Барон Манфред фон Арденне, лауреат Государственных премий СССР
Виктор Урвалов
Единственный зарубежный ученый — лауреат двух Государственных премий СССР: правительственной (1947) и сталинской (1953), Манфред фон Арденне (1907–1997) прожил долгую жизнь, щедро наполненную научными достижениями и открытиями. В 16-летнем возрасте он получил первый патент на изобретение, в 17 лет написал первую книгу. К 80 годам ученый был известен как автор более 600 патентов и такого же количества научных публикаций, в том числе 32 монографий. На родине его называли «германским Эдисоном».
Представители четырех поколений (1908 год): Генрих фон Олендорф (прадед), д-р Матиас Мутценбехер (дед, слева), Эгмонд фон Арденне (отец), Манфред фон Арденне (сын)
Манфред фон Арденне родился 20 января 1907 года в Гамбурге. Старший сын в семье военного чиновника, принадлежавшего к титулованному дворянству, он окончил Берлинский университет и уже в 20-летнем возрасте был известен как один из пионеров в области радиотехники и телевидения.
Увлекшись радиолюбительством и электронной техникой еще в школьные годы, Манфред все свободное время проводил в домашней лаборатории, которую сам и оборудовал. В 1924 году, еще будучи школьником, он выполнил свою первую значительную работу: в фирме Лингстрема (Берлин) существенно улучшил качество механической записи звука на пластинке, используя микрофон, усилитель собственной конструкции и управляемый электромагнитом резак. В 1926 году студент Арденне разработал комбинированную радиолампу, соединив три лампы в одном вакуумном баллоне, а затем собрал на этой комбинированной лампе радиоприемник, освоенный затем в серийном производстве и выпускавшийся миллионными партиями. К работе молодого ученого проявил интерес знаменитый создатель лампового триода Ли де Форест (1873–1961), который специально приплыл из-за океана, чтобы лично познакомиться с талантливым юношей.
Почтовая марка с изображением радиоприемника для местного приема на тройной лампе, выпущенная через 50 лет с начала его производства
Заработанных на этом изобретении денег и банковского кредита в 150 тысяч марок хватило на покупку большого дома в Лихтерфельде (Восточный Берлин) и оборудование его под жилое помещение и под лабораторию. Впоследствии ученый не без удовлетворения вспоминал, что свой путь в жизни он прокладывал без финансовой поддержки с чьей-либо стороны, лишь на средства, полученные за собственные изобретения. Несмотря на суровые условия выплаты кредита, совпавшего по времени с экономической депрессией 30-х годов, все свои долги Манфред выплатил до последнего пфеннига.
В то время изобретатели многих стран были увлечены созданием устройств механического телевидения. Их разработки позволяли передавать и принимать изображения с четкостью, ограниченной 30–50 строками. Начавшееся в 1929–1931 гг. в Англии, Германии, СССР и некоторых других странах регулярное вещание механического телевидения разочаровало немногочисленных зрителей маленьким, тусклым и нечетким изображением. Альтернативой механическому было электронное телевидение, запатентованное в Англии, Германии и России еще в 1907 году петербургским физиком Б. Л. Розингом, разработавшим приемную электронно-лучевую трубку — прототип кинескопа. Продолжая впоследствии, уже в советские годы, совершенствовать свою систему, Розинг добился достаточно острой фокусировки электронного луча и удовлетворительной яркости. Однако из-за отсутствия передающей электронной трубки, создать которую тогда так и не удавалось, ученый пользовался механическим передатчиком, ограничивающим четкость изображения.
Ли де Форест и
Манфред фон Арденне (справа)
Почему именно фон Арденне стал одним из создателей электронного телевидения? Ответить на этот вопрос можно, лишь оценив творческую личность ученого. В 1928 году, наблюдая на радиовыставке в Берлине 30-строчное механическое телевидение с шайбой Нипкова, он вдруг спросил себя: а нельзя ли это сделать лучше и эффективнее? Именно в этот момент молодой исследователь отчетливо понял, что механический способ развертки завел телевидение в тупик. Задавшись целью создать полностью электронную систему, заменив механический передатчик электронным, он воспользовался старым способом развертки передаваемого изображения на элементы бегущим световым пятном, известным с 1910 года. Принцип его состоял в том, что по передаваемому изображению перемещается световое пятно, а отраженный свет улавливается фотоэлементом, генерирующим сигнал передаваемого изображения. Эта идея и была реализована в механических системах с диском Нипкова.
