Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → История развития электросвязи  → 

Дэвид Эдвард Юз и открытие радиоволн

"Опыты Юза 1879 г. фактически представляли собой открытие герцевых волн до Герца, изобретение когерера до Бранли и изобретение беспроволочного телеграфа до Маркони и других."

Газета Globe от 12 мая 1899 г. (цит. по [1, с. 316]).

20 февраля 1880 г. Дэвид Эдвард Юз (1831–1900) в своей лаборатории в Лондоне показывал президенту Королевского общества (академии наук) и двум почетным секретарям, как с помощью простой схемы, содержащей микрофон и телефон, обнаруживать, даже на расстоянии в четверть мили, неизвестные ранее "воздушные электрические волны", создаваемые искровым разрядом. К сожалению, ученые гости не увидели ничего особенного в опытах Юза, объяснив их не тем, что "воздух проводит электрические волны", как говорил Юз, а давно известным явлением электромагнитной индукции. Тщетно Юз демонстрировал коллегам узлы и пучности в открытых им волнах.

"Трудность в науке, – писал Джон Бернал (1901–1971), – часто представляет не столько то, как сделать открытие, сколько понять, что оно сделано" [2, с. 339]. Обескураженный Юз так и не опубликовал своего открытия. Лишь в 1899 г. его уговорили написать отчет об опытах, которые он проводил в 1879 и 1880 гг., т. е. до опытов Генриха Герца (1857–1894) и Эдуарда Бранли (1844–1940). Без этого отчета, написанного незадолго до смерти, и без лабораторных журналов Юза, которые его вдова передала Британскому музею, было бы очень мало известно об интереснейшем эпизоде из предыстории радио [3] и вкладе Дэвида Юза в открытие радиоволн.

Дэвид Эдвард Юз (в современной транскрипции – Хьюз) родился 16 мая 1831 г. в Лондоне; в семилетнем возрасте уехал с родителями в Соединенные Штаты. В детстве и юности его талант проявился не в науке и технике, а в музыке. Любовь к музыке в дальнейшем сказалась в приверженности Юза – изобретателя и ученого – к электроакустике и ее методам. По окончании колледжа Св. Иосифа в Бардстауне, штат Кентукки, Юз занял должность преподавателя музыки Академии Роузлэнда в том же городе. Вскоре, однако, удивительным и счастливым образом его интересы переместились в область механических и электрических опытов. Оборудование для них Юз проектировал и изготавливал сам.

Довольно быстро Дэвид настолько преуспел в науке, что на следующий год был назначен на кафедру натуральной философии (точных наук). Юз стал преподавать и физику, и музыку [4].

В 1853 г., оставив преподавательскую должность, с тем чтобы больше времени посвящать научно-техническому творчеству, Юз переехал в Боулинг-Грин, штат Кентукки. Он зарабатывал деньги на жизнь и на опыты частными уроками музыки.

Первый успех пришел к Юзу как изобретателю в области электросвязи.

Существовавшие в то время печатающие телеграфные аппараты были слишком громоздкими и ненадежными для успешного коммерческого применения. В них использовался механизм последовательного действия; для печатания одной буквы обычно требовалось двенадцать импульсов тока [5]. Такие аппараты не могли работать на относительно длинных телеграфных линиях, которые имели значительную емкость, что приводило к неразличимости отдельных импульсов вследствие растягивания их фронтов. В результате печатающий барабан не продвигался на требуемое число шагов и печаталась не та буква.

В 1854 г. Юз создал печатающий телеграфный аппарат, в котором применялась синхронизация печатающих барабанов передающего и приемного устройств. Она достигалась в результате того, что оба барабана приводились во вращение с помощью идентичных часовых механизмов. Управление скоростью каждого механизма осуществлялось посредством регулируемой вибрирующей пружины. Когда оба часовых механизма вращались с одинаковой скоростью, пружины создавали колебания одной и той же звуковой частоты. Генерируемые пружинами частоты сравнивались с известной частотой камертона. Затем с помощью стартовых сигналов печатающие барабаны запускались в один и тот же момент времени.

В 1855 г. Юз продал свой еще не завершенный аппарат за 100 тыс. долларов Коммерческой компании печатающего телеграфа. В 1856 г. он запатентовал свое изобретение и стал работать в Американской телеграфной компании, которая практически немедленно внедрила у себя аппараты Юза.

