Текст книги "Александр Степанович Попов"

Автор книги: Григорий Головин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 4 страниц)

Г.Головин
Александр Степанович Попов

Юный изобретатель

Александр Степанович Попов, которому суждено было обессмертить свое имя одним из величайших открытий в мировой истории науки – изобретением радиотелеграфа, – родился в 1859 году в рабочем поселке «Турьинский Рудник» на Северном Урале, в семье священника.

Семья эта не походила на другие священнические семьи. Поповы жили скромно, едва сводя концы с концами. Но отец Александра устроил для детей рабочих поселка бесплатную школу, в которой преподавали мать Александра – Анна Степановна и старший сын Поповых – Рафаил.

В детстве Александр любил бродить по руднику и часами наблюдал, как добывают руду. Часто заглядывал он в механическую мастерскую и, не отрываясь, смотрел на работу станков. Особенно полюбил мальчик управителя рудников – Николая Осиповича Куксинского. Куксинский рассказывал ему об устройстве станков, механизмов. Александр слушал эти увлекательные рассказы, в своих мечтах он видел новые, еще небывалые, чудесные машины и ему страстно хотелось стать творцом этих машин.

Он постоянно что-нибудь мастерил. Однажды сделал на ручейке запруду и соорудил водяную мельницу. Как-то раз в доме Куксинского впервые в жизни увидел электрический звонок. Эта новинка поразила будущего электротехника, и он не мог успокоиться пока не сделал такой же звонок. Даже гальваническую батарейку смастерил из бутылок с отбитым горлышком. Это была его первая конструкторская работа.

Незадолго перед тем Александр разыскал на чердаке, среди разного хлама, поломанные ходики. Он разобрал их, вычистил, исправил, снова собрал, – и часы пошли. Тогда он решил соорудить из ходиков и самодельного электрического звонка будильник, и не простой, а электрический.

Если вдуматься, то электрический будильник сделать не так уж трудно. Вся суть в том, чтобы в нужный момент ходики соединялись со звонком. Для этого под ходиками Александр укрепил линейку с несколькими дырочками, в любую из которых можно было вставить небольшой штырек. А ходики поставил так, чтобы длина их цепочки в пять часов утра соответствовала верхней дырочке линейки, к шести утра – чтобы гирька опустилась до второй дырочки и т.д. Допустим, надо, чтобы будильник зазвонил в шесть утра – штырек вставляется во второе отверстие линейки. Как только гирька коснется штырька – в батарейке замкнется цепь: ведь один конец батарейки соединен с цепочкой ходиков, другой – с электрическим звонком. И вот, оглушительный звон самодельного будильника возвещает семейству Поповых о новом изобретении Александра.

Шли дни, будильник действовал на славу. Но все же Александр вынужден был признать, что его конструкция не без капризов. Иногда, без всяких к тому оснований, звонок принимался трезвонить невпопад. Александр стал доискиваться причины и обнаружил: будильник капризничает во время грозы. Как объяснить эту загадку? Мальчик обратился к Куксинскому. Но, увы, его опытный советчик на этот раз не мог удовлетворить любознательности своего юного друга. Что за фокусы выкидывал звонок, Куксинский и сам не понимал. Да и навряд ли в те времена нашелся бы человек, способный разгадать загадку самодельного будильника. Разгадал ее в конце концов сам Попов. Но случилось это много позднее.

Между тем Александр подрастал. Наступило время, когда пришлось серьезно подумать о его будущем. Отца тревожила мысль – куда отдать сына учиться? Конечно, мальчику следовало бы поступить в гимназию, но смущала большая плата за учение. И тогда Поповы решили, что Александр поступит в духовное училище, благо обучение там даровое, а дальше видно будет...

Девятилетним мальчиком Александр уехал за четыреста километров от родного дома изучать богословские науки.

В стенах духовного училища в городе Долматово, а затем в Пермской духовной семинарии, Александр провел около десяти лет. Это были томительные годы. Мертвые догмы богословия, чуждые складу пытливого ума – риторика, логика, и другие предметы – совсем не привлекали Попова. Правда, учился он хорошо, но чувствовал себя одиноким, чуждался товарищей, не видел удовольствия ни в драках, ни в проказах семинаристов. Он находил утешение в занятиях математикой и физикой.

Семинаристы недоумевали: чудак какой-то, «математик». Что проку в этих мудреных предметах? Однако к «математику» семинаристы относились с некоторым почтением: он нередко удивлял их каким-нибудь затейливым изобретением. Так, однажды, сделал «говорящие трубки». Прибор для разговора на расстоянии был очень прост: две папочные коробочки, с донцами из рыбьего пузыря, соединенные навощенной ниткой.

