Просто случайные фантазии?
Герберт Уэллс ― не только известный писатель, но и профессиональный ученый. Родившись в семье горничной и садовника, в 18 лет молодой человек смог выиграть стипендию, которая позволила ему обучаться в Педагогической школе наук. Там Уэллс начал изучать биологию, а после выпуска ― поступил в Лондонский университет, где всерьез сконцентрировался на этом предмете. В университете он защитил степень бакалавра, а многим позже (1942 году) получил и степень доктора наук. С 1888-го Уэллс работал школьным учителем и публиковал научные работы. И только в 27 лет начал заниматься журналистикой, а затем и художественной литературой.
«Если поверхностно читать романы писателя, в частности "Войну миров", можно подумать, что у Уэллса была отличная фантазия, раз он смог такое придумать. Но на самом деле писатель не сочинял сказки, а интересовался физикой, биологией и другими науками и использовал их как инструмент, чтобы привлечь читателей к реальным проблемам», — отмечает лаборант физического факультета ИТМО Ван Гулинян.
Лазеры — в фантастике…
«Вдруг сверкнул луч света, и светящийся зеленоватый дым взлетал над ямой тремя клубами, поднявшимися один за другим в неподвижном воздухе. В этот же миг послышался какой-то слабый шипящий звук. Шипение перешло сперва в глухое жужжание, потом в громкое непрерывное гудение; из ямы вытянулась горбатая тень, и сверкнул луч какого-то искусственного света. Языки пламени, ослепительный огонь перекинулись на кучку людей. Казалось, невидимая струя ударила в них и вспыхнула белым сиянием. Мгновенно каждый из них превратился как бы в горящий факел».
Так описывается первое появление лазеров в романе Уэллса «Война миров». По сюжету книги пришельцы с Марса вторгаются на Землю, чтобы ее захватить, а в качестве оружия используют неизвестные людям «тепловые невидимые лучи», которые плавят металл, выпаривают воду и ломают стекло.
А вот как в романе описывается «принцип действия» теплового луча:
«До сих пор еще не объяснено, каким образом марсиане могут умерщвлять людей так быстро и так бесшумно. Многие предполагают, что они как-то концентрируют интенсивную теплоту в абсолютно не проводящей тепло камере. Эту конденсированную теплоту они бросают параллельными лучами на тот предмет, который они избрали целью, при посредстве полированного параболического зеркала из неизвестного вещества, подобно тому, как параболическое зеркало маяка отбрасывает снопы света».
Современники Уэллса, как и герои его романа, не верили, что подобное оружие можно создать в реальной жизни. Даже Альберт Эйнштейн критиковал идею «тепловых лучей», пока сам не получил Нобелевскую премию по физике в 1921 году за открытие закона фотоэлектрического эффекта. Именно на нем основана работа светодиодов, солнечных панелей и современных лазерных систем. Попадая на поверхность материала, фотоны света передают достаточно энергии электронам и вырывают их с поверхности материала. По пути высвобожденные электроны теряют часть своей энергии, которая преобразуется в электрический ток.
«Уэллс достаточно точно описал технический принцип работы лазера. Лазер действительно устроен как закрытая камера, где концентрируется большое количество энергии. Усиливает энергию в системе не столько параболические зеркала, как писал Уэллс, сколько активный элемент. При этом герои романа видят результат работы луча, например сгоревшее дерево, но не его путь. Скорее всего писатель имел в виду инфракрасный лазер, который нельзя увидеть глазами. Но в реальной жизни мы можем увидеть лазер, если длина волны света, на которой он работает, тоже видимая», — объяснил Ван Гулинян.
… и реальности
Сегодня лазеры используются для самых разных задач — от обработки металла и лечения онкологии до считывания штрихкодов на кассе и выравнивания поверхностей во время ремонта. Также лазерные установки незаменимы в научных экспериментах и создании новых продуктов.
Например, в ИТМО с помощью универсального роботизированного лазерного комплекса придают поверхностям дентальных и черепных имплантатов антибактериальные и биосовместимые свойства, чтобы медицинские изделия быстрее приживались. Помимо этого, лазерный луч помогает физикам закручивать фотоны для экспериментов в коллайдерах и разрабатывать светящиеся микрочастицы, полезные для визуализации внутри сосудов и доставки лекарств и ферментов в биомедицине.
Наконец, в ИТМО создали самый компактный в мире нанолазер, побив свой же предыдущий рекорд. С помощью этой «крошки» можно производить мельчайшие детали для цифровых микроустройств и приборов для анализа показателей здоровья.
Пример работы универсального роботизированного лазерного комплекса. Видео: Евгений Шамшин
Лекция Вана Гулиняна «Опережая время на 200 лет: какие реальные изобретения предугадал Герберт Уэллс в "Войне миров"» — часть научно-фантастического лектория, организованного Новым физтехом ИТМО и центральной городской публичной библиотекой имени В.В. Маяковского. В рамках лектория ученые разбирались, сколько науки в популярных научно-фантастических произведениях, на какие концепции и теории опирались писатели, а какие идеи так и останутся в воображении фантастов.