Кто "изобрел" радио?
Л. H. Никольский
Вот уже более века то затихают, то разгораются с новой силой споры о национальном и персональном приоритете изобретения радио.
Это и понятно, поскольку всякий раз спорящие стороны декларируют благородное намерение докопаться до истины, но разговаривают на разных языках и в патриотическом (а часто лжепатриотическом) порыве неизменно скатываются к своим прежним предвзятостям и, забыв об истине, или просто откинув ее, пытаются уже всеми правдами и неправдами утвердить свое мнение, ибо, как известно, только оно и является "единственно правильным". При этом российская сторона ссылается на "научный приоритет" или "историческую правду" [1, с. 196], определяемые датой демонстрации А. С. Поповым своего радиоприемника, а итальянская - на официальный документ: английский патент № 12039, полученный Маркони на такой же приемник 2 июля 1897 г.
Впрочем, в то время не было еще и такого термина "радиоприемник" (хотя в 1890 г. Э. Бранли уже назвал свою трубку с металлическими опилками "радиокондуктором" (радио-управляемым проводником) [2, c. 8]), да и термин "радио" постепенно утвердился в науке, технике и в быту лишь в 1903 г., после Международной конференции по беспроволочному телеграфированию, которая рекомендовала термин "радиотелеграфия" взамен бытовавших тогда терминов "беспроводная связь" и "сигнализация без проводов" [3, c. 90], хотя такая замена не эквивалентна и внесла свою долю неразберихи и в без того запутанный вопрос.
Действительно, если мы говорим, что некто изобрел радио, то применительно к 1903 г. этот некто изобрел только радиотелеграфию, применительно же к 7 мая 1895 г. - радиосигнализацию, а применительно к нашему времени этот некто изобрел еще и радиотелефонию, и радиовещание, и радиоразведку, и радиопротиводействие, и радионавигацию, и радиоастрономию. Потому употребление термина "радио", например, к 1895 г. без оговорок, ограничений и уточнений в лучшем случае - некорректно, а попросту говоря - безграмотно. Потому прежде всего и постараемся уточнить, что такое "радио" в научном или профессиональном (не бытовом) смысле.
Как и следовало ожидать, в словаре русского языка В. И. Даля (вышедшем в свет в 1882 г.), слова "радио" нет, и не только потому, что это слово нерусское, ибо в словаре есть, например, такое нерусское слово, как "электричество" - "одно из самых невесомых, которое (грознинский телеграф) проявляется силами своими". В энциклопедическом словаре Брокгауза и Эфрона (1889 г.) - есть "радиометр" и "радиофон", но "радио" - нет. В энциклопедическом словаре института "Гранат" (1930 г.) - тоже нет слова "радио", но уже появилось слово "радиотехника" - "техника токов высокой частоты, основанная на способности электромагнитных волн распространяться без участия проводов...", а далее этот словарь мог бы позабавить или огорчить любого сведущего человека "новостями" о том, что "А. С. Попов первый реализовал в 1895 году практически беспроволочную связь телеграфными знаками Морзе на расстояние 4 км...". В последующих изданиях различного назначения, в том числе и в БЭС [7], слово "радио" трактуется в основном одинаково, а множество вариантов различаются второстепенными признаками. Все эти варианты сводятся к одному: радио - это способ передачи и приема информации (сигналов) на расстояние без проводов посредством распространяющихся в пространстве электромагнитных волн (радиоволн).
Радио, как один из способов беспроводной связи, реализуется на практике разнесенными в пространстве на какое-либо расстояние радиотехническими средствами передачи и приема радиоволн, использующими определенные свойства одновременно и геометрически разделяющей, и физически связывающей их части окружающей среды (пространства), т. е. точно так же, как, например, и в простейшем и древнейшем виде беспроводной связи - голосовой - голос и ухо человека используют такое физическое свойство среды (части пространства, заполненного воздухом), как способность атмосферы (газов и их смесей) передавать звуковые волны.
В приземной области пространства, заполненной атмосферой, физическая среда является общей как для голосовой связи, так и для связи по радио. Значит, согласно изложенному выше, не конструктивные особенности (среди акустических или радиотехнических) передающих и приемных устройств и не физическая среда определяют сущность вида связи, а сущность самого физического явления, используемого в конкретной разновидности связи, в акустической (голосовой) связи главное - это звуковые волны, в радиосвязи главное - это электромагнитные волны, все же остальное - вторично, производно и подчинено главному.
Пренебрежение к терминологии господствует во всех публикациях, прямо или косвенно связанных с историей радио. Сплошь и рядом встречаются, например, смешение и подмена терминов "изобретение" и "открытие" и др. И даже в одной фразе. Чтобы не быть голословным, как и многословным, приведу лишь один пример из "Курса истории физики": "Исторически точно установленным фактом является тот факт, что открытие радио было сделано А. С. Поповым и дата первого публичного сообщения об этом открытии 25 апреля старого стиля, 7 мая нового стиля 1895 г. является датой одного из величайших изобретений в истории человеческой культуры" [1, с. 196].
