Прохоров: человек и лазер

Институту здорово повезло

Я имел счастье работать с этим человеком более 32 лет и никогда не переставал удивляться ему. Что прежде всего вспоминается теперь, когда его уже почти 15 лет нет с нами, есть лишь памятник на пересечении Ленинского и Университетского проспектов и острые эмоции расставания давно улеглись? Невероятно развитая интуиция, способность поразительно быстро находить верные решения; обостренное чувство нового, принципиально значимого для прыжка в будущее; человечность. Но ощущение переднего края науки, тенденций ее развития — это, пожалуй, главное. Это ощущалось каждый раз, когда мне удавалось оказаться рядом с Александром Михайловичем Прохоровым.

А.М.Прохоров (1976)

Институту на стадии его становления повезло с лидером. В самое трудное время это понимание не покидало тех, кто несмотря ни на что продолжал работать. Высшее напряжение поиска опытная рука дирижера сменяла весельем от удачной шутки, анекдота. Если на семинаре ты не узнавал чего-нибудь разящего наповал, это значило, что ты просто чего-то не понял, что ты не в форме. Время от времени громкий смех из кабинета, слышимый даже в конце коридора, подтверждал: все в порядке, продолжаем двигаться вперед, живем.

Способность найти решение в безумно трудной ситуации, когда его очевидно нет и взять негде — тоже его школа. Здесь важно прежде всего думать о деле, а не о себе, не бояться сделать ошибку. Ошибку можно исправить, а время, потерянное для дела, не вернуть никогда. Хороший пример — решения начала перестройки. Вот одно из них: в самый трудный момент, когда науку только что выбросили за борт, нужно было быстро осмыслить фразу «можно все, что не запрещено законом». Решение было простым и эффективным: дать свободу отделам и лабораториям вести внешнеэкономическую деятельность на контрактной и грантовой основах. И это тогда, когда ни бухгалтерия, ни плановый отдел не имели специалистов для перелопачивания груды бумаг на всевозможных заграничных языках! Ученые с мировыми именами, а в институте их было несколько десятков, — те, кто объехал мир и хорошо понимал, как устроен Запад с его преимущественно контрактной формой финансирования науки, — быстро освоились и обеспечили плавный переход на новые формы работы. Это теперь, когда уже все всё понимают и дают советы другим, многое кажется тривиальным. А тогда нужно было углядеть эффективный выход из создавшегося положения и принять решение, которое дало значимый результат.

А.М.Прохоров был выдающимся воспитателем молодых и не очень молодых талантов. Воспитывала в том числе демократичность подхода во всем и справедливость решений. Никаких привилегий, любой сотрудник мог рассчитывать на то, что его выслушают и поддержат. Даже его сыну, который и сейчас работает в институте, очень часто доставалось. Регалии прошлого в расчет не принимались, каждый день нужно было доказывать свою правоту. В каждом споре кто-то не прав, но это не повод для ярлыка, завтра будет наоборот — надо работать, и все будет в порядке. Обычный вопрос: «Что нового?» — и тут же с улыбкой ответ за собеседника: «Ничего!» Это была обычная форма диалога, полезная для начала разговора на следующий день — вчера вечером разошлись, а сегодня утром могут и должны быть научные новости. Здесь занимаются наукой, а это процесс непрерывный.

Первый мазер

Мы много времени проводим в лаборатории, часто упуская что-то из житейских мелочей, то, из чего состоит внелабораторная жизнь. Нужно что-то сделать для ребенка, помочь матери или близкому родственнику... Но бывают серьезные и очень серьезные ситуации, когда кажется, что выхода нет и помощь не придет. И здесь (это было хорошо известно в научном мире) лучшее решение — идти к Прохорову. Шли не только наши, но и из других институтов, все знали: не откажет, если есть возможность помочь — поможет. Не знаю, наступит ли время, когда отпадет необходимость помогать людям, все у всех будет и главной задачей станет только определить проблему, но пока это время не наступило. Стен приемной А.М. не хватило бы для размещения благодарностей за помощь.

