Г. Маркони. Нобелевский доклад

С самого начала (1901 г.) Нобелевские премии по научным направлениям присуждают здравствующим ученым за важнейшие экспериментальные открытия и ихтеоретическое обоснование. Итальянский предприниматель Г. Маркони(1874-1937) и немецкий физик и изобретатель К. Ф. Браун (1850-1918, основатель компании TELEFUNKEN) получили Нобелевскую награду по физике совместно «За выдающийся вклад в создание беспроволочной телеграфии». В соответствии с установленным порядком по окончании церемонии награждения 11 декабря 1909 г. лауреаты выступили с лекциями (докладами), в которых рассказали осодержании проведенных испытаний аппаратуры, сопутствующих исследованиях,научных выводах. Сейчас любой желающий имеет возможность изучить их оригинальные доклады [1, 2]. Изложение содержания речи К. Ф. Брауна [2] на русскомязыке можно прочитать в [3].

После опытов по электросвязи в поместье отца в июне 1895 г. через довольнокороткое время Г. Маркони начал рекламировать и объявлять себя первопроходцем в беспроводной телеграфии. Поэтому дошедшее до нашего времени егобольшое по объему публичное нобелевское выступление [1] под названием «Беспроводная телеграфная связь» (27 страниц, включая 25 рисунков) чрезвычайноинтересно в плане обоснования и понимания им научного смысла выполненных ктому времени многочисленных работ.

Беспроводный феномен

В самом начале лекции Г. Маркони поясняет: «Я никогда не изучал физику иэлектротехнику в регулярной манере». В конце доклада извиняется за посредственное знание английского языка.

Продолжая доклад, он демонстрирует схему приемно-передающей системы (ППС), будто бы им изобретенной и испытанной в августе 1895 г. Она представлена на рис. 1.

рис. 1

На схеме обращают на себя внимание телеграфный ключ К, последовательно соединенный с генератором электромагнитных колебаний (ЭМК) I в передатчике, ипечатающий аппарат R в приемнике. Этой иллюстрацией Г. Маркони пытается показать свое первенство в создании беспроводной установки. Приемник по схемепохож на устройство, разработанное годом раньше французским профессоромфизики Э. Бранли (1844?1940), который вместо печатающего аппарата применилчувствительный стрелочный прибор. После прохождения каждого импульсногосигнала детектор (когерер) J необходимо было встряхивать вручную. В лекции несообщено о передаче и приеме каких-нибудь смысловых знаков и букв посредством установки.

Изучение устройства показывает, что передача сигналов происходила только впределах рабочего стола (1,5...2 м) из-за большого тока потребления печатающего аппарата R. На увеличенных расстояниях ППС работать не могла. Однако Г.Маркони утверждает, что «это усовершенствование вместе с включением когерера в контур, настроенный на длину волны передаваемого излучения, позволиломне увеличить приблизительно до мили расстояние, на котором я мог воздействовать на приемник».

Э. Бранли поместил проволочные резисторы в цепь для защиты когерера отшунтирующего действия батареи питания с малым внутренним сопротивлением(других резисторов у него не было). Вряд ли он рассматривал их как элементы селекции. Кроме того, у Э. Бранли (так же, как и у Г. Маркони), если бы такие элементы были в приемнике, это привело бы к снижению его чувствительности, таккак для детектирования поступала бы только часть ЭМК из широкого спектра сигнала, вырабатываемого искровым передатчиком.

Переоценка ценностей

В докладе Г. Маркони активно представляет свои начальные патенты, относящиеся к селекции. Действительно, с 1 июня 1898 г. по 19 декабря 1900 г. он оформил три патента по настройке на сигнал. В них схемы входных цепей приемниковпочерпнуты из патентов английского физика О. Лоджа (1851-1940), американского электротехника Н. Теслы (1876-1943) и К. Ф. Брауна (который в своем выступлении [2] прямо упрекнул Г. Маркони в заимствовании). Колебательный контур навыходе генератора передатчика показан только в известном «семерочном»(№7777) патенте Г. Маркони, утвержденном 13 апреля 1901 г. Кроме того, всеППС Г. Маркони были рассчитаны на малонадежный когерер и чрезмерно «зашумленный» искровой передатчик.

