Становлення радіотехнічної теорії від теорії до практики На прикладі технічних наслідків з відкриття

Горохів Віталій Георгійович - доктор філософських наук, Інститут філософії РАН

Фундаментальні та прикладні дослідження в технічних науках: поняття технічної теорії

Класичні технічні науки, як добре відомо, тісно пов'язані з природними науками. Вони відчувають їх вплив і в процесі свого функціонування, отримуючи від них вихідні теоретичні уявлення, а саме: ідеальні об'єкти і поняття, способи математичних описів, а також самі ідеали науковості. У той же час в технічних науках всі ці взаємопов'язані в нову технічну теорію елементи істотно трансформуються і в результаті формується новий тип організації теоретичних знань. Можна з повним правом сказати, що і технічні науки, у свою чергу, стимулюють розвиток природознавства, ставлячи перед ними нові проблеми і теми для дослідження.

Особливість науково-технічних дисциплін полягає в тому, що в них інженерна діяльність часто не тільки доповнює експеримент, але і замінює його, виконуючи його функцію. Саме в ній перевіряється адекватність теоретичних висновків і виявляється новий емпіричний матеріал для дослідження. Тому науково-технічні дисципліни повинні доводити теоретичні знання до рівня практичних інженерних рекомендацій. Специфіка технічної теорії виражається не стільки у використанні її висновків для пояснення природних процесів, що протікають в технічних пристроях, або навіть не тільки в необхідності докази застосовності її результатів на практиці, скільки в їх регулярному практичному використанні для створення цих технічних пристроїв.

Російський вчений С.А. Християнович, досліджуючи рух грунтових вод через грубозернисті піски або щебінь, показав, що в даному випадку закономірність, встановлена ​​в рамках природничо-наукової дисципліни, для співвідношення між ухилом і швидкістю фільтрації однорідної нестисливої ​​рідини, стає невірною, тому що в ній не враховується цілий ряд важливих для вирішення практичних інженерних задач факторів. Щоб вивести більш адекватні рівняння руху грунтових вод, Християнович будує новий ідеальний об'єкт, використовуючи отримані в інженерній практиці дані: "Нехай фільтрація відбувається через грунт, укладений у трубці настільки тонкою, що у площині її поперечного перерізу напір можна вважати постійним". Причому розглядається ідеалізований "випадок однорідного грунту, ізотропного щодо фільтраційних властивостей". Для вирішення сформульованої таким чином теоретично проблеми залучаються дані технічно підготовленого ідеалізованого експерименту. "Закон фільтрації для такого грунту, тобто залежність між падінням напору і витратою або швидкістю фільтрації, може бути встановлений, наприклад, з дослідів над фільтрацією через зразки, укладені в трубках" [1]. Далі Християнович від теоретично створеного ідеального об'єкта переходить до дослідження грунтових вод у земляному масиві, тобто до реальних умов.

У технічних науках проводяться спеціальні теоретичні (інакше кажучи, специфічні фундаментальні) дослідження. Аналіз цих досліджень стає однією з важливих завдань сучасної методології науки. Тому важливо провести розрізнення теоретичного та емпіричного рівнів технічного знання. Емпіричні технічні знання включають в себе практично-методичні, технологічні та конструктивно-технічні знання. Перші пов'язані з діяльністю суб'єкта зі створення певного продукту, другі - це знання про взаємодію преутвореного об'єкта і використовуваних для цього знарядь праці, тобто в широкому сенсі про методи створення артефактів і принципи їх застосування. Конструктивно-технічні знання відображають структурні та функціональні особливості різних конструктивних елементів технічного пристрою.

У структурі технічної теорії можна виділити три типи теоретичних схем: функціональні схеми, що мають на меті математичний опис; "процесуальні" схеми, які виділяють у технічному пристрої протікають в ньому природні (особливо фізичні) процеси, тобто процеси функціонування; структурні схеми, що становлять параметри і розрахунки конструкції, тобто структури цього пристрою.

У процесі становлення технічної теорії функціональні схеми виникають на основі вихідних математичних моделей, а процесуальні схеми будуються на базі уявлень відповідної базової природничо-наукової теорії.

Формування технічної теорії відбувається, як правило, наступним чином. На початку виникає завдання створення технічного пристрою певного типу. Перш за все це завдання формулюється у вигляді певної структурної схеми, яка потім редукується до уявлення про фізичний процесі, що протікає в цьому пристрої.

Інженерна завдання переформуліруется у вигляді наукової проблеми, а потім математичної задачі, розв'язуваної дедуктивним шляхом. Цей шлях "знизу вгору" називається аналізом схем, а протилежний йому - синтезом схем, він дозволяє на базі вже наявних конструктивних елементів, точніше відповідних їм ідеальних об'єктів, синтезувати нове технічний пристрій (вірніше, його ідеальну модель чи теоретичну схему) за певними правилами дедуктивного перетворення, розрахувати його основні параметри і проімітувати його функціонування. Вироблене на ідеальній моделі рішення потім послідовно переноситься на рівень інженерної практики. Головне завдання технічної теорії полягає в розробці різних типів структурних схем для різних (усіляких) вимог та умов. Тим самим заздалегідь теоретично забезпечується створення відповідних технічних пристроїв.

Математичні моделі виконують у технічній теорії різні функції, без них, зокрема, неможливі інженерні розрахунки. Крім того, в розвиненій технічної теорії ці моделі використовуються для аналізу і синтезу теоретичних схем. Застосування математичних методів для конструювання ідеальних об'єктів служить розвитку технічної теорії. Дослідження математичних моделей дозволяє отримувати нові знання про процеси, що протікають в технічних пристроях, без звернення до інженерній практиці або експерименту, а математичні методи в процесі їх застосування та самі зазнають певних змін. Вони пристосовуються до вирішення специфічних науково-технічних завдань. Саме таким чином, наприклад, виникло операційне числення, розвинене спочатку для вирішення практичних інженерних завдань і отримало свою досконалу логічну форму значно пізніше.

Операційне вирахування було створено англійським інженером Олівером Хевісайдом (1850-1925). Він значно спростив рівняння Максвелла, записавши їх у векторній формі замість використовувалася раніше кватерніонів. На практиці це означало, що замість 20 рівнянь з 20 змінними, треба було вирішувати чотири рівняння для двох змінних - векторів електричного і магнітного поля. Завдяки цьому вектори увійшли в ужиток у фізиків. Згодом він зумів вирішити завдання передачі електромагнітного сигналу по проводах [2]. "Між 1880 і 1887 рр.. Хевісайд розробив операційне числення [...] метод розв'язання диференціальних рівнянь за допомогою перетворення їх у звичайні алгебраїчні [...] Йому належить знаменита фраза:" Математика - експериментальна наука, а визначення з'являються не спочатку, а значно пізніше ". Цією фразою він відповів на критику використання операторів до того, як вони чітко визначені" [3]. "О. Хевісайд при дослідженні в кінці XIX ст. Перехідних явищ в телефонних лініях зв'язку розробив і застосував операційне числення, котре з'явилося ефективним апаратом математичного дослідження багатьох прикладних питань [...] Однак цей метод не був їм суворо обгрунтований з математичної точки зору [. ..] Простота та ефективність цього методу при дослідженні перехідних явищ в електричних ланцюгах були разючим очевидним фактом. Метод Хевісайда в 1920-х рр.. став предметом спеціальних математичних досліджень, і його суворе обгрунтування в працях Д. Карсона, Т. Бромвіча, К. Вагнера, П. Леві поклало початок операційного числення як області математики "[4]. Хевісайд вніс "великий внесок у подальший розвиток теорії електричних ланцюгів. При цьому він надавав великого значення саме ефективним методам розрахунку. Особливо він захопився" алгебраїчними формулюваннями ". Але рівень розвитку алгебраїчних методів у той час був ще не достатній, і їх успіх не міг бути повним. Операційне числення принесло Хевісайда безсмертну славу, але це потім, а для початку він потрапив під вогонь критики скаженою. Він не дожив до втілення в життя своїх ідей. Перш за все Вагнер, Кемпбелл і Бромвіч обгрунтували в 1916 році за допомогою допоміжних алгебраїчних засобів метод Хевісайда. Пізніше Ван дер Пол (починаючи з 1929 р.), Кемпбелл, Вагнер, Дойч (починаючи з 1937 р.) та ін намагалися обгрунтувати його метод за допомогою теорії функцій [...] Але обраний ними шлях вів у прямо протилежному напрямку, ніж те, на яке вказував Хевісайд. Лише Й. Мікусінскій (у 1950 р.) вперше показав у своїх роботах [...], як можна реалізувати алгебраїчні ідеї Хевісайда. Потім Йошида (1980) допрацював найважливішу для теорії систем і теорії електричних ланцюгів частина його ідей. Попередній підсумок розвитку цього напрямку дають роботи, виконані автором даної книги у співпраці з математиком В. Мартеном на основі деяких робіт Г. Вунша [...] При цьому стало можливим показати, що висхідний ще до Ч. Штейнмецу [...] символічний метод може бути замінений алгебраїчним обчисленням [...], яке за своєю алгебраїчній структурі аналогічно доопрацьованого обчисленню Хевісайда-Йошида "[5].

Застосування математики хоча б для проведення інженерних розрахунків вже вимагає певної ідеалізації технічних систем. Дослідник - представник технічної науки - працює одночасно з теоретичними схемами, як фізичної, так і технічної теорії, а також з математичними моделями, які інтерпретуються, з одного боку, з точки зору їх фізичного сенсу, а з іншого - з позицій змісту інженерної діяльності. Його власна діяльність полягає в пошуку наукового обгрунтування засобів ідеального опису стоять перед ним пізнавальних завдань, які, проте, виявляються в процесі інженерної діяльності. Дана ідеалізація будується так, щоб теоретичні схеми виявилися узгоджені один з одним, ніби шари єдиного цілого, і так, щоб було можливо, переходячи від шару до шару, прийти до математичної моделі, яку проектувальник міг би використовувати в розрахунках нової техніки.

