Владимир Ильич Таланов
доктор физико-математических наук, академик РАН
(1933–2020)
Владимир Ильич Таланов родился в г. Горьком 9 июня 1933 г. После окончания радиофизического факультета Горьковского государственного университета им. Н. И. Лобачевского в 1955 г. он продолжил обучение в аспирантуре под руководством профессора М. А. Миллера. С 1957 по 1977 гг. В. И. Таланов работал в Научно-исследовательском радиофизическом институте (НИРФИ). С образованием в 1977 г. ИПФ РАН вся его дальнейшая научная биография связана с этим институтом: В. И. Таланов возглавлял в ИПФ РАН отдел нелинейных колебаний и волн, с 1988 г. – Отделение гидрофизики и гидроакустики. С 2003 г. по настоящее время В. И. Таланов – советник РАН.
В 1987 г. В. И. Таланов был избран членом-корреспондентом АН СССР, в 1992 г. – действительным членом РАН.
Первые свои исследования В. И. Таланов выполнил в области электродинамики СВЧ. Уже в этих работах отчетливо проявилась характерная черта его научного стиля – стремление к получению строгого результата. Во второй половине 1950-х годов В. И. Таланов получил аналитические решения ряда задач, связанных с дифракцией и возбуждением поверхностных электромагнитных волн, которые легли в основу его кандидатской диссертации (1959 г.). Построенная им теория антенн с модулированным поверхностным импедансом позволила разработать в НИРФИ эффективные остронаправленные излучатели с частотным управлением диаграммой направленности.
В начале 1960-х годов В. И. Таланов успешно применил метод параболического уравнения для построения квазиоптической теории открытых резонаторов и волноводов. В серии последовавших работ им совместно с учениками был развит широкий спектр исследований в области квазиоптики. В эти годы стала формироваться научная школа В.И. Таланова, в которой квазиоптика – линейная и затем нелинейная – стала методологической основой.
В 1960-е годы, в связи с появлением лазеров, особую актуальность приобрели задачи нелинейного взаимодействия и самовоздействия мощного оптического излучения в различных средах. Именно это направление исследований стало для В. И. Таланова основным в те «нелинейные годы», когда быстро формировались новые разделы физики волновых процессов. Ему принадлежит ряд широко известных результатов, которые составляют основу теории самофокусировки волновых пучков в средах с кубической нелинейностью. Среди них – автомодельные решения нелинейного параболического уравнения (нелинейного уравнения Шредингера) для таких пучков (1964 г.); новый класс инвариантных преобразований и аналог теоремы вириала для этого уравнения, позволивший указать достаточное условие самофокусировки пучков произвольного профиля; фундаментальный результат о поперечной неустойчивости плоской волны в нелинейной среде (совместно с В. И. Беспаловым, 1966 г.), который в англоязычной литературе часто цитируется как критерий интеграла распада (B-integral); развитие общей теории пространственно-временного самовоздействия волн в диспергирующих средах (совместно с А. Г. Литваком, 1967 г.); метод усредненного описания волновых пучков в нелинейных средах (метод моментов), позволивший сформулировать критерий самофокусировки пучков произвольного профиля (совместно с С. Н. Власовым и В. А. Петрищевым, 1971 г.); установление характера особенности поля вблизи фокуса (совместно с С. Н. Власовым и Л. В. Пискуновой, 1978 г.). Отмеченные результаты получили в дальнейшем свое развитие в теории волнового коллапса. Пространственное «схлопывание» нелинейного волнового пакета – красивый и исключительно сложный для анализа процесс, который до сих пор остается популярным объектом исследования в нелинейной физике. Значительно позднее, уже в 2000- годах, В. И. Талановым был развит метод декомпозиции волновых уравнений с применением псевдодифференциальных операторов, позволяющий анализировать эффекты самофокусировки и модуляционной неустойчивости для широкополосных (по угловой и частотной переменным) пучков и выйти за пределы формальной применимости квазиоптического приближения (совместно с С. Н. Власовым и Е. В. Копосовой).
На основе цикла пионерских работ по линейной и нелинейной квазиоптике В. И. Таланов защитил докторскую диссертацию (1967 г.). Наряду с принципиальными теоретическими результатами, В. И. Таланов с группой сотрудников получил ряд приоритетных экспериментальных результатов в области нелинейной оптики. Практически одновременно с аналогичными работами американских авторов им был обнаружен эффект генерации спектрального континуума (т. н. суперконтинуума) при самофокусировке наносекундных импульсов света в среде с электронной нелинейностью (совместно с Н. Г. Бондаренко и И. В. Ереминой, 1970 г.). Вслед за этим был выполнен цикл пионерских работ по распространению мощного лазерного излучения в атмосферных газах, которые положили начало новому тогда направлению – нелинейной оптике атмосферы (совместно с В. С. Авербахом, А. И. Макаровым, А. К. Потемкиным). Опубликованные значительно позднее экспериментальные результаты сотрудников Ливерморской национальной лаборатории США, полученные на известной лазерной установке «Шива», полностью подтвердили данные, полученные группой В. И. Таланова.
За исследования явления самофокусировки электромагнитных волн В. И. Таланов был удостоен Ленинской премии (в составе коллектива, 1988 г.). Цикл его работ в этой области составил основу совместной с С. Н. Власовым монографии «Самофокусировка волн» (1997 г.).
С образованием ИПФ РАН во второй половине 1970-х годов В. И. Таланов сосредоточил свое внимание в другом направлении исследований, которое стало одним из ключевых для нового института – волновые процессы в океане и методы их дистанционной диагностики. Здесь наиболее ярко проявилась еще одна характерная черта его научного стиля – умение быстро входить в новую тематику, ставить наиболее важные для ее продвижения задачи.
