НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1971 г. / ФИЗИКА / ДЕНИС ГАБОР

Денис Габор (Dennis Gabor)

5 юни 1900 г. – 9 февруари 1979 г.

Нобелова награда за физика

(За изобретяването и разработването на холографския метод.)

Унгарско-английският физик Денис (Денеш) Габор е роден в Будапеща и е най-големият от тримата синове на Адриена (Калман) Габор и Берталан Габор. До омъжването си майка му e актриса, а баща му, внук на евреин емигрант от Русия, с времето става директор на „Унгарската генерална въглищна компания“, най-голямото промишлено предприятие в Унгария. Родителите на Габор отделят сериозно внимание на възпитанието на децата си и създават в дома си атмосфера на възхищение от интелектуалните постижения. Като завършва местното училище, Габор постъпва в средното държавно училище „Миклош Толди“ , където се занимава с изучаване на езици, математика и природни науки. Още през тези години той проявява изявени способности по физика. Заедно със своя брат, Дьорд Габор, Денеш повтаря в домашната си лаборатория опитите, за които чете в научни книги и списания.

Габор е призован на военна служба през 1918 г. и няколко месеца преди края на Първата световна война е изпратен на офицерски курсове, готвещи артилеристи и кавалеристи. През есента на 1918 г. получава назначение на италианския фронт. От Италия е преместен в Унгария и през ноември 1918 г., когато свършва войната, е демобилизиран.

След завръщането си в родината Габор постъпва в Будапещенския технологичен университет, където избира специалността инженер-механик с четиригодишен курс на обучение, защото да получи работа в Унгария с диплома на физик по това време е невъзможно. Когато учи в трети курс, Габор е призован отново в армията. Като противник на монархията, реставрирана в Унгария през 1920 г., той не се подчинява на призовката и отива в Берлин, за да продължи образованието си в Берлинския технически университет, който завършва през 1924 г. с диплома на инженер. По това време той ходи често и в Берлинския университет, където слуша лекции на известни учени като Макс Планк, Валтер Нернст, Макс фон Лауе, а също така посещава семинар на Алберт Айнщайн.

След като получава през 1927 г. докторска степен по електротехника Габор работи във физическата лаборатория на компанията „Сименс и Халске“ в Сименсщад. Сред нещата, които постига там, е изобретяването на кварцова живачна лампа. Скоро след идването на Хитлер на власт през 1933 г., когато изтича договорът му със „Сименс и Халске“, Габор се връща в Унгария. Работейки като външен сътрудник към лабораторията на Научно-изследователския институт за електронни лампи „Тунсграм“, той създава нов вид флуоресцентна лампа, която нарича плазмена. Като няма възможност да продава патента за своето изобретение в Унгария, Габор решава да имигрира в Англия. Там успява да намери място в „Бритиш Томсън-Хюстън“ (БТХ), където работи от 1934 до 1948 г. През 1946 г. Габор получава британско поданство.

В БТХ Габор се опитва да усъвършенства своята плазмена лампа, но след две години проектът е изоставен заради непреодолими технически трудности. От 1937 до 1948 г. той се занимава главно с електронна оптика – област от физиката, изучаваща начините за управление на електронните снопове и тяхното фокусиране. По време на Втората световна война работата на Габор в тази насока е преустановена. Въпросът е в това, че тогава той все още не е английски поданик и затова официалните власти забраняват непосредственото му участие във военни програми. Отхвърлен е и опитът му да постъпи в армията, макар че по-късно е записан в списъка на чужденците, ползващи се с особени права. Така Габор може да продължи своите изследвания, но няма достъп до секретна информация. Именно затова през военните години той работи в малка къща извън пределите на строго охраняваната територия на БТХ. Без да знае за работата по радара, Габор създава система, която според неговия замисъл трябва да открива самолетите по топлината на техните мотори.

Войната донася промени и в личния живот на Габор. През декември 1938 г. идва на гости брат му Андре и Габор го убеждава да остане в Англия за постоянно. Той кани настоятелно при себе си и своите родители, но те се връщат в Унгария малко преди Хитлер да завземе Полша. Бащата на Габор умира през 1942 г., а майка му преживява войната и през 1946 г. се мести при него.

Малко преди края на войната Габор се връща към изследванията си по електронна оптика и започва работа, която в края на краищата го довежда до създаването на холографията. Първоначално той си поставя задачата да усъвършенства електронната леща – устройство, което фокусира електронните снопове така, както стъклената леща фокусира светлинните лъчи. Подобна леща се използва основно в електронния микроскоп, изобретен през 1933 г. от Ернст Руска. Габор позволява да се получи силно увеличено изображение с помощта на насочен към обекта сноп електрони и фокусиране след това на отражението им върху специално обработен екран. Според квантовата механика електроните, както и светлината, имат вълнови свойства. Тъй като дължините на вълните на бързите електронни са по-малки от дължините на светлинните вълни, електронният микроскоп позволява да се различат много по-дребни детайли от оптическия. През 30-те години разрешаващата способност на електронните микроскопи се ограничава от недостатъци, присъщи на електронните лещи. Пределните равнища на увеличаване на лещите изкривяват изображението, което води до загуба на част от информацията.

