№ 3, 1995

© А.В.Пилипенко, С.М.Герасимов

ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИО:
К ВОПРОСУ О ПРЕДШЕСТВЕННИКАХ И ПРИОРИТЕТЕ

А.В.Пилипенко, С.М.Герасимов

7 мая 1995 г. состоялось празднование знаменательной даты - 100-летия изобретения радио. В период подготовки к этому событию обострились приоритетные споры [1,2]. Они велись давно, с конца прошлого столетия, и для них существуют объективные основания. Радио - первое техническое средство, пригодное для беспроволочной связи, родилось в итоге многочисленных научных исследований и технических изысканий ученых и инженеров: М. Фарадея, Дж. Максвелла, Г. Герца, Э. Бранли, О. Лоджа, В. Крукса, Н. Теслы, Д. Пойнтинга, Н: А. Умова, О. Хевисайда, И. Томсона, Т. Эдисона, И. И. Боргмана, А. Долбира, В. Приса, А. Риги, Д. Боса, А. Слаби, О. Д. Хвольсона, А. С. Попова, Г. Маркони и др. Каждый из них внес вклад в общий процесс развития идей, представлений или технических решений, связанных с осуществлением беспроволочной телеграфии. И так как до сих пор не сформулирован четкий критерий того, что может считаться изобретением радио, многим из названных деятелей науки и техники или даже всем в совокупности приписывается нередко это достижение.

Для того, чтобы прояснить вопрос о том, кого следует считать изобретателем радио, необходимо рассмотреть выполненные в этой области работы под углом зрения роли их авторов в решении изобретательской задачи создания первого технического средства радиосвязи, поскольку в таком ключе эти работы в целом в историко-технических исследованиях еще не рассматривались.

Начало предыстории радио следует, на наш взгляд, искать в период, когда появились первые представления об электромагнитном поле, механизме его возникновения и распространения, а также первые искусственные устройства для возбуждения и регистрации этого поля.

Было бы неверным считать, что радио родилось только из физических экспериментов. Изобретательская мысль шла зачастую впереди науки. Но интенсивное развитие тех или иных устройств, как правило, начиналось после выполнения теоретических или экспериментальных научных исследований. Вполне понятно, что известные эксперименты Фарадея (1831 г.), открытие им электромагнитной индукции, введение понятия магнитных кривых и выдвижение гипотезы о конечной скорости передачи в пространстве сил электрического и магнитного полей имели фундаментальное значение для создания системы технических средств, предназначенных для передачи информации [3, 4]. Однако в период появления этих идей, т. е. в начале 30-х гг. прошлого столетия, мысль о беспроволочной связи еще не возникала. Во-первых, не были закончены работы по созданию дееспособной системы проводной телеграфии. Во-вторых, не сформировалось достаточно ясного представления об электромагнитном поле и механизме его распространения. Эта ясность появилась после публикации работы Дж. Максвелла [5]. Вместе с тем выводы Максвелла были настолько неожиданными, что долгое время не воспринимались научной общественностью как отражение материального мира. Считалось, что полученные им уравнения - не более, чем плод математической абстракции.

Тем не менее уже с начала 80-х гг. появляются технические предложения по созданию устройств индукционного типа, с помощью которых возможно было бы осуществление беспроводной связи, т. е. предполагающих работу в ближней зоне от источника колебаний [6-8]. Одна из первых попыток такого рода была сделана американским ученым А. Долбиром (1882 г.). В его устройстве применялся прототип высокочастотного генератора - катушка Румкорфа, питаемая от батареи постоянного тока через микрофон, и прототип антенны в виде длинного провода, вокруг которого создавалось поле индукции. В случае замены микрофона на телеграфный ключ дальность связи достигала 20 км (см.: [6, с. 99]).

Интересны аналогичные работы Т. Эдисона. Но так как они выполнены во второй половине 80-х - середине 90-х гг., когда уже вынашивались идеи и разрабатывались устройства беспроводной радиосвязи, т. е. связи на высоких частотах в дальней зоне, вряд ли эти работы могли оказать существенное влияние на последние. В то же время важно отметить, что схема индукционной железнодорожной связи Эдисона появилась в 1886 г., за год до окончательного опубликования работ Г. Герца [9, 10] и, следовательно, родилась независимо.

