CC BY
24
Научная школа академика Степанова
Революционный сдвиг в технике и технологиях, который пришелся на 30- 80-е гг. прошлого века, характеризуется мощным уровнем развития квантовой механики и электродинамики, лазеров, нелинейной и когерентной оптики, созданием новых оптических технологий, неотъемлемым образом связанных с современным обществом. На эти годы пришелся расцвет творческого гения Бориса Ивановича Степанова.
£
Ретроспектива его работ позволяет представить широту и глубину его научных взглядов, умение выбрать для исследования самую существенную научную проблему, стремление целиком и полностью отдаваться делу. Знание, трудолюбие, талант исследователя в сочетании с мудростью педагога Степанова во многом способствовали рождению новых научных направлений, которые и сегодня успешно продолжают его многочисленные приемники и последователи.
Первая публикация Б.И. Степанова в «Журнале экспериментальной и теоретической физики» (1935 г.) была связана с применением недавно созданной квантовой теории спектров атомов и молекул к объяснению тонкого расщепления метаста-бильных уровней азота на основе экспериментальных данных В.М. Чулановского [1]. Эта статья, как и последующие две, относятся к ленинградскому периоду деятельности Бориса Ивановича в Государственном оптическом институте. Важнейшими направлениями его исследований в то время были разработка теории и расчет колебательных спектров многоатомных молекул (совмест-
но с М.В. Волькенштейном и М.Л. Ельяшевичем), а также анализ проявлений водородной связи в структуре спектров оптического поглощения [2, 3]. Работы по теории колебательных спектров многоатомных молекул в 1950 г. отмечены Государственной премией СССР.
Минский период деятельности Б.И. Степанова, который начался в 1953 г., связан с теорией люминисценции и поглащения света [4-7]. Отталкиваясь от трудов С.И. Вавилова как основополагающих и содержащих в большом количестве постановочные и проблемные вопросы, Степанов на основе широкого использования вероятностного (балансного) метода расчета распределения на-селенностей энергетических уровней люминисцирующих объектов и учета процессов термолизации делает ряд принципиальных выводов о свойствах люминесценции и поглощения света. Так, в совместно с В.В. Антоновым-Ро-мановским, М.В.Фоком и А.П. Ха-палюком впервые показано, что энергетический выход люминесценции может быть больше единицы. Установлено также, что при определенных условиях на фоне широкополосного равновес-
ного теплового излучения могут наблюдаться спектральные провалы, другими словами, возможна отрицательная люминесценция -явление, впервые предсказанное в работе [5]. Обобщая этот результат, Борис Иванович наряду с отрицательной люминесценцией вводит и понятие отрицательного фотоэффекта, развивает основы спектроскопии отрицательных световых потоков.
Используя метод балансного равновесия и предполагая, что в сложных молекулах процесс восстановления термодинамического равновесия в системе колебательных состояний происходит за очень короткие промежутки времени (10-10-10-12 сек.), Степанов получает универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценцией сложных молекул, теперь носящее его имя [6].
Обращаясь к еще одному кругу вопросов, инициированных Вавиловым, - классификации вторичного свечения - Б.И. Степанов совместно с П.А. Апанасеви-чем обосновывают принцип такой классификации как наличие (люминесценция) или отсутствие (рассеяние) промежуточных процессов между актами «исчез-
Ф
а
2 СО
В мире науки
НАУЧНАЯ ШКОЛА ОПТИКИ И ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКИ
Основатель - Борис Иванович Степанов
Учителя - Апанасевич П.А., Рубанов А.С., Грибковский В.П., Самсон А.М., Бураков В.С., Бокуть Б.В., Федоров Ф.И.*, Рубинов А.Н.
Лазерная физика
Рубинов А.Н. Лойко Н.А.
Мостовников В.А. Кунцевич Б.Ф.
Самсон А.М. Бушук Б.А.
Бураков В.С. Эфендиев Т.Ш.
Грибковский В.П. Немкович Н.А.
Яблонский Г.П. Асимов М.М.
