Сможет ли Россия конкурировать? История инноваций в царской, советской и современной России

Грэхэм Лорен

Гигантская ДнепроГЭС, огромный металлургический комбинат в Магнитогорске, Беломорканал, возведение городов на Крайнем Севере, Байкало-Амурская магистраль – это все примеры иррациональной, затратной советской программы индустриализации. Благодаря ей в наследство современной России досталась промышленность, которая не может конкурировать с другими развитыми странами. В результате к началу 2013 года российская промышленность находится в сложной ситуации, многие заводы разваливаются. Современная российская экономика очень зависит от экспорта (в основном нефти, газа, полезных ископаемых и лесоматериалов). В недавней статье, озаглавленной «Мы ничего не производим», два российских специалиста подсчитали, что уровень производства товаров в России на душу населения сегодня в десятки раз ниже, чем в любой другой развитой стране {96} .

96

Гурова Т., Ивантер А. Мы ничего не производим // Эксперт. 26 ноября–2 декабря 2012 года. – С. 19–26.

Глава 6

Полупроводниковая промышленность: русские пионеры – без признания и наград

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.

Его интуиция и ход эксперимента были просто удивительными.

Эгон Лёбнер, американский ученый, специалист в области физики твердого тела, о работе Олега Лосева по изучению электролюминесценции, на 30 лет опередившей свое время

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} .

97

Остроумов А. Г., Рогачев А. А. О. В. Лосев – пионер полупроводниковой электроники // Физика: проблемы, история, люди; ред. В. М. Тучкевич. – Л.: Наука, 1986. – С. 183.

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} .

98

Остроумов А. Г., Рогачев А. А. О. В. Лосев – пионер полупроводниковой электроники // Физика: проблемы, история, люди; ред. В. М. Тучкевич. – Л.: Наука, 1986. – С. 183–217.

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:

99

Новиков М. А. Олег Владимирович Лосев – пионер полупроводниковой электроники (К столетию со дня рождения) // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 1. – С. 5–9 (доступна на англ. яз.: Physics of the Solid State. – 2004. – Vol. 46, no. 1. – P. 1–4. См. также: О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода //(доступность на 19 января 2011 г.).

«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.

100

The Crystodyne Principle // Radio News. – 1924. – September. – P. 294–295.

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} .

101

Лосев О. В. Действие контактных детекторов: влияние температуры на генерирующий контакт // Телеграфия и телефония без проводов. – 1923. – Март. – С. 45–62.

102

Носов Ю. Р. Свет из карбида кремния // Химия и жизнь. – 2004. – Т. 2. – С. 42–46. См. также: Zheludev N. The Life and Times of the LED: A 100 year history // Nature Photonics. – 2007. – Vol. 1, no. 4. – P. 189–192.

103

Losev O. V. Luminous carborundum detector and detection effect and oscillations with crystals // Philosophical Magazine. – 1928. – November. – Vol. 5. – P. 1024–1044; Losev O. U"ber die Anwendung der Quantentheorie zur Leuchtenerscheinungen am Karborundumdetektor // Physikalische Zeitschrift. – 1929. – Vol. 30. – P. 920–923; Losev О. Leuchten II des Karborundumdetektors, elektrische Leitfa"higkeit der Krystalldetektoren // Physikalische Zeitschrift. – 1931. – Vol. 32. – P. 692–692; Losev O. U"ber den lichtelektrischen Effekt in besonderer aktiven Schicht der Karborundumkrystalle // Physikalische Zeitschrift. – 1933. – Vol. 34. – P. 397–403; Лосев О. Телеграфия и телефония без проводов. – 1927. – Т. 44. – С. 485–494.

104

Zheludev N. The life and times of the LED – a 100-year history // Nature Photonics. – 2007. – Vol. 1, no. 4. – P. 189–192.

105

Loebner E. E. Subhistories of the light-emitting diode // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1976. – Vol. 23. – P. 675–699.

В биографии Лосева есть эпизоды, покрытые тайной. Известно, что его отец был офицером царской армии, имел дворянское происхождение {106} . С подобным социальным статусом Лосев должен был очень осторожно вести себя при советском режиме, когда технические специалисты, «чужеродные» по своему происхождению, вызывали у властей особое подозрение. Многие из этих людей завершили свою жизнь за решеткой. Несмотря на свое благородное генеалогическое древо, Лосев был беден, постоянно пребывал в поисках заработка. На короткое время ему представился шанс. После периода «военного коммунизма», когда были закрыты все частные предприятия, советская власть сделала небольшое послабление в виде «новой экономической политики» (нэп). С 1921 по 1927 год в стране были разрешены некоторые виды независимой экономической деятельности, в частности небольшие магазины и фирмы. При этом за государством сохранялись «командные высоты» в экономике, особенно в вопросах управления тяжелой промышленностью. Именно в период нэпа Лосев разработал свой транзисторный радиоприемник кристадин. Он надеялся, что сможет наладить его коммерческий выпуск. В 1924 году он разместил рекламу своих радио– и детекторных приемников, даже продал некоторое их количество {107} . Известно, что в общей сложности Лосев сделал более 50 радиоприемников.

106

Новиков М. А. Олег Владимирович Лосев – пионер полупроводниковой электроники (К столетию со дня рождения) // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 1. – С. 5.

107

Телеграфия и телефония без проводов. – Июль 1924. – Vol. 25. – С. 342–343; Crystadyne. Home-made radio receiver using a crystal detector (in English). Circular no. 120. – Moscow: Bureau of Standards, 1925.

Однако через несколько лет в отношении частных предприятий началось закручивание гаек. Положение Лосева оказалось сомнительным вдвойне: бывший дворянин, к тому же активно вовлеченный в «буржуазную нэпманскую экономическую деятельность». Он постарался «уйти в тень». Какое-то время работал курьером в радиоинституте № 9 (впоследствии «Позитрон»), жил там же, под чердачной лестницей. Но продолжал заниматься исследованиями, и сотрудники института с пониманием относились к Лосеву.

Когда американский ученый русского происхождения Эгон Лёбнер в лаборатории RCA (Radio Corporation of America) в 1950-х годах начал работать над изучением явления электролюминесценции, он натолкнулся на научные работы Лосева тридцатилетней давности. Реакция на эти публикации была следующей: «Его исследование было проведено настолько точно, а его публикации настолько ясны, что сегодня совсем не сложно определить, что же он на самом деле сделал… Его интуитивный выбор и ход эксперимента были просто удивительными» {108} . Лёбнер признал, что когда он и его коллеги в RCA проводили исследования с целью коммерческого применения светодиодов, они «следовали технике Лосева» {109} .

108

Loebner E. E. Subhistories of the light-emitting diode // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1976. – Vol. 23. – P. 675–699.

109

Loebner E. E. Subhistories of the light-emitting diode // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1976. – Vol. 23. – С. 685.