Свет медленно потек по проводам

Американцы Уиллард Бойл (слева) и Джордж Смит в начале своего пути к нобелевской вершине, 1974 год.
Фото Reuters

Нобелевская премия по физике в этом году присуждена за два довольно разных достижения, которые объединяют лишь несколько моментов: а) они имеют отношение к оптике, б) они не имеют отношения к изучению фундаментальных законов природы и в) они были совершены практически одновременно. Половина приза – 5 млн. шведских крон – досталась Чарльзу Као (1933 г.р.), гражданину США, китайцу по рождению, работавшему на момент открытия в Великобритании, «за основополагающие достижения, касающиеся прохождения света по волокнам для оптической коммуникации». Вторую половину – «за изобретение полупроводникового оптического сенсора – датчика CCD» – получат американцы Уиллард Бойл (1924) и Джордж Смит (1930).

Еще одно объединяет эти новации – каждая из них радикально изменила мир. Например, если говорить о «волокнах для оптической коммуникации», то, для того чтобы понять цену вопроса, достаточно вспомнить, что общая длина всех оптоволоконных линий на нашей планете превышает сегодня миллиард километров и каждый час прирастает на тысячи километров. Если бы кто-нибудь соединил все эти линии в одну нитку и попытался обвить ею земной шар по экватору, то у него получилось бы более 25 тыс. витков.

В начале 60-х об этом и подумать было нельзя – свет, проходя по тогдашним оптическим волокнам, быстро затухал и не мог быть передан на расстояние больше 20 метров. В 1966 году Чарльз Као, работая в британской компании Standard Telecommunication Laboratories, сделал открытие, простота которого граничит с гениальностью: проведя серию скрупулезных расчетов, он выяснил, что это затухание происходит благодаря наличию в стекле тяжелых ионов металлов и других неоднородностей и если от них избавиться, то свет, проходя по таким волокнам, практически затухать не будет.

Уже через четыре года он блистательно это доказал, изготовив оптоволокно из сверхчистого стекла. Теперь вместо 20 метров свет может быть передан без заметных потерь на расстояние до 100 километров. Открытие Као, такое простое и такое гениальное, полностью изменило информационную структуру мира. Если бы не Као, мы бы имели сегодня в лучшем случае лишь жалкое подобие Интернета, а в худшем не имели бы Интернета вообще. Ужас!

Као сейчас в Китае очень уважаемый и очень титулованный человек, но он стар, страдает болезнью Альцгеймера и не может говорить связно. Поэтому стандартное телефонное интервью, которому Нобелевский комитет по традиции подвергает всех своих лауреатов сразу же после официального объявления, не состоялось, да и обязательной Нобелевской лекции он не прочтет, хотя на самой церемонии намерен присутствовать обязательно.

Вторая половина Нобелевской премии по физике тоже имеет самое революционное отношение к оптике. В 1969 году, то есть практически одновременно с открытием Као, работая в Bell Laboratories (Мюррей Хилл, США), Уиллард Бойл и Джек Смит создали устройство под названием CCD (charge-coupled device – прибор с зарядовой связью, у нас он называется ПЗС), иначе говоря – цифровой датчик, преобразующий световые сигналы в электрические. Сегодня CCD представляет собой электронный глаз практически любой цифровой камеры.

Матрица CCD по своей структуре довольно сложна – там и зеркала, и полупроводники, и бог знает что еще, и обычно, когда люди пытаются воплотить столь сложные идеи «в железе», им приходится долго потеть, прежде чем получится что-то путное. В данном случае произошло небольшое чудо – как рассказал в своем нобелевском телефонном интервью разбуженный среди ночи Уиллард Бойл, прибор отлично заработал с самой первой попытки.

Это изобретение перевернуло с ног на голову и, судя по всему, продолжает переворачивать всю фотографическую технику. По всему миру стремительно исчезает нужда в фото- и кинопленке, а цифровое фото и видео сегодня доступно каждому. Мы уже не говорим о том, что оно позволяет делать вещи, которые раньше были просто невозможны. Например, мы просто не можем себе представить космический телескоп Хаббл, фотографирующий Вселенную с помощью фотопленки, – это ж сколько надо роликов и кто будет заниматься проявкой?