Гапоненко С.В. Плавский В.Ю.
Кононенко В.К. Желтов Г.И.
Рябцев Г.И. Лапина В.А.
Гурский А.Л. Батище С.А.
Луценко Е.В. Карпушко Ф.В.
Орлов Л.Н. Синицын Г.В.
Ясинский В.М. Чалей А.В.
Савва В.А. Воропай Е.С.
Нелинейная оптика
Апанасевич П.А. Орлович В.А. Бокуть Б.В. Казак Н.С. Афанасьев А.А. Сердюков А.Н. Круглик Г.С. Запорожченко В.А. Сотский Б.А. Хаткевич А.Г. Белый В.А. Курилкина С.Н. Грабчиков А.С.
Квантовая оптика
Килин С.Я. Низовцев А.П. Чижевский В.Н. Могилевцев Д.С. Корольков М.В. Хорошко Д.Б.
Голография
Рубанов А.С. Ивакин Е.В. Кабанов В.В. Толстик А.Л. Танин Л.В.
Оптика анизотропных сред и интегральная оптика
Федоров Ф.И. Гончаренко А.М. Филиппов В.В. Редько В.П. Барковский Л.М. Хапалюк А.П. Бельский А.М.
Молекулярная спектроскопия
Жбанков Р.Г. Марупов Р.М. Третинников А.М. Андрианов В.М.
Оптика рассеивающих сред
Иванов А.П. Лойко В.А. Пришивалко А.П. Чайковский А.П. Кабашников В.П. Хайрулина А.Я. Зеге Э.П. Кацев И.Л.
ОПТИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
э$Ан .вшаа) пр [епгг ¡г ^пеленг
I"// ЦГтюгикичк^гИкщуООич
о
X X
5
X
"Одновременно основатель школы по теоретической физике
новения первичных фотонов и возникновения вторичных» [7].
Последующие работы связаны с эпохой возникновения и развития лазерной физики, нелинейной и когерентной оптики [8-13]. В 1960 г., в год появления статьи Т. Маймана по первому наблюдению лазерного эффекта, Степанов совместно с В.П. Грибков-ским публикуют расчет нелинейной зависимости параметров поглощения и люминесценции от интенсивности падающего излучения - нелинейно-оптических эффектов, играющих важную роль в функционировании лазеров [8]. Публикация 1961 г. содержит расчет одного из базовых элементов лазера - открытого плоскопараллельного резонатора [9]. Наряду с работой [10] они стали основой для создания инженерных методов расчета лазерных систем, получивших широкое применение и отмеченных Государственной премией БССР.
Под авторством Б.И. Степанова и П.А. Апанасевича публикуется развитый ими вариант теории вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), обнаруженного
в США лишь в 1962 г. Так, были заложены основы большой серии теоретических и экспериментальных исследований ВКР, интенсивно проводимых и в настоящее время. В этот же период выходят в свет результаты первого наблюдения оптической генерации в растворах сложных молекул (красителей) [12]. Выполненная совместно с А.Н. Рубиновым и В.А. Мостовниковым работа послужила началом создания нового типа лазеров - плавнопере-страиваемых лазеров на красителях, за которые в 1972 г. им была присуждена Государственная премия СССР.
Б.И. Степанов, Е.В. Ивакин и А.С. Рубанов впервые наблюдали новый когерентно-оптический эффект - динамическое обращение волнового фронта, которое стало основой для нового направления динамической голографии [13]. За эти работы в 1982 г. коллектив был отмечен Государственной премией СССР.