Послідовну універсальну для дослідження різного роду механізмів теоретичну схему розробив в кінці минулого століття російський машіновед В. Л. Ашшур (1878-1920) виходячи з єдиних принципів їх структурної класифікації. Така схема давала можливість не тільки розподіляти механізми на групи за спільними ознаками, але й застосовувати загальні методи розв'язання задач. Деякі з них були розроблені самим Ассуром, наприклад, методи "особливих точок", "помилкових картин швидкостей" і т.п., інші ж, розроблені іншими вченими та інженерами раніше, він включив у контекст своєї класифікації. Ці методи полягали у встановленні відповідності між геометричними уявленнями механізму (функціональними схемами) і його кінематичними (поточними) схемами. Тоді за допомогою деяких додаткових графічних побудов (побудови годографів швидкостей і прискорень), а також рішення деяких систем рівнянь вдається визначити небезпечні значення напруг і методами теорії механізмів і машин змінити в потрібному напрямку становище. Іншими словами, інженерна задача розробки надійного, міцного і довго чинного механізму зводиться до наукової проблеми дослідження, що в контексті фізичного представлення означає визначити сили, що діють на його ланки. При цьому сам механізм розглядається як деяке фізичне тіло, в природному, а не штучному модусі розгляду. Далі модифікуючи цю наукову проблему в математичну задачу, необхідно представити механізм і його руху вже не як руху фізичного тіла, а як низка геометричних фігур, кожна з яких відповідає певному положенню елементів механізму, причому його елементи розглядаються тепер у вигляді математичних точок, а сили, на них діють, - у вигляді векторів [6]. Таким чином, у роботах Добровольського та Артоболевського вперше було здійснено проектування теоретичної моделі на клас потенційно можливих (гіпотетичних) технічних систем певного типу - механізмів. Сам Артоболевський наступним чином характеризує отримані результати: "1. Закони структурного утворення є загальними для всіх механізмів. 2. Аналіз загальних законів структури механізмів дозволяє встановити всі можливі сімейства і пологи механізмів, а також створити єдину загальну класифікацію механізмів. 3. Структурний та кінематичний аналіз механізмів одного і того ж сімейства і класу може бути проведений аналогічними методами [...] 4. Проведені дослідження показують, що сучасна техніка використовує дуже мала кількість механізмів. Пропонований [...] метод структурного аналізу дає можливість виявити величезне число нових механізмів, до цих пір не застосовувалися в техніці. Ці нові види механізмів можуть бути рекомендовані до використання на практиці "[7].

Таким чином, сучасні науково-технічні дисципліни не можна розглядати лише як прикладні галузі відповідних природних наук, тому що в них побудовані власні технічні теорії.

Досліджуємо далі, яким чином з електродинаміки в результаті модифікації її вихідної теоретичної схеми, розвиненою в першу чергу в роботах Генріха Герца, формується з нею, але відрізняється від неї структура радіотехнічної теорії [8]. До моменту появи теоретичних основ радіотехніки ще не було відповідної їй розвиненою галузі промисловості, яка формувалася паралельно з розробкою теоретичних схем радіотехніки. Тому в цьому випадку теоретична радіотехніка може служити свого роду ідеалізованим об'єктом - ідеальним типом - історико-наукового та методологічного аналізу генезису теоретичних схем технічних наук у процесі модифікації теоретичних схем відповідної базової фізичної теорії (електродинаміки).

Експериментальне доказ Герцем теорії Максвелла і його технічні слідства

Запозичена з механіки й акустики теоретична схема природного хвильового процесу дозволяла транслювати для випадку електромагнітних хвиль і відповідну математичну схему - геометричне зображення стоячій хвилі з її вузлами, пучностями, періодом, фазою і довжиною. Користуючись цією схемою Генріх Герц поставив відповідні експерименти і зробив необхідні виміри: зокрема, зміни фази та амплітуди електромагнітних хвиль при відображенні і показника заломлення асфальтової призми. Герц також, як і Максвелл, використовував Фарадеево уявлення про електричних і магнітних силових лініях, деталізувавши його. Наприклад, він наводить зображення так званого процесу "отшнуровиванія" силових ліній від вібратора (коливального контуру), що стало потім дуже важливим для радіотехніки елементом радіопередавального устрою, аналізуючи розподіл сил для різних моментів часу. Він називає таке зображення "наочної картиною розподілу силових ліній" (див. рис. 1) [9].

Герц будує особливі структурні теоретичні схеми і відповідний їм концептуальний апарат (наприклад, поняття вібратора і резонатора). Скрупульозне опис конструкції дослідного устаткування (у тому числі, матеріалу, з якого виготовлені дзеркала, їх форми і розмірів) поєднується у нього з узагальненим теоретичним описом експериментально-вимірювальних ситуацій у вигляді структурних схем, які є прообразом майбутніх електричних схем радіоприймального і радіосигнали пристроїв і входять до складу фізичної теорії (вібратор і резонатор). Для реєстрації іскри він шукав спочатку позицію мікрометра, з'єднаного дротом з вібратором, а потім отсоединенного від нього, що дозволило йому відкрити бездротову передачу електромагнітних хвиль (див. рис. 2-А) [10].

При дослідженні явища електромагнітного резонансу Герцу доводилося підбирати потрібні параметри різних компонентів його установки, що включали індукційну котушку, розрядник, конденсатор і т.д. Він вимірював довжину іскри і відстань між вібратором і резонатором, на основі цих вимірів викреслював резонансні криві і проводив необхідні розрахунки. Розробляючи нове експериментальне обладнання, він діяв як інженер, хоча і не мав на увазі будь-якого технічного застосування своїх експериментальних пристроїв. І математичний апарат, і досліди служили йому лише засобом до розуміння і пояснення фізичного процесу - розповсюдження електромагнітних хвиль у просторі. Але завдяки саме його роботам електродинаміка змогла дати життя новій сфері інженерної діяльності та відповідної їй технічної теорії.

Свою добре оснащену лабораторію в університеті Карлсруе Герц успадкував від Фердинанда Брауна, професора електротехніки, модернізовані в 1883-1885 рр.. курси відповідних дисциплін у цьому університеті. Вже "в його ранніх дослідженнях, які він проводив задовго до виникнення бездротової телеграфії, можна виявити зародки найважливіших розробок у цій області [...] Він володів величезним даром і незвичайним мистецтвом створення допоміжного експериментального обладнання. Саме таким чином з'явилася вимірювальна апаратура, яка має велике самостійне значення, що знайшла застосування в якості фізичної дослідної та вимірювальної техніки ", - писали про Брауна Мандельштам і Папалексі в 1928 р. [11]

Коли Герц прибув в Карлсруе, перед ним "було поставлено завдання читати лекції з фізичного експерименту для студентів інженерних спеціальностей. Для вирішення цього завдання у нього в розпорядженні було все необхідне фізичне устаткування, яке він міг також використовувати і для дослідницьких цілей" [12]. Пізніше Герц писав:

"У фізичному арсеналі вищої технічної школи Карлсруе, де я проводив ці досліди, я знайшов і використав для лекційних цілей пару так званих спіралей Рісса [13]. У мене викликав подив той факт, що не було необхідності розряджати велику батарею через цю спіраль, щоб зберегти іскру в іншій спіралі, що було цілком досить використовувати для цього, навпаки, маленькі лейденський банки, адже іскріння невеликого індуктора відбувалося, відразу ж після розряду іскрового проміжку. Я помітив, що при зміні відстані [між спіралями] з'являється супутня іскра, і взяв це явище як вихідне для мого подальшого дослідження. Спочатку я вважав ці електричні руху занадто стрімкими і нерегулярними для подальшого використання, але, коли я виявив появу вузлів [14] в середині поруч розташованого проводу і тим самим ясне і чисте явище, я переконався, що тепер завдання, поставлене Берлінської академією, може бути вирішена, а далі цього моє честолюбство тоді і не поширювалося. Моє переконання, природно, посилився після того, як я зрозумів, що маю справу з регулярними коливаннями "[15].

У листі швейцарському фізику професору Емілю Едуарду Саразену Герц пише в 1889 р. вже з Бонна:

"Прилади, з якими я працював, були зроблені не якимось майстерним механіком елегантним способом за добре викресленим ескізами, а частково мною самим, частково ж лаборантом фізичного кабінету університету Карлсруе. Вони були сяк-так склеєні з шматків дерева, прикручені дротом, пріляпани сургучем, і перероблялися багато раз. Кульові полюса, наприклад, були взяті від іншого приладу і після того, як я поїхав з Карлсруе, були знову на нього повернуті; деякі частини, які можна було легко транспортувати, я прихопив із собою сюди, але по здебільшого все залишилося в Карлсруе ".

Лаборант з Карлсруе в принципі міг би, на думку Герца, створити копію цього приладу, але "він, швидше за все, не буде знати, як йому це зробити. Оскільки не зможе створити ті прилади точно такими, якими були тоді" [16].

Своїми дослідженнями Герц встановив наступне: електромагнітні хвилі, подібно до світла, можуть поширюватися в непровідному середовищі (ефірі); вони так само, як і світло, поширюються з кінцевою швидкістю; у вільному просторі інтенсивність електромагнітних коливань убуває назад пропорційно першого ступеня відстані від вібратора (а не третина, як це відбувається поблизу нього); при підходящої частоті електричних коливань в ланцюзі вібратор може випромінювати в простір електромагнітні хвилі (шляхом "отшнуровиванія" силових ліній); електромагнітні хвилі і світло мають одну і ту ж фізичну природу. Цих основних теоретичних положень виявилося цілком достатньо для свідомого винаходу практичних технічних пристроїв. "З 1886 р. по 1888 р. Герцу вдалося з іскровим проміжком в якості елемента, що створює коливання, і з налаштованими коливальними контурами створити вільні (незалежні від провідника) електромагнітні хвилі і довести поширення цих хвиль у просторі. Запозичені з оптики досліди з заломлення, дифракції і відображенню електромагнітних хвиль надали електромагнітної теорії Максвелла вже певний емпіричне значення "[17].

Герц так характеризує наслідки своїх експериментів:

"В оптиці аналогією нашого досвіду є досвід Ллойда з дзеркалами Френеля. В оптиці і акустиці ці досліди використовуються як докази хвильової природи світла і звуку, тому описані тут явища слід розглядати як доказ хвильового поширення індуктивного дії електромагнітних коливань" [18].

Герц ставив свої досліди, щоб довести наявність зв'язку між світлом і електрикою. У листі Герману фон Гельмгольца від 30 листопада 1888 з Карлсруе він пише, що йому пощастило довести регулярне відображення випромінювання. Для цього Герц встановив поруч два дзеркала таким чином,

"Щоб не було впливу А на В, а напроти цих дзеркал поставив металеву стінку так, щоб іскри відразу ж виявлялися в В, які ще були розпізнавані, якщо стінка відстояла від дзеркал на 10 м. Точно так само я зміг знайти відображення під кутом в 45 °, причому я використовував дві сусідні кімнати, як показано на кресленні (рис. 6). Дерев'яні двері нітрохи не заважали появи іскри "[19].