В то время, когда 26 апреля 1900 г. Г. Маркони приступил к оформлению «семерочного» патента (как показало будущее, впоследствии никому не нужного), годомраньше началось повсеместное отступление от когерера. Первым от него отказался российский ученый и военный инженер А. С. Попов (1859-1906). В России прошение о выдаче привилегии на приемник (без когерера и реле) с полупроводниковым детектором звуковых колебаний и головными телефонами он оформил 14июля 1899 г. В Британское патентное бюро заявку на патент под № 2797 он подал12 февраля 1900 г. с получением положительного заключения 7 апреля 1900 г.

Отметим, что при организации трансатлантических передач в 1901?1902 гг. [4]Г. Маркони использовал скопированный у А. С Попова приемник с апериодическим входом, лишенный элементов селекции [5] и представленный им в патенте№18105 (10.09.1901 - 10.10.1902).

Сотрясение основ («Прости меня, Герц!»)

В юношеские годы Г. Маркони мечтал стать моряком. Однако он не сумел поступить в Итальянскую Военно-Морскую Академию. На следующий год он не смогпоступить еще и в Болонский университет. По прибытии в Лондон в 1896 г. он синтересом воспринял идеи нового наставника - главного инженера телеграфаВеликобритании В. Приса (1834-1913) о возможности распространения ЭМК вземной и водной среде. Очевидно, что при методическом руководстве В. Приса впервые патенты Г. Маркони вписал противоречащие законам физики положения опрохождении высокочастотных (ВЧ) ЭМК сквозь землю, пресную и соленую воду.Эти ошибочные «теоретические» познания запали ему в голову на много лет.

Впоследствии Г. Маркони проявил себя гениальным пиарщиком и организатором экспериментов, но весьма слабым теоретиком. Однако ему очень хотелось,чтобы его признавали осведомленным специалистом, разработчиком теоретических основ и первооткрывателем неизвестных законов физики.

Так же, как и В. Прис, в 1902 г. Г. Маркони не поддержал гипотезу английскогофизика–математика О. Хевисайда (1850-1925) об ионосферном отражении длинных, средних и коротких электромагнитных волн. В докладе он сначала соглашается с критикой имеющегося в его первом патенте (№12039) утверждения оспособности ВЧ сигналов проходить через землю и воду, но затем он переходит кудивительному теоретизированию: указывает на ошибочность позиции некоторыхфизиков, «считающих, что беспроволочная телеграфия целиком связана с явлением свободного образования волн Герца в пространстве». По его мнению, «можно считать хорошо установленным фактом, что беспроводная телеграфия в томвиде, как она существует сегодня, для работы на дальние расстояния зависит отпроводимости почвы и воды и что различие в проводимости между земной средойи воздушной в достаточной мере объясняет большую дистанцию в распространении волн по поверхности суши и моря, при той же затрате энергии, которой можнодостичь в сравнении с передачей над поверхностью планеты». Г. Маркони присоединяется к выводам изобретателя лампового диода (1904) Дж. Флеминга(1849-1945), бывшего научного руководителя его компании, также провозгласившего, что «волны распространяются не так, как радиация классического осциллятора Герца, а скользят по поверхности земли», объяснившего, что «концы полуволн электрической силы заканчиваются перпендикулярно земле (воде), но еслиони упираются в землю и движутся, то должен существовать обмен электроновмежду атомами, т. е. Движение электронов в ней»; «движение полуволн от заземленного осциллятора к заземленной приемной антенне Маркони затрудняетсяплохой проводимостью земной поверхности и облегчается поверхностью хорошего электролита, такого как морская вода».

При испытаниях аппаратуры ППС на дальность действия на пароходе «Филадельфия» в феврале 1902 г. Г. Маркони обнаружил, что в вечерние и ночные часыЭМК распространяются на гораздо большие расстояния, чем в дневные [4].

В светлое время суток сигналы поступали лишь до 1120 км, тогда как в темное- до 2500 км при неизменности характеристик ППС. Предложить правдоподобноеобъяснение этому феномену он не сумел не только тогда, но и по прошествиисеми лет. В лекции Г. Маркони фантазирует, что «днем прохождение электрических волн экранируется потоком электронов, испускаемым солнцем в мировое3пространство».

Отрывки из доклада по надуманной Г. Маркони теории «перпендикулярного»прохождения электрических полуволн по электронному «земноводному» полю составляют лишь часть его нелепых рассуждений по физике распространения ЭМК.Можно добавить, что, выразив отчуждение к теории эфирных колебаний Г. Герца,Г. Маркони тем самым посчитал несостоятельной теорию электромагнитногополя, разработанную английским математиком Дж. Максвеллом (1831-1879) наоснове опытов английского физика–экспериментатора М. Фарадея (1791-1867).

