Ольга Ларионова - НФ - Альманах научной фантастики. Выпуск 7

Продолжая исследования, Г. А. Аскарьян и В. И. Таланов из Горьковского радиофизического института выяснили совсем уж фантастические явления. Оказывается, рассчитав особенности взаимодействия среды и луча, — а они зависят и от плотности сред, и от интенсивности луча, — можно так увязать между собой оптические свойства среды и энергию луча, что поток энергии либо создаст как бы собственный невидимый канал распространения — волновод, либо сфокусируется в точку, мгновенно высвободив всю свою энергию, как говорят физики, «схлопнется». Причем эту точку можно подобрать в любом желаемом месте — все зависит от расчета.

Обычная волоконная оптика позволяет осуществить передачу светового луча по сколь угодно искривленной траектории и без заметных потерь. Ведь стеклянное волокно — волновод, по которому распространяется свет, можно изогнуть самым причудливым образом.

Но волновод есть волновод. Он даже более неудобен, чем провод. Его тоже приходится протягивать через естественные препятствия, а уж летательный аппарат снабдить энергией с его помощью просто невозможно.

Эффект Аскарьяна давал возможность обойтись без всяких волноводов. Луч в определенных условиях создавал себе как бы невидимые волоконца и распространялся почти без потерь.

Суть этого явления в тонких взаимодействиях пучка фотонов с атомами среды. Световой луч, как известно, представляет собой электромагнитное поле. Это поле втягивает в себя и ориентирует определенным образом атомы, как, грубо говоря, поле магнита, ориентирует железные опилки. Это, конечно, лишь приблизительная аналогия. Нелинейные эффекты в среде описываются уравнениями высших порядков и не все из этих уравнении мы можем решить. Но суть дела от этого не меняется. Луч воздействует на атомы среды, которые образуют невидимый волновод, воздействующий на сам луч. Вот и получается в конечном итоге, что свет, радиоволны и другие электромагнитные излучения сами себя фокусируют.

Оригинальная идея не противоречила уже известным данным о тонких эффектах в средах. Поэтому она не вызвала возражений и сразу же заинтересовала ученых многих стран.

В СССР идею Аскарьяна развили Л. В. Келдыш из Физического института имени Лебедева, американские фимзики Ч. Таунс в Л. Келли.

Теоретики разработали другие возможные механизмы замечательного эффекта. Они выдвинули предположение, что сама среда может перемещаться в области наибольшей амплитуды светового поля. Перемещение возможно и в такой экзотической среде, как плазма, только в этом случае роль атомов берут на себя электроны. Правда, если атомы устремляются в амплитудные максимумы, то электроны предпочитают области, где колебания световых волн меньше, но суть от этого не меняется. Вызываемое высокочастотным полем световой волны перемещение и создает самофокусировку луча, как будто расставляя на его пути неисчислимые миллионы микроскопических линз.

Уточним теперь в двух словах уже нарисованную схему самофокусировки. Свет ориентирует определенным образом атомы обычных сред, или электроны плазмы. Сейчас мы можем сказать точнее: свет вызывает своего рода перемещение атомов к тем точкам пространства, в которых колебания световой волны особенно велики. Возможны и другие механизмы самофокусировки. Не говоря о них, упомянем лишь, что теоретики МГУ С. А. Ахманов, Р. В. Хохлов и Ю. П. Райзер рассчитали различные варианты взаимодействия светового луча со средой при самофокусировке.

В октябре 1964 года видный американский физик Ч. Таунс с сотрудниками опубликовал статью, в которой также пришел к выводу о принципиальной осуществимости самофокусировки. Через несколько месяцев физики МГУ поставили первый эксперимент. Н. Ф. Пилипецкий и А. Р. Рустамов пропустили лазерный луч через кюветы с жидкими углеводородами и во всех случаях был зарегистрирован эффект самофокусировки: луч при определенной величине энергии сходился в тонкую нить.

Вот как буднично свершилась вековая мечта человека о нерасходящемся луче света, о концентрированных лучах энергии, которые можно передавать на большие расстояния.

Развитие научной идеи похоже на путь реки, которая, начавшись с небольшого живительного родника, приемлет в себя воды соседних рек, разветвляется и, подходя к устью, захватывает в полноводное русло все большие и большие площади бассейна.

Совсем недавно Аскарьян теоретически доказал, что эффект самофокусировки свойствен не только электромагнитному полю, различным световым и радиоизлучениям, но также может наблюдаться у ультра- и гиперзвуковых волн, возбуждаемых мощными лучами лазеров в плотных средах. Это происходит из-за нагрева среды в самом звуковом луче.