XXI век — время великих технологических открытий. Оно затронуло и развитие лазера. Человечество давно изучило природу этого явления: люди открыли много его свойств, постепенно подходят к новым, а также используют его в разных областях.
Кинематограф научил нас тому, что лазер — это ярко, интересно по звучанию и необычно. Но на деле это выглядит совсем по-другому.
Для начала: что такое лазер и как его разработали
История выделяет несколько этапов в развитии лазера:
1. Альберт Эйнштейн, 1917 год. Тогда Эйнштейн сформулировал теорию «Вынужденного излучения» — электроны способны излучать свет с одной длиной волны. То есть фактически он в своей теории представил некий электромагнитный излучатель.
Эйнштейн руководствовался теорией, и нет никаких доказательств, что он заранее предсказал природу открытия, связанного с его предположением.
2. 1955 год — эксперименты российский ученых Александра Прохорова и Николая Басова из Института физики Академии наук CCCP.
Но они разрабатывали устройство мазера — конструкции, недоступной для человеческого глаза.
3. 1957 год. Чарльз Таунс создал первую конструкцию современного лазера. В свою очередь это был светогенерирующий прибор.
4. В 1960-м Теодор Мейнман на основе рубина разработал первый в мире лазер.
Лазер — это устройство, преобразующее световую, тепловую и другие виды энергии в энергию различного потока излучения. Проще говоря, основной задачей лазера является производство потока света с огромной концентрацией.
Лазеры не встречаются в природе, потому что это продукт мысли человечества.
В основе работы лазера используется принцип атома — занимать определенные орбиты вокруг ядра. К атому переходит квант энергии — это переводит его в возбужденное состояние, и начинается перемещение электронов.
Как он применяется?
Вопреки кинематографу, который чаще всего пропагандирует одну область использования лазера (военная промышленность), у лазера масса применений.
Во-первых, лазер используется для резки твердых веществ.
Во-вторых, лазер используется в медицине. Сейчас очень развита лазерная хирургия. Работает она следующим образом: лазер концентрируется в местах скопления энергии, что позволяет ему расщепить ткань. Огромный плюс этого метода проведения операции — бескровность и стерильность раны. Лазер, а конкретно лазерная хирургия используется во многих отраслях медицины.
В-третьих, лазер дает людям возможность для записи и обработки информации. Речь идет в первую очередь о работе с компакт-дисками. Специальное устройство внутри компьютеров сканирует диск маломощным лучом. Так происходит считывание информации. При этом вся информация должна быть записана в двоичном коде. Для этого лазер выжигает на поверхности диска микроскопические впадины, с которых потом и считывается информация.
В-четвертых, лазеры используются в космических исследованиях. Например, марсоход Curiosity использует лазерный спектрометр для считывания химического состава некоторых породах Марса.
Или, например, ученые даже использовали лазер для измерения расстояния между Землей и Луной.
В-пятых, конечно же, лазер применяется при создании оружия. Например, в США тестировали специальный истребитель, способный с помощью лазера уничтожать не очень быстрые объекты. Например, беспилотники.
Или еще одна разработка ВВС США: весной они запустили док-амфибию USS Portland — это корабль, способный с помощью лазера уничтожать беспилотники, находясь на воде. США не распространяли информацию об этом оружии. Но, по данным Международного института стратегических исследований за 2018 год, его приблизительная мощность составляет 150 кВт.
А возможно ли создать такое оружие, как в «Звездных войнах»?
Оружие, которое сейчас разрабатывают мировые ученые — это тишина и просто разрушительный эффект. А в мультфильмах и «Звездных войнах» было пиу-пиу, световое шоу и тот же разрушительный эффект.
Можно предположить, что во всех областях, кроме военной, не нужно такое звуковое и световое оснащение при использовании лазера. Да и его никак не удастся получить. Дрэйк Энтони учится в Южном Иллинойсе и в свободное время собирает различные вещи из фильма. Он уже собрал прототип светового меча и теперь думает над концептом летающего скейтборда (как в «Назад в будущее»).
Но его световой меч сильно отличается от того, что был в «Звездных войнах». В фильме это довольно толстый клинок с эффектным звуковым сопровождением. У Энтони это длинный пучок света фиолетового оттенка.
Почему не получается сделать меч, как в знаменитом кинособрании Лукаса? Объясняет Энтони: «Просто очень трудно собрать излучение именно такой толщины. Это точно потребует много энергии. И это точно нанесет какой-то урон изобретателю».
Под сомнение Энтони ставит и лазерные пушки. Он считает их одним большим мифом писателей и режиссеров, потому что на самом деле лазер движется значительно быстрее тех снарядов, что использовали, например, штурмовики Империи.
Что касается кораблей вроде «Звезды смерти», то вот что сказал Энтони: «Для того, чтобы собрать оружие, способное уничтожать планеты, нужно обуздать энергию, которая есть у Солнца. Сейчас это нереально».
Энтони на собственном примере показал: лазерное оружие возможно, но оно будет не таким мощным, как думают все любители «Звездных войн». В фильме те же мечи дырявили стальные двери за несколько секунд, Энтони за это же время воспламенял обычный лист бумаги. Но в теории все возможно: в 2017 году авторы журнала Laser and Photonics Reviews доказали, что алмазы могут усиливать мощность подобных конструкций.
