Джеймс П. Гордон
Джеймс П. Гордон | |
|---|---|
 Джеймс П. Гордон (1928–2013) | |
| Рожденный | 20 марта 1928 г. |
| Умер | 21 июня 2013 г. ( 85 лет Манхэттен, Нью-Йорк, Нью-Йорк |
| Национальность | Американский |
| Альма-матер | Колумбийский университет Массачусетский технологический институт |
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Учреждения | Белл Лаборатории |
| Докторантура | Чарльз Хард Таунс |
Джеймс Пауэр Гордон (20 марта 1928 — 21 июня 2013) — американский физик, известный своими работами в области оптики и квантовой электроники . Его вклад включает проектирование, анализ и создание первого мазера в 1954 году, когда он был докторантом Колумбийского университета под руководством Ч. Таунса , разработку квантового эквивалента Шеннона формулы информационной емкости в 1962 году, разработку теории диффузия атомов в оптической ловушке (совместно с А. Эшкиным ) в 1980 году и открытие того, что сейчас известно как эффект Гордона-Хауса при передаче солитонов , совместно с Х.А. Хаусом в 1986 году. Гордон был членом Национальной академии инженерного дела (с 1985 г.) и Национальной академии наук (с 1988 г.).
Биография и личная жизнь [ править ]
Дж. П. Гордон родился в Бруклине , штат Нью-Йорк , 20 марта 1928 года и вырос в Форест-Хиллз, Квинс и Скарсдейл, штат Нью-Йорк . [1] Его отец, Роберт С. Гордон, был юристом и работал вице-президентом и главным юрисконсультом в компании National Dairy, ныне Kraftco. Гордон учился в средней школе Скарсдейла и Академии Филлипса в Эксетере (выпуск 1945 года). В 1949 году он получил степень бакалавра Массачусетского технологического института (MIT) и поступил на физический факультет Колумбийского университета в качестве аспиранта. Он получил степень магистра и доктора физики в 1951 и 1955 годах соответственно. В рамках своего докторского исследования он спроектировал, построил и продемонстрировал успешную работу первого мазера вместе с Гербертом Дж. Зейгером и своим научным руководителем Чарльзом Х. Таунсом . За изобретение мазера была присуждена Нобелевская премия по физике, которую Ч. Таунс разделил в 1964 году с русскими учёными Н. Басовым и А. Прохоровым . Начиная с 1955 года и до выхода на пенсию в 1996 году Гордон работал учёным в AT&T Bell-Laboratories, где в период с 1958 по 1980 год возглавлял исследовательский отдел квантовой электроники, располагавшийся первоначально в Мюррей-Хилл, а затем в городке Холмдел , оба в штате Нью-Джерси. В 1962–1963 годах он провел один год в качестве приглашенного профессора в Калифорнийском университете в Сан-Диего .
В 1960 году он женился на Сюзанне Бланд Уолднер, бывшей программистке Bell-Labs. У пары было трое детей: Джеймс-младший, Сюзанна и Сара. Житель Рамсона, штат Нью-Джерси , он умер в возрасте 85 лет 21 июня 2013 года в больнице Нью-Йорка от рака. [1] [2]
Помимо научной карьеры, Гордон играл в теннис на платформе , выиграв национальный чемпионат США в мужском парном разряде в 1959 году и в смешанном парном разряде в 1961 и 1962 годах. [3] [4]
Брат Гордона, Роберт С. Гордон-младший (1926–1984), открыл клинику холеры в Восточном Пакистане, где внес плодотворный вклад в изучение этого заболевания. Лекция Гордона по эпидемиологии — это ежегодная награда в его честь, присуждаемая Национальными институтами здравоохранения (NIH). [5]
Научная деятельность [ править ]
Лазеры и резонаторы [ править ]
Во время учебы в докторантуре у К. Х. Таунса в Колумбийском университете Гордон работал над проектированием, анализом и конструкцией мазера. [6] В результате этой работы был создан первый прототип того, что позже превратилось в лазер (первоначально называвшийся «оптическим мазером») и ставшее одной из самых важных рабочих лошадок в технологиях 20-го века. [7] Более поздний вклад Гордона в лазеры включал анализ конфокального лазерного резонатора с изогнутым зеркалом. Он присоединился к Дж. Бойду, чтобы ввести концепцию мод Эрмита-Гаусса в исследование резонаторов. [8] оказав влияние на все последующие исследования лазерных резонаторов. В его работе с Р. Л. Форком и О. Э. Мартинесом в 1994 году был предложен механизм генерации настраиваемой отрицательной дисперсии с использованием пар призм. Это изобретение сыграло важную роль в получении ультракоротких лазерных импульсов, что имеет решающее значение во многих приложениях, использующих лазерные технологии. [9]