Работы Герца - важнейший этап в предыстории радио. В них сочетается глубокое обоснование реальности теоретически открытых Максвеллом электромагнитных волн и построение оригинальных приборов - вибратора и резонатора, т. е. первого генератора высокочастотного электромагнитного поля и его индикатора. Однако эти устройства еще нельзя отнести к изобретению радио. Во-первых, сам Герц не ставил перед собой такой задачи, а на вопросы о возможности применения его приборов для беспроводной связи не давал утвердительных ответов. Во-вторых, и это главное, приборы Герца, созданные для проведения экспериментальных лабораторных исследований, невозможно было использовать в качестве технического средства передачи сигналов. Его резонатор в этом смысле был далек от совершенства и не мог служить в качестве радиоприемника, являясь лишь индикатором электромагнитных волн. Герца как ученого прежде всего, интересовали исследуемые физические явления. Этой цели и служили его приборы.

Следует подчеркнуть различия двух видов деятельности - научных исследований и технических разработок. Они определяются целями работы, а также фактически полученными результатами. В первом случае целью является получение нового знания о естественной или <искусственной> природе, во втором - создание действующего устройства, материала или разработка способа функционирования устройства. Можно было бы согласиться с утверждением, что между научным экспериментом и технической разработкой нет жесткого барьера [11]. Нередко экспериментальная установка непосредственно кладется в основу разработки технологического оборудования. Однако в каждом отдельном случае вопрос о применимости экспериментальных исследовательских приборов для технического использования следует рассматривать конкретно. В качестве критерия, по нашему мнению, необходимо использовать понятие функциональной пригодности.

Для приемника беспроволочной телеграфии признаками функциональной пригодности являются надежность, устойчивость приема, возможность регистрации длинных и коротких сигналов, удобство и экономичность эксплуатации, достаточная чувствительность. Ни одному из этих признаков экспериментальные приборы Герца не удовлетворяли. Заметим попутно, что не удовлетворяли им и индикаторы типа гальванометра.

Таким образом, после публикации работ Герца для создания приборов радиосвязи не доставало ясных представлений о возможности применения электромагнитных волн для беспроволочной телеграфии и надежного радиоприемника.

Идею о применении электромагнитных волн для связи одним из первых высказал американский ученый Илайю Томсон в 1889 г. (цит. по: [12]). Затем в 1890 г. редакция журнала <Электричество> в примечании к статье русского ученого О. Д. Хвольсона об опытах Герца поместила сноску с указанием на возможность такого применения [13, с. 2].

Наконец, наиболее развернутое описание способа беспроводной радиосвязи, опубликованное в 1892 г. [14], принадлежит английскому физику В. Круксу. Но, пожалуй, наибольший вклад в распространение представлений о возможности практического применения электромагнитных волн для связи внес Никола Тесла своей неутомимой изобретательской работой и лекционной деятельностью (см.: [15, с.69-70]). Он предложил резонанс-трансформатор и антенну, однако не создал радиоприемника.

Отсутствие приемника сигналов в начале 90-х гг. было, следовательно, единственным недостающим звеном на пути к изобретению радио.

Важнейшее после Герца научное достижение, которое в какой-то степени можно рассматривать как прототип первого радиоприемника - экспериментальные работы выдающегося французского ученого Э. Бранли по изучению влияния электромагнитного поля на проводимость металлических порошков [16, с. 785; 17, с. 348]. Явление изменения сопротивления порошков было известно и ранее. В 1835 г. швед Т. Мунк оф Розеншольд наблюдал его в опыте с оловянным порошком, помещенным вблизи разряжающейся лейденской банки [18]. В 1866 г. братья Варлей проводили подобные эксперименты с угольным порошком (см.: [6]). Наконец, в 1884 г. итальянец П. Кальцекки-Онести исследовал изменение сопротивления различных металлических порошков [19, с. 58]. Однако ни в одном из этих опытов данное явление не было положено в основу построения прибора для обнаружения поля. Впервые это сделал Бранли. В 1890 г. он показал, что слой металлических опилок обладает свойством резко менять свою проводимость под действием лабораторного прибора, названного им радиокондуктором, который позволял обнаруживать электромагнитные волны. Однако, по его собственным словам, он ограничивался чисто лабораторными целями, не ставя перед собой задачи создания технического средства беспроволочной связи [20, с. 184, 186-187].