Простота в общении — еще одна отличительная особенность А.М.Прохорова. Уважение и всегда ровный тон, без подчеркивания ранга участников разговора, будь это студент или специфически воспитанный чиновник госаппарата. В его кабинете, в компании с ним все это уходило на второй и третий планы. Важен был только уровень интеллекта. И что еще удивительнее, люди в таких условиях обретали новые возможности для самовыражения, ощущали прилив творческих сил, и это нравилось им самим.

Вот случай, который произошел в Японии, на встрече с губернатором Токио Метрополис (префектура, куда входит город Токио) господином Шикая. Японцы, хорошо изучившие визитеров из России, в течение нескольких минут инструктировали нашу делегацию, объясняя, какие разговоры соответствуют многовековым устоям и правилам хорошего тона на их родине. Можно говорить о цветах, о природе, о здоровье, все остальные темы могут быть истолкованы как неподобающие. И нужно было видеть лица этих инструкторов после первых минут беседы А.М.Прохорова и Шикая-сан! Они разговаривали, будто знакомы с детства и безумно довольны возможностью пообщаться, так что тратить время на разговоры о цветах означает не уважать друг друга. Видимо, из каждого правила этикета, даже японского, бывают исключения.

Об интуиции

А.М.Прохоров был физиком не только по специальности, а, как говорится, до мозга костей, и привычки у него были физически правильными. Вот одна из них: он любил, когда в комнате тепло, ну очень тепло, просто Сахара. «А зачем греть комнату своим теплом? У нас какая в среднем температура у нормального человека? 36,6? Вот, пожалуйста!» Высидеть долго в его кабинете было не так-то просто, нагреватели стояли непосредственно за спиной посетителя и довольно близко к этой самой спине. Для кого термодинамическое равновесие, а для кого тепловое экранирование начальника.

Если же обратиться к серьезным вещам—трудно переоценить значение лазера в решении проблем медицины и биологии. Еще на заре лазерной революции, когда ажиотаж военных применений перехлестывал через край, А.М.Прохоров начал внушать сотрудникам института и начальству идеи об эффективном использовании лазерных методов лечения больных и о применении лазеров в биологических исследованиях. В наши дни хорошо известны многочисленные лазерные методы диагностики и лечения, а также применения в косметологии. Сейчас трудно представить, как медики обходились без лазерной техники.

Документ из архива ташкентской охранки на Михаила Ивановича Прохорова, рабочего-революционера. Позднее М.И.Прохоров бежал от преследований царского режима за границу, его сын Александр родился в Австралии в 1916 году

Другой пример касается непосредственно военных применений. Лазер может применяться и активно применяется в решении военных задач, это уже давно не секрет. Он режет, плавит, снижает механическую устойчивость конструкций, обеспечивает передачу механического импульса и силовой режим поражения военной техники. Вот почему внимание военных было обращено на перспективу использования лазеров в военных целях — как только заработал первый лазер, у них загорелись глаза. Воображение — спасибо роману Алексея Толстого — рисовало невероятные картины того, что могло сделать лазерное оружие.

Прохоров с энтузиазмом взялся за разработку интересной и важной темы — создание мощных лазерных систем для промышленных и военных целей. Бюджет института в то время лишь на одну треть состоял из денег, приходивших от Академии наук, большую часть нам давала промышленность. Живая и требовательная, она каждый день стучала в двери, обеспечивая нас новыми заказами. Огромная заслуга в том, что мы постоянно были загружены и не простаивали без дела, принадлежит Прохорову. Именно он сумел наладить хорошие контакты с промышленным производством и военными.

В самом начале «лазерного пути» необходимо было принять важное решение. Мы стояли перед выбором: начать разработку лазеров для так называемого силового поражения (дыра в корпусе ракеты, отпиленное крыло у самолета) или выбрать второе направление — функциональное: выводить из строя электронику, оптические системы, провоцировать всякого рода триггерные эффекты в элементах техники. Нужно было обладать глубокими знаниями в этом вопросе и даром предвидения, чтобы сделать верный шаг. И Александр Михайлович, как показало время, оказался прав, утверждая, что нам следует развивать функциональное поражение, то, что американцы назвали «умным взаимодействием». В 1973 году он написал письмо на имя маршала А.А.Гречко. В нем говорилось, что силовое поражение в ближайшие 30-40 лет недостижимо и потому правильный выбор — поражение функциональное. К сожалению, к этому совету в то время не прислушались — такое решение не сулило быстрой финансовой выгоды для оборонного комплекса, нужно было кропотливо работать при гораздо меньшем финансировании. Александр Михайлович долго и настойчиво доказывал свою правоту, и современное лазерное оружие на 90 процентов — исключительно функциональное. А силовое так и не вышло на уровень мощности, нужный для решения стратегических задач.

