Денеш Габор

Биография

Венгерско-английский физик Деннис (Денеш) Габор родился в Будапеште и был старшим из трех сыновей Адриенны (Кальман) и Берталана Габор. Его мать до замужества была актрисой, а отец, внук еврея-эмигранта из России, со временем стал директором «Венгерской генеральной угольной компании», крупнейшего промышленного предприятия Венгрии. Родители Г. уделяли большое внимание образованию детей и создали у себя дома атмосферу восхищения интеллектуальными достижениями. Окончив местную школу, Г. поступил в среднюю государственную школу Миклоша Тольди, где занимался изучением языков, математикой и естественными науками. Уже в те годы у него проявились большие способности к физике. Вместе с братом Дьердем Г. повторял в домашней лаборатории опыты, о которых читал в научных книгах и журналах.

Г. был призван на воинскую службу в 1918 г. и за несколько месяцев до окончания первой мировой войны направлен на офицерские курсы, готовившие артиллеристов и кавалеристов. Осенью 1918 г. он получил назначение на итальянский фронт. Из Италии Г. был переведен в Венгрию и в ноябре 1918 г., после окончания войны, демобилизован.

По возвращении на родину Г. поступил в Будапештский технический университет, где выбрал специальность инженера-механика с четырехлетним курсом обучения, так как получить работу в Венгрии дипломированному физику в то время было практически невозможно. Когда Г. учился на третьем курсе, его снова призвали в армию. Будучи противником монархии, реставрированной в Венгрии в 1920 г., Г. уклонился от призыва и переехал в Берлин, чтобы завершить свое образование в Берлинском техническом университете, который он окончил в 1924 г. с дипломом инженера. В эти годы он часто бывал в Берлинском университете, где ему довелось слушать лекции таких выдающихся ученых, как Макс Планк, Вальтер Нернст, Макс фон Лауэ, а также посещать семинар Альберта Эйнштейна.

После получения в 1927 г. докторской степени по электротехнике Г. работал в физической лаборатории компании «Сименс и Хальске» в Сименсштадте. В числе выполненных там работ было изобретение кварцевой ртутной лампы. Вскоре после прихода Гитлера к власти в 1933 г., по истечении срока контракта с «Сименс и Хальске» Г. вернулся в Венгрию. Работая внештатным сотрудником лаборатории Научно-исследовательского института электронных ламп Тунгсрама, он создал новый тип флуоресцентной лампы, названной им плазменной. Не имея возможности продавать патент на свое изобретение в Венгрии, Г. решил эмигрировать в Англию. Там ему удалось найти место в «Бритиш Томсон-Хьюстон» (БТХ), в которой он проработал с 1934 по 1948 г. В 1946 г. Г. получил британское подданство.

В БТХ Г. пытался усовершенствовать свою плазменную лампу, но через два года проект был оставлен из-за непреодолимых технических трудностей. С 1937 по 1948 г. он занимался главным образом электронной оптикой – областью физики, изучающей способы управления электронными пучками и их фокусировки. Во время второй мировой войны работы Г. по электронной оптике были приостановлены. Дело в том, что в те годы Г. еще не был британским подданным и поэтому официальные власти наложили запрет на его непосредственное участие в военных программах. Была отклонена и его попытка вступить в армию, хотя позднее он был внесен в список иностранцев, пользующихся особыми правами. В этом качестве Г. мог продолжать свои исследования, но не имел допуска к секретной информации. Именно поэтому в годы войны он работал в небольшом домике за пределами строго охраняемой территории БТХ. Не зная о работах по созданию радара, Г. создал систему, которая, по его замыслу, должна была обнаруживать самолеты по теплу их моторов.

Война внесла изменения и в личную жизнь Г. В декабре 1938 г. к нему в гости приехал брат Андрэ, и Г. убедил его остаться в Англии на постоянное жительство. Он настоятельно приглашал к себе и родителей, но те вернулись в Венгрию незадолго до захвата Гитлером Польши. Отец Г. умер в 1942 г., а мать пережила войну и в 1946 г. переехала к нему.

Незадолго до окончания войны Г. вновь обратился к исследованиям по электронной оптике и начал работу, которая в конце концов привела его к созданию голографии. Первоначально он поставил перед собой задачу усовершенствовать электронную линзу – устройство, фокусирующее электронные пучки так же, как стеклянная линза световые лучи. Такая линза применялась главным образом в электронном микроскопе, изобретенном в 1933 г. Эрнстом Руской. Он позволяет получать сильно увеличенное изображение с помощью направляемого на объект пучка электронов и последующей фокусировки отраженных электронов на специально обработанном экране. Согласно квантовой механике, электроны, как и свет, обладают волновыми свойствами. Поскольку длины волн быстрых электронов меньше длин световых волн, электронный микроскоп позволяет разрешать гораздо более тонкие детали, чем оптический. В 30-е гг. разрешающую способность электронных микроскопов ограничивали недостатки, присущие электронным линзам. Выше определенных уровней увеличения линзы искажали изображение, что приводило к потере части информации.