Аппаратура для передачи кинофильмов по системе бегущего пятна, 1930 г.
Многие специалисты в те годы понимали, что кинескоп с равномерно светящимся растром может заменить механическую развертку в передатчике. Сам растр представлял собой не что иное, как систему бегущего светового пятна, а впечатление видимости прямоугольного экрана создавалось, во-первых, инерционностью нашего зрения, удерживающего изображение в течение десятой доли секунды, и во-вторых, явлением послесвечения люминофора, продолжительность которого зависит от его химического состава и способа приготовления. Промышленностью в ту пору уже выпускались безынерционные фотоэлементы, а к началу 30-х годов были получены люминофоры из вольфрамокислого кальция с временем послесвечения менее одной стотысячной доли секунды.
Д. Л. Берд и М. Арденне
Растровый электронный микроскоп 1937 г. с высоким разрешением (20 нм). Во время Второй мировой войны установка была уничтожена и работы по электронной микроскопии прекращены
И все же никто не спешил заняться воплощением этой идеи в жизнь. Специалисты предполагали, что световая энергия флуоресцирующего пятна слишком мала, чтобы вызвать заметный ток в фотоэлементе. Это и решил проверить Арденне. Но прежде он счел необходимым заняться разработкой ламповых усилителей и электронно-лучевых трубок большой яркости с коротким временем послесвечения. Затем собрал электронную схему генераторов пилообразных напряжений, необходимых для линейного отклонения электронного пучка трубки. Незадолго до Рождества 1930 года Манфреду и его другу Эмилю Лоренцу впервые удалось с помощью собственноручно изготовленной трубки передать с одного конца лаборатории на другой сначала изображение ножниц, а затем и диапозитив. В серии опытов, проведенных с ноября 1930 по апрель 1931 года ученый практически доказал, что электронно-лучевая трубка с люминесцентным экраном, применяемая для воспроизведения телевизионного изображения, может служить и для развертки изображения на передающем конце телевизионной системы. Образовавшееся на экране трубки бегущее световое пятно с помощью линзы проецировалось на объект передачи, а свет, отраженный объектом, попадал на фотоэлемент, генерирующий видеосигнал. Подобное электронное устройство с бегущим пятном не имело механически движущихся частей, в результате чего его можно было легко перестроить с одного числа строк и кадров на другое. Приходилось, правда, учитывать, что яркость пятна в трубках тех лет была невелика, и свет от экрана, проецируемый на передаваемый объект, все же был слабоват, а система бегущего пятна с единичным фотоэлементом не давала возможности реализовать уже известный к тому времени эффект или принцип накопления зарядов (см. Накопление зарядов - фундамент телевидения). Поэтому Арденне применил свою электронную передающую систему для телевизионной передачи кинофильмов или диапозитивов, располагая фотоэлемент вблизи фотопленки, что обеспечивало более выгодное использование световой энергии бегущего пятна. Но для увереннойпередачи изображения с натуры этой энергии не хватало.