И не надо быть докой в патентоведении, чтобы знать, что всегда было, есть и будет, что открытие - это "научная находка", а изобретение - это "техническая придумка", что открытие несет людям новое знание о природе, как и новые загадки и вопросы, а изобретение решает конкретную практическую задачу с помощью совокупности новых и известных технических способов и средств на основе имеющихся знаний.
Остановиться на этих прописных истинах в самом начале пришлось для того, чтобы при дальнейшем изложении постоянно иметь их в виду.
А теперь обратимся к основным моментам в истории радио и проанализируем, как их трактовали (опровергали, защищали и декларировали) зарубежные и отечественные ученые и историки радио.
Изобретению радио, традиционно связанному в СССР с демонстрацией 7 мая 1895 г. преподавателем Минных офицерских классов (МОК) Александром Степановичем Поповым (1859-1906) "Прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний", предшествовали фундаментальные исследования и инженерные изыскания крупнейших физиков, математиков и экспериментаторов. Не умаляя заслуг Фалеса Милетского и других древних и не очень древних ученых, упомянем лишь тех, кто непосредственно заложил теоретические и практические основы радиотехники, радио.
Андрэ Мари Ампер (1775-1836) создал первую теорию магнетизма, в которой свел явления магнетизма к электричеству [6, с. 222].
Майкл Фарадей (1791-1867), развивая идеи Ампера, открыл в 1831 г. электромагнитную индукцию, доказал тождественность различных видов электричества, ввел понятие электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн [7, с. 1264] и исследовал роль среды в электромагнитных взаимодействиях [1, с. 133].
Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879), продолжая работы Фарадея, создал теорию электромагнитного поля, обобщив свои труды в "Трактате по электричеству и магнетизму", опубликованном в 1873 г. Однако теория Д. Максвелла в ученом мире того времени вызвала недоверие и сомнения. Например, Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894), автор фундаментальных трудов по физике, биофизике, физиологии, психологии, летом 1879 г. писал: "...Область электродинамики превратилась в то время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, - все это было вперемежку соединено между собой" [1, с. 183]. Одним из камней преткновения в теории Максвелла являлось утверждение, что переменное электрическое поле создает и соответствующее магнитное поле. За экспериментальное доказательство этого утверждения Берлинская Академия наук в 1879 г. (в год смерти Д. Максвелла) установила премию [8, с. 112].
Именно Г. Гельмгольц и поручил своему бывшему ученику, в то время - уже профессору Высшей технической школы в Карлсруэ, Генриху Рудольфу Герцу (1857-1894) проверить экспериментально теоретические положения Д. Максвелла. Оценив известный путь решения поставленной задачи, Герц убедился в его неэффективности и отказался от предложенной работы. Но не забыл о ней, он искал другой способ решения задачи. И нашел. Для своих экспериментов Герц решил использовать токи очень большой частоты, которые можно было получить при искровом разряде с помощью уже хорошо известной тогда индукционной катушки, созданной Генри Румкорфом в 1848 г. и удостоенной Парижской академией наук большой денежной премии имени Вольта [3, с. 67]. Так, в статье "О весьма быстрых электрических колебаниях", опубликованной в 1887 г., Герц писал: "На основании некоторых явлений я пришел к предположению, что колебания последнего рода действительно могут возникнуть при известных условиях, причем интенсивность колебаний настолько значительна, что действие их доступно наблюдению на расстоянии" [8, с. 131]. В этой же статье Герц привел и описание своей опытной установки, и первые результаты опытов 1886 г.
Опытная установка Герца состояла из генератора (передатчика) и приемника электрических колебаний, разнесенных друг от друга на некоторое расстояние, которое в ходе экспериментов можно было изменять. Искровой разрядник генератора (индукционной катушки) был соединен с двумя проводниками - вибраторами (диполь - одна из разновидностей антенн). Приемник являл собой прямоугольный разомкнутый контур - резонатор - с искровым промежутком (зазором) в одной из коротких сторон контура-рамки. Есть сведения, что Герц пользовался и круглым кольцевым резонатором-обручем, более удобным для математического расчета [3, с. 63]. Факт приема сигнала генератора индицировался искрением в зазоре резонатора-приемника. (В лекции профессора Э. Томсона "Передача энергии без проводов" (8, с. 373) упоминается подобная установка с приемником Эдисона, которая применялась Томсоном совместно с профессором Хаустоном еще в 1875 г. в Центральной высшей школе в Филадельфии).
Первые опыты Герц проводил при малых расстояниях между вибраторами и резонатором, установленным им для удобства на переносном штативе. В первых же опытах Герц опробовал и приемник-диполь. Второй этап своих опытов Герц проводил уже в просторном помещении при расстояниях между вибратором и резонатором (по различным данным) до 12-16 м, что описал в своей работе "О действии тока".
В результате опытов Герц установил, что на расстояниях до 3 м передача сигналов от вибратора к резонатору осуществлялась на принципе электромагнитной индукции, а на расстояниях более 3 м - посредством предсказанных Фарадеем и Максвеллом электромагнитных волн. Экспериментируя далее с электромагнитными волнами, Герц убедился, что они, как и свет, подчиняются всем законам геометрической оптики. Попутно Герц определил диаграмму направленности излучения (приема) диполя, заложив основы теории излучения антенн. Все эти работы (их результаты) были опубликованы в 1888 г. А в 1891 г., подводя итоги проделанных исследований, он подтвердил: "Целью этих работ была проверка основных гипотез теории Фарадея - Максвелла, а результат опытов есть подтверждение основных гипотез этой теории".