Академик Степанов большое внимание уделял популяризации научных достижений и истории науки. Примером тому его работа
«Оптика» Ньютона» [14]. Тщательность в выборе представляемого материала, доказательное изложение исторических фактов и предположений и, несомненно, эмоциональность, с которой Борис Иванович пишет о науке и ученых, их влиянии на историю и современность, заставляют нас по новому оценить его роль в развитии отечественной науки. До сих пор остается актуальным его высказывание в одном из публичных выступлений: «Большинство серьезных исследований нельзя строго отнести только к фундаментальным или только к прикладным. Дискуссии, которые возникают относительно роли академической науки, по существу часто беспредметны. Речь нередко идет о том, что важнее - фундаментальные или прикладные исследования. Это искусственная проблема. Фундаментальные науки, не ориентированные на решение перспективных задач техники и технологии будущего, оторваны от жизни, не дают значительных результатов. Прикладные науки, которые не нацелены на поиск новых методов и возможностей,
открывающихся перед ними в результате фундаментальных исследований, быстро вырождаются». И далее: «Лучшим примером тому является квантовая электроника... Она дала нам совершенно новые представления о взаимодействии света с веществом и одновременно - новые средства воздействия на природу».
Способность Степанова воспитывать и привлекать к исследованиям талантливых ученых, их активная и результативная совместная деятельность привели к формированию признанной в мире белорусской научной школы оптики и лазерной физики, родоначальником и основателем которой он является по праву. К основоположникам школы, ее первым учителям относятся выдающиеся ученые, работавшие вместе с ним: П.А. Апанасевич, А.Н. Рубинов, А.С. Рубанов, В.П. Грибковский,
A.М. Самсон, В.С. Бураков, Б.В. Бо-куть и Ф.И. Федоров, одновременно ставший основателем белорусской школы теоретической физики.
Даже простое перечисление научных направлений школы, лидеров и далеко не полный перечень ученых, внесших существенный вклад в развитие этих направлений, показывает, насколько эффективной оказалась деятельность созданной Степановым школы. Развитие лазерной физики (А.Н. Рубинов,
B.А. Мостовников, А.М. Самсон,
B.П. Грибковский, Г.П. Яблонский,
C.В. Гапоненко, В.К. Кононенко, Г.И. Рябцев, А.Л. Гурский, Е.В. Лу-ценко, Л.Н. Орлов, В.М. Ясинский, В.А. Савва, Н.А. Лойко, Б.Ф. Кунце-вич, Б.А. Бушук, Т.Ш. Эфендиев, Н.А. Немкович, М.М. Асимов, В.Ю. Плавский, Г.И. Желтов,
В.А. Лапина, С.А. Батище, Ф.В. Кар-пушко, Г.В. Синицын, А.В. Чалей, Е.С. Воропай), нелинейной оптики (П.А. Апанасевич, В.А. Орлович, Б.В. Бокуть, Н.С. Казак, А.А. Афанасьев, А.Н. Сердюков, Г.С. Круглик,
B.А. Запорожченко, Б.А. Сотский, А.Г. Хаткевич, В.А. Белый,
C.Н. Курилкина, А.С. Грабчиков), квантовой оптики, а в настоящее время и квантовой информати-
ки (С.Я. Килин, А.П. Низовцев, В.Н. Чижевский, Д.С. Могилевцев, М.В. Корольков, Д.Б. Хорошко), голографии (А.С. Рубанов, Е.В. Ива-кин, В.В. Кабанов, А.Л. Толстик, Л.В. Танин), оптики анизотропных сред и интегральной оптики (Ф.И. Федоров, А.М. Гончаренко, В.В. Филиппов, В.П. Редько, Л.М. Барковский, А.П. Хапалюк,
A.М. Бельский), оптики рассеивающих сред (А.П. Иванов,
B.А. Лойко, А.П. Пришивалко,
A.П. Чайковский, В.П. Кабашни-ков, А.Я. Хайрулина, Э.П. Зеге, И.Л. Кацев), молекулярной спектроскопии (Р.Г. Жбанков, Р.М. Марупов, А.М. Третинников,
B.М. Андрианов) помимо получения ярких научных результатов заложило основу для создания в стране современной оптической отрасли, обеспечив ее высококвалифицированными кадрами, плодотворными идеями и преподавателями, способными дать качественное вузовское образование в области современной оптики и лазерной физики.