Годы, похожие один на другой, миновали. Наступила весна 1877 года. В эту весну Попов получил свидетельство об окончании четырех классов семинарии. В нем было сказано: «обучался при способностях – отличных, прилежании – отлично усердном». По всем предметам, даже по греческому, латинскому и французскому языкам, были отличные отметки. Любой из товарищей Попова мог позавидовать такому безукоризненному свидетельству – оно сулило блестящую карьеру.

Но к чему это свидетельство Александру? Он твердо решил в священники не итти. Его мечта – университет. Но туда не принимали на основании семинарского свидетельства, даже если оно было таким безупречным, как у Попова...

Был один выход – держать экзамен «на аттестат зрелости», то-есть сдать экзамены за полный курс гимназии. О некоторых гимназических предметах семинарист Попов знал только по наслышке. За лето предстояло пополнить пробел, а он был основательный. Но при «способностях отличных, прилежании отлично усердном», а главное при желании можно было одолеть многое.

Из этого испытания Попов вышел с честью. И вот мечта становится явью. Он может ехать в Петербург, чтобы стать студентом.

Студент и электротехник

Попов поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Он задался целью – полностью посвятить себя изучению электричества. Эта новая, в то время, область физики с каждым днем привлекала внимание все большего числа людей. Вопросы, связанные с применением загадочной и могучей силы электричества, одинаково волновали заслуженных профессоров, маститых ученых и студентов.

В наше время занятия студентов-физиков проходят не только в аудиториях, где профессора читают лекции. Студенты занимаются и в лабораториях, ставят опыты, изучают действие различных физических приборов. В те же годы лабораторий в университете почти не было. Изредка на лекциях некоторые профессора показывали и разъясняли устройство приборов, демонстрировали какой-либо опыт.

«Электротехника, – как замечает русский физик, профессор Петербургского университета В.К.Лебединский, – тогда только что начиналась. Преподавание ее еще не было поставлено. Знания в этой области приобретались самообучением по книгам и на заводах».

Не лучше обстояло дело и с теорией. Физикам, например, необходимо знание математики. А курса математической физики в университете еще не читали. Математики же совсем не знали физики, и студенты, избравшие своей специальностью физику, обычно сами организовали кружки и в них изучали основы математической физики.

Участником такого кружка, притом ревностным участником, был и студент Попов.

Но одного знания теории – мало; необходимо знакомство и с практическим применением электричества. Овладеть же электротехникой в ту пору было не так то просто: специалисты насчитывались единицами, специального учебного заведения не было.

Попов ясно ощущал пробел в своих практических знаниях и настойчиво стремился устранить его. Он поступил простым электротехником на одну из первых петербургских электростанций, которая была оборудована на барже возле Полицейского моста, потом принимал участие в электропроводке на Невском. Когда в Соляном городке устраивали электротехническую выставку – Попов и там нашел себе работу. Для студента все это было необычно.

Неудивительно, что вскоре о нем стали отзываться с уважением: у Попова, дескать, золотые руки, недюжинные способности и, несмотря на его молодость, весьма большой опыт.

Товарищи по университету считают его самым знающим студентом не только своего отделения, но и всего факультета. Профессора отмечают незаурядные способности Попова, его упорство и работоспособность. Он – вероятный кандидат на оставление при университете для подготовки к научной работе в области физики. Молодым студентом интересуются новаторы русской электротехники, выдающиеся изобретатели: Ладыгин, Чиколев, Яблочков. На четвертом курсе Попов получает должность ассистента. Это редкая для студента честь: обычно выполнение этой обязанности поручают окончившим университет.

Преподаватель Минного класса

В Кронштадте есть Школа связи имени Александра Степановича Попова. В ней обучаются электрики и радисты, будущие специалисты Красного флота.

Это морское техническое учебное заведение существует уже семьдесят пять лет. Раньше оно называлось: «Минный офицерский класс». Имя Попова присвоено школе потому, что Александр Степанович целых восемнадцать лет работал и преподавал в ней. Здесь, в стенах этой школы, прошли самые плодотворные годы его работы; здесь родилось его замечательное изобретение – радиотелеграф.

Минный офицерский класс в те времена представлял собой единственное в России учебное заведение, где хорошо было поставлено преподавание электротехники, потому что без знания этого предмета нельзя стать специалистом в области минного дела.

