От иммигранта к изобретателю

Две равных по величине металлических сферы А и В, двенадцати дюймов в диаметре, снабженные медными стержнями С и D, располагаются как указано на данной здесь схеме.

Между стержнями оставляется промежуток Е, примерно три десятых дюйма (75 м/м[7]) длины, так называемый воздушный промежуток. Посредством двух проволок е и f, соединенных с электрической машиной, сферы заряжаются: одна получает положительный заряд электричества, обозначаемый (+) и другая отрицательный (-). Воздушный промежуток Е изолирует сферы друг от друга, предоставляя электрической машине возможность увеличивать заряды до тех пор, пока не достигнуто высокое электрическое напряжение. Когда электрическое напряжение между двумя зарядами, то-есть в точке Е, становится достаточно высоким, сила изоляции воздушного промежутка делается перенапряженной, она внезапно преодолевается и промежуток становится проводником, позволяя таким образом двум зарядам стремиться друг к другу. Как только воздушный промежуток делается проводником, действие заряжающей машины приостанавливается. Большой ток проходит между двумя сферами по стержням и через воздушный промежуток Е, который нагревается током до белого каления. Он, таким образом, становится очень хорошим проводником, и позволяет зарядам легко проходить через него. Нарушение воздушного промежутка сопровождается резким треском электрической искры, которая получается благодаря мгновенному нагреванию и движению воздуха в промежутке, что в свою очередь является следствием прохода электрического тока. Это молния в миниатюре. Два заряда снова соединяются, и сферы разряжаются, после чего воздушный промежуток Е быстро восстанавливается и опять делается изолятором. Этот процесс повторяется действием машины, удерживая таким образом течение искр, причем каждый треск искры отмечает соединение зарядов, которые были разъединены и оттеснены на поверхность сфер А и В действием электрического генератора.

Всё это было известно задолго до Герца. Первый опыт такого рода я видел школьником в Панчеве, когда мой словенский учитель Кос объяснял мне теорию молнии Бенджамина Франклина, теорию, которая противоречила мифу о пророке Илье в Идворе, за которую меня чуть не объявили еретиком. Но в электрических разрядах было еще что-то такое, что было неизвестно Бенджамину Франклину, и что впервые было угадано другим великим американским ученым, более знаменитым, чем был Франклин в свое время.

В 1842 году американский ученый Джозеф Генри провел эксперименты, подобные герцовским и сделал пророческое заключение, что разряд имел характер колебаний. Никто до него не высказывал еще этой мысли. Но эксперимент Генри позволял сделать такой вывод. Этот колебательный характер разрядов был доказан математически в 1853 году профессором Вильямом Томсоном в Глазго, и его вычисления были проверены и подтверждены многими экспериментами на протяжении более двадцати пяти лет. Таким образом электрический осциллятор, подобный тому, которым пользовался Герц, был хорошо известным аппаратом.

Что же тогда было нового в исследовании Герца? В основном, это была демонстрация того, что пространство, окружающее осциллятор (сферы с их стержнями), участвует в электрических колебаниях в соответствии с теорией Фарадея-Максвелла, – такое представление было чуждо всем предыдущим электрическим теориям. Другими словами, Герц обнаружил в старых электроколебательных экспериментах новое действие, никем не открытое, и о котором никто не думал до него. Он открыл электрические волны в пространстве вне осциллятора. Помня впечатление от лекции Гельмгольца о Фарадее, я был уверен в те дни, что никто в континентальной Европе, кроме ученика Гельмгольца, – Герца, не мог предсказать, что в тех хорошо известных электрических колебаниях было скрыто новое действие – действие, вытекавшее из теории Фарадея-Максвелла. Мне кажется, что простая аналогия поможет хорошо иллюстрировать это новое явление, которое ожидал Герц, когда принялся за поиски экспериментального доказательства современной электро-магнитной теории. Ни одна научная экспедиция, отправлявшаяся в поиски научных сокровищ, не возвращалась с более богатыми результатами.

Аналогия эта следующая:

Если мы силой наших пальцев оттянем концы камертона и снова отпустим их, то они возвратятся к нормальному положению, после того, как выполнят определенное число колебаний с постепенно уменьшающейся амплитудой. Состояние покоя достигается тогда, когда энергия сгибания, произведенная работой наших пальцев, израсходована, частично на преодоление внутреннего трения в камертоне, частично на противодействие окружающей среды – воздуха; результатом опыта являются звуковые волны, которые посылаются в пространство. Упругость и масса концов камертона определяют период колебания, то-есть высоту тона камертона.