То, о чем мечтал в свое время Б.И. Степанов - широчайшее развитие лазеров и их применений практически во всех областях науки и технологий, - свершилось. Действительно, современная оптика - это интегрированная область науки, технологий и промышленности. Тенденции развития лазерной физики и современной оптики, часто называемой фотоникой, ставят перед учениками и последователями научной школы Степанова сложнейшие задачи перехода на новый уровень освоения уникальных возможностей света для освоения наномира, интеграции оптики с наноэлектроникой, генерации и управления одиночными фотонами, повышения точности измерений всех оптических приборов и измерений: от космической целевой аппаратуры до диагностики клеток, субклеточных и молекулярных структур, развития технологического применения лазеров в различных областях человеческой деятельности. Решить эти задачи можно, только активно занимаясь подготовкой научной смены - молодых
ученых, обращаясь к которым Борис Иванович говорил: «Наука и ремесленничество несовместимы. Чтобы стать настоящим ученым, нужно любить науку и отдать ей все силы своего ума и сердца».
Академик Степанов - выдающаяся личность, гордость отечественной науки. Он не только учил, но и сам отдавал делу развития науки, пропаганде и внедрению в практику ее достижений все свои силы и энергию. Его активная жизненная позиция и высокая гражданская ответственность, человечность при решении различных вопросов -образец преданности служения науке и искренней любви к ней.
Сергей КИЛИН,
главный ученый секретарь НАН Беларуси, член-корреспондент
Литература
1. Степанов Б. Тонкое строение метастабильных уровней азота // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1936. Т. Вып. 2. С. 99-100.
2. Волькенштейн М., Ельяшевич М., Степанов Б. Теория колебательных спектров многоатомных молекул // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1945. Т. 15. Вып. 2. С. 35-41.
3. Степанов Б.И. Закономерности в спектрах молекул, образующих водородную связь // Известия АН СССР. Серия физическая. 1945. Т. IX, №3. С. 201-202.
4. Антонов-Романовский В.В., Степанов Б.И., Фок М.В., Хапалюк А.П. Выход люминесценции системы с тремя уровнями энергии // Доклады АН СССР. 1955. Т. 105, №1. С. 50-53.
5.Степанов Б.И. Отрицательная люминесценция и отрицательный фотоэффект // Оптика и спектроскопия. 1956. Т. 1. Вып. 2. С. 125-130.
6. Степанов Б.И. Универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценции сложных молекул // Доклады АН СССР. 1957. Т. 112, №5. С. 839-841.
7. Степанов Б.И., Апанасевич П.А. Классификация вторичного свечения // Оптика и спектроскопия. 1959. Т. VII. Вып. 4. С. 437-445.
8. Степанов Б.И., Грибковский В.П. Нелинейные оптические явления в системе частиц с тремя уровнями энергии // Известия АН СССР. 1960. Т. XXIV, №5. С. 534-538.
9. Степанов Б.И. Накопление и расход радиации внутри плоскопараллельного слоя // Доклады АН БССР. 1961. Т. V, №12. С. 541-544.
10. Сцяпанау Б.1. Аптычныя уласц!васц! квантавых генера-тарау I узмацняльн!кау // Весц! АкадэмИ навук Беларускай ССР. Серыя ф!з!ка-тэхн1ч. навук. 1962, №2. С.17-25.
11. Степанов Б.И., Апанасевич П.А. Вынужденное комбинационное рассеяние внутри резонатора первичного ОКГ // Журнал прикладной спектроскопии. 1965. Т. 11. Вып. 1. С. 37-44.
12. Степанов Б.И., Рубинов А.Н., Мостовников В.А. Оптическая генерация в растворах сложных молекул // Письма в редакцию ЖЭТФ. 1967. Т. 5. Вып. 5. С. 144-148.
13. Степанов Б.И., Ивакин Е.В., Рубанов А.С. О регистрации плоских и объемных динамических голограмм в просветляющихся веществах // Доклады АН СССР. 1971. Т. 196, №3. С. 567-569.
14. Степанов Б.И. «Оптика» Ньютона // Журнал прикладной спектроскопии. 1977. Т. XXVI. Вып. 3. С. 387-396.
О X X
5
X