Возможно, что именно это обстоятельство определило выбор Александра Степановича. Он отказался остаться при университете и сразу по окончании его, в 1883 году, переехал с женой (женился он незадолго до окончания университета) в Кронштадт. Здесь Попов начал работать в качестве ассистента по кафедре электротехники, вел практические занятия по гальванизму и заведывал физическим кабинетом. На его обязанности лежали подготовка опытов и демонстрация их на лекциях.

Минный класс славился своим физическим кабинетом. В трех больших светлых комнатах, каждая в шесть окон, стояли тридцать шесть шкафов. Сверху до низу они были заполнены физическими приборами, преимущественно по электротехнике. Почти все эти приборы и аппараты были приобретены за границей. Из года в год ценное собрание пополнялось.

В Минном классе не было недостатка и в научной литературе. Попов мог пользоваться книгами из обширной, прекрасно подобранной библиотеки. Каждый месяц сюда поступало немало новых, русских и иностранных журналов и книг.

Словом, здесь были прекрасные условия для исследовательской работы. Попов отдался ей со всем пылом. Он внимательно следил за литературой и как только находил описание нового опыта, то сразу же повторял его. Если опыт заслуживал внимания, то после серьезной проверки в кабинете, Попов показывал его слушателям на лекции. Иногда в каком-либо журнале Александр Степанович встречал схему и описание нового прибора. Он не мог успокоиться до тех пор, пока прибор, изготовленный его руками, не появлялся в аудитории.

Но он не довольствовался опытами, описанными в учебниках и журналах и придумывал свои – остроумные и наглядные.

«Молодежи надо не только рассказывать о явлениях природы, – говорил Александр Степанович, – но и показывать эти явления так, чтобы они запоминались на всю жизнь».

Любой опыт, любой прибор, за который брался Попов, всегда был оригинально задуман и тщательно, мастерски выполнен. В Кронштадте не было механических стеклодувных мастерских, но это меньше всего затрудняло Александра Степановича. Во всем, что касалось конструирования, он мог обходиться без посторонней помощи. Он хорошо изучил ремесла: токарное, столярное, стеклодувное; сам выполнял сложные детали.

В 1896 году Попов занялся исследованием лучей Рентгена. Специальные трубки Крукса, необходимые для опытов, достать было негде. Многие на его месте отложили бы опыты до тех пор, пока трубки не будут получены, а Попов поступил иначе. Сам изготовил трубки. Трубки Крукса, вышедшие из его рук, были так хороши, что ему мог позавидовать сам Гейслер, прославленный в Европе специалист по стеклянной аппаратуре.

Попов приходил в Минный класс к восьми часам, когда начинались лекции, и был занят до трех часов дня. Потом – короткий перерыв и затем снова Попов возвращался в физический кабинет, где работал до позднего вечера.

Вначале Попову помогал ассистент Н.Н.Георгиевский. В 1894 году Георгиевский перешел на службу в Петербург. Попову надо было подыскать себе нового помощника.

Александр Степанович часто бывал в Петербурге, посещал заседания Русского физико-химического общества, встречался с физиками. На одном из заседаний этого общества он познакомился с молодым ученым Петром Николаевичем Рыбкиным. За два года после окончания университета, Рыбкин написал не одну научную работу и зарекомендовал себя как способный и знающий физик,

Рыбкин, как и Попов, стремился всецело посвятить себя научно-исследовательской деятельности. Минный класс в Кронштадте был самым подходящим для этого местом. Попов, подробно изложив все преимущества и недостатки кронштадтского уединения, пригласил Рыбкина на службу в Минный класс. Предложение Александра Степановича было принято. Петр Николаевич немедля переехал в Кронштадт. Как лаборант физического кабинета Минного класса, Рыбкин стал ближайшим помощником Попова. Совместная работа вскоре сблизила их, и они стали друзьями.

В поисках совершенного

В конце восьмидесятых и начале девяностых годов не выходило в свет ни одного физического журнала, в котором не говорилось бы о работах Герца. Он исследовал колебания электромагнитных волн.

Электрический ток или искра возбуждают вокруг себя магнитные силы. Ученые знали это давно, еще из работ знаменитых английских физиков Фарадея и Максвелла.

Известно было и другое: направление электрического тока – переменное. Это значит – ток идет в одну сторону, затем на мгновение прерывается, идет в другую сторону, снова затухает, опять изменяет свое направление и т.д. Эти изменения в направлении электрического тока чередуются беспрерывно и притом с невообразимой быстротой – в миллионные доли секунды.

Если направление электрического тока постоянно изменяется, колеблется, то колеблются и волны, порожденные электрическим током или искрой.

Колебания электромагнитных волн Герц изучал с помощью двух приборов: источника электромагнитных колебаний – вибратора (вибрировать – значит колебаться) и улавливателя или приемника колебаний – резонатора.