Вслед за Бранли в 1894 г. английский физик О. Лодж опубликовал лекцию о работах Герца, прочитанную им в Лондонском королевском обществе, где описал усовершенствованный им радиокондуктор - когерер, который сопровождался устройством для встряхивания [21]. Прибор Лоджа мог быть использован для беспроволочной телеграфии, но его создание еще нельзя назвать изобретением радио. Когерер не обеспечивал достаточной надежности, повторяемости восстановления чувствительности, а встряхивание не было автоматическим после каждого сигнала.

Обе эти задачи решил А. С. Попов. В результате многочисленных экспериментов он усовершенствовал когерер, снабдил его устройством автоматического встряхивания, а также, что не менее важно, добавил контур релейного усиления сигнала и проволочную антенну [22]. Все это в совокупности и сделало прибор пригодным для беспроволочной телеграфии. Прибор был продемонстрирован А.С.Поповым 25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании Русского физикохимического общества. Он представлял собой систему радиосигнализации с генератором Герца, оснащенным антенной в виде двух металлических пластин, в конструктивном исполнении, исключающем влияние внутренней искры на работу когерера. Эту систему и следует признать изобретением устройства радиосигнализации - простейшей разновидности радиосвязи или коротко - радио.

По словам известного советского физика и историка физики Л. И. Мандельштама, <настоящим изобретателем можно считать того, кто дал идее конкретное осуществление, ...после чьих работ не остается сомнения в том, что поставленная практическая цель достигнута> [23, с. 32]. К работе А. С. Попова это относится в полной мере, т. к. он впервые дал техническое решение, вполне пригодное для радиосвязи. С появлением прибора А. С. Попова заканчивается период научного и технического поиска и начинается процесс совершенствования первого действующего устройства связи без проводов, а также разработки принципиально новых устройств, т. е. процесс развития радиотехники.

А. С. Попов не взял патента, но по российскому закону может считаться изобретателем, т. к. раскрыл сущность своего устройства для широкого круга лиц с достаточной для воспроизведения подробностью [24]. Согласно положениям изобретательского права, входящие в устройство Попова известные ранее элементы нельзя трактовать как прототипы, т. к. новый эффект в его изобретении создается совокупным применением этих элементов [25, с. 3-4]. Именно совокупность элементов позволила создать первое действующее радиоустройство.

Важный вопрос, возникающий в развернувшейся дискуссии о приоритете, - какого рода устройство изобрел А. С. Попов: приемник или систему радиосигнализации. Безусловно, приемник - оригинальный и ключевой элемент продемонстрированной А. С.Поповым технической системы. Однако следует подчеркнуть, что Попов предложил приемник, способный регистрировать сигналы телеграфного кода, а не только электромагнитные колебания естественного происхождения. Такой первый приемник, строго говоря, нельзя изобрести в отрыве от взаимодействия с передатчиком и соответствующими антеннами. По этой причине мы считаем, что А. С. Попов изобрел систему радиосигнализации. Если же приписывать ему изобретение только приемника, то теряется существенное различие между приемником сигналов и <приемником> электромагнитных волн, т. е. индикатором. На этом и основано неверное утверждение, что А. С. Попов изобрел не радио, а <грозоотметчик>. Между тем известно, что кроме продемонстрированного 25 апреля (7 мая) 1895 г. прибора, А. С. Попов создал и другое устройство, использовавшееся в то время для метеорологических целей. Относительно такого применения прибора он выступал с докладом в апреле 1895 г. на соединенном собрании метеорологической комиссии Географического общества и членов Главной физической обсерватории [26].

Приборы, аналогичные в принципе приборам А. С. Попова, были созданы в Англии итальянским инженером Г. Маркони, получившим на них патент в июле 1897 г. Но патент Г. Маркони выдан в соответствии с английским законодательством, не требовавшим установления мировой новизны. В других странах - Франции, Германии, США, России - Г. Маркони было отказано в патентовании со ссылкой на приоритет А. С. Попова [27-31]. Первое публичное сообщение о приборах Г. Маркони было сделано главным инженером службы английских правительственных телеграфов В. Г. Присом 4 июня 1897 г. О более ранних опытах Г. Маркони нет ни документов, ни публикаций, раскрывающих конструкцию приборов. Тем не менее следует заметить, что, хотя Маркони нельзя считать изобретателем радио, бесспорны его большие заслуги в последующем увеличении дальности передачи сигналов, освоении промышленного производства радиоаппаратуры, а также последующем ее совершенствовании.

