Александр Попов

Труды Максвелла касались многих областей физики, механики и астрономии. Главные же его работы составляют исследования по электромагнетизму и кинетической теории газов. Продолжая начатое Фарадеем дело[441], математически обрабатывая его идеи, Максвелл пришел к далекоидущим выводам, выдвинув электромагнитную теорию света (1864), которая является одним из самых великих достижений науки XIX века. Считая свет явлением электромагнитным, Максвелл математически доказал, что электрические волны должны распространяться со скоростью, равной отношению электромагнитной единицы к электростатической единице зарядов. Как известно, эта величина действительно совпадает со скоростью распространения электромагнитных колебаний и почти равна скорости света (300 тысяч километров в секунду). Различия между скоростями света и распространения электромагнитной энергии отсутствуют, если скорости измерены в безвоздушном пространстве.

Но и глубочайшие теоретические соображения Максвелла, содержавшие в себе гениальное предвидение дальнейшего прогресса науки на долгие годы, также не сразу получили признание. Его современникам они казались слишком отвлеченными и даже искусственными. Необходимо было не только подвергнуть их экспериментальной проверке, но и сделать наглядными, доходчивыми, чтобы те практические выводы из них, которые могли в первую очередь получать техническое применение, сделались понятными. Прежде всего нужно было пересмотреть укоренившиеся представления о протекании электричества по проводам и о тех явлениях в окружающем провод пространстве, которые обнаруживаются при прерывании в нем тока. Нужно было составить себе наглядную картину электромагнитных процессов, происходящих в проводе и вблизи него. Дальнейший вклад первостепенного значения внес в учение об электромагнитных колебаниях современник Максвелла Уильям Томсон. Он по-новому рассмотрел процесс протекания электрического тока по проводам и дал обоснование для точной теории электрических колебаний в сложных цепях.

Электрическая цепь из емкости, индуктивности и сопротивления, которая была им подробно изучена и применена в ряде практических случаев, получила специальное название «контур Томсона», а электромагнитные колебания, в нем возникающие, — «томсоновских колебаний». Та картина протекания электрического тока в колебательном контуре, которая создается в нашем воображении на основании работ Томсона, легла в основу всех дальнейших экспериментов с электрическими колебаниями и волнами. Замечательным выводом из работ Томсона является теория резонанса тока и напряжения, связанных с накоплением электромагнитной энергии в диэлектриках конденсаторов и в магнитном поле индуктивностей, из которых составляется резонансный контур. Такой резонансный (колебательный) контур по аналогии с подобными акустическими резонаторами стали называть резонатором. В приближении творческой мысли к представлению о возможности осуществления беспроводной связи не менее важными, чем работы Томсона, являются замечательные эксперименты с колебательным разрядом конденсатора, выполненные В. Федцерсеном[442]. Они наглядно показали, что электрическая искра может служить источником для создания электрических колебаний. Это был отправной этап для разработки всей высокочастотной аппаратуры, которой далее пользовались и предшественники А. С. Попова, и он сам. Возбуждением электрических колебаний искрой воспользовались в своих опытах и Герц, и Лодж, и многие другие. Даже после смерти Попова искровой разряд долгое время применялся в аппаратах беспроводной связи.

Важный дальнейший шаг в направлении углубления теории Максвелла сделан был в 1874 году русским профессором Н. А. Умовым[443], который математически рассчитал мощность энергии разряда в пространстве и наметил основные физические свойства явлений, связанных с распространением электромагнитных волн. Насколько важное значение придавали работе Умова, можно судить по тому, что в настоящее время вектор, характеризующий величину мощности распространяющейся электромагнитной энергии, во всем мире называют вектором Умова — Пойнтинга (последний занимался этими вопросами позднее).

Для радиотехники исключительное значение имели выводы Максвелла, относящиеся к распространению электромагнитных волн. В реальности существования их ученый мир убедился после экспериментальных работ ученика Г. Гельмгольца[444] Генриха Рудольфа Герца[445], осуществленных через десятилетие после смерти Максвелла, так и не дождавшегося всеобщего признания своих взглядов.