Сможет ли Россия конкурировать? История инноваций в царской, советской и современной России - Лорен Р. Грэхэм

Транзисторы – одно из важнейших открытий ХХ века. Их изобретение было таким же стимулом для развития промышленности, как изобретение парового двигателя. Но мало кому на Западе известно, что первым человеком в мире, продемонстрировавшим, как полупроводниковые кристаллы могут усиливать и создавать высокочастотные радиосигналы, был русский изобретатель. Этот же человек в 1920-х годах создал транзисторный радиоприемник, провел важные исследования в области светодиодов. Несколько десятилетий спустя некоторые западные исследователи, узнавшие о его работе, были поражены, насколько близко он подошел к созданию транзисторов. Но, несмотря на это, сегодня в числе мировых лидеров по производству транзисторов, компьютерных чипов или диодов нет ни одной российской компании. Причина этого провала объясняется политическими, экономическими, институциональными факторами. Но вовсе не техническими.

«Мы знакомы с плодами выдающейся работы, которая велась в области физики твердого тела в Советском Союзе, и знаем имена многих ваших ученых, которые внесли значительный вклад в наши знания», – отмечал Джон Бардин, нобелевский лауреат по физике, в ходе своего визита в Москву в 1960 году.

Полупроводники – сердце революции, произошедшей в области электронного приборостроения в последние 60 лет. Транзисторы являются одним из видов приборов с полупроводниками, сегодня миллиарды транзисторов используются в устройствах связи, компьютерах, других приборах, давно заменив вакуумные лампы, применявшиеся ранее. Они выполняют задачу регулирования и усиления электрического тока. В большинстве случаев транзисторы обладают рядом преимуществ по сравнению с вакуумными трубками, в частности малым размером, надежностью, эффективностью. И низкой ценой. Полупроводниковые технологии стимулировали интеллектуальную мощь человека, как паровой двигатель умножил его физические возможности. Подобно тому как паровой двигатель был, вероятно, величайшим изобретением XVIII века, транзистор стал величайшим открытием ХХ столетия{97}.

Большинство людей, знакомых с историей полупроводниковых технологий, относят ее зарождение к послевоенному периоду. Изобретение транзистора обычно приписывают американским ученым Уильяму Шокли, Уолтеру Хаузеру Браттейну и Джону Бардину, о чьей работе Лаборатория Белла объявила в 1948 году (в 1956 году они получили Нобелевскую премию по физике). В 1954 году компания Texas Instruments выпустила на рынок первый транзисторный радиоприемник. Однако очень немногим на Западе известно, что пионером в области исследований полупроводников был русский ученый Олег Лосев, который еще в 1922 году в Нижнегородской радиолаборатории, до переезда ее в Ленинград, создал действующие транзисторные радиоприемники и передатчики{98}.

Хотя у Лосева не было университетского образования, он провел исследование, которое документально отражено в научной литературе (Лосев опубликовал 43 научные статьи, имел 16 патентов и авторских свидетельств).

Лосев был первым человеком в мире, который продемонстрировал, что полупроводниковые кристаллы могут усиливать и создавать высокочастотные радиосигналы{99}. В 1922 году он сделал радиопередатчик на кристаллах цинкита и детекторный приемник, в роли которого был угольный волосок. Позднее в роли приемника выступила стальная игла. Радиоприемник потреблял очень мало энергии: для питания было достаточно трех-четырех батареек для карманного фонаря. Радио Лосева было известно как «кристадин» и пользовалось популярностью среди радиолюбителей, которых во многих странах становилось все больше и больше. В США ежемесячный журнал Radio News в 1924 году опубликовал статью, в которой говорилось:

«Генерирующие кристаллы – это явление не новое, так как еще в 1906 году их изучали известные ученые, но лишь недавно русскому инженеру м-ру О. В. Лосеву удалось найти им интересное применение. Создание аппарата, с помощью которого могут производиться колебания, генератором которых выступает кристалл, кажется довольно простым и должно очень заинтересовать наших читателей»{100}.

Транзисторный радиоприемник Лосева был настоящим технологическим прорывом, но у него были недостатки. Радиус его действия был ограниченным, он не отличался надежностью и время от времени по непонятным причинам переставал работать. Теория его действия была не до конца понятна. В то время кристадин не составлял конкуренции радиоприемникам с вакуумными трубками, хотя радиолюбителям он и пришелся по душе.

Затем Лосев сделал еще одно важное открытие. Выяснив, как посредством кристаллов генерировать радиосигналы, он начал экспериментировать с разными видами кристаллов, чтобы лучше понять это явление. В январе 1923 года, экспериментируя с контактом на основе пары «карборунд – стальная проволока», он заметил, что при подаче тока «в месте контакта наблюдалось слабое зеленоватое свечение»{101}. Поначалу Лосев не уделил особого внимания этому явлению. Однако затем он начал под микроскопом изучать действие тока на карборунд. Он экспериментировал с изменением полярностей, напряжения, кристаллами разного состава и структуры{102}. Способность производства света в кристалле постоянно улучшалась, и он опубликовал полученные результаты исследований в научных журналах на русском, немецком и английском языках{103}. В Германии его работа была замечена учеными кругами, начали говорить о «свечении Лосева». Фактически открытие Лосева было изобретением светоизлучающего диода. (Подобное световое излучение наблюдал в 1907 году Генри Джозеф Раунд. Лосев заново открыл его и продвинулся гораздо дальше в изучении его характеристик.) За свое «световое реле» Лосев получил авторское свидетельство. Как полагал ученый, устройство можно было использовать для «быстрой телеграфной и телефонной коммуникации, передачи изображений и других целей»{104}. Он попытался объяснить действие светодиода с точки зрения квантовой теории Эйнштейна, назвав это «внутренним фотоэлектрическим эффектом». Он даже написал Эйнштейну письмо с просьбой помочь разработать теоретическое обоснование, но ответа не получил{105}.