В. Кайзер зауважує з цього приводу: "Хвилі Герца були прийняті не тільки фізиками як доказ теорії Максвелла. З хвилями Герца саме ядро ​​теорії Максвелла, а саме струми зміщення і їх Електродинамічне вплив, безсумнівно привернуло увагу електротехніків, які вже майже протягом двадцяти років фіксували його на потужнострумової електротехніці "[20]. Однак створювана ним апаратура була ще недостатньо досконалою для практичного застосування.

Удосконалення експериментального обладнання

Після публікації результатів Герца розгорнулися дослідження з удосконалення експериментального обладнання та розробки нових, більш простих і надійних способів отримання та реєстрації електромагнітних хвиль. "Не тільки професійні фізики, викладачі та вивчають фізику, але також електротехніки, отримали наукову освіту, намагалися познайомитися з основними положеннями цієї теорії" [21]. Ці роботи фактично ще не виходили за межі експериментальної діяльності в природничій науці, але вели до технічного використання електродинаміки. П.М. Лебедєв у своїй роботі 1895 р. "Про подвійному заломленні променів електричної сили" писав: "Після того як Герц дав нам методи експериментально перевірити слідства електромагнітної теорії світла [...], природно з'явилася потреба робити його досліди в невеликому масштабі, більш зручному для наукових вишукувань "[22]. Саме ця діяльність і зробила можливим поява перших радіосигнали і радіоприймального пристроїв, хоча вона і не виходила за межі детальної розробки та конкретизації теоретичної схеми електродинаміки.

Перш за все потрібно усунути основні недоліки вібратора Герца, у тому числі швидке загасання коливань і швидке обгорання контактів. Перше було досить швидко усунутий завдяки введенню трьох іскрових проміжків замість одного. Для зменшення обгорання контактів пропонували поміщати центральні сфери, що з'єднуються з зовнішніми сферами розрядом, у масляну рідину. Це дозволило збільшити довжину іскри, не поліруючи щоразу кульки, а також легко змінювати період коливань шляхом зближення або видалення обкладок конденсатора, включеному до первинного контур, або самих куль вібратора. Риги, наприклад, використовував для збільшення різниці потенціалів іскрового проміжку вазелін (рис. 7) [23].

Ще одним недоліком вібратора Герца була мала величина одержуваного іскри, що ускладнювало її реєстрацію. Пошуки більш надійного способу спостереження іскор проводилися відразу багатьма дослідниками. В якості реєстратора ними використовувалася газорозрядна трубка, електроскоп, термоелемент і т. д. Однак найбільш перспективним виявився когерер - прилад для виявлення електричних коливань, дія його грунтувалося на зміні опору "поганого контакту" під дією електричних коливань в ланцюзі, частиною якої він був. "Когерер" (або "фріттер") був розроблений французьким фізиком Едуардом Бранлі. Когерер складався зі скляної трубки, наповненої пресованими металевими тирсою (рис. 8) [24].

Бранлі показав, що електричний опір когерера, зазвичай досить висока, стає нульовим, якщо поблизу з'являється іскра. Сам він не відразу помітив тут зв'язок з електромагнітними хвилями, але багато інших дослідників відразу ж використовували його ідею для бездротової телеграфії [25]. Когерер зі своєю здатністю раптово змінювати стан ізолятора на стан провідника був "повністю невизначеним конструктивним елементом" радіоприймача, який "не давав жодної можливості дати йому теоретичний опис" [26].

За допомогою когерера англійський учений і інженер Олівер Лодж продемонстрував відображення, заломлення і поляризацію електромагнітних хвиль. Як повідомляє сам Герц:

"Професор Олівер Лодж у Ліверпулі в ті ж роки, коли була зроблена мною описана робота, розглядав теорію грозового розрядника і при цьому провів ряд дослідів по розряду дуже малих конденсаторів, які привели його до спостереження коливань і хвиль у проводах. Оскільки він діяв повністю на основі максвеллівським уявлень і досить наполегливо прагнув довести ці уявлення, безперечно, якби я не випередив його, він також прийшов би до спостереження хвиль в повітряному середовищі і таким чином отримав би доказ поширення електричної дії в часі "[27].

Робота з когерером мала свої складності. Для повернення його в стан ізолятора тирса у нього всередині було потрібно струшувати, для чого в ланцюг включався автоматичний встряхиватель тирси. Спочатку встряхиватель включали в ланцюг самого когерера, а потім у вторинну ланцюг з більш потужним джерелом енергії. Так виникло перше радіоприймальний пристрій. Його робота грунтувалася на тому, що прийшла електромагнітна хвиля робить металеву тирсу або нікелевий порошок провідником і таким чином активує допоміжний вторинний контур. "Олівер Лодж вже на початку 90-х рр.. Зміг значно удосконалити обладнання Герца. Однак це устаткування все ще не виходить за межі лабораторного застосування" [28]. Марконі конструктивно поліпшив вже наявне обладнання, створив технологічну конструкцію. Для її виробництва і просування на ринок він заснував в 1897 р. компанію "Wireless Telegraphy and Signal", що поклала початок трансферту цієї нової техніки ("телеграфу без проводів") в господарську сферу.

Цікаво порівняти описи дослідів Попова і Марконі. У книзі "Царство винаходів", вперше опублікованої в 1901 р., передача сигналів на відстань, здійснена Марконі, описується таким чином [29].

У 1898 р. для проведення дослідів з телеграфією без проводів було вибрано передгір'ї на південно-східному узбережжі Англії. (Перший досвід був проведений в 1896 р. на відносно невеликій відстані, приблизно в 13 км через Брістольський канал. - В.Г.) Це місце вже було і раніше пов'язано з історією електрики: там на маяку випробовували свої перші машини змінного струму Б. Хопкінсон і Адамc. "Саме перед цим маяком була споруджена щогла висотою в 350 м, складена з трьох частин, передавач і приймач електричних хвиль, які є носіями бездротової телеграфії" (рис. 9). Станція складалася з великої котушки індуктивності, когерера та апарату для прийому телеграм (рис. 10) [30]. "Поліпшена конструкція дозволила зробити так, щоб приймальний апарат включався автоматично, як тільки передавалися депеші, і щоб тим самим станція завжди була готова до прийому телеграфних повідомлень. Прийнята телеграма викреслювати [...] у вигляді чітких точок і тире за допомогою спеціального олівця на рухомої паперовій стрічці, крім того, можна було включати електричний дзвінок, за його сигналами телеграфіст міг приймати депешу безпосередньо на слух. Навіть недосвідчені телеграфісти за допомогою цього апарату могли досягти швидкості від чотирнадцяти до п'ятнадцяти слів на хвилину, а досвідчені - більше двадцяти ". Після того як успішно була здійснена зв'язок між англійським та французьким узбережжями на відстані 50 км, апарат вирішили далі поліпшувати [31].

Що ж, власне кажучи, нового зробив Марконі, якщо все, що він застосував у своєму апараті, було відомо до нього?

"Внесок Марконі слід шукати в іншому напрямку. Насправді йому вдалося, на відміну від його попередників, за допомогою в принципі вже відомих заходів і на основі інтуїції щодо технічних характеристик прийти до функціонуючому цілого; достатнім фізичною освітою він, однак, не мав" [ 32]. Власний винахідницький внесок Марконі був мінімальним. "Якщо ставити питання щодо обладнання, то на нього легко відповісти: він привніс дуже мало в те, що вже існувало. [...] Він перевів вже зроблені іншими наукові відкриття в корисне і потенційно прибуткове пристрій. Говорячи аналітично, Марконі був заключній сходинкою в простої лінійної прогресії - заключною у тому сенсі, що разом з ним і подібними йому експериментаторами (Поповим в Росії; Дюкрете у Франції; Слабі, Арко і Брауном у Німеччині; Стоуном, Фесседеном і де Форестом в США; до деякої міри Лоджем в Англії ) лінія наукового прогресу, що веде свій початок від Фарадея і Максвела до Герца, досягла тепер стадії комерційної експлуатації. Передача нового знання відбувалася до цієї точки виключно в один бік: від науки до техніки і потім до комерційного використання. Тепер, однак, зародився протилежний потік інформації, коли Марконі, прагнучи до досягнення дедалі більшої відстані, вийшов за межі тієї сфери знання, в якій дослідження сучасних вчених могли б йому допомогти, і почав досліджувати проблеми, вирішення яких у науки не було. Функція Марконі ставала більш складною. Крім використання вже наявного наукового знання для практичних цілей, він, немов у порядку обміну, став і сам пропонувати науці проблеми, які їй слід було вирішувати [...]

Як займається новими технологіями підприємець і раціоналізатор Марконі досяг тієї проблемної сфери, де наука не мала готових відповідей. Подібна постачання нової інформації з "сфери досвіду" виявилася б значно більш повільною, якщо її джерелом служили вчені, що давно займаються цією проблематикою, і, ймовірно, було б менше несподіваних результатів, якщо Марконі задовольнився б роботою з хвилями дуже короткої довжини. Слід зазначити, що Лодж у своїх експериментах і демонстраціях між 1894 і 1896 рр.. не знаходив нічого, що його дивувало б, ніяких явищ, які він як учений вважав би аномальними або дивними. Марконі, навпаки, вже з 1895 р. почав йти від цього впорядкованого і добре організованого пасовища в область незвіданого. Розглянемо, наприклад, що йому було потрібно, щоб повністю зрозуміти отримані ним результати, оперуючи зі своєю новою антеною і когерером. Йому було потрібно створити теорію проектування антени; не рахуючи фундаментальної теорії лінійного диполя, тут нічого не було зроблено. Йому була потрібна теорія розповсюдження радіохвиль і особливо теорія, яка дозволила б йому розпізнавати і використовувати відмінності між характеристиками поширення різних діапазонів частот. Але такої теорії не існувало [...] Йому потрібна була також така теорія ліній передачі, яка допомогла б йому погодити його передавач і приймач з антеною. У цій області були вироблені деякі емпіричні співвідношення, але систематично організованого знання не існувало. У кожній з цих областей робота Марконі полягала в генерації нових даних і проблем "[33].