Вибратор Герца служил для получения электрических искр. Этот незатейливый прибор состоял из двух медных стержней, на концах которых находилось по латунному шарику. Один шар – диаметром в три сантиметра, другой – в тридцать. Между шарами оставалось небольшое пространство, всего в семь миллиметров.

Как только Герц соединял вибратор с индукционной катушкой, между шариками появлялась электрическая искра. Вокруг искры сразу возникали электромагнитные волны. Невидимые колеблющиеся волны расходились, как лучи, во все стороны. Эти волны стали называть «лучами электрической силы».

Как же обнаруживал, улавливал Герц эти волны?

Он делал это с помощью другого прибора – резонатора. Приемник электромагнитных волн был основан на принципе резонанса (отсюда, и название приемника). Известно, что на звучание одного камертона, откликается (начинает звучать) другой, настроенный на тот же тон. Зазвучал первый камертон, его колебания передались воздуху, а колебания воздуха раскачали второй камертон. Нечто подобное происходит и с двумя вибраторами. В первом появилась искра, она породила электромагнитные волны. Распространяясь, колеблющиеся электромагнитные волны коснулись второго вибратора – резонатора, в нем показалась искра.

Резонатор Герца представлял собой проволочный круг большого диаметра. В одном месте круг прерывался: между концами проволоки оставалась крохотная, едва заметная на глаз, щелочка в три миллиметра. Один конец проволоки Герц заострил, на другой насадил шарик. В тот миг, когда «лучи электрической силы» касались резонатора – между острием проволочки и шариком вспыхивала искорка. Слабая бледная искра; ее можно было разглядеть только в лупу. Резонатор Герца, по выражению физика Томсона, являлся как бы «электрическим глазом», хотя еще и несовершенным.

Герц установил, что его резонатор улавливает электромагнитные волны на расстоянии двух-трех шагов от их источника – вибратора.

Ученый упорно стремился так улучшить свои приборы, чтобы получать электрические искры большей яркости и силы. Случай помог ему. Однажды Герц работал около железной печки. Она находилась как раз за резонатором. Искры в резонаторе, обычно такие бледные и слабые, вдруг начали вспыхивать гораздо сильней.

Герц задумался над причиной этого явления. Скоро он нашел объяснение: железо печки подобно экрану мешает рассеиванию электромагнитных волн; они отталкиваются от железа, устремляются обратно и, вместе с волнами от вибратора, воздействуют на приемник. Поэтому в резонаторе вспыхивают такие яркие искорки. А если так, то позади резонатора можно ставить металлический экран. Физики умеют собирать в пучках световые лучи с помощью рефлектора – вогнутого металлического зеркала. Почему бы не устроить металлический рефлектор и для «лучей электрической силы»?

Герц изготовил металлические рефлекторы – вогнутые экраны из жести, размером 2x2 метра; сначала только для резонатора, а позже и для вибратора. Теперь из вибратора сыпались яркие искры и такие же яркие искорки загорались в резонаторе. Приемник оказывался теперь куда «отзывчивей», чем в начале опытов.

Случайное открытие имело важные последствия. Стало возможным улавливать электромагнитные волны на расстоянии не двух-трех шагов, как вначале, а пяти-семи метров. Герц постепенно удалял вибратор от резонатора, он уже достиг расстояния в десять метров, а искры в приемнике попрежнему светились так же ярко.

Герц был вдумчивым ученым, тонким экспериментатором, но он не догадывался, какие важные практические результаты можно было извлечь из его открытия. Уметь посылать в пространство и принимать электромагнитные волны – не означало ли это, что идея беспроволочного телеграфа будет вскоре разрешена?

Герц был очень близок к изобретению радиотелеграфа – передачи сигналов на расстоянии. Но этого изобретения Герц не сделал.

Он не только не помышлял о нем, но даже отрицал его возможность...

Однако, более дальновидные ученые видели эту возможность. Английский физик Вильям Крукс на страницах одного журнала спрашивал: «Нельзя ли с помощью лучей Герца устроить телеграф без проводов и телеграфных столбов?»

Герц не обратил внимания и на этот, обращенный к нему, вопрос. Он продолжал изучать свойства «лучей электрической силы». Его занимало, например, какие вещества проницаемы для лучей, какие – непроницаемы. Между вибратором и резонатором Герц попеременно помещал дерево, стекло, кирпич, асфальт, воду и т.д. Итогом многих опытов был ответ: проводники электрического тока, как, например, металлы, не пропускают лучей электрической силы. И, наоборот, вещества, непроводящие ток (дерево, стекло и др.), свободно пропускают электромагнитные волны.

