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.
Глубоко убежденный в справедливости воззрений Фарадея и Максвелла, Герц поставил перед собой задачу экспериментально доказать реальное существование электромагнитных волн в окружающем разряд пространстве. Он воспользовался электрической искрой в сочетании с контуром или «вибратором» высокой добротности для возбуждения электромагнитных волн в окружающем пространстве и явлением резонанса в приемном колебательном контуре для обнаружения электромагнитных волн в месте их приема. Герц установил, что электромагнитные волны действительно подчиняются тем же законам (отражения, преломления и поляризации), что и световые волны. Один из одареннейших экспериментаторов, каких только знает история естествознания (не забудем, что он умер, не дожив до тридцати семи лет), Герц выполнил эти основные экспериментальные исследования и описал их в своей работе, озаглавленной «О весьма быстрых электрических колебаниях»[446].
Электромагнитные волны, возбуждаемые Герцем при его опытах, нельзя было обнаружить за пределами лаборатории или сада Боннского университета, где эти опыты проводились. Для опытов на более далекие расстояния резонатор Герца с вторичной искрой был слишком малочувствителен. Тем не менее Герц мог сознательно управлять электромагнитными волнами и экспериментально доказать тождественность их со свойствами света. Естественно, что логическим продолжением работ должны были стать опыты по беспроводной связи. Над решением этой задачи трудились уже многие изобретатели и до Герца.
До недавнего времени, говоря о практическом значении работ Герца, обычно ссылались на его письмо к инженеру Губеру, который запросил Герца, нельзя ли применять открытые им волны для беспроводной связи. Ответ Герца гласил: «Силовые магнитные линии распространяются подобно лучам, так же как и электростатические силовые линии, только тогда, когда их колебания достаточно быстры; в этом случае оба типа силовых линий не отделимы друг от друга и лучи или волны, о которых идет речь в моих исследованиях, могли с одинаковым правом быть названы как магнитными, так и электрическими. Но колебания трансформатора или телефона намного более медленны. Предположим, что у нас 1000 колебаний в секунду, что уже представляется довольно высоким числом колебаний; этому соответствовала бы в эфире волна длиной в 300 км; допущенные расстояния применяемых зеркал должны были бы иметь размеры того же порядка. Если бы Вы были в состоянии получить вогнутые зеркала размером в материк, то Вы могли бы отлично поставить опыты, которые Вы имеете в виду. Но с обычными зеркалами практически сделать ничего нельзя, и Вы не сможете обнаружить ни малейшего действия. Так, по крайней мере, я думаю».
На основании приведенных строк делалось заключение, что Герц вообще отрицал возможность использования электромагнитных волн для беспроводной связи. Но в литературе давно уже отмечалось, что подобное утверждение должно быть отнесено к «списку неточных информации», на что указывал академик Л. И. Мандельштам. Академик Б. А. Введенский, выступая на торжественном заседании, посвященном столетию со дня рождения Генриха Герца, заявил: «Я целиком присоединяюсь к тем, которые считают основанный на этом письме (Губеру. — М. Р.) рассказ о том, что якобы Герц отрицал самую возможность беспроволочной связи (или хотя бы только радиотелефонии), всего лишь необоснованной легендой, вовсе не вытекающей из содержания письма Герца. В этом письме речь идет скорее о передаче энергии без проводов, и именно с частотой переменного тока. Герц не изобрел радио, т. е. не осуществил технического, практического воплощения открытых им электромагнитных волн по той причине, по какой Фарадей не основал электротехники, или, скажем, Беккерель, Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри или, например, Резерфорд не создали аппаратуры для практического использования атомной энергии: есть пределы даже для самой высокой гениальности: принцип разделения труда справедлив и в области науки и техники. Практическое претворение великих открытий в конкретные технические установки, непосредственно способные служить нуждам человечества, весьма часто и даже обычно осуществляется не теми, кем непосредственно сделано открытие».
Весьма важное значение для изобретения беспроводной связи имели работы Э. Бранли[447] и О. Лоджа[448]. Они не только опирались на теоретические выводы, вытекающие из электромагнитной теории света — экспериментальные исследования предшественников также дали богатый материал для выполнения собственных опытов. Француз Эдуард Бранли вначале занимался медициной и работал в области электротерапии. Его место в истории радио отмечено экспериментами, завершившимися созданием другого более чувствительного индикатора электромагнитных волн, чем резонатор Герца, известного под названием «трубки Бранли».
Бранли изучал влияние колебательного разряда на металлические опилки, выражающееся в том, что сопротивление последних под действием электромагнитной волны падает от многих тысяч до нескольких омов. Индикатор Бранли, названный впоследствии О. Лоджем «когерером», представляет собой трубку, в которую с концов вставлены два электрода, отделенные небольшим промежутком, заполненным металлическим порошком. Он является плохим проводником; при прохождении же электромагнитной волны его свойства резко меняются: порошок мгновенно становится хорошим проводником. Нет сомнения в том, что наблюдения Бранли имели весьма важное значение, послужив заметным шагом на пути к беспроволочному телеграфу. Однако, как часто бывало в истории науки, даже и это достижение принадлежало не ему одному. За пять лет до него итальянский физик Фемистокл Кальцески-Онести (1853–1922) уже исследовал это явление. В его работе «Об электропроводности металлических опилок» указано, что в цепи, в которую были включены батарея, гальванометр, телефон, стеклянная трубочка, наполненная металлическими опилками, электропроводность последних мгновенно возрастает под влиянием тока, протекающего по опилкам и вызванного действием электромагнитной волны.
Работа Кальцески-Онести была напечатана в итальянском журнале «Nuovo Cimento», но не обратила на себя должного внимания. Однако в России, в частности в Новороссийском университете, эта работа предшественника Бранли была отмечена Н. Д. Пильчиковым[449], который, выступая на X съезде русских естествоиспытателей и врачей и говоря о когерере, назвал его трубкой Бранли — Онести[450].
Необходимо отметить, что и у Кальцески-Онести был предшественник. За полвека до него шведский физик П. С. Мунк аф Розеншельд[451] был занят подобным исследованием и напечатал в журнале «Annalen der Physik» статью под названием «Опыты над способностью твердых тел проводить электричество»[452]. В ней мы читаем: «Опыты показали, что одно и то же тело может при различных агрегациях мельчайших частиц вести себя в одних случаях как хороший проводник, в других — как хороший изолятор… Доказано, что проводимость многих тел зачастую сильно изменяется под действием электрического разряда»[453].