Опытное подтверждение "сомнительной" теории Максвелла и простота опытной установки Герца немедленно подтолкнули ученых многих стран к их повторению и к совершенствованию передающих и приемных устройств. Опять, краткости ради, остановимся лишь на нескольких моментах.
Если, например, профессор физики Болонского университета Августо Риги (1850-1920) усовершенствовал осциллятор Герца, поместив искровой разрядник в масло (разрядник индукционной катушки), то для экспериментов с открытыми Фарадеем - Максвеллом - Герцем волнами Герца Эдвард Бранли (1846-1940) создал простенький прибор, названный им радиокондуктором (радиоуправляемый проводник, действующий по принципу двухвходового триггера, его подробное описание было опубликовано в 1890 г.).
Оливер Лодж (1851-1940) на основе радиокондуктора (трубка Бранли) построил тоже переносный [3, с. 75] "прибор для регистрации приема электромагнитных волн", который содержал еще источник тока, реле, гальванометр, а для встряхивания радиокондуктора с целью периодического восстановления его чувствительности к волнам Герца - электрический звонок или механизм с молоточком-зацепом. В своем докладе "Творение Герца", прочитанном 1 июня 1894 г. в Лондонском Королевском обществе "для громадной аудитории" [8, с. 422], докладчик демонстрировал опыты, а радиокондуктор Бранли назвал когерером, исходя из физического принципа его действия.
Александр Степанович Попов, преподаватель Минных офицерских классов в Кронштадте тоже построил лабораторную установку для демонстрации опытов Герца своим слушателям в учебном процессе. Опытами с волнами Герца А. С. Попов сопровождал и цикл своих лекций под названием "Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями", которые он прочитал в 1889 г. в собрании минных офицеров. А 22 марта 1890 г. в Морском музее для петербургских офицеров А. С. Поповым была прочитана лекция "Об электрических колебаниях с повторением опытов Герца". Научно-просветительскую деятельность инициативного преподавателя МОК высоко оценил русский физик Александр Григорьевич Столетов (1839-1896), назвав А. С. Попова одним из первых в России "пропагаторов герцологии" [1, с. 194].
Не могу сказать, что представляла собою первая лабораторная установка Попова для демонстрации опытов Герца до 1895 г., но доподлинно известно, что А. С. Попов постоянно работал над ее совершенствованием и особенно - над повышением стабильности и чувствительности когерера. Модернизированная лабораторная установка весной 1895 г. была опробована Поповым в саду МОК [5, с. 43]. А. С. Попов, применяя предложенную Теслой в 1893 г. антенну, неоднократно утверждал, что "употребление мачты на станции отправления и на станции приема для передачи сигналов с помощью электрических колебаний - заслуга Теслы". Позднее, а именно в статье, датированной декабрем 1895 г. "Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" (сравните с названием прибора О. Лоджа), опубликованной в "Журнале Русского физико-химического общества" [8, с. 449; 9] Попов писал: "...В начале текущего года (1895 - прим. авт.) я занялся воспроизведением некоторых опытов Лоджа над электрическими колебаниями с целью пользоваться ими на лекциях... Добившись удовлетворительного постоянства чувствительности... трубки, я поставил себе другую задачу: добиться такой комбинации, чтобы связь между опилками, вызванная электрическим колебанием, разрушалась немедленно автоматически... Такая комбинация конечно удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся последовательно одно за другим... Я пришел к устройству прибора, служащего для объективных наблюдений электрических колебаний, пригодного как для лекционных целей, так и для регистрирования электрических пертурбаций, происходящих в атмосфере... Таким образом был комбинирован прибор... прибор отвечал (звонком - прим. авт.) на открытом воздухе колебаниям произведенным большим герцовым вибратором... с искрой в масле на расстоянии 30 саженей (около 60 м. - прим. авт.)... Прибор... может служить для различных лекционных опытов с электрическими колебаниями и... может быть приспособлен к опытам с электрическими лучами... В заключение могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче (не к передаче, а к приему - прим. авт.) сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией".
Как видно, А. С. Попов в этой статье достаточно точно и предельно ясно изложил все свои замыслы и намерения, но вскоре у него появятся комментаторы и толкователи его высказываний и даже неких "тайных намерений", которые он мог бы высказать, но почему-то не высказал.
Именно упомянутый в статье прибор и был использован Поповым 7 мая 1895 г. при прочтении им доклада... нет, не о радиосвязи, а "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям" [5, с. 44] на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) в Петербурге. Несмотря на то, что А. Попов 7 мая 1895 г. продемонстрировал то, чем Г. Герц почти ежедневно на протяжении 1886-1887 годов пользовался для решения своей практической задачи, применив лишь более совершенное приемное устройство, созданное им на базе опубликованного в 1894 г. прибора О. Лоджа, тем не менее в России в