Точно також експериментував у Росії з бездротовою передачею сигналів Олександр Попов: "Влітку 1897 р. Попов збільшив можливу відстань передачі. На кошти Морського міністерства Попов побудував нові прилади і досяг 5-кілометрової дальності передачі сигналу. Цей перший російський досвід з радіо, що мав в першу чергу військове значення, зберігався в таємниці, але відкрите при цьому властивість відображення радіохвиль від предметів (а саме від кораблів) стало основою для майбутнього радара. У 1898-1899 рр.. Попов керував експериментами на Балтійському та Чорному морях і розробив спосіб перетворення прийнятих радіохвиль у звукові сигнали (раніше модно було їх реєструвати лише на папері). У 1900 р. дальність передачі повідомлень досягла вже 112 кілометрів "[34] (див. рис. 11) [35].

Чиновники того часу погано розуміли, чим займається Попов, і досить незначно підтримували його роботу. Він помер в 1906 р. після чергової безглуздої розмови з міністром. Важливість його досліджень стали правильно оцінювати лише через деякий час після його смерті. У 1910 р. для розробки морських радіостанцій в Санкт-Петербурзі Морське міністерство Росії заснувало "радіотелеграфне депо" (пізніше стало радіотелеграфний заводом). Але дійсно серйозну державну підтримку радіотехнічні дослідження - як теоретичні, так і прикладні - отримають тільки в Радянський час. Такий же підтримкою буде користуватися і радіопромисловості.

Марконі, розраховуючи на комерційний успіх, активно користувався результатами інших дослідників і винахідників, демонструючи при цьому незвичайну кмітливість. Але дуже скоро виявилося, "що для досягнення більшої дальності передачі сигналів потрібно непропорційне збільшення висоти антени. Так, в 1897 р. Слабі для передачі сигналу на відстань в 21 км використовував антенний провід довжиною 300 м, прикріплений до повітряної кулі. Цілком очевидно, що по такому шляху нове блискуче винахід Марконі розвиватися далі не могло, були потрібні нові ідеї і краще розуміння що відбуваються в ньому фізичних процесів. [...] І те й інше забезпечив Ф. Браун "[36]. Він розробив так званий здвоєний передавач (первинний контур - конденсаторний контур з іскровим проміжком, вторинний контур - антена), в той час як Марконі використовував антену з включеним в неї іскровим проміжком. Які фізичні процеси відбувалися в антені Марконі, ніхто собі ясно не уявляв. На противагу Марконі Браун свідомо працював з великими довжинами хвиль.

14 жовтня 1898 Браун запатентував цей винахід. Його асистент і найближчий співробітник Ценнек провів серію дослідів на Північному морі і довів явну перевагу передавача, створеного Брауном. Марконі моментально перейняв новий винахід, що дозволило йому реалізувати бездротову телеграфний зв'язок між Європою та Америкою в 1901 р. Цікаво, що сам Марконі після перших успішних дослідів з передачі повідомлень на порівняно невелику відстань не вірив у можливість реалізації бездротової телеграфії на великі відстані (як, наприклад, між Європою і США). Він називав поширювані тоді в пресі з цього приводу міркування як необгрунтовані фантазії. "... Сам [Марконі] ні в якому разі не погоджується з фантастичними повідомленнями преси, які бачать в його винаході знаки телеграфії майбутнього і вважають реалізацію бездротової телеграфного зв'язку між Америкою і Європою лише питанням часу. Ці повідомлення преси викликали легко з'ясовна занепокоєння кабельних компаній . За його ж думку, бездротова телеграфія не зможе витіснити провід і кабель, якщо мова йде про тисячі кілометрів "[37]. Інший німецький вчений Адольф Слабі, який брав участь у дослідах Марконі в травні 1897 р., після цього сам провів експерименти по бездротовій телеграфії.

А. Слабі поліпшив апаратуру: він використовував в якості передавача іскровий індуктор (котушку Румкорфа), так щоб його іскровий проміжок розташовувався в антенному контурі, індуктивно з ним пов'язаному. Когерер ж і відповідність антенного дроту різних частотах були також послідовно покращені (рис. 12) [38].

Суперечка за пріоритет між Поповим і Марконі демонструє нам відмінності в "філософії техніки" співтовариств учених і інженерів. У той же час стає зрозумілим, що для впровадження нової техніки в життя важливу роль відіграють не тільки відкриття, винахід та їх патентування, але і їх пристосування до промислового виробництва цієї нової техніки, а також поширення новоствореного продукту (нововведення) на ринку. Таку здатність з'єднати воєдино всі ці області найкраще продемонстрував Фердинанд Браун, "блискучий фізик-теоретик і практик", він розвивав бездротової телеграфії "одночасно зі своїми контактами в галузі промисловості". Він не тільки вчасно і грамотно патентував і захищав свої винаходи, але також створив фірму для просування своїх винаходів і патентів на ринок. Він довів, наприклад, що його патенти на замкнений коливальний контур і рамкову антену, без яких навряд чи можливо було б перейти до передачі сигналів на велику відстань, з'явилися істотно раніше патентів Марконі.

У Німеччині тривала боротьба за пріоритет між Брауном і Слабі, але вони змогли її припинити. Слабі і його колишній асистент Граф Арко працювали на фірму "АЕГ", а Браун - на фірму "Сіменс". Браун розробив і вдосконалив також цілий ряд вимірювальних інструментів. Комерційне розповсюдження всіх цих приладів Брауна на ринку взяла на себе фірма "Хартманн і Браун", керівником якої був брат Ф. Брауна. У зв'язку з зростанням значення радіотелеграфії, щоб створити противагу діяльності фірми Марконі, в 1903 р. за допомогою "АЕГ", а також "Сіменс і Гальске", які до того перебували у конкуренції один одному, було засновано "Товариство бездротової телеграфії" (Телефункен ) [39]. "Для телеграфії у водному середовищі він працював спільно з інвестором Стольверком. Ця співпраця привело його в липні 1900 р. до створення нового" Товариства Браун-Сіменс-Гальске ", яке пізніше злилося з іншими підприємствами і до цих пір виробляє свою продукцію під ім'ям" Телефункен ". Втім, з технічної точки зору нова фірма" Телефункен "ще довгий час поступалася британському" Суспільству Марконі ". Їй, щоправда, вдалося завдяки демпінговими цінами отримати у російського уряду замовлення на оснащення Російського військово-морського флоту системами Арко-Слабі. Але під час морської битви при Цусіма (проти японського морського флоту) вона відмовила в роботі, а кілька станцій Марконі надійно працювали "[40].

Розвиток електродинаміки проходило далі в двох основних напрямках: 1) подальше узагальнення і систематизація фізичної теорії, 2) вдосконалення структурних схем експерименту, стимулювало появу бездротової телеграфії (радіотехніки). Другий напрямок носило в основному інженерний характер.

Виникнення радіотехніки

Інституалізація інженерної діяльності в області радіотехніки здійснювалася лише після винаходу радіо, коли почала формуватися нова галузь промисловості. Ця діяльність була спрямована на розробку конструктивних варіантів радіотехнічних пристроїв. Вона дала поштовх до появи радіотехнічної теорії, позначаючи початок власної історії радіотехніки. З цього часу вона стає зобов'язаною в основному з розвитком нових схем радіотехнічних пристроїв (наприклад, схема з заземленою сіткою, рефлексні система, супергетеродинний приймач і т. д.). Фердинанд Браун поклав початок діяльності саме такого роду. "Передавач для бездротової телеграфії повинен був задовольняти двоякому вимогу: перш за все, в ньому повинен був виникати по можливості сильний високочастотний змінний електричний струм, щоб потім те ж саме відбулося і з випромінюванням, тобто електромагнітними хвилями. Передавач Марконі, який на противагу конденсаторного контуру представляє собою не "закритий", а "відкритий" коливальний контур, чудово випромінює (радіоволни. - В. Г.). Конденсаторний контур, який сам практично нічого не випромінює, навпаки, з точки зору створення сильних струмів високої частоти набагато перевершує відкритий коливальний контур. На основі об'єднання обох схем і виник знаменитий передавач Брауна. [...] Аналогічна двоїста задача виникає і перед приймачем. Перш за все прийшли від передавача електричні хвилі повинні бути прийняті, причому вони повинні бути перетворені в високочастотні струми, які потім зі свого боку викликають відтворення знаків у телефоні або записуючого пристрою. І тут теж для прийому хвиль потрібен підвішений провід, як це чудово і аналогічним чином зробили Попов і Марконі. Однак він меншою мірою підходить для цільового використання отриманої енергії, для чого, як розпізнав Браун, краще всього підходить конденсаторний контур. Саме таким чином за допомогою з'єднання цього проводу з одним або багатьма конденсаторними контурами і виник пов'язаний приймач Брауна "[41] (див. рис. 13) [42].

Ф. Браун був першим, хто дійсно зрозумів, які електричні процеси відбуваються в радіопередавачі і радіоприймачі. Виходячи з теоретичних міркувань, Браун прийшов до висновку, що потрібно індуктивно з'єднати іскровий проміжок в передавальному пристрої, а також когерер з антеною. Це зробило його передавач набагато більш дієвим і тим самим дозволило здійснити радіозв'язок через Атлантику. Винайдений Брауном кристалічний детектор скоро замінив запропонований Бранлі когерер. "Вся техніка передачі з того часу, як Браун ввів у практику замкнутий контур, зазнала безліч змін. Передавач з вибуховим іскровим розрядом був замінений передавачем Вина після основоположного відкриття іскри замикання. [...] Використання електронних ламп призвело до повного видозміні й появи зовсім нових можливостей, які в перші роки становлення цієї області взагалі важко було собі навіть уявити "[43].

У перші ж роки після винаходу радіо починається бурхливий розвиток радіотехніки. Інженерна діяльність стає головним стимулом теоретичних досліджень. Основну увагу численних винахідників концентрується на вдосконаленні конструктивних елементів (детекторів [44], трансформаторів і машин високої частоти, катодних ламп, переривників, рамкової антени і т. д.) і схем (дугових генераторів, передавачів з ударним збудженням, замкнутого коливального контуру і т . п.) радіотехнічних пристроїв. Застосування замкнутого коливального контуру мало особливе значення. "Для прийняття електричних хвиль слід було використовувати закриті коливальні контури на противагу до цих пір використовуються відкритих контурів. У дослідах 1913 р. у Страсбурзі з'являється рамкова антена, найбільш поширена сьогодні. Прийом на рамкову антену на відміну від прийому за допомогою відкритого коливального контуру має суттєві переваги . У цьому випадку можна звільнитися від перешкод, які з'являються цілком з певних напрямків, і тим самим отримати більшу свободу від перешкод. Крім того, з'являється можливість радіопеленгах і т.п. Ці переваги, які сьогодні всім відомі, були вперше виявлені Брауном "[ 45]. Винахід Брауном рамкової антени було дуже важливим для подальшого розвитку телеграфії без проводів. "У 1890 р. вперше застосована рамкова антена зробила можливим направлене випромінювання і спрямований прийом. При цьому були придушені атмосферні перешкоди і небажаний прийом інших станцій. Марконі переніс цю нову схему Брауна в свої прилади. У 1901 р. він здійснив радіозв'язок між Європою та Америкою , в результаті чого бездротова телеграфія змогла завоювати світ "[46].

