Так кто же изобрел радио? Опыт реконструкции событий

профессор физики Католического университета в Париже

Герц прожил короткую жизнь. Сложные опыты подорвали его и без того хрупкое здоровье. Он ушел из жизни 1 января 1894 г. Генрих Герц оставил о себе добрую память. Хорошо его знавший Герман Гельмгольц позднее так отзывался о своем ученике: «...память о нем будет жить не только благодаря его работам, но и благодаря его личным достоинствам: его постоянной скромности, радостной готовности признать чужие заслуги, неизменной благодарности, которую он сохранил по отношению к своим учителям. <...> Он сам жаждал только истины, которой он следовал с высочайшей серьезностью и с полной отдачей сил. Никогда не было в его душе и тени тщеславия или личного интереса».

В начале 1889 г. он преобразовал уравнения Максвелла, обобщил и упростил их, повторив изыскания Хевисайда. В таком виде эти уравнения и вошли в современную науку.

Итоги своих опытов Герц изложил в статьях: «Об очень быстрых электрических колебаниях» (1887), «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении» (1888) и «О лучах электрической силы» (дек. 1888). Вообще 1888 год считается годом экспериментального подтверждения существования электромагнитного поля.

Опыты Герца взбудоражили ученый мир. Сам Герц не видел, каким образом можно было использовать электромагнитное поле. Что, впрочем, не удивительно. Доказательство его существования отняло у него слишком много сил. Он просто не мог сразу включиться в работу по усовершенствованию своей установки для применения ее в практических целях. К тому же, всю жизнь Герц был осторожен в высказываниях. Но возможность использования электромагнитных волн увидели другие ученые. Так, видный английский физик Уильям Крукс сразу же заговорил о беспроволочном телеграфе, т. е. о передаче с помощью волн сообщений азбукой Морзе. Увидели это и другие. В частности, академик Леонид Мандельштам отмечал: «То, что открытие Герца ... поставило на очередь проблему использования электромагнитных волн для практических целей передачи сигналов, можно утверждать наверное».

Признание заслуг Герца в изучении свойств электромагнитного поля было столь однозначным, что после ряда публикаций в прессе его статей на эту тему электромагнитные волны стали называть «лучами Герца».

Итак, факт передачи воздействия был налицо, но за счет чего он происходит? Участвует ли в этом среда, или воздействие передается мгновенно? Чтобы выяснить это Герц перешел к опытам на большем расстоянии. Для этого надо было, повышая частоту излучаемого сигнала, увеличить его мощность. Разнесением сфер или вообще их устранением, а также укорочением длины стержней, уменьшением разрядного промежутка Герц увеличил частоту излучаемого сигнала с 50 миллионов до 500 миллионов колебаний в секунду.

Установка Герца, с помощью которой было доказано существование электромагнитных волн (по Персону)

Чтобы определить характер излучаемого сигнала Герц стал перемещать резонатор относительно неподвижного вибратора. Результаты испытаний получились неожиданными. Оказалось, что при расстояниях между вибратором и резонатором до трех метров уровень искры резонатора был одинаков во всех направлениях от вибратора и убывал обратно пропорционально кубу расстояния, что отвечало постулатам теории дальнодействия. Но при расстояниях свыше 3-х метров уровень искры стал уменьшаться гораздо медленнее и неодинаково во все стороны. Максимальным он был в перпендикулярном направлении от оси стержней вибратора и достигал 12 м, и минимальным по оси стержней (около 4 м). Все это противоречило теории дальнодействия и говорило о волновом характере излучения...

Озадаченный Герц решил убедиться в этом. Он изготовил параболические зеркала (2 х 1,5 м и 2 х 4 м) из оцинкованного железа, решетку из медного провода и призму из асфальта в виде равнобедренного треугольника весом в 1,2 тонны! С помощью этих приспособлений Герц выяснил, что излучаемый вибратором сигнал подвержен отражению, преломлению, дифракции, интерференции и поляризации, т. е. он является волной! Также Герц убедился в том, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света, и что распространяются эти волны без помощи проводов.

Работа проходила очень тяжело. Искра у резонатора была такой маленькой, что наблюдать ее можно было только вплотную приблизив к ней лицо, через лупу и в полной темноте. От большого напряжения у Герца ухудшилось зрение. Но понимание важности опытов не давало отступиться. «Я работаю очень усердно, нет ни одного дня, когда бы я хоть немного не продвинулся вперед», — сообщал он в письме родным. — «За каждой преодоленной трудностью встает новая, еще большая».32

Все же, когда Герц закончил свою трудную и кропотливую работу и принимал поздравления коллег, его оценка собственной работы была неоднозначной. С одной стороны, Герц чувствовал огромное удовлетворение от получения практического результата. В то же время, Герц понимал, что шел не к этому, что он не открыл ничего нового, он лишь доказал не пользовавшуюся большим авторитетом теорию электромагнитного поля англичан Фарадея и Максвелла. В течение длительного времени целый ряд немецких ученых разрабатывали теорию дальнодействия, а опыты Герца показали полную несостоятельность этой теории...

Он хорошо знал столярное дело, был прекрасным токарем и стеклодувом, хорошо чертил и рисовал красками. Работая руками, он давал отдохнуть голове. Герц считал необходимым сочетание теоретических и практических работ, поэтому почти все необходимые для опытов принадлежности изготовлял самостоятельно.

Наконец, в конце 1884 года ему предложили должность ординарного профессора физики в Высшей технической школе в Карлсруэ, где имелась хорошая физическая лаборатория. Любопытно, что эту лабораторию оборудовал Карл Фердинанд Браун, в будущем продолжатель дела Герца и Нобелевский лауреат в области беспроволочной телеграфии (см. гл. «Телефункен»). Счастливый Герц принял это предложение и в начале 1885 г. переселился в Карлсруэ.

В частности, Герц решил скорректировать систему уравнений электродинамики одного из апологетов дальнодействия Франца Неймана. В результате у Герца получилась система уравнений, из которой можно было получить уравнения Максвелла. Герц, придерживавшийся взглядов сторонников дальнодействия, был озадачен этим, но все же большого значения выведенным уравнениям не придал.

Ему легко давались и математические и гуманитарные науки, охотно занимался он и ручной работой, в совершенстве освоив токарный станок. Кроме того, юный Генрих увлекался ботаникой, геометрическим черчением и даже изучил... арабскую грамматику, причем так хорошо, что специально нанятый для него преподаватель считал, что Герц обязательно должен стать ориенталистом.

Из-за большой разносторонности увлечений Герц не сразу нашел свое место в жизни. Вначале, желая стать инженером, он учился в дрезденской, а затем в мюнхенской Технических школах (по году), между которыми была годовая служба в армии. Все же постепенно в нем пересилила тяга к занятиям наукой, и он перешел в Мюнхенский университет, а оттуда (через два семестра) — в Берлинский университет.

Герцу повезло с наставниками. В Мюнхенском университете это был известный в то время физик Филипп фон Жолли, направивший Герца на основательное изучение истории естествознания и математики, в частности, трудов Лагранжа, Лапласа и др.

В Берлинском университете преподавателями Герца оказались известный ученый, много сделавший в области математической физики, Густав Кирхгоф (Gustav Kirchhoff) и не менее известный немецкий естествоиспытатель Герман Гельмгольц (Hermann von Helmholtz).