной проверке квантовой теории комбинационного рассеяния света он выполнил в 1929 году под руководством выдающегося физика Г.С. Ландсберга.

10-13-2480.jpg
ВЭИ. Электровакуумная лаборатория. 1939 г.
Сидят (слева направо): Долгополов В.И.,
Бутаева Ф.А., Архангельский В.И.,
Вульфсон К.С., Фабрикант В.А., Тимофеев П.В.
Стоят:?; Шемаев А.М.;? Дураков В.Н.;
Клярфельд Б.Н.  Фото из архива автора
Принципиальный параграф

Научная судьба В.А. Фабриканта – характерный пример эффективности использования теории и возможностей фундаментальных исследований для конкретной реализации инновационных разработок. Глубокое понимание физики исследуемых процессов, постановка экспериментальных исследований, углубление понимания и формулирование новых представлений дают тот инновационный эффект, который и оставляет след в мировой науке. Таким следом у В.А. Фабриканта было понимание, а в дальнейшем формулирование принципа создания среды, не ослабляющей, а усиливающей проходящее через нее электромагнитное излучение, эффект которой он назвал «отрицательной абсорбцией».

В 1938 году им был предложен метод прямого экспериментального доказательства существования вынужденного излучения. О том, как это произошло, он вспоминает так: «Весной 1938 года Мойжес (начальник отдела информации ВЭИ. – В.Д.) вызвал меня к себе и сказал: «Валентин Александрович, я ознакомился со списком ваших трудов и считаю, что к осени вы можете представить докторскую диссертацию к защите». Я буквально взорвался. Наговорил кучу грубостей: «Что вы понимаете?» Я и не думал тогда о докторской. Кандидатские степени нам дали, когда вообще ввели степени без защит. Пришел домой возмущенный, пожаловался жене. Жена так задумчиво на меня посмотрела и говорит: «Знаешь, мы снимем дачу. Там на веранде тебе будет очень удобно работать». Я понял, что попал. Таким образом, к осени 1938 года я закончил свою докторскую диссертацию. В ней, кроме того, что я «настриг» из своих публикаций, один параграф только был написан заново. Этот параграф содержал принцип, как теперь выражаются, лазерного усиления. Это была первая такая формулировка этого принципа. В начале 1939 года я защищал в Физическом институте АН свою докторскую диссертацию. Диссертация прошла успешно. Меня хвалили. Но никто особого внимания на этот параграф не обратил. Хотя в совете были такие физики: председатель совета был Вавилов, члены совета Мандельштам, Ландсберг – был одним из моих оппонентов; Власов (из Ленинграда), Фриш и другие. Потом диссертация была опубликована в трудах ВЭИ. Притом тут также не обошлось без странностей: на первой странице указан 1940 год, на переплете указан 1941 год. Вот этот параграф очень такой важный, действительно имеет широкие ссылки и за рубежом, и у нас».

Это очень интересный момент. На принципиально революционный параграф, открывший в конечном итоге новое направление в технике и технологиях, двинувший науку и развитие многих технических направлений вперед, никто не обратил внимания. А ведь это были выдающиеся физики, которых невозможно обвинить в недопонимании. Есть только одно объяснение – формальный подход к диссертации и диссертанту, которого воспринимали как бывшего студента, а не как ученого, сделавшего эпохальное открытие.

Увы, такой подход получил распространение и породил вал формальных диссертаций, с одной стороны, и неиспользование в практике интересных результатов – с другой. Однако и сам Фабрикант не до конца верил в свои выводы, тем более что доказать экспериментально это ему никак не удавалось, и под этим были основания.

В статье академика РАН И.А. Щербакова «К истории создания лазера» об этом написано так: «Речь о необходимости инверсной населенности для получения эффекта усиления оптического излучения шла задолго до реализации идеи лазерного эффекта. Однако инверсная населенность – необходимое, но недостаточное условие получения генерации. Оптикам было непривычно понятие положительной обратной связи в оптическом диапазоне».