Радіотехнічні пристрої удосконалилися завдяки збільшенню їхньої потужності, дальності дії, зручності експлуатації, економічності, а також освоєння все нових діапазонів електромагнітних хвиль для здійснення радіопередачі і радіоприйому і досягнення їх все більш наочного представлення. Остання здійснювалося, наприклад, за допомогою електронно-променевої трубки, або трубки Брауна.

"У силу її практично безінерційного функціонування вона давала можливість дослідити часові характеристики змінних струмів і напруг дуже високої частоти. Ця особливість трубки, її особливе місце серед інших осцилографічних пристроїв, підкреслювалася Брауном буквально в самих перших публікаціях. Для відображення швидких коливань, які використовує радіотехніка, трубка Брауна є єдиним засобом детального дослідження часових характеристик "[47]. Це був, однак, тільки лише прототип сучасного осцилографа, який став сьогодні "одним з основних вимірювальних приладів в електроніці (див. рис. 14 а), який дозволяє зробити видимим на екрані в графічній формі змінюється в часі напругу (проходження і форму сигналу) , а також виміряти або представити його амплітуду в залежності від часу "[48] (див. рис. 14 б) [49].

Браун хотів "за допомогою своєї електронно-променевої трубки дивись змінний струм, яким забезпечувався місто Страсбург. Він замовив її у спадкоємця фірми" Франц Мюллер Гайслер ". [...] На пов'язаному з його електронно-променевою трубкою поворотним дзеркалом з'явилася синусоїдальна крива . Змінний електричний струм новоствореної електростанції міста Страсбурга став видний на екрані електронно-променевої трубки. [...] У наступні роки Браун і Ценнек додали до цього додаткові пристрої, що забезпечили насамперед горизонтальну розгортку і деякі інші поліпшення. [...] Роговський в Аахені допрацював це пристрій, ввівши в нього в 1905 р. нагрівається катод і електростатичну розгортку "[50]. Зображення кривої струму було видно безпосередньо на флуоресціює екрані. Промінь слідував безпосередньо за змінами електричного струму, і Браун зміг сфотографувати картину коливань і опублікувати її. Було дуже важливо вміти представляти змінні струми, вимірювати їх і геометрично конструювати [51].

Кожному такому винаходу супроводжували певні теоретичні та експериментальні дослідження. Наприклад, для створення катодного вентиля (двоелектродної лампи) був використаний ефект Едісона (електронна емісія), який встановив в 1883 р. під час дослідів зі своєю лампою розжарювання, що "якщо поблизу нитки розжарювання розташувати металевий стерженек і з'єднати його з позитивним полюсом батареї, то через нього потече електричний струм "[52]. Однак для досягнення технічного застосування цього ефекту знадобилося провести цілий ряд додаткових досліджень.

Американський фізик Лі де Форест встановив, що розпечене тіло може вести себе як випромінювач. Він почав розігрівати не два, а один електрод і проти нього розташував холодний анод у вигляді платівки. Лі де Форест "цілком свідомо почав пошук заміни для" когерера "як радіо. [...] Він отримав патент 15 січня 1907 [...] і спочатку продемонстрував трьохелектродну лампою з електродом, як ранню форму тріода" ( див. рис. 15) [53]. "Але цей керуючий електрод не був розташований ще між катодом і анодом [...] Тільки дещо пізніше [...] [він] почав вводити керуючий електрод між катодом і анодом, а саме - щоб не розірвати електронний потік - у формі сітки "[54].

(На малюнку - явна плутанина! - VV)

Англійський інженер сер Джон Флемінг винайшов вакуумний діод, названий їм "пустотним клапаном", і запропонував використовувати його в якості детектора в радіоприймальному пристрої (див. рис. 16) [55]. Він використовував відкритий Едісоном ефект "для створення двоелектродної випрямної електронної лампи" і в 1905 р. отримав на неї британський і американський патенти. Проте "права на його винаходу перебували у власності фірми Марконі, консультантом якої він був". Тим не менш діод Флемінга "так ніколи і не зіграв будь-якої значущої практичної ролі, оскільки він явно програвав в якості випрямляє елемента кристалічному детектору Брауна" [56].

Відкрите раніше властивість двох що у поєднанні кристалів пропускати струм в одному напрямку послужило основою для винаходу кристалічного детектора. Після низки спеціальних досліджень Браун і Піккар знайшли відповідні пари для кристалічних детекторів. "Вже в 1874 р. Браун пише про відкриті їм явищах наступне: якщо пропустити електричний струм через мідний колчедан, пірит (залізний колчедан), галеніт (свинцевий блиск), бляклу руду тощо мінерали, то спостерігається той факт, що сила струму не пропорційна ЕРС. Якщо ж при цьому електроди знаходяться в різних мінералах, тоді сила струму залежить від знаку прикладеної різниці потенціалів. Браун виявив у своїй першій експериментальної конфігурації тридцятивідсоткову розходження в силі струму при зміні полярності. У вдосконаленому варіанті експерименту можна було говорити про відсутність зворотного струму взагалі. Це явище, яке являє собою відхилення електропровідності від закону Ома і характерно для однополярної провідності, знайшло своє важливе застосування: на ньому грунтуються відкриті Брауном і введені в практику телеграфії без проводів кристалічні детектори "[57].

Формування нових теоретичних схем радіотехніки йде за двома основними напрямками: 1) у плані розвитку і конкретизації "універсальної" теоретичної схеми електромагнітних взаємодій шляхом заповнення діапазону практично використовуваних радіохвиль (з одночасним розвитком методів дослідження їх фізичних властивостей); 2) в аспекті розробки специфічної узагальненої теоретичної схеми радіотехніки на базі аналізу конструкцій різних радіотехнічних систем, включаючи розвиток засобів їх синтезу.

Побудова технічної теорії - теоретичної радіотехніки

"Телеграфія без проводів" спочатку являла собою прикладне дослідницький напрямок електродинаміки. Пізніше вона стала розглядатися як новий розділ (область дослідження) електротехніки, завдання якого полягало у вдосконаленні прийому електромагнітних хвиль, боротьбі зі всілякими видами перешкод, використанні струму високої частоти. У ранніх курсах з радіотехніки ще значне місце займає електротехнічна частина, так як радіотехніка користується різними стандартними електротехнічними пристроями й елементами. Тому радіотехнічні ланцюга розглядаються спочатку як різновид електротехнічних ланцюгів, що працюють на струмах високої частоти. У даному випадку можна говорити про перенесення вихідної теоретичної схеми і відповідних їй понять, уявлень і методів аналізу з суміжної технічної теорії.

У процесі переробки цієї схеми, взятої з електротехніки, на основі нового емпіричного матеріалу (інших конструктивних елементів) відбувається її докорінне перетворення. Радіотехнічні схеми мають ряд істотних відмінностей від електротехнічних ланцюгів. А це тягне за собою і необхідність зміни їх вихідної електротехнічної моделі. Так, для отримання струмів високої частоти в радіотехніці стали застосовуватися методи, невідомі в електротехніці, вільні коливання, не пов'язані з проводами і абсолютно нові прилади та пристрої. "Методи вимірювання сили струму, напруги і т.д. неможливо було безпосередньо запозичувати з тодішньої електротехніки. З'являлися абсолютно нові пристрої нової вимірювальної техніки: вимірювання частоти або довжини хвилі і логарифмічного декремента" [58]. Крім того, змінюється і масштаб багатьох електротехнічних величин. Радіотехніку доводиться враховувати такі величини, які занадто малі і не представляють інтересу при вивченні техніки повільних змін електричного струму. Іншими словами: досягається відповідність двох шарів технічної теорії - потокових (описують фізичні процеси, що протікають в радіотехнічних пристроях) і структурних (задають конструктивно-технічні параметри цих пристроїв) схем.

Паралельно розробляються приватні теоретичні моделі, такі, як теорія підсилювачів, теорія пустотних (лампових) генераторів змінного струму тощо, утворюють окремі острівці теоретичного дослідження. Всі приватні теоретичні питання, що стосуються конструктивних елементів радіотехнічних систем (наприклад, електровакуумних приладів), і більш детальний опис конструкції їх підсистем (радіоприймачів, радіопередавачів, антен [59] і т.д.) поступово виносяться в спеціальні курси. У результаті виділилися деякі питання, що представляють спільний інтерес для будь-якого радіотехнічного пристрою. Приватні теоретичні схеми переробляються і систематизуються з одночасним їх узагальненням.

Проблема введення однорідних ідеальних об'єктів радіотехнічної теорії, що дозволяють встановити відповідність її функціональної, потокової і структурної схем, на рівні традиційних електротехнічних елементів вирішувалася відносно просто.

По-перше, вже в електротехніці було встановлено однозначна відповідність між усіма цими ідеальним об'єктами (ємністю, індуктивністю, опором) і конструктивними елементами реальних електричних схем (конденсаторами, котушками індуктивності, резисторами). По-друге, ланцюг, побудована з ідеальних об'єктів, за допомогою спеціально розроблених в електротехніці прийомів може бути представлена ​​у вигляді добутку деякого кількості операторів. Розгляд радіотехнічних систем з точки зору теорії ланцюгів значно спрощує завдання їх дослідження, оскільки величезна різноманітність конструктивних елементів, що відрізняються своїми характеристиками, принципом дії, конструктивним оформленням і т.д., замінювалося порівняно невеликою кількістю ідеальних елементів і їх сполук, що представляють реальні елементи та зв'язку . Будь-яка електротехнічна ланцюг може розглядається як сукупність ідеалізованих двополюсників, дія кожного з яких може бути описано лінійним оператором, що перетворює вхідний струм у виходить - і той і інший представляються у цьому випадку вектором, що характеризує максимальне (або діюче) значення сили струму і його фазу. Одна з найбільш поширених електротехнічних схем - це трансформатор, перетворювач струму та / або напруги, "в найпростішому випадку складається з 2 обмоток, первинної та вторинної, забезпечений, як правило, феромагнітним сердечником. Проходження змінного електричного струму в первинній обмотці трансформатора індукує ЕРС у вторинній обмотці ".