Г. заинтересовал вопрос, можно ли взять плохое электронное изображение, содержащее всю информацию, и исправить его оптическими средствами? Иначе говоря, он решил использовать свет, чтобы увеличить и «прочитать» изображение, получаемое с помощью электронных пучков. В 1947 г. Г. разработал теорию, лежащую в основе такого метода, а в 1948 г. предложил термин голограмма (от греческого голос – полный и грам – записанный). Г. продемонстрировал возможности своего подхода, используя не электронные пучки, а световые лучи. И в наши дни голография используется в основном как оптический, а не электронно-оптический метод.

Используя свойство волн, известное как «разность фаз», голограмма фиксирует информацию, отсутствующую в обычной фотографии, – расстояние от каждой части предметного пространства до пленки. Считается, что две пересекающиеся волны, распространяющиеся в пространстве, находятся в фазе в некоторой точке пространства, если в этой точке пик одной волны совпадает с пиком другой, а впадина – со впадиной. В таких точках две волны порождают новую волну с амплитудой, превышающей амплитуду каждой из двух начальных волн. В других точках пространства пики одной волны могут совпасть со впадинами другой, в этом случае волны гасят друг друга (находятся в противофазе). Если две волны распространяются от источника света до эмульсии по различным путям, то окажутся ли они по достижении пленки в фазе, зависит от разности пройденных ими расстояний.

Чтобы получить голограмму какого-либо предмета, пучок света расщепляют на два. Один из «дочерних» пучков, называемый опорным, идет прямо к пленке, другой, прежде чем попасть на нее, отражается от предмета. Так как два пучка, прежде чем встретиться в одной и той же точке пленки, проходят различные расстояния, они порождают интерференционную картину: узор из темных и светлых пятен, соответствущих точкам на пленке, в которых приходящие волны находятся в противофазе или фазе. Интерференционная картина не имеет никакого сходства с предметом, но стоит пропустить сквозь нее пучок света, тождественный опорному, как он расщепляется на два – в точности таких же, какие первоначально упали на пленку. Глядя на эти пучки, наблюдатель увидит трехмерное изображение предмета.

Голографический эффект проявляется особенно отчетливо, когда все световые волны в исходном нерасщепленном пучке совпадают по фазе. Такой свет, называемый когерентным, может быть получен только с помощью лазера. Именно поэтому открытие Г. не было по достоинству оценено до изобретения лазера в 1960 г. Голография применяется в самых различных областях, в том числе в медицине, картографии, диагностике сбоев в быстродействующем оборудовании, а в последнее время используется для хранения и обработки информации в компьютерах.

В 1949 г. Г. покинул БТХ и стал адъюнкт-профессором по электронике в Имперском колледже по науке и технике при Лондонском университете. В 1958 г. он стал профессором прикладной электроники. В 1967 г. Г. вышел в отставку и работал консультантом в лабораториях Си-би-эс в Стамфорде (штат Коннектикут), сохранив за собой служебный кабинет и часть привилегий в Имперском колледже.

В 1971 г. Г. была присуждена Нобелевская премия по физике «за изобретение и разработку голографического метода».

В своей Нобелевской лекции он коснулся темы, которая впервые привлекла его внимание в годы войны, – роли науки и техники в обществе. «Мы ушли вперед на целый день творения по сравнению с основной технологией, созданной [Альфредом Нобелем] и его современниками, – сказал Г. – Социальные последствия новых технологий огромны... Многие из нас подозревают, что природа человека замечательно приспособлена к тому, чтобы вывести нас из джунглей и пещер на современную высокую стадию промышленной индустриализации, но не к тому, чтобы в течение продолжительного времени безмятежно пребывать на этой высоте».

Выйдя в отставку, Г. много разъезжал с лекциями, продолжал свои исследования (в том числе работу по созданию проектора для трехмерных кинофильмов), писал статьи. Хотя в 1974 г. он перенес инсульт, лишивший его способности читать и писать, Г. продолжал поддерживать контакты со своими коллегами и следил за их работами. Когда в 1977 г. в Нью-Йорке был открыт музей голографии, Г. стал его первым посетителем.

В 1936 г. Г. вступил в брак с Марджори Батлер, его сотрудницей в БТХ. Он умер 9 февраля 1979 г. в одной из лондонских частных клиник.

Г. был членом Лондонского королевского общества, почетным членом Венгерской академии наук и кавалером Ордена Британской империи. Он был награжден медалью Томаса Юнга Лондонского физического общества (1967), медалью Румфорда Лондонского королевского общества (1968), медалью Альберта Майкельсона Франклиновского института (1968), почетной медалью Института инженеров электротехники и электроники (1970) и премией Хольвека Французского физического общества (1971). Г. был удостоен почетных степеней Саутхемптонского университета, Дельфтского технологического университета, университета графства Сюррей, Нью-йоркского, Колумбийского и Лондонского университетов.