Квантовая информация [ править ]
В 1962 году Гордон изучал влияние квантовой механики на информационную емкость Шеннона. [10] Он указал на основные эффекты квантования и предположил квантовый эквивалент формулы Шеннона для информационной емкости канала. [11] Гипотеза Гордона, позже доказанная Александром Холево и известная как теорема Холево , стала одним из центральных результатов в современной области квантовой теории информации . [12] В своей работе с У.Х. Луиселлом, опубликованной в 1966 году, Гордон обратился к проблеме измерения в квантовой физике, уделив особое внимание одновременному измерению некоммутирующих наблюдаемых. [13] Концепция «оператора измерения», введенная в этой работе, была ранней версией того, что в настоящее время называется мерой с положительным операторным значением (POVM) в контексте квантовой теории измерений. После выхода на пенсию Гордон вновь занялся темой квантовой информации, и его последняя статья по этой теме под названием «Коммуникация и измерение» была опубликована на arxiv через год после его смерти. [14]
Диффузия атомов [ править ]
Присоединившись к усилиям Артура Эшкина по манипулированию микрочастицами с помощью лазерных лучей, Гордон написал первую теорию, описывающую силы и импульсы излучения в диэлектрических средах. [15] Позже совместно с Ашкиным он смоделировал движение атомов в радиационной ловушке. [16] Эта работа вместе с экспериментами Ашкина легла в основу того, что позже развилось в области захвата атомов и оптических пинцетов . Работа Эшкина над оптическим пинцетом была отмечена Нобелевской премией по физике, присужденной ему в 2018 году.
Солитоны и оптическая связь [ править ]
Большая часть дальнейшей карьеры Гордона была сосредоточена на изучении передачи солитонов в оптических волокнах. Он сообщил о первом экспериментальном наблюдении солитонов в оптических волокнах в статье, написанной в соавторстве с Р.Х. Столеном и Л.Ф. Молленауэром . [17] В основополагающей статье 1986 года Гордон объяснил и сформулировал теорию сдвига собственной частоты солитона, который ранее наблюдался в экспериментах. [18] В том же году вместе с профессором Х.А. Хаусом из Массачусетского технологического института (MIT) он предсказал и количественно оценил эффект временного джиттера, возникающий в результате связи между солитонами и шумом оптического усиления в усиленных оптических системах. [19] Было показано, что этот эффект является одним из наиболее фундаментальных факторов, определяющих производительность солитонных систем, и теперь он широко известен как эффект Гордона-Хауса. [20] В 1990 году Гордон и Молленауэр предсказали и проанализировали усиление фазового шума в результате оптической нелинейности волокон. [21] Это явление, часто называемое эффектом Гордона-Молленауэра, было ключевым фактором, препятствующим использованию солитонов в когерентной оптической связи.
Последний крупный вклад Гордона в область волоконно-оптической связи заключался в математической формулировке явления поляризационной модовой дисперсии (PMD), которое представляет собой один из наиболее важных факторов, определяющих производительность волоконно-оптических систем. Его статья, написанная в соавторстве с Х. Когельником , появилась в Трудах Национальной академии наук, и представленная в ней формулировка стала стандартной во многих последующих текстах, посвященных явлениям поляризации в оптических волокнах. [22]
Общества награды и
- Член Американского физического общества
- Член Оптического общества Америки (OSA)
- Пожизненный член IEEE
- Премия Чарльза Харда Таунса (OSA, 1981) [23]
- Национальная инженерная академия ( член с 1985 г.)
