Александр Попов - [45]
Но и глубочайшие теоретические соображения Максвелла, содержавшие в себе гениальное предвидение дальнейшего прогресса науки на долгие годы, также не сразу получили признание. Его современникам они казались слишком отвлеченными и даже искусственными. Необходимо было не только подвергнуть их экспериментальной проверке, но и сделать наглядными, доходчивыми, чтобы те практические выводы из них, которые могли в первую очередь получать техническое применение, сделались понятными. Прежде всего нужно было пересмотреть укоренившиеся представления о протекании электричества по проводам и о тех явлениях в окружающем провод пространстве, которые обнаруживаются при прерывании в нем тока. Нужно было составить себе наглядную картину электромагнитных процессов, происходящих в проводе и вблизи него. Дальнейший вклад первостепенного значения внес в учение об электромагнитных колебаниях современник Максвелла Уильям Томсон. Он по-новому рассмотрел процесс протекания электрического тока по проводам и дал обоснование для точной теории электрических колебаний в сложных цепях.
Электрическая цепь из емкости, индуктивности и сопротивления, которая была им подробно изучена и применена в ряде практических случаев, получила специальное название «контур Томсона», а электромагнитные колебания, в нем возникающие, — «томсоновских колебаний». Та картина протекания электрического тока в колебательном контуре, которая создается в нашем воображении на основании работ Томсона, легла в основу всех дальнейших экспериментов с электрическими колебаниями и волнами. Замечательным выводом из работ Томсона является теория резонанса тока и напряжения, связанных с накоплением электромагнитной энергии в диэлектриках конденсаторов и в магнитном поле индуктивностей, из которых составляется резонансный контур. Такой резонансный (колебательный) контур по аналогии с подобными акустическими резонаторами стали называть резонатором. В приближении творческой мысли к представлению о возможности осуществления беспроводной связи не менее важными, чем работы Томсона, являются замечательные эксперименты с колебательным разрядом конденсатора, выполненные В. Федцерсеном[442]. Они наглядно показали, что электрическая искра может служить источником для создания электрических колебаний. Это был отправной этап для разработки всей высокочастотной аппаратуры, которой далее пользовались и предшественники А. С. Попова, и он сам. Возбуждением электрических колебаний искрой воспользовались в своих опытах и Герц, и Лодж, и многие другие. Даже после смерти Попова искровой разряд долгое время применялся в аппаратах беспроводной связи.
Важный дальнейший шаг в направлении углубления теории Максвелла сделан был в 1874 году русским профессором Н. А. Умовым[443], который математически рассчитал мощность энергии разряда в пространстве и наметил основные физические свойства явлений, связанных с распространением электромагнитных волн. Насколько важное значение придавали работе Умова, можно судить по тому, что в настоящее время вектор, характеризующий величину мощности распространяющейся электромагнитной энергии, во всем мире называют вектором Умова — Пойнтинга (последний занимался этими вопросами позднее).
Для радиотехники исключительное значение имели выводы Максвелла, относящиеся к распространению электромагнитных волн. В реальности существования их ученый мир убедился после экспериментальных работ ученика Г. Гельмгольца[444] Генриха Рудольфа Герца[445], осуществленных через десятилетие после смерти Максвелла, так и не дождавшегося всеобщего признания своих взглядов.
Глубоко убежденный в справедливости воззрений Фарадея и Максвелла, Герц поставил перед собой задачу экспериментально доказать реальное существование электромагнитных волн в окружающем разряд пространстве. Он воспользовался электрической искрой в сочетании с контуром или «вибратором» высокой добротности для возбуждения электромагнитных волн в окружающем пространстве и явлением резонанса в приемном колебательном контуре для обнаружения электромагнитных волн в месте их приема. Герц установил, что электромагнитные волны действительно подчиняются тем же законам (отражения, преломления и поляризации), что и световые волны. Один из одареннейших экспериментаторов, каких только знает история естествознания (не забудем, что он умер, не дожив до тридцати семи лет), Герц выполнил эти основные экспериментальные исследования и описал их в своей работе, озаглавленной «О весьма быстрых электрических колебаниях»
