Тим Скоренко - Изобретено в СССР

К концу 1960-х СССР полноправно участвовал в «лазерной гонке», поэтому практический результат не заставил себя ждать. Расширение диапазона длин волн существующих лазеров было важной задачей – это открывало новые возможности для науки и промышленности.

В 1971 году группа Басова, включавшая также Юрия Попова и Владимира Данилычева, представила в Физическом институте совершенно новый тип лазера – собственно эксимерный. Рабочей средой в нём служила ещё не смесь благородного газа и галогена, а чистый димер ксенона Xe 2. Длина волны составляла 172 нанометра – на тот момент это был самый коротковолновый лазер в мире.

Новую схему тут же взяли на вооружение иностранные учёные, и началась разработка эксимерных лазеров других типов. Самое известное развитие темы было сделано в 1975-м: в том году четыре исследовательские группы из Avco Everett, Sandia, Northrop и U. S. Naval Research Laboratory независимо друг от друга (!) пришли к концепции смешивания благородных газов с галогенами. В первых трёх лабораториях получили эксимерный лазер на ксенон-броме, в четвёртой – на ксенон-хлоре. Такая плотность результатов – свидетельство того, что «лазерная гонка» велась не только между государствами, но и между лабораториями.

Почему же эксимерные лазеры так важны?

Во-первых, они являются одним из важнейших современных инструментов микрохирургии. Почти все биологические ткани очень хорошо поглощают ультрафиолетовое излучение, и при уменьшении длины волны поглощение резко растет. Поэтому УФ-излучение проникает в ткани на очень малую глубину, отдавая тонкому слою всю энергию светового импульса (а она у эксимерных лазеров достаточно велика). В результате происходит практически мгновенное нагревание очень небольшого фрагмента до высокой температуры, ткань разрушается, а продукты её разрушения испаряются. Все это происходит настолько быстро и настолько локально, что ни тепло, ни продукты разрушения не успевают распространиться к соседним участкам ткани, которые остаются невредимыми. Этот процесс называется лазерной абляцией. Человек не испытывает никаких болевых ощущений, а удалять можно исключительно тонкие слои и фрагменты, не затрагивая окружающие ткани. Такое использование эксимерного лазера запатентовала (US 4784135) в 1988 году группа американских физхимиков из компании IBM: Рангасвами Шринивасан, Сэмюэль Блум и Джеймс Винн. Их патент касался стоматологической хирургии, но впоследствии эксимерные лазеры начали применять в дерматологии, например для удаления псориазных пятен и витилиго, а также в кардиохирургии.

Особенно активно эксимерные лазеры используются в хирургии глаза. Если вы слышите словосочетание «лазерная коррекция зрения», то с наибольшей долей вероятности речь идёт именно об эксимерном лазере. Например, широко распространён лазерный кератомилёз – хирургическое исправление рефракционных свойств роговицы путём испарения тонкого слоя её ткани в нужных местах, рассчитанных специальной программой (эта операция также известна под аббревиатурой LASIK).

Широкое применение эксимерные лазеры нашли в микроэлектронике, причём здесь их начали использовать задолго до первого медицинского патента, ещё в 1982 году. В частности, эксимерные лазеры используются в современных фотолитографических машинах для изготовления микроэлектронных чипов. Обычно это лазеры «криптон – фтор» и «аргон – фтор» с длинами волн 248 и 193 нанометра соответственно.

Многие слышали о законе Мура: «Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца». Этот закон был сформулирован в 1965 году, и уже довольно скоро он должен перестать действовать, поскольку бесконечное уменьшение физических объектов (транзисторов) невозможно. Именно эксимерные лазеры обеспечивали соблюдение этого закона последние 20 лет.

«Лазерная гонка» не прекращается и сегодня. Новые типы лазеров и их отдельных элементов (в частности, резонаторов) появляются ежегодно, причём нередко описания изобретений звучат более чем экзотично. Например, в 2016 году германо-шотландская исследовательская группа создала лазер на материале биологического происхождения – модифицированном зелёном флуоресцентном белке (eGFP), вырабатываемом некоторыми видами медуз. По своему типу он относится к поляритонным лазерам – специфической разновидности полупроводниковых устройств.

Троичная логика – это частный случай многозначной логики. В троичной логике элемент может принимать не два значения, а три. Однако существует чёткая троичная логика с однозначно заданными значениями (например, 0, 1, 2 или –1, 0, +1) и нечёткая, где одно, два или все три значения могут быть нечёткими (например, «истинно», «ложно» и «неопределённо»).

Наиболее известна трёхзначная логика, разработанная американским математиком Стивеном Коулом Клини, а первую в истории трёхзначную логику выделил в математическую модель польский философ и логик Ян Лукасевич в 1920 году (третьим значением в логике Лукасевича было «нейтрально»). Обратите внимание: это произошло значительно позже, чем Фаулер построил свою механическую машину: тот практически не опирался на теорию, а проектировал механизм для сугубо практических вычислительных целей.

Надо сказать, что Лукасевич не удовлетворился созданием троичной логики и довёл свою теорию до абсолюта, введя понятие уже упомянутой многозначной логики, где количество принимаемых значений может быть бесконечным. Наиболее известен его труд «Аристотелевская силлогистика с точки зрения современной формальной логики», вышедший в 1951 году и многократно переиздававшийся после того, как в 1956-м Лукасевич умер.

Здесь следует сделать одно важное замечание. Многозначная логика – это сложный инструмент, который применяется для решения специфических логических задач, например в теории автоматического управления или, как ни странно, в лингвистике. На практике же реализовать механизмы многозначной логики трудно, и, что важнее, она не даёт значительных преимуществ по сравнению с использованием привычной нам двоичной системы (точнее, преимущества многозначной логики не стоят тех трудностей, с которыми связано её использование в реальной жизни).

И пожалуй, единственным исключением из этого правила является троичная логика, которая всё-таки нашла себе применение в материальном мире.

В апреле 1952 года в лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством Иосифа Брука начали работу над третьей после МЭСМ и М-1 советской электронно-вычислительной машиной, получившей индекс М-2. Параллельно в других научных центрах строились ещё два ламповых гиганта – БЭСМ-1 для Академии наук и предсерийная «Стрела» для КБ-1 (ныне НПО «Алмаз»). М-2 планировалось смонтировать на кафедре вычислительной математики механико-математического факультета МГУ, но, когда к 1955 году машина была окончена, собрана в четырёх шкафах и отлажена, планы руководства поменялись и ЭВМ осталась в лаборатории электросистем, где в течение 15 лет решала задачи, поступавшие от различных институтов.