Американський інженер сербського походження Нікола Тесла (1856-1943) намагався використати цей принцип для бездротової передачі енергії. Для цього в ланцюг первинної обмотки трансформатора включався коливальний контур з іскровим переривником. У 1897 р. в Нью-Йорку він отримав патент на "Електричний перетворювач", відомий також під назвою "трансформатора Тесли" (див. рис. 17) [60].

Дещо складніше йде справа з нелінійними елементами радіотехнічних ланцюгів (наприклад, радіолампа). Але й вони для струмів і напруг, що відповідають лінійним ділянках їх вольт-амперних характеристик, можуть бути розраховані за допомогою традиційних електротехнічних методів.

До початку 20-х рр.. телеграфія без проводів з напіваматорської винахідництва, де переважали інтуїція і мистецтво, перетворилася в інженерну дисципліну, що спочивають на твердому фундаменті технічних розрахунків та проектування. Електрична телеграфія "використовує лише слабкі електричні струми та низькі напруги в порівнянні з потужнострумової електротехнікою. Тим не менш закони поширення електричного струму залишаються в обох цих областях одні й ті ж" [61]. На додаток до цього розробляються нові методи та теорії, наприклад теорія електричних ланцюгів. "Домінуюча до кінця XIX століття потужнострумових електротехніка (машинобудівний період розвитку електротехніки) була в основному орієнтована на практичний досвід і тому не могла вирішальним чином допомогти розвитку теорії електричних ланцюгів. [...] Вперше на початку нашого століття швидко розвивається слабкострумова електротехніка (телефонії та бездротової телеграфії) дала вирішальний імпульс становленню самостійної теорії електричних ланцюгів і стала в цьому виді вихідним пунктом для численних математичних підходів "[62].

У радіотехнічних системах поступово виділилися якісно інші, ніж в електротехніці, конструктивні блоки-підсистеми: коливальні та пов'язані контури, фільтруючі ланцюга, підсилювачі низької, проміжної і високої частоти, модулятори, детектори, мультивібратори, генератори, обмежувачі, лінії затримки і т.п. Ці конструктивні блоки, проте, можуть мати різну фізичну основу, не обов'язково зводиться до електротехнічним елементам. Навколо кожного такого блоку групуються особливі теоретичні знання. Іншими словами ці блоки самі представляють собою різні приватні теоретичні схеми, які є, у свою чергу, узагальненням конструктивних схем конкретних радіотехнічних пристроїв, Наприклад, головна властивість дросельних фільтрів (низьких частот) і фільтрів верхніх частот - "явно виражене перевагу або придушення певних діапазонів частот. Саме тому їх називають "сепараторами" або "фільтрами". Вагнер виділив чотири основних типи фільтрів: низьких частот, високих частот, смуговий фільтр і смуговий загороджувальному фільтр. Кемпбелл незалежно від Вагнера прийшов до аналогічних результатів, але опублікував їх лише в 1922 р. Частотні характеристики цих ланцюжків, що складаються з котушок індуктивності та конденсаторів (реактивних чотириполюсників) можуть бути розраховані за допомогою теорії Вагнера. Виниклий при цьому "аналіз електричних ланцюгів" був настільки успішним, що став застосовуватися для розрахунку акустичних та інших механічних коливальних систем. У той час як техніка зв'язку ще кілька десятиліть раніше повинна була запозичувати аналогії з інших науково-технічних дисциплін, тепер її теоретичний апарат настільки розширився, що вона змогла повернути одержане з відсотками "[63]. Всі ці блоки радіотехнічних систем можуть бути досліджені єдиними методами в спеціально розвиненою для цього теорії чотириполюсників. Монолітну або твердотільну схему, виготовлену як єдиний блок з допомогою планарної технології, можна теоретично уявити як електронну схему, що складається з резисторів, конденсаторів і т.п. Наприклад, чотирьохполюсних інтегральну схему можна представити у вигляді лінії передачі з дискретними чи розподіленими елементами, тобто складається з двополюсників (див. рис. 18) [64]. Ця модель є схематичне "опис у формі відповідної схеми заміщення".

На рис. 18 а представлена ​​дискретна схема заміщення "спочатку для довжини р" (див. рис. 18 в). "У даному випадку індуктивність і омические втрати ланцюга електричного струму високої частоти враховуються за допомогою введення елементів L і R і за рахунок непроводімості діода в одному напрямку, для розглянутої смуги високих частот через послідовне включення залежною від напруги ємності переходу C (U) і електронної провідності G. Періодична нелінійна лінія передачі (NLTL) в цілому [див рис. 18 в] представляється за допомогою ланцюжка кількох таких схем заміщення, які також позначають осередку ", що на рис. 18 в показано пунктиром. "При нехтуванні опором елементів циклічне повторення подібних осередків (з чергуванням послідовного та паралельного включення гілок) призводить до схеми заміщення у формі багатоланкової LC-ланцюга з характеристикою фільтра низьких частот. Для виведення хвильового рівняння застосованої тут моделі приймемо тепер, що при поширенні хвиль з нелінійної лінії передачі довжина будь-яких з'являються в ній хвиль є досить великою в порівнянні з довжиною періоду р "(рис. 18 в). Тоді схема заміщення з розподіленими елементами на рис. 18 б "буде корисною для опису нелінійного поширення хвиль по всій нелінійної лінії передачі. На цій схемі заміщення описується за допомогою індуктивності, послідовно включеного резистора, а також залежної від напруги ємності переходу та електронна провідність провідника через відповідні провідні пластини" [65].

Теоретичне дослідження схем з включеними в них реактивними елементами (опорами, конденсаторами, котушками індуктивності, трансформаторами) дозволяє встановлювати співвідношення між силою струму і напругою в якій-небудь електричного кола у відповідності з правилами, сформульованими Кірхгофа і Гельмгольцем. Поширення цих правил на випадок змінного струму зробило "принципово можливими розрахунки електричних ланцюгів, що містять не тільки [омические] опору, але і конденсатори (накопичувачі) та котушки індуктивності (індуктивності)" [66]. Останні часто стали називати відповідно ємнісними і індуктивними опорами. Будь-який провідник (наприклад, шматок мідного дроту) може бути представлений на еквівалентній схемі для ланцюга постійного струму омічним опором. Для ланцюга змінного струму низької частоти має бути додано індуктивний опір, для змінного струму високої частоти - ще і ємнісний опір. У російській мові термін "опір" (або еквівалентний опір) означає в першу чергу ідеалізований елемент (абстрактний об'єкт технічної теорії - фізичну величину) ідеалізованої електричного кола (потокової схеми) на відміну від "опору" як конструктивного елемента (радіодеталі) реальної електричної ланцюга ( структурної, або конструктивної схеми), званого "резистором" (від англ. "resistor"). Таким чином одна і та ж реальна електричний ланцюг, що складається з резисторів, конденсаторів і котушок індуктивності, з'єднаних між собою дротяними проводами, може бути представлена ​​для різних режимів функціонування цього електричного кола різними еквівалентними схемами: для постійного струму досить представити її у вигляді (потокової) еквівалентної схеми - схеми заміщення, що складається тільки з омічних опорів. Для змінного струму низької частоти до них додаються індуктивні опору, а на високій частоті слід враховувати і ємнісний опір даному колі.

На прикладі послідовного з'єднання омічного опору, індуктивності та ємності видно, яким чином можуть будуватися еквівалентні схеми пасивного двухполюсника (послідовного коливального контуру, зображеного у вигляді двухполюсника), де індуктивність замінюється індуктивним опором, а місткість - ємнісним опором (див. рис. 19) [ 67].

Для проведення розрахунків з використанням законів Ома і Кірхгофа еквівалентна схема повинна бути зведена до ще більш простий еквівалентної (функціональної, або математичної) схемі, тобто певним чином ідеалізованої електричного кола - схемі заміщення більш високого рівня абстракції [68]. Перші експериментальні та теоретичні результати були отримані Омом ще в 1824 р. Всього три роки потому пізніше він видав книгу під назвою "Математично оброблені гальванічні ланцюга", яка містить всі істотні закони електричних ланцюгів. Однак він цікавився в першу чергу відкриттям фізичних закономірностей, а тому не використовував свої досягнення для розрахунку великих електричних ланцюгів. Набагато більший внесок у становлення теорії розрахунку електричних ланцюгів вніс Кірхгоф. Він сформулював у своїй першій роботі 1845 названі його ім'ям закони в кілька більш загальній формі, ніж у Ома. Власне, пик деніе теорії електричних ланцюгів слід, однак, віднести до 1847 р., коли Кірхгоф опублікував свою роботу під назвою "Про рішення рівнянь, з допомогою яких проводиться дослідження лінійного розподілу гальванічних струмів". У цій роботі вперше дається методика аналізу електричних ланцюгів із застосуванням теорії графів. У роботах «Про збереження сили» (1847) і «Про деякі законах розподілу електричних струмів в тілесних провідниках із застосуванням для дослідів з твариною електрикою» (1853) Гельмгольц заклав основи динамічної теорії електричних ланцюгів і «теорії двополюсників». Остаточну форму теорія набула завдяки Флемінгу і Штейнмецу, перенесли на «лінійні RLC-ланцюга з синусоїдальним збудженням» методи, розвинені для лінійних електричних ланцюгів, що складаються з омічних опорів [69].

Будь-який реактивний двухполюсник можна представити у вигляді омічного опору, індуктивності та ємності, а можна - у вигляді комплексного опору (Z). Активний двухполюсник може бути замінений еквівалентної ЕРС з внутрішнім опором z. Виділяючи в електричному ланцюзі замкнуті контури і виробляючи відповідні заміни активних і реактивних двополюсників, можна отримати систему лінійних рівнянь для всіх струмів і напруг в мережі (див. рис. 20) [70]. Число незалежних контурів визначається співвідношенням n - р - q + 1, де р - число гілок в графі, що представляє мережу, q - число його вузлів. У кожному контурі вводяться свої струми. Перше правило Кірхгофа вимагає рівності нулю суми всіх струмів у кожному вузлі графа, друге - рівність нулю сумарного падіння напруги в кожному контурі.