Мне повезло работать с Прохоровым над очень серьезными проблемами, он не боялся браться за самое сложное, всегда умел посмотреть на проблему с нестандартной точки зрения. Приведу один пример. При работе с мощными лазерами возникла необходимость в эффективном способе охлаждения зеркал резонатора, которые (зеркала не бывают идеальными) поглощали огромные плотности мощности. Эффект, с которым мы впервые столкнулись по мере нарастания выходной мощности лазеров, показал: дальнейшее увеличение мощности лазера невозможно, зеркала нагреваются и деформируются. Из-за этих искажений мощность лазера начинала падать, а расходимость луча увеличивалась. Чтобы решить эту проблему, нужно было научиться отводить большое количество тепла. Обычно для этого прокладывали каналы в теле зеркала, по которым гнали воду. В работе с оптикой эти каналы должны быть очень тонкими, а воды необходимо прокачивать много — очевидное противоречие. Кроме того, при повышении потока возникали вибрации, искажавшие поверхность. Прохоров поддержал мою идею о системе охлаждения зеркала, подобной кровеносной системе человека, в которой от крупной магистрали кровотока ответвляются сотни более мелких сосудов, от тех еще более мелкие и т. д., вплоть до капилляров, — чтобы потом вновь собраться в единый макроканал. И все это должно быть реализовано в толще зеркала на масштабе нескольких сантиметров. Пятнадцатилетние разработки конструкционных моделей и технологий увенчались успехом, цель была достигнута. Наш коллектив в 1982 году за цикл работ по силовой оптике получил Государственную премию СССР.

Семинар лаборатории колебаний ИОФАН (80-е годы)

Над проблемой охлаждения резонатора американцы работали параллельно с нами и совершенно независимо. В результате они решили ее примерно так же. Когда в 90-е годы началось братание с Соединенными Штатами, я получил приглашение посетить фирмы, которые как раз тогда занимались силовой оптикой, и убедился, что параметры зеркал оказались очень близкими, похожи были и конструктивные особенности. До настоящего времени эта технология не продается на международном рынке, потому что любая страна-покупатель сможет тут же выйти на уровни мегаваттных мощностей, а стало быть, получит доступ к созданию лазерного оружия. Продаются зеркала, пригодные лишь для технологических лазеров — для небольшого по сравнению с военными нуждами уровня мощностей.

Еще мощнее

Мой отдел под руководством Александра Михайловича решал задачу создания сверхмощного импульсного CO₂-лазера. Этой темой изначально занималось НПО «Астрофизика». Требовалось создать комплекс ПВО на основе мощного импульсного лазера с энергией в импульсе порядка 30 кДж. К сожалению, первым разработчикам не удалось решить проблему накачки активной среды мощными электронными пучками, в режиме несамостоятельного разряда. Александр Михайлович предложил Министерству оборонной промышленности передать работу нашему коллективу и применить методы, развитые нами; предложение было принято.

Руководимый мной отдел «Мощныe лазеры» долгое время занимался электроразрядными газовыми лазерными системами. Мы считали, что электронный пучок как средство накачки сильно разрушает активную среду, делает ее неоднородной, и это сказывается не только на электропрочности системы, но и на излучении. Высокого его качества при таком способе ждать не приходилось, поэтому мы предложили совершенно иной способ. Средством накачки стал самостоятельный разряд, при этом пучок низкоэнергетичных электронов, который накачивал активную среду, динамически подстраивался под нее. Иначе говоря, мы учитывали изменения среды, и процесс не носил насильственного, разрушающего характера. Здесь тоже проявилось чутье Прохорова, он понял, что наш метод масштабируемый, он пригоден для больших апертур, а значит — для применения в практике. Мы много экспериментировали, апертура луча уже достигала метрового диаметра, проектировался, и был вполне реальным лазер с апертурой в два метра. Это означало, что можно создавать импульсы с энергетикой в мегаджоуль и даже более. В дальнейшем этот проект оставили до будущих времен, появились новые задачи, которые требовали новых инструментов, и мощные импульсные лазеры оказались невостребованными.

