Людмила Круглова - Александр Попов
Однажды вскоре после изобретения радиометра Попов и Рыбкин поздней ночью возвращались домой из Минного класса. Этот день порадовал исследователей новыми успехами; им удалось расширить дальность действия своих приборов еще на 2–3 метра.
Петр Николаевич был в прекрасном настроении и без умолку говорил об этом достижении.
– Нет, нет… – сказал Попов, недовольно покачав головой, – это все еще не то… Моя задача – добиться передачи волн на большие расстояния. Не на сажени, а на версты!
И, забыв об усталости, Попов стал рисовать картины недалекого будущего, когда невидимые электромагнитные волны станут достоянием не только ученых, но всего человечества.
Попов говорил с таким увлечением и с такой убежденностью в правоте своих слов, что его идея не казалась только сумасшедшей мечтой. В ней была твердая уверенность ученого в конечной победе того дела, которому посвятил он всю свою жизнь.
Волшебные опилки. Бранли и Лодж
Французский ученый Эдуард Бранли занимался исследованием сопротивления всевозможных электрических цепей. С этой целью он провел целую серию опытов по определению сопротивления металлических опилок. Для того чтобы было удобнее производить свои эксперименты, он заключал опилки в стеклянную трубку, закрытую с обеих сторон металлическими пробками, соединенными проводником с цепью, состоявшей из гальванической батареи и точного измерительного прибора.
Этот прибор впоследствии назвали когерером (от слова «когезия» – сцепление).
История изобретения когерера сходна с судьбой многих научных открытий. Бранли изобрел уже изобретенное, о чем, правда, не знал. Под разными названиями и для разных целей когерер был изобретен несколько раз. В 1870 году свойства когерера открыли совершенно независимо друг от друга физики Варлей и Юз. Еще раньше, в 1838 году, это явление наблюдал М. Розенстольд. Когерер того же вида, что и у Бранли, изобрел в 1884 году итальянец Онести.
Изучая сопротивление опилок, заключенных в трубке когерера, Бранли стал замечать странное явление. Бывают дни, когда опыты удаются блестяще. Иногда же, как он ни бьется, ничего не получается. Так продолжается несколько недель. Бранли тщательно ведет журнал своих опытов, и, просматривая свои записи, он видит, что неудачи падают на одни и те же дни недели. Он еще раз проверяет это открытие. Действительно, в дни, отмеченные в журнале как неудачные, с гальванометром творится что-то странное. Его стрелка часто отклоняется тогда, когда, по расчетам Бранли, ей следует стоять на нуле. Едва Бранли ударяет по когереру, как стрелка снова принимает нулевое положение. А затем опять делает неожиданный скачок… В чем дело? Почему так резко меняется сопротивление опилок?
Программа лекций А. С. Попова с повторением опытов Герца
Долго бился Бранли над разрешением этих вопросов, но так и не находил на них ответа. Тогда он обратился к заведующему физическими кабинетами Парижской академии наук, в которых производил свои опыты. Рассказал ему о странном поведении гальванометра и показал свой журнал. Заведующий сличил его записи с дневником работ других кабинетов.
– Может быть, это? – говорит он. – Видите: как раз в эти дни и часы в кабинете, который помещается рядом с вашим, производятся опыты с индукционной катушкой. Странное совпадение… Впрочем, испытайте сами. Быть может, действительно здесь есть какая-то связь…
И Бранли испытывает. Едва он включает прерыватель тока катушки, едва начинают проскакивать искры между шариками ее разрядника, как гальванометр, стоящий на другом столе, дает знать, что ток преодолел сопротивление опилок.
Достаточно слегка щелкнуть пальцем по когереру, как сопротивление опилок, заключенных в его трубке, снова отмечает, что ток идет через опилки беспрепятственно… Это странное вмешательство искр индукционной катушки было большой помехой для исследований Бранли, и он стал проводить свои опыты лишь в те дни, когда соседний кабинет пустовал и не шипел разрядник катушки Румкорфа.
Закончив свои исследования над сопротивлением электрической цепи, над созданием своего «радиокондуктора», Бранли в 1891 году опубликовал их результаты в журнале Французской академии наук. В своей статье он описал и свою трубку для изучения сопротивления таких несовершенных проводников, как металлические опилки. Будучи добросовестным ученым, в конце статьи он предупредил своих коллег, которые надумают заняться исследованием сопротивления металлических опилок, о помехах, встреченных им во время своих опытов. Он писал: «На сопротивление металлических опилок влияют электрические разряды, производимые на некотором расстоянии от них. Под действием этих разрядов опилки резко меняют свое сопротивление и проводят ток».