Действительно, этого шага сделано не было и, что особенно интересно, – именно в институте, в котором проводились многочисленные работы в области радиотехники, телевидения, управления электрическими сетями, то есть во всех тех областях, где понятие положительной обратной связи и генерации имеет большое значение. Более того, совместно с Фабрикантом в светотехническом секторе работал профессор К.С. Вульфсон, хорошо разбиравшийся в этих вопросах, но так и не подсказавший необходимые действия.

В то время В.А. Фабрикант делал попытку получить усиление на парах цезия. Тем не менее имеется свидетельство ученика Фабриканта профессора Г.Н. Рохлина, который в радиопередаче в 1987 году отметил, что был удивлен тем, «почему Валентин Александрович не воспользовался помощью близкого ему физика-экспериментатора профессора Вульфсона. И эта важнейшая работа с самого начала не была даже ни разу включена в план института. Весьма возможно, что будущие авторы открытия в то время не могли оценить практическую значимость этих исследований, подобно тому, как ведущие ученые физической оптики не обратили внимания в 1939 году на важнейшую часть диссертации Фабриканта, в которой теоретически был предсказан механизм лазерного излучения».

Сам Константин Семенович Вульфсон объяснял это тем, что у Фабриканта не было веры в это дело и он не имел энергичных помощников для экспериментального подтверждения эффекта усиления, а ему неудобно было навязывать свое мнение в части теории и физики использования зеркал и ожидаемого эффекта генерации (обратной связи). Как было на самом деле, трудно сказать, все же это говорилось в 1982 году.

Понятно, что в предвоенных условиях 1939 года Фабриканту было не до экспериментальных исследований своих теоретических выводов об «отрицательной адсорбции». Страна готовилась к большой войне. В 1941-м ВЭИ был эвакуирован из Москвы в Свердловск. Реэвакуация в столицу была разрешена в 1943 году. Это были годы напряженных работ по восстановлению разрушенной экономики страны, и было не до научных исследований, оторванных от требований момента.

Тем не менее Фабрикант проводил исследования совместно с Ф.А. Бутаевой и пришедшим на работу в институт в 1943 году ленинградским ученым М.М. Вудынским. Именно Вудынский настоял в 1951 году на оформлении заявки на изобретение нового метода усиления света. В ней было показано, что прохождение света сквозь среду с инверсной заселенностью приводит к экспоненциальному возрастанию его интенсивности. Тогда впервые в мире была дана формулировка квантового способа усиления электромагнитных волн в средах, находящихся в неравновесном состоянии. Принцип усиления был распространен на ультрафиолетовый, инфракрасный и радиодиапазон.

Однако эксперт, проводивший анализ заявки на изобретение, не смог понять и оценить заявку, и дебаты по изобретению продолжались долгих восемь лет, прежде чем в 1959 году было выдано авторское свидетельство «на способ усиления электромагнитного излучения (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного и радиодиапазонов волн), основанный на использовании явления индуцированного испускания». Однако попытка СССР защитить приоритет с помощью регистрации открытия – диплом №12 был выдан авторам в 1964 году с приоритетом от 1951 года – ни к чему не привела.

Приоритет науки

Ситуация с открытием, сделанным Фабрикантом, ставит вопрос к формам регистрации научно-технических приоритетов. В патентном праве основной документ – это патент. Задача патента не столько защита научного результата и приоритета ученого, сколько защита прибыли, получаемой в результате выпуска на рынок товара, произведенного с использованием данного патента. То есть превращение изобретения в товар, что, конечно, неплохо, но не учитывает все нюансы.

Сотни тысяч патентов по всему миру служат капиталу, а иногда и задерживают развитие техники, когда патенты выкупаются, чтобы не было конкуренции, или тормозят развитие производства в странах, когда нет возможности договориться с патентообладателем. Система авторских свидетельств СССР, фиксировавшая приоритеты, и суть конкретного технического решения с выплатой небольших авторских вознаграждений имела в этом плане свои преимущества. Наверное, в каком-то виде ее надо бы вернуть, как и практику регистрации открытий в науке, которых в отличие от патентов намного меньше, но которые фиксируют достижения по-настоящему талантливых ученых и оставляют в истории след.