- Национальная академия наук ( член с 1988 г.)
- Премия Макса Борна (OSA, 1991) [24]
- Премия Уиллиса Э. Лэмба в области лазерной науки и квантовой оптики (2001 г.) [25]
- Медаль Фредрика Айвза / Премия Джаруса В. Куинна (OSA, 2002 г.) [26]
- Почетный член Оптического общества (OSA, 2011). [27]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Мартин, Дуглас. «Джеймс Гордон умирает в возрасте 85 лет; работа проложила путь для лазера» , The New York Times , 27 июля 2013 г. По состоянию на 29 июля 2013 г.
- ^ «Джеймс П. Гордон, известный физик, умер в возрасте 85 лет» . ПРИЛОЖЕНИЕ. 26 июня 2013 г.
- ^ Список национальных чемпионов мужского парного разряда по теннису на платформе
- ^ Список национальных чемпионов смешанного парного разряда по теннису на платформе
- ^ Лекция Гордона по эпидемиологии
- ^ Гордон, JP; Зейгер, HJ; Таунс, Швейцария (15 августа 1955 г.). «Мазер — новый тип микроволнового усилителя, стандарта частоты и спектрометра» . Физический обзор . 99 (4). Американское физическое общество (APS): 1264–1274. Бибкод : 1955PhRv...99.1264G . дои : 10.1103/physrev.99.1264 . ISSN 0031-899X .
- ^ Гордон, Джеймс П. (01 мая 2010 г.). «Размышления о первом мазере». Новости оптики и фотоники . 21 (5). Оптическое общество: 34–41. дои : 10.1364/опн.21.5.000034 . ISSN 1047-6938 .
- ^ Бойд, Джорджия; Гордон, JP (1961). «Конфокальный многомодовый резонатор для мазеров миллиметровой и оптической длин волн». Технический журнал Bell System . 40 (2). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 489–508. дои : 10.1002/j.1538-7305.1961.tb01626.x . ISSN 0005-8580 .
- ^ Брабец, Томас; Крауш, Ференц (1 апреля 2000 г.). «Интенсивные лазерные поля с несколькими циклами: границы нелинейной оптики». Обзоры современной физики . 72 (2). Американское физическое общество (APS): 545–591. Бибкод : 2000РвМП...72..545Б . дои : 10.1103/revmodphys.72.545 . ISSN 0034-6861 .
- ^ Гордон, Дж. (1962). «Квантовые эффекты в системах связи». Труды ИРЭ . 50 (9). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 1898–1908. дои : 10.1109/jrproc.1962.288169 . ISSN 0096-8390 . S2CID 51631629 .
- ^ Гордон, JP; Майлз, Пенсильвания (1964). Квантовая электроника и когерентный свет . Труды Международной школы физики Энрико Ферми, курс XXXI. Нью-Йорк: Академическая пресса. стр. 156–181. OCLC 500770 .
- ^ Холево, А.С. (1998). «Пропускная способность квантового канала с общими состояниями сигнала». Транзакции IEEE по теории информации . 44 (1): 269–273. arXiv : Quant-ph/9611023 . дои : 10.1109/18.651037 . ISSN 0018-9448 .
- ^ Одновременные измерения некоммутирующих наблюдаемых, Дж. П. Гордон и У. Х. Луиселл, в «Физике квантовой электроники», П. Л. Келли, М. Лакс и П. Е. Танненвальд, ред. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 1966, стр. 833–840.
- ^ Коммуникация и измерение: JP Gordon, arXiv:1407.1326 [quant-ph] (2014).
- ^ Гордон, Джеймс П. (1 июля 1973 г.). «Радиационные силы и импульс в диэлектрических средах». Физический обзор А. 8 (1). Американское физическое общество (APS): 14–21. Бибкод : 1973PhRvA...8...14G . дои : 10.1103/physreva.8.14 . ISSN 0556-2791 .