Эти строчки, совершенно неожиданно для самого Бранли, увековечили его имя на страницах истории техники. Английский физик Оливер Лодж долго занимался изучением природы электрических колебаний. Как и Попов, он неоднократно воспроизводил опыты Герца, совершенствуя его приборы и добиваясь увеличения дальности приема электромагнитных волн.
Лодж построил оригинальный «сферический вибратор» для излучения электромагнитных волн. В этом вибраторе было два искровых промежутка – между маленькими латунными шариками и большим полым медным шаром. Свой вибратор Лодж заключил в металлический ящик с круглым отверстием. Одновременно он придумал целый ряд резонаторов. Особенно чувствительный оказался резонатор, состоявший из железной спирали, касавшейся свободным концом алюминиевой пластинки. Этот резонатор, однако, быстро расстраивался, и Лодж заменил его другим, более грубым, но зато отличавшимся точной настройкой. Этот резонатор состоял из согнутой алюминиевой проволоки, заключенной в костяную трубку, которая имела два продольных разреза: настройки производились микрометрическим винтом.
Приборы Лоджа были незаменимы для лабораторных исследований явлений, вызываемых электромагнитными волнами, но не годились для демонстрирования на лекциях.
Однажды, просматривая журнал Французской академии наук, Лодж находит сообщение об опытах Бранли. Он внимательно вчитывался в описание когерера, изготавливает этот прибор и включает его в схему резонатора.
Действия когерера превосходят все ожидания. Если раньше опыты Герца едва удавались при установке вибратора и резонатора на одном и том же столе, то теперь резонатор отзывается на волны вибратора уже на расстоянии нескольких метров.
Лодж, как и Герц, и Бранли, вовсе не думал о применении своего прибора для телеграфирования без проводов. Лодж не пошел дальше использования своего прибора на лекционных опытах. Являясь кабинетным ученым, Лодж не смог применить достижения науки на практике.
Попов изобрел новую схему автоматического восстановления чувствительности когерера. В цепь с когерером было включено реле, обеспечивавшее подключение исполнительного устройства – электрического звонка, молоточек которого бил по трубочке, встряхивая опилки и восстанавливая сопротивление когерера после приема каждой посылки затухающих электромагнитных колебаний. В зависимости от замыкания телеграфного ключа прерывателя посылка могла быть короткой или продолжительной. Задача обеспечения беспроводной связи была принципиально решена.
Волшебные опилки у Попова. Принимаем грозу!
Была ранняя весна 1895 года. В Минном классе шли обычные занятия. Кроме преподавательской работы, Попов продолжал свои опыты. Он тщательно следил за развитием науки в других странах. В одном из номеров английского журнала «Электришен» он прочитал статью Оливера Лоджа о трубке Бранли.
– Это то, чего нам до сих пор недоставало! – заявил Александр Степанович. – Маленькая стеклянная трубка с железными опилками… Да, этой малютке обеспечено великое будущее! – Он раскрыл шкаф, достал оттуда отрезок стеклянной трубки и банку с железными опилками.
– Металлические пробки!.. Трубку следует заткнуть металлическими пробками… – шептал он, просматривая описание когерера.
– Что ж, займемся токарным ремеслом! – предложил Рыбкин и уже направился к небольшому токарному станку, стоявшему в другой комнате.
– Постойте, Петр Николаевич, – остановил его Попов. Александру Степановичу хотелось поскорее испытать когерер, и он решил на первый раз для быстроты заменить пробки чем-нибудь таким, что было под рукой.
– Дайте-ка разновесы, – попросил он у Рыбкина. Не прошло и минуты, как когерер был готов. Двадцатиграммовые гирьки оказались прекрасными пробками для трубки с опилками. Приемный прибор Лоджа был очень простым. Он состоял из когерера, пары гальванических элементов и небольшого гальванометра. Все это было последовательно соединено проводником.
Николай Петрович Рыбкин писал в своей статье «Воспоминания об изобретателе беспроволочного телеграфа Александре Степановиче Попове»: «Я до сих пор помню, с каким волнением показывал мне Александр Степанович номер журнала The Electrician, в котором была помещена статья Лоджа, где он описывал свои знаменитые опыты по применению открытия Бранли к устройству когерера для обнаружения при помощи его электрических колебаний. В этой области, в которой работал А. С. десять лет, сделано было ценное достижение. А. С. сейчас же принимается воспроизводить, и в процессе этой работы создает свою знаменитую схему первой приемной станции, положившей начало беспроволочному телеграфу».