К вопросам приоритета ВЭИ пришлось вернуться в 1982 году в связи с запросом канадского адвоката Айлена по публикации в трудах ВЭИ статьи В.А. Фабриканта. Причем запрос был не на диссертацию, а именно на публикацию, что показывает именно ее ценность для приоритета. Ответ В.А. Фабриканта на запрос ВЭИ, в частности, гласил: «Труды ВЭИ, вып. 41, 1940 г., были подписаны к печати 14.10.1940 г. и изданы в количестве 1000 экз., при этом до начала войны с Германией они были выпущены в продажу и, вероятно, попали в зарубежные страны, т.к. труды ВЭИ высоко ценились и использовались зарубежными учеными начиная с середины 20-х годов...»

В трудах «Электронные и ионные приборы» выступили ведущие ученые ВЭИ, в том числе П.В. Тимофеев по фотоэффекту и фотоэлементам; В.Л. Грановский по деионизации разреженного газа; Б.Н. Клярфельд с работой по свечению столба газового разряда; В.А. Фабрикант со своей выдающейся работой «Механизм излучения газового разряда»; А.М. Шемаев по газоразрядным источникам света; К.С. Вульфсон – о пределе чувствительности тепловых радиометров…

Запрос В.А. Фабриканту был послан потому, что с 1950 года он не работал в ВЭИ, уйдя на преподавательскую деятельность, которую начал в Московском энергетическом институте (МЭИ) сразу после окончания МГУ в 1930 году. Уже в 1934-м, как заместитель декана, организовывал в МЭИ кафедру теоретической физики, а в 1940 году стал заведующим кафедрой теоретической физики в Московском областном педагогическом институте (МОПИ). В 1944-м Фабрикант становится заведующим кафедрой физики в МЭИ.

Преподавательская деятельность требовала много времени, и с 1948 года Фабрикант в ВЭИ работал на полставки. Эта очень распространенная форма деятельности, позволяющая талантливым ученым совмещать работу и преподавание. И, кстати, теоретическая группа академиков в ВЭИ в начале 30-х годов была именно такая. В 1950-м, когда вышло постановление, запрещающее совместительство, Фабрикант выбрал преподавание.

Время, как и приоритет страны были упущены, информация, опубликованная Фабрикантом в 1940 году, была изучена, понята и использована в другой стране.

Конечно, печально, что В.А. Фабрикант, заложивший теоретические и практические предпосылки к созданию источника когерентного излучения, не был отмечен Нобелевской премией, но его приоритет в этой области останется навсегда. Заявку В.А. Фабриканта и его сотрудников об «оптическом усилителе» никто не оспаривает. Этот факт признан всеми специалистами, зарубежными в том числе.

Ситуация вокруг открытия и создания так широко сегодня используемого лазера показала не только то, насколько важно исследователю верить в себя и свое дело, но и то, что необходимо обсуждать свои идеи со специалистами, прислушиваться к их мнению и советам и, главное, публиковать свои результаты. Она также показала, как важна в научной деятельности доброжелательная, дружеская атмосфера, которая способствует свободному обмену мнениями, и то, что талантливому теоретику необходимы не менее талантливые экспериментаторы для проверки и развития идей.

Такая поучительная история сопутствовала процессу создания лазера, идея которого была сформулирована 85 лет назад. 


Читайте также


Гнойный менингит на фоне острой бактериальной пневмонии

Гнойный менингит на фоне острой бактериальной пневмонии

Виктор Тополянский

Хроника кончины императора Александра I в портовом городе Таганроге

0
11150
Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Александр Печенкин

0
12892
Стрела времени. Научный календарь, май-июнь 2024

Стрела времени. Научный календарь, май-июнь 2024

0
6378
Нейтрино доносят до нас сообщения о том, что происходит в глубинах космоса

Нейтрино доносят до нас сообщения о том, что происходит в глубинах космоса

Александр Спирин

Охота за маленьким «нейтрончиком»

0
17236

Другие новости