Как все начиналось

«ОЧЕНЬ БЫСТРЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ»
Генрих Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz), 1857–1894
В период с 1886 по 1888 г. Герц в своём физическом кабинете в Политехнической школе Карлсруэ (Берлин) исследовал излучение и приём электромагнитных волн. Для этих целей он придумал и изготовил свой знаменитый излучатель электромагнитных волн, названный впоследствии «вибратором Герца». Вибратор представлял собой два медных прутка с насаженными на концах латунными шариками и по одной большой цинковой сфере или квадратной пластине, играющей роль конденсатора. Между шариками оставался зазор — искровой промежуток. К медным стержням были прикреплены концы вторичной обмотки катушки Румкорфа — преобразователя постоянного тока низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. При импульсах переменного тока между шариками проскакивали искры, и в окружающее пространство излучались электромагнитные волны. Перемещением сфер или пластин вдоль стержней регулировались индуктивность и ёмкость цепи, определяющие длину волны. Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц придумал простейший резонатор — проволочное незамкнутое кольцо или прямоугольную незамкнутую рамку с такими же, как у «передатчика», латунными шариками на концах и регулируемым искровым промежутком.
Посредством вибратора, резонатора и отражательных металлических экранов Герц доказал существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. Он доказал их тождественность световым волнам (сходство явлений отражения, преломления, интерференции и поляризации) и сумел измерить их длину.
Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам: во-первых, волны Максвелла «синхронны» (т.е. теория Максвелла верна — скорость распространения радиоволн равна скорости света); во-вторых, можно передавать энергию электрического и магнитного полей без проводов.
В 1887 г. по завершении опытов вышла первая статья Герца «Об очень быстрых электрических колебаниях», а в 1888 г. – более фундаментальная работа «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении».
Принципиальная схема установки в опытах Герца.
Герц считал, что его открытия были не практичнее максвелловских: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть». «И что же дальше?» — спросил его один из студентов. Герц пожал плечами, он был скромным человеком, без претензий и амбиций: «Я предполагаю — ничего». Но даже на теоретическом уровне достижения Герца были сразу отмечены учёными как начало новой «электрической эры». В 1891 г. английский математик и физик сэр Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside) выскажет замечание по этому поводу: «Три года назад электромагнитных волн не было нигде, теперь они есть везде».
…Летом 1888 г. четырнадцатилетнему юноше во время отдыха в Альпах попалась на глаза статья Герца. Неизвестно, что он понял из серьёзного научного журнала, но возникла идея: почему бы не попытаться использовать волны, образованные вибратором Герца, для передачи сигналов? Мальчишке не терпелось смастерить что-то необычное. Через 13 лет детская увлечённость свяжет Америку и Европу невидимой линией беспроводного телеграфа, а имя Гульельмо Маркони станет нарицательным в разговорах о радио…
Генрих Герц умер в возрасте 37 лет в Бонне от заражения крови. После смерти Герца в 1894 г. сэр Оливер Лодж заметил: «Герц сделал то, что не смогли сделать именитые английские физики. Кроме того, что он подтвердил истинность теорем Максвелла, он сделал это с обескураживающей скромностью».
СТЕКЛЯННАЯ ТРУБКА, МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОПИЛКИ И МОДЕЛЬ НЕРВА
Эдуард Юджин Десаир Брэнли (Edouard Eugene Desire Branly), 1844–1940
Имя Эдуарда Брэнли не особенно известно в мире, но во Франции его вклад в изобретение радиотелеграфной связи считается одним из важнейших. В 1890 г. профессор физики парижского Католического университета Эдуард Брэнли стал серьёзно интересоваться возможностью применения электричества в терапии. По утрам он направлялся в парижские больницы, где проводил лечебные процедуры электрическим и индукционным токами, а днём исследовал поведение металлических проводников при воздействии электрических зарядов в своей физической лаборатории.