Одна из таких задач заключалось тогда в выяснении физических механизмов проявления на поверхности океана гидродинамических процессов в водной толще. Особенно важным с этой точки зрения был вопрос о воздействии внутренних волн и неоднородных течений на ветровое волнение, которое достаточно легко, в отличие от внутренних процессов, «поддается» диагностике с помощью дистанционных средств наблюдения. Предложенный В. И. Талановым адиабатический подход к решению общей задачи взаимодействия волн существенно различных пространственно-временных масштабов привел к разработке им совместно с учениками кинематической модели воздействия интенсивных внутренних волн на ветровое волнение (совместно с А. Я. Басовичем и В. В. Бахановым). Эта модель была затем многократно подтверждена в натурных исследованиях, выполненных сотрудниками ИПФ РАН в различных акваториях океана и прибрежных морей, на ее основе были развиты дистанционные радиофизические методы диагностики верхнего слоя океана.
Параллельно с этим В. И. Таланов внес принципиальный вклад в развитие экспериментальной базы ИПФ РАН. Уже в первые годы образования института, когда остро встал вопрос о создании передовой экспериментальной базы в области гидрофизики, им был предложен оригинальный принцип лабораторного моделирования океанической стратификации. Разработанная (совместно с С. Д. Богатыревым) на его основе конструкция опытового бассейна позволила создать уникальный экспериментальный стенд – Большой термостратифицированный бассейн ИПФ РАН, пущенный в эксплуатацию в 1991 г. после успешной апробации предложенного подхода в лабораторных бассейнах меньших размеров. Уникальность стенда заключается в возможности проведения масштабного (при характерном соотношении 1:100) моделирования волновых процессов в верхнем слое реального (а не двухслойного, как обычно делается в лабораторных бассейнах) океана. На этой установке, относящейся к уникальным научным установкам национальной значимости, под руководством В. И. Таланова и затем его учеников был выполнен обширный цикл фундаментальных и прикладных работ по физическому моделированию и диагностике волновых процессов в верхнем слое океана.
В. И. Таланов сыграл важную роль при выполнении ИПФ РАН в середине 1980-х годов комплекса ответственных прикладных работ в области низкочастотной акустики океана, в ходе которых были получены уникальные экспериментальные результаты и обоснованы предложения по разработке перспективных систем акустического освещения подводной обстановки. В этих работах, на первый взгляд, мало связанных с его предшествующими исследованиями, В. И. Таланов эффективно применил свой богатый квазиоптический «арсенал». Один из существенных для этих работ института результатов заключался в развитой им теории оптимального синтеза антенн в многомодовых волноводах, роль которых для низкочастотных звуковых волн в океане играют подводные звуковые каналы. Аналогичный по своей сути подход был развит для решения задач оптимизации пространственной обработки акустических сигналов в условиях, характерных для океанических волноводов (совместно с А. И. Малехановым). В. И. Таланов предложил также принципиальные решения, позволившие значительно улучшить рабочие характеристики создаваемых в ИПФ РАН мощных низкочастотных гидроакустических излучателей – необходимого «инструмента» для реализации методов активной диагностики неоднородностей океана на больших пространственных масштабах.
За исследования в области гидрофизики и гидроакустики В. И. Таланов был награжден орденом Трудового Красного Знамени (1989 г.) и медалью «300 лет Российскому Флоту» (1996 г.).
Начиная с середины 1990-х годов, накопленный в ИПФ РАН опыт исследований и разработок в области акустической диагностики океана по инициативе и под руководством В. И. Таланова стал постепенно «конверсироваться» в новой для ИПФ РАН области – в области сейсмоакустики. Полученные здесь экспериментальные результаты, в том числе последних лет, показали возможность построения перспективных систем сейсмоакустической диагностики с высоким пространственным разрешением (совместно с В. С. Авербахом, Б. Н. Боголюбовым, А. В. Лебедевым, А. И. Малехановым, Ю. К. Постоенко и др.). Эти результаты привели к формированию оригинального направления исследований, получившего название когерентной сейсмоакустики (во многом, по аналогии с когерентной оптикой).
Практически в самого начала своей продуктивной научной деятельности, В. И. Таланов сочетал ее с преподаванием в своей alma mater – на радиофизическом факультете ННГУ им. Н. И. Лобачевского, студентам которого на протяжении многих лет он читал как общие курсы по теории поля, так и оригинальный курс по асимптотическим методам теории волн. Около 30 лет (с 1973 по 2002 гг.) профессор В. И. Таланов возглавлял одну из ведущих кафедр факультета – кафедру электродинамики, переняв эту эстафету от профессора М. А. Миллера. В последние годы В. И. Таланов – почетный профессор ННГУ.
Не будет преувеличением сказать, что Владимир Ильич Таланов – один из наиболее ярких представителей нижегородской радиофизической школы, внесший своими работами основополагающий вклад во многие разделы современной физики волновых процессов. Как было образно сформулировано на праздновании в ИПФ РАН одного из его юбилеев академиком А. В. Гапоновым-Греховым, радиофизика во многом – это то, чем занимался и продолжает заниматься академик В. И. Таланов.
В 2008 г. к 75-летию академика В. И. Таланова в ИПФ РАН был издан сборник его избранных трудов, в котором представлены многие из тех его работ, результаты которых сыграли значительную роль в развитии физики волновых процессов в различных средах. На основе этих работ в НИРФИ, а затем в ИПФ РАН сформировалась научная школа В. И. Таланова, получившая название «Квазиоптические методы в теории дифракции, распространения и нелинейного самовоздействия и взаимодействия волн».