А.М.Прохоров: 1936 и 1941 год

В 1983 году США объявили о начале работ по долгосрочной программе «Стратегическая оборонная инициатива» и о проведении международного симпозиума по этой программе в Лас- Вегасе. В качестве участников были приглашены А.М.Прохоров и Н.Г.Басов. Это был сложный политический момент — их присутствие на мероприятии придало бы гораздо больше значимости программе США. И в ЦК КПСС, который тогда решал все подобные вопросы, постановили: «Не ехать». Но поскольку понять, что происходит, хотелось, решили послать двух молодых ученых. В лаборатории раздался звонок, меня подозвали к телефону и сказали, чтобы я через час был на Старой площади. На следующий день я и мой коллега из соседнего института улетели в США.

Коллега был в восторге от целей и задач американской программы, он понимал, что если развернуть такую программу в СССР, то в науку пойдут очень большие деньги, пойдут заказы из оборонной промышленности, и потому положительно оценивал все то, что происходило в США. Моя оценка программы была негативной. Анализ физических процессов приводил к выводу, что существующими лазерными системами задача не решается, а динамика развития и сложность задач по масштабированию лазерных систем указывали, что достижение намеченных результатов откладывается как минимум на 50 лет. Когда я пришел со своим докладом к Александру Михайловичу, он сказал мне: «Ну и дурак. Хотя и прав. Тебя не поймут, окажешься изгоем».

И действительно, доклад моего коллеги понравился, началась гонка лазерных вооружений, а мой отчет положили под сукно.

К слову, перед поездкой в Лас-Вегас я только что вернулся из полугодовой стажировки в Канаде. Тогда такой выезд был равносилен чуду, большинство молодых ученых не могло об этом даже и мечтать. Александр Михайлович много сил тратил на то, чтобы отправлять ученых после защиты кандидатской диссертации стажироваться на запад. Вызывая к себе сотрудника, Александр Михайлович любил начать беседу шуткой: «Скажите, а как вы относитесь к хорошей колбасе, к баварским сосискам?» У нас в то время с такими деликатесами было трудно, ходили так называемые колбасные электрички (Москва снабжалась все-таки лучше, и люди в массовом порядке ездили в город за едой). Выезды за рубеж давали колоссальную возможность сопоставить свои достижения с тем, что сделано в мире, а также как следует выучить язык. А когда началась перестройка, те люди, которые хорошо владели языком и обладали связями за рубежом, начали находить международные контракты. В институте было несколько десятков таких людей, именно они питали ИОФАН в трудные времена, у нас образовалось несколько десятков акционерных обществ. Александру Михайловичу хватило мудрости отпустить бюрократические вожжи, позволить людям свободно работать.

А.М.Прохоров. (1995)

Немного личного

Демократичность характера Александра Михайловича проявилась уже при первом нашем знакомстве. В 1970 году я заканчивал МИФИ, писал диплом на кафедре вице-президента Академии наук М.Д.Миллионщикова. Задача была весьма интересная: я пытался с помощью мощного импульсного лазера получать многозарядные ионы очень высокой кратности. Но начав эти интереснейшие работы, я не смог остаться в МИФИ (на результаты исследований и место в аспирантуре претендовал сын высокопоставленного чиновника). По логике событий я должен был после защиты диплома идти в лабораторию к академику Н.Г.Басову. Он у нас читал лекции, вел семинары, многие преподаватели были из его коллектива. Но разговоры с М.Д.Миллионщиковым и сотрудниками кафедры подтолкнули меня к тому, чтобы пойти к другому нобелевскому лауреату — Александру Михайловичу Прохорову. Я сильно смущался: «Как же я пойду, я его совершенно не знаю, опыта общения с ним у меня нет, зачем я ему?» Наконец решился позвонить.

