Da Alexei Tolstoj i 1927 afsluttede arbejdet med sin nye roman "Hyperinoid af ingeniør Garin", troede han næppe, at han nogensinde ville blive kaldt forfatteren af laserideen og den visionære, der forudsagde fremkomsten af en ny videnskabelig og teknisk disciplin - fotonik. Men på én ting viste hans fremsynethed sig at være hundrede procent: "hyperboloider" vil virkelig vende verden på hovedet.
QUANTUM BEAM
For første gang blev "varmestråler", der brændte alt omkring, beskrevet af H. G. Wells i romanen "Verdens krig", udgivet i 1898. Ideen virkede produktiv: science fiction-forfattere, journalister og endda autoritative forskere begyndte at diskutere hypotetiske stråler. For eksempel hævdede den berømte opfinder Nikola Tesla, at han arbejdede med "dødsstråler" (han kaldte dem Teleforce), som var en "koncentreret stråle af partikler" og skulle ifølge hans plan stoppe alle krige, da der ikke er noget forsvar mod dem. Ak, men den fredsskabende "dødsstråler" var tilsyneladende fra de opfindelser af Tesla, som han aldrig formåede at give liv.
Den virkelige måde at skabe højenergistråler blev påpeget af Albert Einstein, der i 1916 fremsatte en hypotese om eksistensen af stimuleret stråling. Han sagde, at det virkelig er muligt at bringe atomerne på ethvert objekt i en ophidset tilstand, hvorefter det aktivt begynder at udsende fotoner og i det krævede spektrumområde. Senere underbyggede Paul Dirac Einsteins hypotese inden for kvantemekanikken, og eksperimentel bekræftelse af eksistensen af stimuleret stråling blev opnået i 1928.
Imidlertid måtte udseendet af de første enheder, der var i stand til at udsende en retningsbestemt højenergistråle, vente. Prioriteten på dette område tilhører den amerikanske fysiker Theodore Maiman. Den 16. maj 1960 demonstrerede han over for kollegaerne arbejdet med den første laser - en optisk kvantegenerator, der fik sit navn fra forkortelsen LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Som et aktivt medium (det vil sige et objekt i en ophidset tilstand) brugte Maiman en kunstig rubinkrystal, der blev bestrålet med en gasudladningslampe og udsendte en snævert rettet lysstrøm. Derefter grundlagde fysikeren sit eget firma, Corad Corporation, som blev en førende udvikler af højeffektive lasere.
LASERS FREMTID
Salgsfremmende video:
Det er svært at forestille sig den moderne verden uden lasere. De bruges næsten overalt. Lasernes evne til at skabe en kraftig energistrøm gør det muligt for dem at blive brugt i industrien: til skæring, svejsning, lodning, mærkning og gravering. Fordi strålen kan fokuseres til et punkt i mikronstørrelse, er den ideel til at oprette printkort og halvlederforbindelser. Strålens nøjagtige retningsretning gør det muligt at skabe læseapparater og medicinsk udstyr. Etc.
Der er gjort forsøg på at bygge bjælkevåben. For eksempel har amerikanske militære ingeniører designet SHEL-lasersystemet, der skal indsættes på et Boeing 747 YAL-1-specialfly. Det var designet til at nedskyde fjendens ballistiske missiler. Mere end 5 milliarder dollars blev brugt på projektet, og under testene, der fandt sted i februar 2010, skød laseren endda tre målmissiler ned. På grund af uoverensstemmelsen mellem de faktiske karakteristika og de deklarerede, blev projektet imidlertid lukket.
Imidlertid kan kamplasere bruges til fredelige formål. På basis af et bilkompleks til bekæmpelse af missiler, bygget i sovjetisk tid, ved hjælp af specialister fra Troitsk Institute for Innovation and Thermonuclear Research, blev en kulstoflaserinstallation MLTK-50 designet. Det har vist fremragende resultater i slukning af en brand ved en gasbrønd i Karachaevsk, nedbrydning af en stenmasse, dekontaminering af betonoverfladen ved et atomkraftværk ved afskalning og afbrænding af en oliefilm på overfladen af vandområdet. Derudover er det på sin basis planlagt at skabe lasere til restaurering af gnidningsoverflader i forskellige industrielle enheder og endda til destruktion af skadelige insekter såsom græshopper.
