Открытия трех американских ученых, удостоенных награды в области физики, помогли создать современные телекоммуникационные сети -- включая Internet -- и цифровую фотографию. Волоконно-оптический кабель открыл путь к высокоскоростным соединениям, а устройства с зарядовой связью (Charge-Coupled Device, CCD) стали краеугольным камнем цифровой фотографии.
Сорок лет понадобилось для того, чтобы воздать должное этим великим людям, - свои работы они проводили в 60-е годы. Хорошо, что со здоровьем им повезло, сегодня ученым уже за 70 и за 80 (Нобелевская премия не присуждается посмертно).
Чарльз Као, кторого иногда называют отцом волоконно-оптической связи, отмечен за создание тонких стеклянных каналов, несущих цифровые данные, представленные в виде световых импульсов различной частоты. Родившийся в 1933 году в Шанхае, Као впоследствии перебрался в Англию, где и изобрел метод, позволивший значительно улучшить чистоту стекла, из которого изготавливается волоконно-оптический кабель.
Вторая половина денежной части Нобелевской премии, общий размер которой в этом году составил 1,4 млн долл., досталась Уилларду Бойлу (85 лет) и Джорджу Смиту (79 лет) за изобретение в 1969 году в лаборатории AT&T Bell Laboratories устройств с зарядовой связью.
В то время когда Као начал заниматься волоконно-оптической связью, оптические кабели и лазеры, передающие световые импульсы, уже существовали. Однако световой импульс по оптическому волокну можно было передать лишь на расстояние 20 метров, после чего световой поток рассеивался. Као поставил перед собой цель довести дальность устойчивой передачи до километра. Тогда многие ученые полагали, что виной всему мелкие дефекты -- трещины или полости в волокне, мешающие прохождению света.
В январе 1966 года Као, работавший в английской лаборатории Standard Telecommunication Laboratories, представил результаты своих исследований. Оказалось, что дело не в несовершенстве производства, а в самом материале: стекло было недостаточно чистым. Очищенное стекло, полученное из расплавленного кварца, стало более прозрачным, что упростило передачу света. В 70-е годы исследователям из компании Corning Glass Works удалось построить сверхчистый волоконно-оптический канал протяженностью в километр.
Во время вручения премии отмечалось, что общая длина современных оптических кабелей достигает миллиардов километров.
В сентябре 1969 года Бойлу и Смиту, работавшим в то время в лаборатории Bell Labs, пришла в голову идея, которую они тут схематично отобразили на доске в кабинете Бойла. Используя фотоэлектрический эффект, который был объяснен Альбертом Эйнштейном и принес ему в 1921 году Нобелевскую премию, двое исследователей предложили создать электронную память. Падая на поверхность кремния, свет выбивает оттуда электроны. Чем ярче свет, тем больше выбивается электронов.
В устройствах с зарядовой связью выбитые электроны собираются в крошечных колодцах и формируют один пиксел изображения. Общее изображение воссоздается на основе данных, полученных с помощью матрицы таких устройств.
Помимо бытовых фотоаппаратов, устройства с зарядовой связью открыли путь к созданию космических панорамных снимков, получаемых с помощью Hubble Space Telescope, а также марсианских открыток, присылаемых космическими зондами NASA.
По словам организаторов нобелевской церемонии, если все волоконно-оптические кабели мира связать в одну линию, они более 25 тыс. раз обогнут земной шар.
Лаборатория Standard Telecommunication Laboratories, в которой совершил свое открытие Као, в конечном итоге вошла в состав компании Nortel. В настоящее время он занимает пост председателя совета директоров компании ITX Services.
Последние достижения в области передачи данных по волоконно-оптическим каналам связаны с именами исследователей из Alcatel-Lucent, которые увеличили скорость передачи по самым быстрым океанским кабелям в десять раз, и ученых из Technion-Israel Institute of Technology, предложивших использовать стандартный волоконно-оптический телекоммуникационный кабель для обнаружения туннелей и полостей в грунте на глубине до 20 метров.
Это еще раз подчеркивает, что открытия, отмечаемые сегодня Нобелевской премией, нашли отражение в нашей повседневной жизни, и в этом заслуга многих людей. Кроме того, нельзя забывать о необходимости поддержки фундаментальных научных исследований, которые в современном обществе, к сожалению, выходят из моды.