В 1857 г. Юз поехал в Англию в поисках новых рынков сбыта для своего изобретения. Однако англичане не проявили интереса к изобретению уроженца их страны. По иронии судьбы, когда через несколько лет через Ла-Манш был проложен первый подводный телеграфный кабель, возникла необходимость использования на обоих концах линии телеграфных аппаратов одного и того же типа. Французы соглашались только на печатающий аппарат Юза. И англичане были вынуждены применить аппаратуру, которую ранее высокомерно отвергли. Но единственным местом, в котором они установили аппарат Юза, был лондонский оконечный пункт линии через Ла-Манш. Во всех других местах в Англии телеграфные сообщения no-прежнему записывались от руки.

Практически все страны континентальной Европы оценили новый аппарат по достоинству. Франция, Россия, Австрия, Турция не только внедрили изобретение Юза, но и наградили изобретателя медалями и почетными титулами.

В 1865 г. Юз был в Санкт-Петербурге в связи с установкой его аппарата на телеграфной линии Петербург – Москва. Александр II пригласил Юза в Царское Село прочесть лекцию. На ней присутствовали император и императрица. Юз рассказывал не только о своем печатающем телеграфном аппарате, но и о новейших разработках в области техники связи, в частности, о телефонном аппарате немецкого изобретателя Иоганна Филиппа Рейса (1834–1874). С помощью этого аппарата Юз "мог передавать и принимать все музыкальные звуки, а также некоторые произносимые слова, хотя в общем слова передавались весьма ненадежно" [6]. Напомним, что Александр Грэхем Белл (1847–1922) получил патент на телефон только в 1876 г.

Продажа лицензий на печатающий телеграфный аппарат обеспечила Юзу материальную независимость. В 1877 г. Юз со своей женой, уроженкой Америки, навсегда обосновались в Лондоне, и с этого времени он полностью посвятил себя науке.

Юзу было известно, что при освещении селена его электрическое сопротивление меняется. Юз знал также, что сопротивление большинства материалов сильно зависит от температуры. Возможно, рассуждал ученый, подобное влияние на некоторые металлы будут оказывать и звуковые волны.

Обычные проволочные проводники не проявляли никакой чувствительности к звуковым волнам, или "акустическим колебаниям", как их называл Юз. Кроме того, он установил, что на провода, подвергаемые изгибу или растяжению, звуковые волны также не действуют. В экспериментальной установке Юза исследуемые провода входили в электрическую цепь с телефоном, по которой протекал ток [7].

Телефон оказался ценным средством не только для связи, но и для научных исследований. Юз ожидал, что телефон позволит легко обнаруживать на слух возможные флуктуации тока, создаваемые звуковыми волнами.

Однажды, когда Юз экспериментально исследовал влияние звуковых волн на натянутые провода, один провод порвался. В момент обрыва провода в телефоне послышался "порывистый" звук. Это получалось каждый раз, когда Юз специально вызывал обрыв. Юз попытался воспроизвести условия, имевшие место в момент обрыва, прижимая друг к другу с разной силой концы провода. В процессе таких попыток обнаружилось, что проводники, прижимаемые под небольшим постоянным давлением, хорошо реагируют на звуковые волны. Так было положено начало опытам с "несовершенными контактами", которым суждено было сыграть важнейшую роль в разработке первых практических детекторов радиоволн.

Экспериментируя далее, Юз положил параллельно друг другу на расстоянии примерно полдюйма два стальных гвоздя. Он сделал электрическую цепь, соединив последовательно батарею и телефон с промежутком между гвоздями. Затем Юз замкнул цепь, положив третий гвоздь поперек двух первых таким образом, что гвозди образовали букву "Н" (рис. 1). Под действием звуковых волн, воздействовавших на "несовершенные контакты" между гвоздями, электрическое сопротивление контактов изменялось, что приводило к изменению тока в цепи. Телефон, включенный в цепь, реагировал на флуктуации тока, воспроизводя звук. Этот простой "микрофон", который сделал Юз, был довольно чувствительным, но в воспроизводимом звуке отсутствовала тонкая модуляция исходной речи.

При выполнении скрипта возникла ошибка. Включить расширенный вывод ошибок можно в файле настроек .settings.php