GRUNDLÆGGENDE FOTONIK
Det er klart, at laserteknologier vil udvikle sig yderligere. De mest lovende anvendelsesområder er holografiske skærme, termonuklear kraftteknik, forskningssystemer for interplanetære køretøjer. Men relativt for nylig er der kommet en retning inden for anvendt videnskab, der kan revolutionere hele den moderne elektroniske base. Vi taler om fotonik, der beskæftiger sig med grundlæggende og praktisk forskning inden for anvendelse af optiske signaler. Faktisk er det analogt med elektronik, kun fotoner udsendt af lasere bruges i stedet for elektroner.
Det er interessant, at fotonik blev "født" ved Leningrad State University: i 1970 blev der endda etableret en tilsvarende afdeling der, og den sovjetiske akademiker Alexander Nikolaevich Terenin blev dens grundlægger. Fra det øjeblik begyndte den videnskabelige skole at udvikle sig, hvilket gjorde vores land til førende inden for fotonik. Den mest berømte enhed, der er udviklet efter dens principper, er fiberoptiske kabler, som dramatisk øger kapaciteten for informationskanaler.
I dag udføres hovedarbejdet med fotonik i russiske universiteter og Advanced Research Foundation; i alt er over 850 organisationer ansat. For eksempel er der lanceret et projekt for at modernisere de radarfaciliteter, som vores hær har til rådighed. Overgangen fra en elektronisk til en fotonbase vil reducere størrelsen på radarstationer (en bygning i flere etager bliver til en lille varevogn) og øger deres effektivitet (opløsning og modstand mod elektromagnetisk interferens øges). Det er bemærkelsesværdigt, at udviklerne straks tænker på den civile anvendelse af denne teknologi: kompakte radarer kan bruges i højhastighedstog og biler til øjeblikkeligt at opdage forhindringer. Desuden vil teknologien blive brugt til at skabe "smart" flyskind, takket være hvilken hele skroget bliver til en kraftig radar,tillader piloter at se alt, hvad der sker omkring deres "side" under flyvningen.
FOTON VERDEN
Fotonik udvikler sig i flere retninger. Den yngste af dem er optoinformatik og radiofotonik. Deres formål følger af navnet: de er beregnet til at erstatte eksisterende computer- og netværksteknologier. For at vise fordelene, som fotonik giver på dette område, er det nok at nævne, at den ultrafaste fotoniske switch, der er oprettet ved Moscow State University, gør det muligt at hæve hastigheden på informationsoverførslen over fiberoptisk kabel til hundreder af terabit per sekund (grænsen for moderne kabler er hundrede terabit per sekund). Fremkomsten af fotonisk kommunikation, der vil erstatte de klassiske, gør det også muligt at halvere energiforbruget og dermed omkostningerne til datalagrings- og lagersystemer. For eksempel forbruger datacentre i USA allerede 2% af al produceret energi,og besparelserne ved overgangen til fotoner vil være meget betydningsfulde.
Opgaven for den nærmeste fremtid er oprettelsen af en fotonisk computer, som, som det antages, vil overgå systemer, der er baseret på halvledere i dens ydeevne betydeligt. Dens forbindelse med højhastigheds optisk kommunikation og lysfølsomme overflader åbner vejen for fremkomsten af intelligente enheder af en fundamentalt ny type - miniature og mobil, men har samtidig evnen til at behandle ikke-kodet information og selvlæring. Det er højst sandsynligt, at det er fra fotonik, at en kunstig intelligens en dag vil blive født.
I romanerne fra moderne science fiction-forfattere kan man finde supervæsener "vævet" fra lys- og kraftfelter, magtfulde og velvillige. Måske viser dette billede sig at være en profetisk vision - ligesom billederne af "varmestråler" og "hyperboloid" viste sig at være profetiske.
Anton Pervushin