Наприклад, схема, представлена ​​на рис. 21 Я, може бути зведена до графа, що має 3 вузли (q = 3) і 5 гілок (п = 5) (рис. 21 б) [71].

"Кожній фізичній процесу буде точно відповідати певна математична операція. Електричне коло, що складається з омічних опорів має за даних ЕРС лише одну єдину схему розподілу напруг або струмів, тобто її лінійні рівняння мають єдине рішення. Така однозначність виводиться вже із законів Кірхгофа, які свого часу швидко набули права громадянства.

Проте все, про що говорилося вище, дозволяє лише аналізувати схеми. Технічна ж теорія тільки тоді може вважатися побудованої, якщо в ній стає можливим також синтез схем - створення нового технічного пристрою на основі наявних конструктивних елементів. Дуже важливо теоретично розрахувати основні параметри нового технічного пристрою і проімітувати його функціонування. Саме таким чином Кемпбелл, який працював тоді в белловскіх телефонних лабораторіях, і Вагнер, співробітник німецького поштамту, змогли створити перший ескіз теорії синтезу LC-фільтрів, в загальних рисах завершеною дещо пізніше Форестом і Дарлінгтон в США [72].

Радіотехнічна система може бути представлена ​​у вигляді ланцюжка блоків, кожен з яких перетворює один з параметрів електромагнітних коливань. До таких блокам відносяться: генератор (перетворює будь-який вид енергії в електромагнітні коливання), модулятор (дозволяє змінювати відповідну характеристику електромагнітного коливання за певним законом, скажімо, амплітуду, частоту або фазу), фільтр (фільтрують перешкоди), підсилювач (пристрій, що збільшує коливання тільки по амплітуді, їх фазові та частотні співвідношення повинні передаватися без змін) і т.д. У теорії чотириполюсників розробляється спеціальний математичний апарат, заснований на матричному численні, доводяться спеціальні теореми, аналізуються різні типи чотириполюсників, даються їх узагальнені рівняння та параметри. Теорія чотириполюсників дає можливість здійснювати аналіз і синтез різних багатокаскадних радіотехнічних пристроїв на теоретичному рівні і транслювати на рівень інженерної діяльності найважливіші результати.

Таким чином в теоретичній радіотехніці динамічна фізична картина електромагнітних взаємодій (коливань, хвиль, полів) поєднується зі структурним зображенням радіотехнічних систем, в яких ці природні (в даному випадку фізичні, точніше електродинамічні) процеси протікають і штучно підтримуються. Саме їх органічне поєднання і утворює узагальнену теоретичну схему технічної науки.

На перших етапах свого розвитку радіотехніка відрізнялася швидше описовими, ніж розрахунковими методами дослідження. Однак про появу технічної науки можна говорити в повній мірі лише тоді, коли в ній побудована математизована технічна теорія. У ній повинні бути вироблені процедури переходу від структурних теоретичних схем до "процесуальним" і функціональним схемами і назад (іншими словами процедури аналізу і синтезу). Тільки після того, як у технічній науці задані процедури теоретичного синтезу технічних систем, які дозволяють поширити отримані теоретичні результати на цілий клас гіпотетичних технічних систем (з можливістю вироблення на їх основі практичних методичних рекомендацій для ще нездійсненої інженерної діяльності), побудована в цій технічній науці узагальнена теоретична схема може розглядатися як універсальна щодо даного класу технічних систем. Іншими словами, саме тоді вона отримує статус "універсальної" Теоретичної схеми певної науково-технічної дисципліни (точніше / "сімейства" такого роду дисциплін) і відповідного їм виду інженерйой діяльності.

З 1895 по 1905 рр.. бездротова телеграфія розвивалася переважно емпірично. Ф. Браун - прихильник розвитку університетської технічної науки - намагався відкрити в Страсбурзькому університеті технічний факультет. Він вважав, що з відкриттям технічного факультету в рамках університету та за допомогою декількох успішно працюють поза його електротехнічних підприємств можна розвинути експериментальну і педагогічну практику як нову технічну науку, яку ще належить створити, з ясно певними цілями і змістом навчання. Він орієнтувався не на теорію, а на необхідність технічних застосувань і розробив програму модернізації фізики як технічної фізики. На жаль, цьому проекту не судилося здійснитися. Технічна фізика вела в університетах лише свого роду тіньове існування, хоча більшість фізиків і працювало в галузі техніки [73]. Ці ідеї, проте, вплинули не тільки в Німеччині, але і в Росії. Найближчі співробітники Брауна з Росії Л.І. Мандельштам і Н.Д. Папалексі стали розвивати радіотехніку в Росії в дусі ідей Ф. Брауна.

Леонід Ісаакович Мандельштам (1897-1944) навчався на фізико-математичному факультеті Новоросійського університету в Росії, але через участь у студентських заворушеннях змушений був продовжити свою освіту в Страсбурзі, яке закінчив у 1902 р. Мандельштам у 1902 р. захистив у Брауна кандидатську дисертацію, а в зимовому семестрі 1906/07 рр.. отримав докторську ступінь. Він вивчав коливання в електричному контурі і відкрив принципи слабких взаємодій, які до сьогоднішнього дня є досить важливими для радіотехніки. Мандельштам протягом 10 років був асистентом Брауна. Він також працював "кілька тижнів на пошті і в лабораторії фірми" Сіменс ", щоб вивчити техніку зв'язку та телеграфії", а в 1911 р. отримав постійне місце викладача прикладної фізики. Пізніше йому було присвоєно звання професора.

Микола Дмитрович Папалексі (1880-1947) "походив з багатої родини російського поміщика в Криму, так що у нього не було необхідності працювати в Страсбурзі, щоб забезпечити собі прожиток". Він захистив кандидатську дисертацію в 1904 р., а докторську - в 1911 р. Потім він працював приват-доцентом у Брауна. На початку Першої світової війни Мандельштам і Папалексі як російські громадяни були змушені покинути Німеччину [74] і повернутися до Росії. З 1923 р. вони працювали разом у науковому відділі Центральної радіолабораторії Електротехнічного тресту заводів слабкого струму в Ленінграді. Мандельштам з 1924 р. став завідувати кафедрою теоретичної фізики в Московському університеті. Папалексі залишався спочатку в Ленінграді, працюючи професором в Політехнічному університеті, а з 1934 р. перейшов на роботу у Фізичний інститут (і, крім того, в Електротехнічний інститут) Академії наук СРСР. У 1937 р. Мандельштам також перейшов на роботу у Фізичний інститут, де проводив дослідження в області оптики, радіофізики, радіотехніки і теоретичної фізики (часто спільно з Папалексі). Мандельштам і Папалексі були обрані дійсними членами Академії наук [75].

Теоретичні дослідження в радіотехніці виходили спочатку з експериментальних робіт Герца і весь час випереджали практику. Теоретична систематизація з'являються нових результатів стає невідкладно необхідної тоді, коли виникає потреба навчання нового покоління інженерів. "Часткові проблеми, які були вирішені до кінця перших десятиліть розвитку техніки телефонного зв'язку і техніки високих частот, як здається на перший погляд, були внутрішньо мало взаємопов'язані. У 1910 р. Франц Брейсіг тому поставив перед собою завдання спробувати ці численні питання розглянути на єдиній базі рівнянь Максвелла. Він почав свою книгу "Теоретична телеграфія" з загальних засад теоретичної електротехніки, вивів з них слідства для проблем телефонії і телеграфії і в кінці поставив перспективу теоретичної радіотехніки. Книга Брейсіга ясно показує, що дротова телефонія та телеграфія, так само як і молода радіотехніка, висунули численні технічні питання, але вони зруйнували математично обгрунтовані рішення, підірвали рамки фізичних уявлень. Він вперше вказав на розширення телеграфії (як синонім "слаботочной техніки", тобто техніки зв'язку) в технічну науку "[76].

У передвоєнні роки в Росії відбувається досить швидке поширення радіотехнічних знань. У 1907 р. в Санкт-Петербурзі почали виходити "Наукові основи бездротової телеграфії" учня Попова А.А. Петровського. У другому виданні 1913 Петровський призводить вже точні математичні представлення також і для вирішення інженерних завдань. Він пише, що "радиотелеграфия перетворилася на нову наукову дисципліну, яка займається додатком електрики і магнетизму до практики" [77].

Уроки історії

У 1902-1903 рр.. Петровський продовжив читати спецкурс "телеграфування без проводів", започаткований до цього Поповим у Санкт-Петербурзькому політехнічному інституті. Ще один учень Попова професор І.Т. Фрейман створив і очолив у 1917 р. кафедру радіотехніки в цьому інституті. Трохи пізніше він видав перші підручники з радіотехніки - "Короткий нарис основ радіотехніки" та "Загальний курс радіотехніки" (1 вид. - 1924 р., 2 изд. - 1928 р.). Присвячені радіотехніці періодичні видання стали виходити в різних країнах Старого і Нового світу. У 1913 р. в США вийшов у світ перший номер щомісячного журналу "Праці Інституту радіоінженерів". У Німеччині в 1907 р. з'явився "Журнал слаботочной техніки", в 1908 р. - "Щорічник бездротової телеграфії і телефонії", а в 1911 р. - як останнє нововведення перед Першою світовою війною - "Телеграфний техніка та техніка зв'язку". Зайняла радіотехніка належне місце і у вищих технічних школах: у 1911 р. перша вища технічна школа в Німеччині - Вища технічна школа Дрездена - утворила самостійний Інститут слаботочной техніки. Інші вищі технічні школи пішли цьому прикладу. Підводячи підсумок можна констатувати, що до 1914 р. закінчився період становлення техніки зв'язку як технічної науки.

* * *

Вищеописана історія теоретичної радіотехніки являє собою зразковий приклад (історичний ідеальний тип) того способу формування технічної теорії, коли вихідним пунктом, з одного боку, розвитку нової техніки і галузі промисловості, а з іншого - технічної теорії та науково-технічної дисципліни, є взаємодія теорії і експерименту у фізиці.

Список літератури

1 Християнович С.А. Механіка суцільного середовища. М: Наука, 1981. С. 302-303.

2 Див: Семенов О. Забутий пророк / / Історія електрозв'язку. Віртуальний комп'ютерний музей (www.computer-museum.ru/connect/heaviside.htm).

3 Цит. по: oliver-heaviside.search.ipupdater.com.

4 Симоненко О. Д. Електротехнічна наука в першій половині XX століття. М.: Наука. 1988. З 125.

