Физика

Нобелевские лауреаты: Денеш Габор

Венгерский физик Денеш Габор

The Nobel Foundation/Marx György/Indicator.Ru

Как отказник от армии бежал от королевства, бежал от рейха, прибежал в Соединенное Королевство и пришел к Нобелевской премии, сделав третье измерение в плоском изображении, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку.

Денеш (Деннис) Габор

Родился: 5 июня 1900 года, Будапешт, Австро-Венгерская империя.

Умер: 9 февраля 1979 года, Лондон, Великобритания.

Нобелевская премия по физике 1971 года (единолично). Формулировка Нобелевского комитета: «За изобретение и усовершенствование голографического метода (for his invention and development of the holographic method)».

Наш герой родился в столице Венгерской части Австро-Венгерской империи за восемнадцать лет до ее исчезновения. За это время сын Берталана Габора (чей дед переехал в Венгрию в XVIII веке из России) и актрисы Адриены Кальман успел многое. Денеш, старший брат Дьердя (умер в 1935 году) и Адриана (он стал международно известным ученым, в двух статьях был соавтором брата), учился в государственной школе Миклоша Тольди, где уже тогда проявил способности к физике и даже ставил с Дьердем эксперименты — те, которые находил сам в журнале.

Он успел повоевать в Первой мировой — в 1918 году Габора мобилизовали, отправили на офицерские курсы (в отделении, куда его отправили, готовили кавалеристов-артиллеристов), и ему даже чуть-чуть пришлось побывать на Итальянском фронте.

Когда юноша вернулся в Будапешт, то смог поступить в местный университет. Точнее, в Magyar Kiralyi Jozsef Muegyetem, то бишь в Технический университет в Будапеште. Но учеба там не заладилась: в Венгрии реставрировали монархию и Габора снова призвали в армию. Однако талантливый физик подумал, что наука и техника ему приятнее, и решил «откосить» посредством переезда в Германию. Тоже в технический университет — в Берлине. Конечно, с возможностью сбежать в Берлинский университет и послушать Макса Планка или Макса фон Лауэ служба в армии короля Венгрии не сравнится.

В Германии Габор задержался на долгие 13 лет. В 1924 году он уже инженер, в 1927 — доктор электротехники, который отправился на работу в компанию Siemens & Halske. Там его труд был успешен: за Габором числилось много замечательных достижений, в том числе изобретение кварцевой ртутной лампы. Однако после завершения контракта Габору пришлось срочно уезжать обратно в Венгрию. По понятным причинам после 1933 года сыну внука еврея-эмигранта из России в Германии было не очень уютно. Правда, в Венгрии было не сильно лучше: там он изобрел новую флуоресцентную лампу как внештатный сотрудник Научно-исследовательского института электронных ламп Тунгсрама, но не мог реализовать свой патент на родине и уехал в Англию. Потом он перетянул туда брата Адриана, после войны — мать. Вот только отца не успел: тот умер в 1942 году.

Значок фирмы Siemens & Halske

Wikimedia Commons

В том же 1933 году, в котором Габор спешно переехал на родину, в Германии случилось важное событие. Эрнст Руска усовершенствовал созданный им же за два года до того электронный микроскоп до разрешения в 500 ангстрем, превзойдя теоретически возможное разрешение оптического микроскопа. Но дальнейшее его улучшение тормозилось несовершенством электронных линз. Потому Руска жил в ожидании заслуженной Нобелевской премии 55 лет — за создание прорывной технологии он получил премию 1986 года и умер полтора года спустя.

Эрнст Руска

Wikimedia Commons

Какое-то время Руска занимался электронной оптикой, теми самыми электронными линзами, но полноценно исследовать их он не мог, как гражданин страны вполне себе конкретного, а не вероятного противника.

Но потом ему дали «особые условия», и незадолго до окончания войны Габор занялся попытками усовершенствовать электронный микроскоп. Он задумался, можно ли взять плохое электронное изображение, содержащее всю информацию о предмете, и исправить его оптическими средствами?

Оперевшись на математику и физику, разработанные Уильямом Брэггом-младшим и поляком Мечиславом Вольфке, он сумел сделать потрясающую работу. Оказалось, что можно взять свет и с его помощью «прочитать» электронную картинку. Метод, который был создан в 1947 году, Габор назвал «голографией» от слов «весь, полный» и «пишу». А позже оказалось, что она пригодна и для целиком оптических процессов.

Что же происходит в голограмме? При помощи разницы фаз волнового фронта голограмма фиксирует информацию, отсутствующую в обычной фотографии, — расстояние от каждой части предметного пространства до пленки.

Чтобы получить голограмму какого-либо предмета, пучок света расщепляют на два. Один из получившихся пучков, опорный, идет прямо к фотоэмульсии, а другой, прежде чем попасть на нее, отражается от предмета. Так как два пучка, прежде чем встретиться в одной и той же точке пленки, проходят различные расстояния, они порождают интерференционную картину: узор темных и светлых пятен, соответствующих точкам на пленке, в которых приходящие волны находятся в противофазе или фазе. Интерференционная картина не имеет никакого сходства с предметом, но стоит пропустить сквозь нее пучок света, тождественный опорному, как он расщепляется на два — в точности таких же, какие первоначально упали на пленку. Глядя на эти пучки, наблюдатель увидит трехмерное изображение предмета. В плоском листе можно было рассмотреть предмет со всех сторон.

Все бы здорово, очень красивая физика, однако было одно «но». Голограмма получается нормально, когда все изначальные световые волны имеют одну и ту же фазу. То есть для голограммы используется когерентное излучение. Что до 1960 года было малореально, поскольку лишь в 1960 году Теодор Майман, опираясь на работы Александра Прохорова, Николая Басова и Чарльза Таунса, создал первый лазер. И вот тогда голография расцвела пышным цветом. В 1964 году американцы Эммет Лейт и Юрис Упатниекс создали первую лазерную голограмму.

Но, правда, как потом оказалось, можно исхитриться так, чтобы обойтись белым светом: наш соотечественник Юрий Денисюк разработал метод с использованием толстослойных фотоэмульсий — и в 1968 году Юрий Соболев получил первые голограммы Денисюка, не требующие лазера. К 1970-м годам стало понятно, что метод Габора изменил мир.

Юрий Денисюк

Wikimedia Commons

В своей Нобелевской лекции Габор произнес пророческие слова. «Мы ушли вперед на целый день творения по сравнению с основной технологией, созданной [Альфредом Нобелем и] его современниками. Социальные последствия новых технологий огромны... Многие из нас подозревают, что природа человека замечательно приспособлена к тому, чтобы вывести нас из джунглей и пещер на современную высокую стадию промышленной индустриализации, но не к тому, чтобы в течение продолжительного времени безмятежно пребывать на этой высоте».