- ^ Гордон, JP; Ашкин, А. (1 мая 1980 г.). «Движение атомов в радиационной ловушке». Физический обзор А. 21 (5). Американское физическое общество (APS): 1606–1617. Бибкод : 1980PhRvA..21.1606G . дои : 10.1103/physreva.21.1606 . ISSN 0556-2791 .
- ^ Молленауэр, Л.Ф.; Украденный, Р.Х.; Гордон, JP (29 сентября 1980 г.). «Экспериментальное наблюдение сужения пикосекундных импульсов и солитонов в оптических волокнах». Письма о физических отзывах . 45 (13). Американское физическое общество (APS): 1095–1098. Бибкод : 1980PhRvL..45.1095M . дои : 10.1103/physrevlett.45.1095 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Гордон, JP (1 октября 1986 г.). «Теория сдвига собственной частоты солитона». Оптические письма . 11 (10). Оптическое общество: 662–4. Бибкод : 1986OptL...11..662G . дои : 10.1364/ол.11.000662 . ISSN 0146-9592 . ПМИД 19738721 .
- ^ Гордон, JP; Хаус, штат Хаус (1 октября 1986 г.). «Случайное блуждание когерентно усиленных солитонов при передаче по оптоволокну». Оптические письма . 11 (10). Оптическое общество: 665–7. Бибкод : 1986OptL...11..665G . дои : 10.1364/ол.11.000665 . ISSN 0146-9592 . ПМИД 19738722 .
- ^ Агравал, врач общей практики (1995). Нелинейная волоконная оптика (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN 978-0123958211 .
- ^ Гордон, JP; Молленауэр, Л.Ф. (1 декабря 1990 г.). «Фазовый шум в фотонных системах связи с использованием линейных усилителей». Оптические письма . 15 (23). Оптическое общество: 1351–1353 гг. Бибкод : 1990OptL...15.1351G . дои : 10.1364/ол.15.001351 . ISSN 0146-9592 . ПМИД 19771087 .
- ^ Гордон, JP; Когельник, Х. (25 апреля 2000 г.). «Основы ПМД: дисперсия мод поляризации в оптических волокнах» . Труды Национальной академии наук . 97 (9): 4541–4550. Бибкод : 2000PNAS...97.4541G . дои : 10.1073/pnas.97.9.4541 . ISSN 0027-8424 . ПМК 34323 . ПМИД 10781059 .
- ^ «Медаль Чарльза Харда Таунса | Оптика» .
- ^ «Премия Макса Борна | Оптика» .
- ^ «Премия Уиллиса Э. Лэмба 2001 года в области лазерной науки и квантовой оптики» .
- ^ «Медаль Фредерика Айвза / Премия Джаруса В. Куинна | Оптика» .
- ^ «Почетные члены | Оптика» .
Внешние ссылки [ править ]
- Разработка лазеров с сайта Science Clarified.
- Интервью Nature Photonics с А. Эшкиным о разработке охлаждения атомов и оптических пинцетах
- Интервью с Ч. Х. Таунсом по случаю 50-летия лазера
- Объяснение эффекта Гордона-Хауса, Энциклопедия лазерной физики и технологий.
- Ученые (в том числе трое лауреатов Нобелевской премии) выступают на симпозиуме, посвященном памяти Гордона
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
- 1928 рождений
- смертей в 2013 г.
- Смертность от рака в Нью-Йорке (штат)
- Выпускники Колумбийской высшей школы искусств и наук
- Американские физики-экспериментаторы
- Американские физики-оптики
- Лазерные исследователи
- Члены Оптики (общества)
- Выпускники Массачусетского технологического института
- Члены Национальной инженерной академии США
- Члены Национальной академии наук США
- Ученые из Бруклина
- Жители Форест-Хиллз, Квинс
- Люди из Рамсона, Нью-Джерси
- Люди из Скарсдейла, Нью-Йорк
- Выпускники Академии Филлипса Эксетера
- Теннисисты на платформе
- Ученые из Нью-Йорка (штат)
- Члены Американского физического общества