Философия оптимизма

Лазер может резко изменить систему связи и передачи информации. Уже давно радиосвязь переходит от длинных волн ко все более коротким. Это позволяет по одной линии связи передавать, например, большее число телефонных разговоров, радиосообщений, телевизионных программ и т. д. Объем передаваемой информации растет очень быстро при переходе от диапазона сантиметровых волн к во много раз более коротким волнам оптического диапазона.

Далее, лазеры в будущем смогут значительно увеличить эффект счетно-решающих и управляющих машин. Здесь тоже речь идет по существу об информации. Сложные счетные машины могут быть более эффективными и быстродействующими при такой скорости передачи информации от одного элемента счетной машины к другому, которая доступна лазеру.

Одной из наиболее важных тенденций технического прогресса в последней четверти нашего столетия будет распространение лазеров в область промышленной технологии. По-видимому, механические методы обработки металлов и других материалов уступят первенство лазерным лучам. Тонкий, монохроматический и в то же время мощный лазерный луч позволяет довести размеры деталей и точность этих размеров до нескольких микронов. Квантовая электроника открывает, кроме того, возможность очень глубокой перегруппировки молекул в кристаллических решетках и атомов в молекулах. Такая перегруппировка может дать сверхтвердые детали, сверхтвердые поверхности. Поэтому совершенствование лазеров является источником широкой реконструкции, охватывающей все основные технологические отрасли. Квантовая электроника находится только в начале инженерного воплощения той идеальной физической схемы, которая вытекала из идеи, высказанной в 1916 г. Эйнштейном, и приобрела конкретные формы в середине столетия. Можно представить себе, что за оставшиеся до конца века десятилетия появятся лазеры, превращающие энергию самых различных рассредоточенных источников в энергию, концентрированную в сколь угодно мощные направленные потоки когерентных электромагнитных волн. Расширится диапазон лазерного излучения, будут созданы лазеры, работающие в новых диапазонах. Быть может, лазерные лучи, достигнув большой мощности, заменят в будущем металлические провода при передаче электроэнергии.

Теперь отметим существенную обратную связь научного прогресса с индуцируемым им техническим прогрессом. В квантовой электронике мы видим очень мощное и перспективное воздействие технического воплощения физических идей на развитие самих этих идей. Лазеры могут стать эффективным средством эксперимента для разработки фундаментальных проблем. Тот факт, что экспериментальные установки в квантовой электронике отделены от практически применимых очень небольшим интервалом, увеличивает сумму интеллектуальных и материальных усилий, направляемых человечеством в эту область. В последнем счете это приближает решение фундаментальных проблем. В одной из следующих глав этой книги при анализе указанных проблем мы увидим, что их решение связано со все более точным отсчетом пространственных и временных интервалов в ультрамикроскопических и космических пространственно-временных областях. Лазерное излучение позволяет измерять время и пространство с очень большой точностью. Не исключено, что такие измерения позволят пролить свет па структуру Вселенной и на процессы, происходящие в ультрамикроскопических (может быть, минимальных, далее неделимых) пространственно-временных клетках.

Квантовая электроника является частью более общего направления современного научного прогресса. Современная наука все глубже изучает потоки частиц различного типа, которые она рассматривает как кванты различных по своей природе полей. Уже в 1905 г. выяснилось, что электромагнитные поля представляют собой потоки фотонов. Как уже говорилось, двадцать лет спустя де Бройль нашел, что электроны, ноторые являются дискретными частицами, обладают волновыми свойствами и некоторые закономерности их поведения можно обнаружить, рассматривая электроны как средоточия колебаний другого, уже не электромагнитного поля. Эти волны де Бройля интерферируют, как и всякие другие волны: там, где на экран попадают гребни двух волн, интенсивность света возрастает, а там, где гребень одной волны совпадает с впадиной другой волны, свет исчезает и такие точки образуют на экране темную интерференционную полосу. Волны дифрагируют; дифракция состоит в изменении их фронта, когда волны огибают края помещенного перед ними тела, или в изменении первоначального направления при проходе сквозь узкое отверстие. Двойная корпускулярно-волновая природа электрона была использована при создании электронного микроскопа, позволяющего увидеть такие детали структуры и поведения вещества, которые недоступны оптическому микроскопу.