Габор започва да се интересува от въпроса може ли да се вземе некачествено електронно изображение, съдържащо цялата информация, и „да се поправи“ с оптични средства? Иначе казано, той решава да използва светлината, за да увеличи и прочете изображението, получено с помощта на електронните снопове. През 1947 г. Габор разработва теория, лежаща в основата на такъв метод. А през 1948 г. предлага термина холограма (от гръцката дума ὅλος – пълен, и γραμμή - записан). Габор демонстрира възможността на своя подход, като използване електронни снопове на светлинни лъчи. И в наши дни холографията използва основно оптичния, а не електронно-оптичиня метод.

Използвайки свойството на вълните, известно като "фазова разлика", холограмата фиксира информация, отсъстваща в обикновената фотография - разстоянието от всяка част на предметното пространство до плаката. Приема се, че две пресичащи се вълни, разпространяващи се в пространството, се намират във фаза в някоя точка от пространството, ако в тази точка върхът на една вълна съвпада с върха на друга, а падината - с падина. В такива точки две вълни пораждат нова вълна с амплитуда, по-голяма от амплитудата на всяка от двете начални вълни. В други точки на пространството върховете на една вълна могат да съвпадат с падината на друга. В такъв случай вълните се погасят (намират се в противофаза). Ако две вълни се разпространяват от източника на светлина до плаката по различни пътища, ще се окажат ли те след достигането ѝ във фаза, зависи от разликата в изминатите от тях разстояния.

За да се получи холограма на някакъв предмет, снопът светлина се разделя на два снопа. Единият от „дъщерните“ снопове, наречен опорен, се движи право към плаката, другият, преди да попадне върху нея, се отразява от предмета. Тъй като двата снопа, преди да се срещнат в една и съща точка на плаката, изминават различно разстояние, създават интерференционна картина: тъмни и светли петна, съответстващи на точките на плаката, в които идващите вълни се намират в противофаза или във фаза. Интерференционната картина няма никакво сходство с предмета, но когато се пропусне през нея сноп светлина, тъждествен на опорния, той се разделя също на два снопа - точно такива, каквито първоначално са паднали върху плаката. Като гледа тези сопове, наблюдателят вижда тримерно изображение на предмета.

Холографският ефект се проявява особено отчетливо, когато всичките светлинни вълни в изходния неразделен сноп съвпадат по фаза. Такава светлина, наречена кохерентна, може да бъде получена само с помощта на лазер. Именно затова откритието на Габор не е оценено по достойнство до изобретяването на лазера през 1960 г. Холографията се използват в най-различни области, включително в медицината, картографията, диагностиката на дефекти в оборудвания, а в последно време се прилага и за запазване и обработка на информацията в компютрите.

През 1949 г. Габор напуска БТХ и става адюнкт-професор по електроника в Имперския колеж по наука и техника към Лондонския университет. През 1958 г. той става професор по приложна електроника. През 1967 г. излиза в оставка и работи като консултант в лабораториите на Си-Би-Ес в Станфорд (щат Кънектикът), като запазва служебния си кабинет и част от привилегиите си в Имперския колеж.

Излизайки в оставка, Габор пътува много с лекции, продължава своите изследвания (включително работата си по създаване на проектор за тримерни кинофилми), пише статии. Макар че през 1947 г. прекарва инсулт, който го лишава от способностите да чете и пише, Габор продължава да поддържа контакти със своите колеги и да следи тяхната работа. Когато през 1977 г. е открит музей холографията в Ню Йорк, Габор е първият негов посетител.

През 1936 г. Габрово жени за Марджъри Бътлър, негова сътрудничка в БТХ. Умира в една от лондонските частни клиники.

Габор е член на Лондонското кралско дружество, почетен член на Унгарската академия на науките и кавалер на Ордена на Британската империя. Ннаграден с медала Томас Юнг на Лондонското физическо дружество (1967 г.), с медала Рамфорд на Лондонското кралско дружество (1968 г.), с медала Алберт Майкълсън на института „Франклин“ (1968 г.), с почетния медал на Института на инженерите електротехници и електроници (1970 г.) и с наградата Холвек на Френското физическо дружество (1971 г.). Удостоен е с почетни степени на Саутхемптънския университет, на Дюселдорфския технологичен университет, на университета на графство Сурей, на Колумбийския, Нюйоркския и Лондонския университет.

Превод от руски: Павел Б. Николов