Кстати, подобный метод изменения сопротивления опилок, только угольных, при прохождении электрического тока, ещё до недавнего времени повсеместно использовался (а в некоторых домах используется и поныне) в микрофонах телефонных аппаратов (так называемые «угольные» микрофоны)
По мнению историков, Брэнли никогда не задумывался о возможности передачи сигналов. Он интересовался главным образом параллелями между медициной и физикой и стремился предложить медицинскому миру интерпретацию проводимости нерва, смоделированную с помощью заполненных металлическими опилками трубок. Впервые публично продемонстрировал связь между проводимостью датчика Брэнли и электромагнитными волнами британский физик Оливер Лодж.
КОГЕРЕР, «SYNTONIC» И СПИРИТИЗМ
Оливер Джозеф Лодж (Oliver Joseph Lodge), 1851–1940
Среди основных заслуг Лоджа в контексте радио следует отметить его усовершенствование датчика радиоволн Брэнли. К датчику Брэнли Лодж добавил прерыватель (trembler) — устройство, которое встряхивало опилки после прохождения разряда. Лодж назвал своё изобретение «когерер».
Когерер Лоджа, впервые продемонстрированный перед аудиторией Королевского института в 1894 г., позволял принимать сигналы кода Морзе, переданные радиоволнами, и давал возможность их записи регистрирующим аппаратом. Это позволило изобретению вскоре стать стандартным устройством беспроводных телеграфных аппаратов (когерер вышел из употребления только спустя десять лет, после разработки магнитных, электролитических и кристаллических датчиков).
Не менее важны другие работы Лоджа в области электромагнитных волн. В 1894 г. Лодж на страницах «London Electrician», рассуждая о значении открытий Герца, описал свои эксперименты с электромагнитными волнами. Он прокомментировал обнаруженное им явление резонанса: «…некоторые схемы по своей природе „вибрирующие»… Они способны поддерживать возникшие в них колебания в течение длительного периода, в то время как в других схемах колебания быстро затухают. Приёмник затухающего типа отреагирует на волны любой частоты, в противоположность приёмнику, основанному на постоянной частоте, который реагирует только на волны с частотой его собственных колебаний».
Лодж обнаружил, что вибратор Герца «излучает очень мощно», но «из-за излучения энергии (в пространство), его колебания быстро затухают, поэтому для передачи искры он должен быть настроен в соответствии с приёмником»
16 августа 1898 г. Лодж получил патент № 609154, в котором предлагалось «использовать настраиваемую индукционную катушку или антенный контур в беспроводных передатчиках или приёмниках, или в обоих устройствах». Этот «настраивающийся» («syntonic») патент имел большое значение в истории радио, поскольку в нем были изложены принципы настройки на нужную станцию. 19 марта 1912 г. этот патент был приобретён компанией Маркони.
Впоследствии Маркони так сказал про Лоджа: «Он (Лодж) — один из самых больших наших физиков и мыслителей, но особенно значительны его работы в области радио. С самых первых дней, после экспериментального подтверждения теории Максвелла относительно существования электромагнитного излучения и его распространения через пространство, очень немногие люди обладали ясным пониманием в отношении разгадки этой одной из наиболее скрытых тайн природы. Сэр Оливер Лодж обладал этим пониманием в гораздо большей степени, чем любой другой из его современников».
Почему Лодж не изобрёл радио? Сам он так объяснил этот факт: «Я был слишком занят работой, чтобы браться за развитие телеграфа или любого другого направления техники. У меня не было достаточного понимания насколько это окажется экстраординарно важным для флота, торговли, гражданской и военной связи».
За вклад в развитие науки в 1902 г. король Эдуард VII посвятил Лоджа в рыцари.
Интересна и загадочна дальнейшая судьба сэра Оливера. После 1910 г. он увлекся спиритизмом и стал яростным сторонником идеи общения с мертвыми. Его занимали вопросы связи науки и религии, телепатия, проявления таинственного и неизвестного. По его мнению, самым простым способом связи с Марсом будет перемещение по пустыне Сахара гигантских геометрических фигур. В возрасте 80 лет Лодж объявил, что попытается связаться с миром живых после своей смерти. Он передал запечатанный документ на хранение в Английское общество психических исследований, в котором, по его словам, содержался текст сообщения, которое он передаст с «того света». Увы, автор не располагает достоверными фактами проведения этого сеанса связи…