Берлинская телевизионная выставка 1936 г. Вверху — стенд Лихтерфельдской лаборатории: справа — модель полярно-координированного осциллографа для радиолокатора; слева — индикаторы на трубках Арденне. Внизу — два проспекта ассоциации «Лейбольд и фон Арденне»
В обширной монографии по электронно-лучевым трубкам, изданной в 1933 году, ученый подчеркнул, что еще в 1907 году Розинг, предвосхитив развитие техники телевидения, предложил электронно-лучевую трубку в качестве приемника. Своими опытами в 1930–1931 годах Арденне доказал, что уже наступило время для полностью электронных телевизионных систем, так как функции передающей телевизионной трубки с успехом могут выполнять кинескоп и фотоэлемент. Сначала он передавал изображение, составленное из 90 строк. При размере экрана 9?10 сантиметров диаметр светового пятна равнялся 1 миллиметру. Уменьшение диаметра пятна до 0,5 миллиметра позволило увеличить число строк разложения вдвое. Качество телевизионного изображения, сформированного по способу Арденне, значительно превосходило достижения механического телевидения в отношении размера, яркости, контрастности и передачи полутонов. В 1931 году приемо-передающая электронная ТВ-система М. Арденне на 6000 элементов (100 строк) при 20 кадрах в секунду, изготовленная фирмой Loewe, стала украшением Восьмой берлинской радиовыставки. Лихтерфельдскую лабораторию Арденне посетил пионер английского механического телевидения Джон Лоджи Берд, который ознакомился с его достижениями и убедился в преимуществе электронной развертки перед механической.
Неретушированный снимок с экрана кинескопа с разверткой на 90 строк (апрель 1931 г.). Кадр из 10-минутного фильма «Wochenende», снятого в 1929 г. специально для демонстрации качества ТВ-изображения, с участием Имогены Оркут (слева) и Шуры фон Финкенштейн
На принципе бегущего пятна (у нас теперь говорят «бегущего луча») М. Арденне построил телевизионный кинопроекционный аппарат и демонстрировал передачу и прием движущихся изображений с кинопленки. Его работы оказали заметное влияние на развитие электронного телевидения во всем мире. В нашей стране, кроме упомянутой выше монографии по кинескопам, не считая статей в журналах, было издано еще несколько книг немецкого ученого в переводе на русский язык, в частности в 1933–1935 гг. вышли «Техника измерения усилителей» под редакцией Н. Н. Циклинского де Ю. И. Казначеева. Устройства, действующие на принципе бегущего луча, до сих пор применяются на некоторых телецентрах для передачи видовых сюжетов с фотографий и открыток. Телевизионные системы бегущего луча нашли применение в космических исследованиях. В частности, в Ленинградском ВНИИ телевидения была создана первая в мире космическая фототелевизионная система, с помощью которой 7 октября 1959 года автоматическая межпланетная станция, облетев Луну, впервые сфотографировала невидимую с Земли часть ее поверхности, а затем аппаратурой бегущего луча (с кинескопом и фотоумножителем) передала на Землю полученные снимки.
Летом 1933 года был обнародован итог десятилетней работы ученика Б. Л. Розинга, «американца с русским акцентом» В. К. Зворыкина, сумевшего создать электронную систему телевидения с накоплением зарядов и разверткой изображения более чем на 300 строк с передающей и приемной трубками и тем самым решить проблему высококачественного коммерческого телевидения. Арденне встал перед выбором: продолжать исследования в области электронного телевидения (а значит, двигаться в колее работ Зворыкина) или изменить направление исследовательских работ. Ученый выбирает второй путь. Некоторое время он принимает участие в разработке электронно-лучевых трубок для радиолокации и для других индикаторов, а в 1937 году приступает к разработке растровых электронных микроскопов с огромным увеличением, способных открывать неизведанные глубины микромира.
Бункер Лихтерфельдской лаборатории в период войны 1943–1945 гг. Слева — документация, за ней 60-тонный циклотрон
В день свадьбы 25 октября 1938 г.
Перед второй мировой войной Арденне был привлечен к работам над реализацией идей в рамках немецкого атомного проекта. Он пытался использовать поток отрицательных ионов — паразитное явление, портившее настроение разработчикам первых электронных ламп и кинескопов, — для разделения изотопов. В результате в физике появилось новое направление, названное масс-спектроскопией. Однако по распоряжению рейхсфюрера все работы, не дающие быстрого военного эффекта, в 1943–1944 гг. были лишены финансирования. После поражения Германии в войне Манфред фон Арденне, убежденный, как и многие другие ученые, что атомная монополия США представляет опасность для мира, соглашается участвовать в проекте по разработке способа разделения изотопов тяжелых металлов для атомной промышленности СССР и встает во главе одного из советских институтов, созданных для этого на Кавказском побережье. Здесь в 1949 году появляется на свет Александр, средний из трех его сыновей.
