Вторник. Седьмое мая: Рассказ об одном изобретении - Юрий Германович Вебер

декабря 1888 года молодой немецкий физик Генрих Герц, недавний ассистент Гельмгольца, а теперь профессор Высшей технической школы в Карлсруэ, выступил с сообщением: он получил электромагнитные волны. Получил и подверг их всевозможным исследованиям. Сам Гельмгольц, прочтя присланный ему манускрипт Герца, немедленно ответил: «Браво! В четверг передам в печать». Раскрылась новая страница науки — науки электрических колебаний.

Более двух лет охотился у себя в лаборатории Генрих Герц за электромагнитными волнами. И однажды, добыв их, уже более не отпускал, ловил и часами изо дня в день, тяжко кашляя и пытаясь время от времени согреться у железной печки, подвергал их всяческому экспериментальному анализу. Увеличивал, уменьшал, измерял, отражал, рассеивал, преломлял… Он гонял их по комнате лаборатории, как укротитель по манежу цирка. И новоиспеченные капризные волны действительно подчинялись его дрессировке.

Исходя из уравнений Максвелла, молодой Герц построил собственную теорию того, что должно быть излучателем электромагнитных волн. Токи высокого напряжения дали ему тот искровой разряд, ту искусственную маленькую молнию, которая сотрясала пространство прибоем электрических колебаний.

На его лабораторном столе громко трещала искрами индукционная катушка, заряжаемая от батареи гальванических элементов, — источник высокого напряжения. Катушка соединялась с тем, что, Собственно, и было главным изобретением Герца: его излучатель, в котором, как в центре сотрясений, рождались эти долгожданные волны и расходились в пространство. Потому он и дал ему название — вибратор.

Толстый металлический стержень. Стержень посредине разрезан, и на эти внутренние концы насажены металлические шарики. Между ними — небольшой воздушный промежуток. Внимание! В этом промежутке все и совершается. Все, ради чего затрачено столько теоретических расчетов и столько экспериментальной находчивости. Вибратор Герца. В общем-то, устройство как будто совсем незамысловатое, но вызвавшее в науке подлинный переворот.

Катушка работает. Ток, преобразованный в витках ее вторичной обмотки, достигает высокого напряжения, электризуя шарики вибратора все больше и больше. Напряжение растет до того, что воздушный промежуток между шариками уже не является препятствием. Голубовато-белые искры с резким треском проскакивают в промежутке. Происходит колебательный разряд. Сотни тысяч колебаний в секунду! Волны, электромагнитные волны разбегаются от вибратора. Куда? Теория Фарадея — Максвелла говорит, что во все стороны, на далекие расстояния, — ну, как лучи света. Только невидимо, незримо для нас. И теперь задача в том, чтобы их «увидеть».

Лучи света видит наш глаз. А что может служить глазом для электромагнитных волн? Что может ловить, различать эти электрические лучи? Как создать электрическое зрение?

Генрих Герц и создает такое новое зрение — «электрический глаз». Аналогия с музыкальными струнами помогает ему совершить это открытие. Давно было известно, что можно заставить на звуки одной струны отвечать другую, если обе их одинаково настроить. Тогда при колебаниях первой струны, едва в пространстве побегут звуковые волны, начнет дрожать и струна вторая, в том же тоне. Это явление резонанса Герц решил использовать и для своей цели — перенести его из области звука в область электричества. Заставить какое-нибудь устройство, чтобы оно, как резонатор, отзывалось на колебания электромагнитных волн.

Он берет металлический стержень, подобный тому, что в вибраторе, и сгибает его в виде дуги. Насаживает на оба конца по металлическому шарику. И резонатор готов. Герц помещает его на другом столе, против того, где работает катушка с вибратором.

Сдвигая или раздвигая шарики резонатора, он изменяет промежуток между ними и таким путем настраивает резонатор на любую электромагнитную волну. Если настроить на волну, которую излучает сейчас вибратор, то «чудо» произойдет. В ответ на каждую искру в вибраторе проскакивает искра и между шариками резонатора. Вот оно, чудо рождения и ловли электромагнитных волн! Волны, бегущие от вибратора по всем направлениям, наталкиваются на резонатор, заставляют его «звучать» в том же тоне, вызывая в нем такие же колебания, и маленькая искра возвещает: да, они действительно существуют, эти загадочные волны. Смотрите, смотрите на них с помощью «электрического глаза», который изобрел молодой физик в Карлсруз, бледный лицом, с щетинистой бородкой, словно небритый, снедаемый жаром открытия и чахоточной лихорадки.

Ему было нелегко с ней справиться, с этой искрой, единственно заявляющей о существовании волн. Она была полна капризов, эта искра. «То мы увидели, что искры усилились, — жаловался сам Герц. — Как тут же рядом они стали слабее, а рядом совсем исчезли». Весь успех опытов висел на тоненьком волоске. А явление надо было изучать, измерять, описывать. И выводить из этого твердые закономерности. Герц не жалел остатков своих сил. Он даже не думал об этом. Он делал то, что нужно, чтобы опыты и расчеты прошли удачно. Он научился даже по одному только виду искры и по характеру ее треска судить о состоянии своей аппаратуры.

Он не только определил характеристики электромагнитных волн, их длину, период колебания, интенсивность распространения… Он обнаружил также, что электромагнитные волны способны проникать сквозь деревянные и каменные стены, через закрытые двери и что от них нельзя укрыться даже в запертой комнате. Поистине удивительные лучи!

А потом в большой физической аудитории школы Карлсруэ, где высокий свод подпирали два ряда мрачных железных колонн, произвел он свои знаменитые опыты по сравнению «электрических лучей» с лучами света. Пришлось удалить из помещения висячие части газовых труб, снять металлические подсвечники, чтобы они не искажали картину волн. Остались только деревянные столы и скамейки, вынести которые было невозможно. Но Герц надеялся, что они не должны оказывать заметного влияния.

И опыты начались.

Длинная, беспрерывная вереница опытов.

Он отражал лучи металлическими зеркалами, собирал в фокусе, заставлял отталкиваться от цинковых щитов, накладывал друг на друга, гасил их, преломлял сквозь призмы из смолы, подвергал поляризации… Словом, проделывал с электромагнитными волнами все то, что обычно проделывают ученые-оптики, изучая свет. И тут же, на основании опытов, строил теоретические выводы, украшая их рядами математических формул.

И представьте, как и было предсказано по теории, электромагнитные волны вели себя во всем подобно световым лучам. Так же распространялись во все стороны, и так же отражались и преломлялись, и так же пронизывали пространство, с такой же огромной скоростью, как было подсчитано. Герц обнаружил, что они могут давать даже тень, если загородить их каким-нибудь непроницаемым экраном, — совсем как на солнышке.

Итак, Герц подтвердил на деле правоту гениальных догадок Фарадея. Герц доказал реальное содержание Максвелловых уравнений. Новая электромагнитная теория света, став наконец на твердую почву опыта, торжествовала свою победу.

Что поднялось тогда среди физиков! Какое смятение, волнение в умах! И в самой Германии, и в лабораториях Лондонского Королевского института, и в Академии Парижа, и в университете Петербурга… и, между прочим, в тех комнатах физического