5 Mathis, W. Theorie nichtlinearer Netzwerke. Berlin; Heidelberg: Springer, 1987. S. 26.

6 Артоболевський І. І., Боголюбов А. Н. Леонід Володимирович Ашшур. 1878-1920. М.: Наука, 1971. С. 130.

7 Там же. С. 65.

8 У своєму аналізі технічної теорії ми спираємося на результати змістовного методологічного аналізу природно-наукової теорії, отримані у ряді основоположних робіт В. С. Стьопіним (див., наприклад: Стьопін В. С. Теоретичне знання. Структура, історична еволюція. М.: Прогрес-Традиція, 2000). Ми розглядаємо радіотехніку як особливу науково-технічну дисципліну.

9 Hertz, H. (Uber die elektrodynamischen Wellen im Luftraume und deren Reflexion / / Annalen der Physik und Chemie. Neue Folge. Bd. XXXIV. N 8. Fig. 1-4.

10 Gerhard-Mulhaupt, R. Die experimentelle Bestatigung der Maxwellschen Theorie durch Hertz in den Jahren 1886 bis 1889 / / Heinrich Hertz: Festschrift anlasslich die Erforschung der elektromagnetischen Wellen vor 100 Jahre. Berlin: Heinrich-Hertz-Institut, 1988. S. 44, 46.

11 Mandelstam, LN, Papalexi, L. Ferdinand Braun zum Gedachtnis / / Die Naturwissenschaften.1928. Heft 32 (цит. за: www.oneillselectronicmuseum.com/germanfiles/page8b.htm).

12 Friedburg, H. Funkenspriinge. Die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen / / Baden-Wurttemberg Themenheft "Funkenspriinge. 100 Jahre Radiowellen. Heinrich Hertz". 1988. Nr. 1. S. 9.

13 Усі витки спіралі Рісса розташовувалися в одній площині. Для дослідів бралися дві спіралі, розташовані паралельно один одному (рис. 5). Див: Досліди Г. Герца - основна передумова до винаходу радіозв'язку / / Проект: Від електричної іскри до світової комп'ютерної мережі (radiomuseum.ur.ru/index4.html).

14 Тобто визначив по наявності та інтенсивності іскор положення пучностей і вузлів генеруються електромагнітних хвиль.

15 Hertz, H. Uber Strahlen elektrischer Kraft / / Annalen der Physik und Chemie. Neue Folge. Bd. XXXVI. N 4. S. 2.

16 Brief HS 03154 (тут і далі цит. За: Briefe von Heinrich Hertz. Archiv. Deutsches Museum, Munchen).

17 Kaiser, W. Die Entwicklung der Elektrotechnik in ihrer Wechselwirkung mit der Physik / / Naturfassungen in Philosophie, Wissenschaft, Technik / Hrsg. von L. Schafer, E. Strocker. Bd. Ill; Aufklarung und spate Neuzeit. Freiburg; Munchen: Karl Alber, 1995. S. 97.

18 Hertz. Uber die elektrodynamischen Wellen ... S. 145.

19 Brief HS 03122.

20 Kaiser. Die Entwicklung der Elektrotechnik ... S. 97.

21 Foppl, A. Einfuhrung in die Maxwellsche Theorie der Elektrizitat. Leipzig: BG Teubner, 1904. S. VI.

22 Цит. по: 50 років радіо. Вип. 1: З передісторії радіо. Збірник оригінальних статей і матеріалів / Ред. С. М. Ритов. М.; Л.: Думка, 1948. С. 398.

23 Див: Aitken, HGJ Syntony and spark - the origin of radio. NY: John Willey & Sons, 1976. P. 185.

24 Ibid. P. 143. Малюнок може відтворюватися: Досліди Г. Герца - основна передумова до винаходу радіозв'язку / / Проект: Від електричної іскри до світової комп'ютерної мережі (radiomuseum.ur.ru/index4.html).

25 Див: www.pit.physik.uni-tuebingen.de/braun.html.

26 Див: Hars, F. Ferdinand Braun (1850-1918). Ein wilhelminischer Physiker. Berlin; Diepholz Verlag fur Geschichte der Naturwissenschaft und Technik, 1999. S. 151.

27 Hertz, H. Untersuchungen iiber die Ausbreitung der elektrischen Kraft. Leipzig: Johann Ambrosius Barth, 1892. S. 3.

28 Nesper, E. Die ersten deutschen Versuche mit Funkentelegraphie 1897 / / Jahrbuch der drahtlosen Telegraphie und Telephonic Zeitschrift fur Hochfrequenztechnik. 1922. Bd. 19. H. 2. S. 130.

29 Reich der Erfindungen / Hrsg. von H. Gamter. Reprint von 1901. Bindlach: Gondrom, 1998. S. 256-257.

30 Опис станції див: Климин А. І., Уралов В. А. Фердинанд Браун - лауреат Нобелівської премії в галузі фізики / / Електрозв'язок. 2000. № 8 (цит. за: www.computer-museum.ru/connect/histral3.htm).

31 Aitken. Syntony and spark ... P. 195.

32 Kurz, P. Weltgeschichte des Erfmdungsschutzes. Koln; Berlin: Carl Heymanns. 2000. S. 445.

33 Aitken. Syntony and spark ... P. 198-200.

34 Alexander Stepanowitsch Popow / / de.wikipedia.org / wiki / Alexander_Stepanowitsch_Popow

35 Малюнок може відтворюватися: Морозов І. Д. Що винайшов Попов і на що отримав патент Г. Марконі / / www.lseptember.ru/ru/fiz/2002/20/no20_l.htm.

36 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

37 Reich der Erfindungen ... S. 257.

38 Малюнок може відтворюватися Funkentelegraphie ... S. 130-131. кн.: Nesper. Die ersten deutschen Versuche mit ...

39 Див: Кіп, P. Weltgeschichte des Erfindungsschutzes. Koln; Berlin: Carl Heymanns, 2000. S. 446.

40 Frick, G. Ferdinand Braun (1850-1918). Nobeldivistrager der Physik (1909). StraBburg: GNT Verlag, 1997. S. 13-15,19,21.

41 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

42 Малюнок може відтворюватися: Климин, Уралов. Фердинанд Браун - лауреат Нобелівської премії ...

43 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

44 "Однією з істотних частин приймача є, як відомо, детектор, тобто пристрій, який під впливом прийшла в приймач хвилі реєструє з'являються струми високої частоти. В якості детектора на самому початку розвитку бездротової телеграфії використовувався так званий когерер. Він залишається, незважаючи на зусилля цілого ряду винахідників, вельми незручним і непостійним пристроєм, зовсім не відповідним для технічних цілей. Тому зрозуміло, що багато дослідників прагнули знайти більш відповідні детектори "(Там же).

45 Там же.

46 Цит. по: www.pit.physik.uni-tuebingen.de/braun.html.

47 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

48 Der Oszillograph - Prinzip / / www.abe-si.de/ET/oszi.html.

49 Різні частини цього малюнка відтворені за: Der Oszillograph - Prinzip ...; Климин, Уралов. Фердинанд Браун - лауреат Нобелівської премії ...; листи Генріха Герца швейцарському фізику Емілю Саразіну від 12 квітня 1891 року (HS 03141) та професору Л. Ценлеру від 29 квітня 1893 року (HS 03169).

50 Ferdinand Braun (1850-1918) / / www.pit.physik.uni-tuebingen.de/braun.html.

51 Див: Hats, F. Ferdinand Braun (1850-1918). Ein wilhelminischer Physiker. Berlin; Diepholz: Verlag fur Geschichte der Naturwissenschaft und Technik, 1999. S. 114-116.

52 Кіп. Weltgeschichte des Erfindungsschutzes ... S. 452.

53 іскровий бездротовий телеграф як епоха ранньої радіозв'язку / / Проект: Від електричної іскри до світової комп'ютерної мережі (radiomuseum.ur.ru/index5.html).

54 Кіп. Weltgeschichte des Erfindungsschutzes ... S. 451.

55 радіолампи. Основи радіомовлення XX століття / / Проект: Від електричної іскри до світової комп'ютерної мережі (radiomuseum.ur.ru/index6.html).

56 Кіn. Weltgeschichte des Erfindungsschutzes ... S. 452.

57 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

58 Mandelstam, Papalexi. Ferdinand Braun zum Gedachtnis ...

59 Уже Браун "остаточно визначив, що антена не є пасивним конструктивним елементом" (див.: Hars. Ferdinand Braun ... S. 138).

60 Див: Tesla-Transformator / / de.wikipedia.org / wiki / Tesla-Transformator.

61 Herzog, J., Feldmann, С. Die Berechnung elektrischer Leitungsnetze in Theorie und Praxis. Berlin: Springer, 1921. S. 12.

62 Mathis. Theorie nichtlinearer Netzwerke ... S. 26.

63 Geschichte der Technikwissenschaften / Hrsg. von G. Buchheim, R. Sonnemann. Basel; Boston; Berlin: Birkhauser, 1990. S. 393.

64 Див: Huelsewede, R. Erzeugung ultrakurzer elektrischer Impulse auf nichtlinearen Leitungsstrukturen. Dissertation (цит. за: www.ub.uni-duisburg.de/ETD-db/theses/available/duett-09172001-120734/unrestricted/inhalt.htm).

65 Huelsewede. Erzeugung ultrakurzer elektrischer Impulse ...

66 Geschichte der Technikwissenschaften ... S. 392-393.

69 Див: Mathis. Theorie michtlinearer Netzwerke ... S. 25-26.

70 Див, наприклад: Теорія сигналів і ланцюгів (навчальний посібник) / / media.karelia.ru / ~ keip / circuit / theor.htm.

71 Див: Елементи електричних ланцюгів / / www.ups-info.ru/elementy_elektritcheskih_tsepey.html.

74 Ibid. S. 203,204, 211, 222.

75 Див: Горелік Р. Є. Леонід Мандельштам і його школа / / Вісник російської академії наук. 2004. № 10. С. 932-940 (цит. за: ggorelik.narod.ru / ADS_Babochki / LIM_VRAN_).

76 Geschichte der Technikwissenschaften ... S. 318.

77 Петровський А.А. Наукові підстави бездротової телеграфії. СПб., 1-е вид. 1907; 2-е вид., 1913. С. 1. Після випуску перших книг з теоретичної радіотехніки в Росії публікується ціла серія робіт у цій галузі, серед яких назвемо лише найперші: Фрейман М. Г. Курс радіотехніки. Л., 1924; Берг А. І. Загальна теорія радіотехніки. Л., 1925.