После возвращения на родину в 1956 году ученый получил от правительства ГДР разрешение на владение недвижимым имуществом, принадлежавшим семье фон Арденне. Своим правом он воспользовался в духе лучших традиций людей науки: организует в бывшем фамильном имении «Белый олень» в Дрездене научноисследовательский институт и вкладывает в него большую часть состояния. В этом институте, обеспечившем работой 500 человек (включая трех его сыновей, со временем ставших докторами наук), использовалась передовая технология, применяемая в электронике, плазменной физике и электровакуумной технике. Основное внимание в своей исследовательской работе ученый решил уделить новому направлению — применению электроники в медицине и биологии, причем главным образом в борьбе против рака, и своими успехами добился международного признания как крупный специалист в данной области. Начатые в 1963 году интенсивные исследования по многоступенчатой терапии злокачественных опухолей высокими температурами и имуностимуляцией позже получили широкую известность как «дрезденская концепция», которая нашла применение в 11 клиниках СССР.
Здание института (бывший санаторий) в Синопе, вблизи Сухуми, которым в 1945–1955 гг. руководил М. фон Арденне
«Белый олень» — главное здание института в Дрездене, Цеппелинштрассе, 7
Манфред фон Арденне ведет размеренную и строго регламентированную жизнь ученого: изучает новинки литературы по специальности, знакомится с ходом исследований в подведомственных ему лабораториях, дает советы и указания сотрудникам, ведет прием пациентов. Как депутат национального собрания, активно участвует в общественной жизни государства, совершает поездки по стране и по всему миру. В тот период он принимает в «Белом олене» многочисленных гостей и сам наносит визиты, во время которых встречается с земляками: президентом О. Гротеволем, фельдмаршалом Паулюсом, председателем национального собрания Й. Дикманом, разносторонним ученым и изобретателем немецкого звукового кино (1922) Х. Фогтом. Его навещают гости из СССР: профессора-физики Г. Франк и В. Емельянов, врач-космонавт Б. Егоров, министр здравоохранения профессор Б. В. Петровский и др. Во время зарубежных поездок он беседует с президентом Египта Г. Насером, президентом Вьетнама Хо Ши Мином, в Лондоне встречается с известным английским ученым в области электронной оптики д-ром Косслетом, в Нью-Йорке — с крупным американским медиком профессором Р. Гудом и другими известными людьми. Вместе с тем ученый продолжает удивлять коллег своими успехами в медицинской электронике.
Встреча с доктором Х. Фогтом (1890–1979) в Ерлау 26 сентября 1976 г.
Практически каждое достижение науке Манфреда фон Арденне характеризует его как пионера и первооткрывателя. Он снискал заслуженную славу ученого мирового уровня. Книга его воспоминаний, названная «Счастливая жизнь для науки и техники», к работе над которой в последние годы своей жизни ученый неоднократно обращался, выдержала восемь изданий. С ее страниц человек, посвятивший всего себя научной деятельности, обращается к молодежи с таким напутствием: «Все новое возникает как плод творческого настроя, который я особенно ценю в молодых ученых. Я хотел бы этот тезис сформулировать так: если сматривай это как окончательно свершенное, а наоборот, как требующее постоянного улучшения. Ставь перед собой вопрос: как ты дальше можешь оптимизировать плод своих трудов? И если ты это сделаешь, то всегда принесешь что-то новое в науку и фактически будешь способствовать прогрессу человечества. Такая установка всегда приводит к внутренней дающей силу удовлетворенности».
Манфред фон Арденне скончался в возрасте 90 лет 26 мая 1997 года. Его именем назван один из городских парков Дрездена.
Статья опубликована в журнале «IT news» № 24 2006 г.
Перепечатывается с разрешения редакции.
Статья помещена в музей 8.05.2007