Ученые всех стран с нетерпением ждали каждого нового известия из лаборатории Герца. Но в 1894 году смерть Герца оборвала его замечательные исследования.

Опыты его, ставшие классическими, повторяли во всем мире.

Увлекались работами Герца и русские ученые. Профессор Петербургского университета Н.Г.Егоров точно скопировал герцовские приборы и выступил в Физическом обществе с демонстрацией знаменитых опытов. Демонстрация была не очень наглядной: искру в резонаторе можно было разглядеть в лупу и только в темноте.

Вот что об этом рассказывает профессор В.К.Лебединский: «Никто из присутствующих, несмотря на полную темноту, не видел искорки в резонаторе Герца; тогда председательствующий подошел к прибору и, всмотревшись, подтвердил, что действительно явление происходит...»

Попову были хорошо известны работы Егорова. Превосходного экспериментатора, каким был Попов, эти работы не могли удовлетворить.

Уже в 1889 году Попов принялся совершенствовать приборы Герца. Эту дату – 1889 год – нам важно отметить. Она показывает, что Попов с самого начала придал огромное значение опытам Герца. А близкое будущее доказало, что практическое значение этих опытов Попов понял сразу гораздо яснее, чем сам Герц.

Попов заменил громоздкие рефлекторы Герца небольшими, всего полметра в высоту. Уменьшил шары вибратора, и весь прибор опустил в сосуд с парафиновым маслом. И вибратор стал действовать несравненно лучше: вместо одной искры в нем появлялось сразу три и гораздо более сильных. В резонаторе, улучшенном Поповым, вспыхивала яркая искра, хорошо видимая на свету и без всякой лупы.

И все же Попов не был доволен достигнутым. Он придумывал все новые схемы, добивался новых улучшений. Он, например, построил такой резонатор: в стеклянном баллоне помещалась свободно вращающаяся легкая крестовина, с подвешенным на каждом ее конце платиновым листочком. Как только в вибраторе загорались искорки, платиновые листочки начинали быстро вращаться. Стоило выключить вибратор, и листочки резонатора останавливались.

По свидетельству Рыбкина, прибор действовал отлично, но Попов хотел еще большего.

Герца уже не было в живых, когда осенью 1894 года в одном из номеров английского журнала «Electrician» появилась статья физика О.Лоджа, под названием «Творение Герца». Автор сообщал, как ему удалось усовершенствовать герцовский резонатор, воспользовавшись, вместо обычного проволочного круга, стеклянной трубкой с металлическими опилками.

Эту трубку изобрел ученый Бранли совсем для других целей, именно для исследования сопротивления разных металлических порошков. Он насыпал в трубку порошок то одного, то другого металла и, включая трубку в цепь, наблюдал, какое сопротивление покажет стрелка гальванометра.

Однажды во время опытов Бранли заметил, что, вопреки привычным показаниям, стрелка гальванометра упрямо делала какой-то странный скачок. Бранли перепробовал несколько порошков, и у всех сопротивление вдруг изменилось. Ученый долго ломал над этим голову и, наконец, установил причину необъяснимого, на первый взгляд, поведения порошков – в соседней комнате оказалась включенной индукционная катушка. В его опыты вмешались электромагнитные волны. Коснувшись металлических опилок, «лучи электрической силы» склеивали частички металла между собой, пустоты между ними почти исчезали, и ток беспрепятственно бежал по сплошной металлической массе. А стрелка гальванометра отмечала изменение сопротивления.

Это было очень любопытное и очень ценное свойство металлических опилок: менять под влиянием электромагнитных волн величину своего сопротивления. Лодж решил воспользоваться этим свойством опилок и применить трубку Бранли в качестве резонатора. С помощью этой трубки Лоджу удалось обнаружить такие слабые волны, которые не мог уловить обычный резонатор Герца.

Но и у нового резонатора обнаружился недостаток и притом весьма существенный: трубку с опилками каждый раз надо было встряхивать. Как только электромагнитные волны склеивали частички металла, сопротивление их падало, и на новые волны стрелка гальванометра уже не откликалась. Сопротивление порошка, раз изменившись, больше не могло меняться, и Лодж каждый раз встряхивал порошок, слегка ударяя по стеклянной трубке пальцем.

Теперь, после открытия Попова, мы знаем, что Лоджу оставалось сделать только один шаг к изобретению радио. Но Лодж, как и Герц, не сделал этого шага. Они как остановились на пороге величайшего изобретения, так и не переступили этого порога.