Теме передатчиков и передающих антенн в лекции также уделено много места.Искровые генераторы и сложные вертикально-наклонные «веерные» антенны Г.Маркони для начала XX века были достаточно хороши. Но все-таки электромеханические генераторы длинных волн и «зонтичные» антенны Р. Фессендена(1866-1932) лучше подходили для сверхдальней телеграфной связи через Атлантический океан [6, 7]. В дальнейшем Г. Маркони пошел по пути заимствованияопыта американца.

Шедевр инженерного искусства

Г. Маркони не осознал значимости появления полупроводникового детектора вприемной аппаратуре (1899). Он пошел по пути применения ртутного выпрямителя ВЧ ЭМК (1901), не оправдавшего себя в эксплуатации. Позже он заменил егона электромеханический детектор (ЭМД), который активно рекламировал. ЭтотЭМД, по существу, ? приемное устройство, заслуживает отдельного рассмотрения из-за его сложности и для понимания того, как до него было непросто додуматься в самом начале XX века.

На ЭМД Г. Маркони в соавторстве с собственной компанией подал заявку на патент 3 мая 1902 г. под № 10245 с получением положительного решения 5 марта1903 г. На рис. 2 показан чертеж ЭМД - приемника из этого патента.

Рис.2

Приходящий от антенны А ВЧ сигнал поступает в намотанную медным проводомна стеклянной трубке g катушку b, индуктивно связанную с другой катушкой с, всвою очередь соединенной с головным телефоном Т. Бесконечная железная проволока а перемещается внутри стеклянной трубки g посредствам шкивов e диаметром 10 см, отстоящих друг от друга на 20 см и вращаемых часовым механизмом (на чертеже не показан). Постоянные магниты d соприкасаются одноименными полюсами и перемагничивают проволоку а при движении ее со скоростью 12,5см/с. Детектирование ВЧ эфирных сигналов обеспечивается благодаря перемагничиваниям проволоки а в моменты прохождения ее через трубку g и соответствующим быстрым изменениям индуктивности катушки b. Габариты устройства -465х203х255 мм, масса - около 7,5 кг.

Приемник ЭМД требовал установки в помещениях вдали от массивных механизмов и устройств из металла, могущих оказать на него магнитное влияние.Несколько экземпляров ЭМД было продано для эксплуатации на военных кораблях итальянского ВМФ и на печально знаменитый «Титаник». В настоящее времяэтот шедевр инженерного искусства ? музейная редкость, из-за больших размеров и массы воспринимается как курьез техники.

Post Scriptum

До Г. Маркони изменения во взглядах на устройство физического мира происходили много раз. Но выступать с «потрясением» постулатов, разработанных Дж.Максвеллом и Г. Герцем, никому в голову не приходило, тем более на нобелевских форумах. Отметим, что А. С. Попов и К. Ф. Браун не высказывали сомнений вотношении теорий Дж. Максвелла и Г. Герца.

Сообщим, что, несмотря на антинаучные заявления в 1909 г. на Нобелевскойсессии, в 1930 г. Г. Маркони назначили президентом Королевской Академии наукИталии и председателем Национального Совета ученых-исследователей.

Литература

  • Marconi G. Wireless telegraphic communication. — Nobel Lecture, December 11, 1909. — <>.
  • Braun K. F. Electrical oscillations and wireless telegraphy. — Nobel Lecture, December 11, 1909. — <>.
  • Климин А. И., Урвалов В. А. Фердинанд Браун - лауреат Нобелевскойпремии в области физики.
  • Меркулов В. От передатчика А. Риги - до экспериментов по дальнему приему телеграфных сигналов. — Радио, 2009, № 8, с. 6?9.
  • Меркулов В. Мнимые приоритеты начальных работ Г. Маркони. — Радио, 2008, № 5, с. 6?9.
  • Belrose J. S. Fessendeen and Marconi: Their Differing Technologies and Transatlantic Experiments During the First Decade of this Century. — InternationalConference on 100 Years of Radio — 5-7 September, 1995. -<>.
  • Меркулов В. Какое радио изобретал Г.Маркони. — Радио, 2007, № 6, с. 2—6.
  • Статья опубликована в журнале «Радио»
    Перепечатывается с разрешения автора и редакции.
    Статья помещена в музей 28.01.2010






    Рекомендуемый контент




    Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.