Александр с родителями и сестрой Женей (1926)

Александр Михайлович внимательно выслушал меня по телефону, расспросил о тематике работы и пригласил для беседы в Мекку лазерной физики того времени — ФИАН. Мы говорили о теме моей дипломной работы, связанной с использованием мощных лазеров для генерации многозарядных ионов из лазерной плазмы. В моей первой самостоятельной научной работе были впервые получены ионы тяжелых металлов с зарядностью до +30. Понятно, что испарение вещества и его нагрев приводят к плазменному состоянию, то есть при нагреве паров металла происходит отрыв электронов от атомов за счет повышения температуры. При этом чем выше температура, тем больше электронов будет вырвано из атома. Таким образом, ионизованное вещество, то есть плазма, будет состоять из электронов и ионов. Температура электронов и ионов одинакова, электроны во много раз легче, поэтому имеют более высокую скорость и первыми вылетают из плазменной области. На переднем фронте разлетающейся плазмы произойдет разделение зарядов электронов и ионов, электроны потянут за собой ионы, и сформируется поток ионов высокой зарядности в виде пучка по нормали к поверхности мишени — произойдет самофокусировка пучка.

Но в этом случае, сказал А.М.Прохоров, мы получим простой и эффективный источник многозарядных ионов без применения каких-либо вытягивающих или фокусирующих полей. И если раньше на ускорителях разгоняли до высоких энергий протоны, то при работе с многозарядными ионами сразу во много раз могла возрасти энергия ускоренной частицы. Это позволило бы сделать важный шаг в получении релятивистских пучков сложных ядер. Сегодня все знают об экспериментах с накопителями многозарядных ионов в ЦЕРНе, а тогда об этом можно было только мечтать. А.М.Прохоров умел мечтать как никто другой, и это помогло убедить его взять меня в свою лабораторию.

Осмотрев меня со всех сторон, он изрек: «Наш калибр». Дело в том, что я с детства был высокого роста и всегда стеснялся этого. Многие сотрудники Лаборатории колебаний ФИАН были ростом под два метра, как и Александр Михайлович. Этот факт был предметом многих шуток и даже анекдотов. Тогда же я впервые познакомился с его бессменной, а теперь уверенно могу сказать, выдающейся помощницей Лидией Митрофановной Кальченко. Трудно переоценить ее вклад в научные успехи коллектива, руководимого А.М.Прохоровым.

О месте в истории

Нобелевская премия — общепризнанный индикатор выдающихся способностей. Но и здесь имеется своя иерархия. Среди сотен нобелевских лауреатов есть гении, получившие эту высокую награду за революционное преобразование жизни на земле. Нобелевская премия 1964 года «за лазерные и мазерные принципы генерации и усиления электромагнитного излучения с использованием эффекта стимулированной эмиссии в квантовых переходах атомных и молекулярных систем» — одна из них. Сегодня трудно представить жизнь без лазеров в самом широком спектре их применений. Это тот же уровень, что открытия электрона, электромагнетизма, атомной энергии, пенициллина, эволюционных принципов биологической жизни на земле, превращений элементов.

Нобелевские лауреаты 1964 года (слева направо): Чарльз Таунс, А.М.Прохоров, Н.Г.Басов, Дороти Кроуфут-Ходжкин, Конрад Блох и Феодор Линен

Перелистав страницы в Интернете, связанные с той или иной известной фамилией, вы получаете весьма четкое представление о роли личности в истории человечества и о спектре ее творческих интересов. Но не нужно придавать слишком много значения этой своеобразной проекции. Оценка, конечно же, должна быть многогранной, и это дело историков. Рано или поздно все расставят по местам, роль науки и выдающихся ученых будет осознана и в нашей стране.

Мы все дальше уходим по временной шкале от точки расставания с учителем и другом. Утихла боль утраты, исчезли мелкие, незначительные детали, и нарастает ощущение продолжающегося воздействия его интеллекта, его личности. Я благодарен судьбе за то, что довелось многие годы быть рядом с А.М.Прохоровым, и никогда не жалел о том, что связал свою жизнь с коллективом Лаборатории колебаний ФИАНа им. П.Н.Лебедева, ставшей впоследствии Институтом общей физики им. А.М.Прохорова.

Доктор физико-математических наук В.В.Аполлонов,

Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН