От иммигранта к изобретателю

Оставив проблему электрических разрядов в газах, я стал искать другой предмет для исследований, которые я мог бы провести при ограниченных возможностях моей лаборатории. Роуленд обнаружил искажения в переменном токе, когда последний намагничивал железо электрической машины, производящей электрическую энергию. Эти искажения выражаются более высокой гармонизацией, дополнительной к нормальным гармоническим изменениям в токе. Это напоминало мне о гармонии в музыкальных инструментах и в человеческом голосе. Гельмгольц первый анализировал гласные звуки человеческой речи, изучая содержащуюся в них гармонию. Гласная «О», например, произносимая с определенной высотой, помимо ее основной высоты – допустим сто колебаний в секунду – содержит другие колебания, частота которых является краткими интегралами ста, то-есть двести, триста, четыреста... колебаний в секунду. Такие более высокие колебания называются основными гармониями. Гельмгольц обнаружил эти гармонии, применяя искусственные резонаторы. Это было выдающимся исследованием. Я стал искать средства для анализа искаженных переменных токов Роуленда и нашел их. Я сконструировал электрические резонаторы, основанные на механических принципах акустиковых резонаторов, примененных Гельмгольцем. Мои электрические резонаторы играют весьма важную роль в современной радиотехнике и не мешает, пожалуй, сказать о них несколько слов. Сегодня от Атлантического океана до Тихого миллионы людей хотят знать, что они делают, когда поворачивают валик в их радиоприемнике, чтобы найти правильную длину волны для какой-нибудь радиостанции. Я – виновник этой процедуры и я обязан им это объяснить.

Масса и форма упругого тела, скажем камертона, и его сила сопротивления определяют высоту тона, так называемую частоту колебаний. Если периодически изменяющаяся сила, скажем звуковая волна, действует на камертон, то максимальное движение концов его производится тогда, когда высота тона или частота движущей силы равна частоте камертона. Тогда говорят, что оба они находятся в резонансе, то есть движение камертона резонируется или синхронизируется с действием силы. Каждый гибкий предмет имеет присущую ему частоту. Столбик воздуха в трубке органа имеет свою частоту; то же относится и к струне рояля. Можно у всех этих предметов вызвать колебание, воспроизводя голосом ноту присущей им частоты. Нота различной частоты практически совсем не вызывает колебания. Явления акустического резонанса хорошо известны и не нуждаются здесь в дальнейшем объяснении. Существует также электрический резонанс, очень похожий на акустический. Если вы понимаете один из них, вы легко поймете и другой.

Если электрический проводник, скажем медная проволока, свертывается кольцеобразно, образуя спираль со многими оборотами, концы которой присоединяются к конденсатору, то есть к электропроводным пластинкам, разделенным между собою изолирующим материалом, то движение электричества по этой цепи тока подчиняется тем же законам, что и движение концов камертона. Всякое движение электричества или материи полностью определяется силой, производящей его, а также силами, с помощью которых движущийся предмет реагирует на движение. Если закон действия этих сил тот же самый и для движущейся материи и для движущегося электричества, то их движения подобны. Движущие силы называются действием, а противоположные им силы – противодействием. Третий закон Ньютона о движении гласит: действие равно противоположному ему противодействую. Я всегда считал этот закон самым основным законом для всех естественных наук. Он применим ко всякому движению – безразлично, что из себя представляет движущийся предмет: весомую материю или невесомое электричество. Двадцать шесть лет тому назад мой студент А.Р.Гелатин, в знак признательности за мои лекции, подарил большую индукционную катушку электрической лаборатории Колумбийского колледжа. Данная мною формулировка основного закона электричества, говорил он, сделала для него в физике всё ясным. Это было весьма лестно для молодого профессора и конечно с этого времени мы стали близкими друзьями. Он – банкир, а я всё еще профессор, но интерес к основным принципам естественных наук связывает нас в этой дружбе.