Таким образом, предыстория радио заканчивается изобретением А. С. Поповым первого действующего устройства, пригодного для беспроволочной связи, и с этого момента, т. е. с 25 апреля (7 мая) 1895 г., и начинается история радио.

Список литературы

1. Трибельский Д. Л., Урвалов В. А. Изобретение радио: действительность и домыслы // ВИЕТ. 1990. № 1. С. 122-128.
2. Чистяков Н. И. Начало радиотехники: факты и интерпретация // ВИЕТ. 1990. № 1. С. 128-133.
3. Фарадей М. Мысли о лучевых колебаниях // Из предыстории радио. М., 1948.
4. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству - В 3-х т. М., 1947-1959.
5. Maxwell J. С. A treatise on electricity and magnetism. Vol. I.Oxford, 1881.
6. Fabie J. J. A history of wireless telegraphy. L., 1899.
7. Телеграфное сообщение с поездами на ходу // Электричество. 1886. № 11.
8. Боргман И. И. Несколько опытов над распространением электрического тока через воздух // Электричество. 1886. № 18/20.
9. Hertz H. Uber sehr schnelle electrische Schwingungen // Ann. d. Phys. 1887. Bd. 31. S. 421-448.
10. Hertz H. Uber die Einwirkung einer geradlinigen elektrischen Schwingung aufline benachbarte Strombahn // Ann. d. Phys. Bd. 34. S. 155-170.
11. Сретенский В. H. Освоение спектра электромагнитых колебаний и особенности физического эксперимента в радиотехнике и электронике // Радиотехника. 1992. № 3. С. 100-106.
12. Уэлдон Дж. Радиопередатчики // Труды Ин-та радиоинженеров. 1962. Т. 50.
13. Хвольсон О. Д. Опыты Герца и их значение // Электричество. 1890. № 1-5.
14. Crookes W. Some possibilities on electricity // London Fortnight Rev. 1892. Vol. 51. № 302.
15. Родионов В. М. Зарождение радиотехники. М., 1985.
16. Comptes Rendus. 1890. Vol. 111.
17. Comptes Rendus. 1894. Vol. 118.
18. Munck of Rosenshold P. Versuch Uber der Fuhigkeit starrer Korper zur Leitung der Elektrizitut // Ann. d. Phys. und Chem. 1835. Bd. 34. № 3.
19. Calzeccki-Onesti Т. Sulla conduttivits elektrica delle lemature metalliche // Nuovo cim. 1884. Vol. 16.
20. Бранли Э. Письмо во Французское физическое общество от 14.12.1898 г. // Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы / Под ред. А. И. Берга. М., 1966.
21. Lodge O. The work of Hertz // Electrician. l894. Vol. 35. P. 153-271.
22. Попов А. С. Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний // Журнал Русского физико-химического общества. 1896. Т. 28. Вып. 1. Ч. физ. Отд. 1. С. 1-14.
23. Мандельштам Л. И. Введение // 50 лет радио. Вып. 1. Из предыстории радио. М.-Л., 1948.
24. Пиленко А. Привилегии на изобретения (и практическое руководство с приложением текста закона 20 мая 1896 г., позднейших дополнений, форм деловых бумаг и кратких сведений об иностранных законах), 2-е, испр. и доп. изд. СПб., 1903. С. 67.
25. Бакастов В. H. Прототип изобретения. М., 1966.
26. Попов А. С. Письмо в редакцию газеты <Новое время> в связи с работами Г. Маркони // Новое время. 1897. 22 июля (3 авг. н. ст.). № 7686. С. 3.
27. Угримов Б. И. На заре радио // Говорит СССР. 1935. № 9. С. 10.
28. А. С. Попов в характеристиках и воспоминаниях современников. М.-Л., 1958.
29. Radio Craft. 1939. № 7. P. 939.
30. Электротехнический вестник. 1897. № 48. С. 497.
31. Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы. М., 1966. С. 186-187.