Объявляя лауреатов Нобелевской премии по физике 2009 года, Нобелевский комитет специально отметил их вклад в «формирование сегодняшнего сетевого общества». Половина призового фонда (5 млн шведских крон) достанется англичанину китайского происхождения Чарльзу Као, стоявшему у истоков создания современных оптоволоконных кабелей, другую половину поделят поровну американцы Уиллард Бойл и Джордж Смит, изобретатели первой фотографической матрицы. Благодаря их открытиям появились кабельный интернет и цифровая фотография.
Все три лауреата этого года работали в частных компаниях: Као — в Standard Telecommunications Laboratories, Бойл со Смитом — в Bell Laboratories, и открытия их носили выраженный прикладной характер. Нобелевский комитет вполне осознанно отметил именно практическое, а не теоретическое значение изобретений, что происходит нечасто.
Стеклянные провода
Сейчас общая длина оптоволоконных сетей превышает 1 млрд км, а пропускная способность достигает терабита информации в секунду. 50 лет назад, когда Чарльз Као закончивал университет, информацию передавали разве что по радио, со скоростью в миллион раз меньшей. Теоретическую возможность использовать для распространения света стеклянные кабели изучали и до Као, но на практике ничего не выходило: практически весь сигнал рассеивался по дороге и затухал за 20 м. Считалось, что принципиально улучшить передачу света через оптические волокна не удастся. Као провел расчеты и показал, что сигнал можно передать не на 20 м, а по меньшей мере на 100 км. Но для этого надо было пользоваться очень чистым стеклом, без малейших включений или пузырьков — его предшественники как-то не обращали внимания на этот параметр. Као даже предложил удачного кандидата на роль проводящего материала — оксид кремния, кварцевое стекло. Статья Као (написанная в 1970 году в соавторстве с коллегой-теоретиком) сделала оптоволоконную передачу данных многообещающей областью. В 1975 году был выпущен первый неэкспериментальный оптоволоконный кабель, в 1988-м — построена первая сеть, а в 2009 году длина оптических кабелей прирастает на тысячи километров в час.
Цифровая матрица
Цифровые камеры работают за счет предсказанного Эйнштейном фотоэлектрического эффекта — поглощая энергию фотонов, вещества испускают электроны, которые теоретически можно подсчитать. Чем больше электронов, тем ярче свет. Сам принцип работы, как это часто бывает, совсем прост, но инженерная реализация невероятно трудна. Чтобы построить работающую матрицу, надо не только создать крошечные фотоэлектрические ячейки — пиксели на фотографии, но и снимать с них информацию, с каждого по отдельности и с большой скоростью. Именно эту задачу и решили Уиллард Бойл и Джордж Смит. Изначально их занимала совсем другая проблема: они пытались создать новый носитель памяти, пиксели будущей матрицы должны были быть просто битами информации. Но, придумав механизм считывания, Бойл и Смит сразу же догадались, что будет, если добавить к нему фотоэлектрический эффект. И в 1970 году были опубликованы теоретическое описание и практический дизайн ПЗС — прибора с зарядовой связью (именно так называется изобретение Бойла и Смита).
Практически все, что мы видим вокруг себя на экране или бумаге, было запечатлено на цифровой матрице и передано по оптоволокну, включая фотографии в газетах, сделанные телескопами снимки далеких планет и изображения внутренних органов на мониторе у хирурга. Изобретения Као, Бойла и Смита сделали возможным не только Flickr, но и современные медицинские датчики и геоинформационные системы, и множество других вещей, определяющих существование нашей сетевой цивилизации.
Чарльз Куен Као родился в Шанхае в 1933 году, защитил диссертацию в Лондоне в Империал Колледже в 1965-м, до 1996 года руководил инженерным отделом в Standard Telecommunication Laboratories (Харлоу, Великобритания). Гражданин Великобритании и США.
Уиллард Стерлинг Бойл родился в 1924 году в Канаде. Защитил диссертацию в Университете МакГилла в 1950-м. До 1979 года работал в Bell Laboratories, затем ушел на пенсию. Гражданин Канады и США.
Джордж Элвуд Смит родился в 1930 году в США. Защитил диссертацию в 1959-м в Университете Чикаго. Ушел на пенсию в 1986-м. Гражданин США.