Матвей Бронштейн - Солнечное вещество
ИЗОБРЕТАТЕЛИ РАДИОТЕЛЕГРАФА
КТО И КОГДА?
Кто и когда изобрел радио?
Одни на этот вопрос отвечают: изобрел его Александр Степанович Попов, и было это сорок лет назад[26]. Другие говорят: радио изобрел итальянец Гульельмо Маркони.
И в самом деле: сорок лет назад и Попов, и Маркони одновременно построили первые в мире радиостанции и начали посылать первые в мире радиотелеграммы.
Но история радио началась значительно раньше, чем была послана первая радиотелеграмма. Ученые, которые своими открытиями и опытами начали историю радио, не посылали и не принимали никаких радиотелеграмм. Они и не стремились к тому, чтобы передавать на расстояние какие-либо сигналы или музыку, или звуки человеческой речи. Как удивились бы эти первые изобретатели радиотелеграфа, если бы им сказал кто-нибудь, что они изобретают радиотелеграф!
Передача звуков, сигналов, изображений их нисколько не занимала. Их интересовало другое.
Видели ли вы когда-нибудь электрические искры, которые вылетают из наэлектризованных предметов? Блестящие электрические искорки, вспыхивающие на одно мгновение и сейчас же угасающие снова? Вот с этих-то искорок и началась история радио.
Много десятилетий физики наблюдали электрическую искру, делали с ней опыты, изучали ее свойства. Наконец они захотели узнать: какой срок проходит от рождения искры до ее смерти? Сколько времени живет электрическая искра?
Вопрос был трудный. Обыкновенно на него отвечали так: она вспыхивает и сейчас же угасает, она живет всего только одно мгновение. Но что такое мгновение? Сотая доля секунды или тысячная доля, или миллионная? Как узнать это, как измерить?
Течение времени ощущает всякий человек. Все мы отличаем минуту от двух минут, секунду от двух секунд и даже десятую часть секунды от целой секунды. Но все, что меньше одной десятой, одной пятнадцатой доли секунды, — все это для нас уже неразличимо, все это — и сотая, и тысячная, и миллионная доля секунды — кажется нам совершенно одинаковым. Органы чувств у нас не такие уж быстрые, точные, изощренные.
Во всяком промежутке времени, который меньше одной пятнадцатой части секунды, мы не улавливаем никакой длительности. Поэтому-то в нашем ощущении сотая доля секунды сливается с тысячной, тысячная с миллионной. Миг — и все тут.
Ну а часы? Ведь они для того и сделаны, чтобы измерять время. Не могут ли часы измерить длительность одного мгновения?
Зайдем на фабрику, изготовляющую точные приборы. Мы увидим там и стенные часы, и башенные, и карманные. Мы найдем там и хронометры, которые берут с собой моряки, отправляясь в далекое плавание-, и сверхточные часы для астрономических наблюдений, и электрические хронографы, и секундомеры. Но часов, измеряющих миллионные доли секунды, на фабрике мы не найдем.
И все же такие часы существуют. Семьдесят пять лет тому назад их изобрел и построил немецкий физик Вильгельм Феддерсен. Он изобрел их специально для того, чтобы измерить, сколько времени живет электрическая искра.
Он и не подозревал, что, создавая эти часы, он начинает историю радио.
ЧАСЫ ФЕДДЕРСЕНА
Часы, построенные Феддерсеном, дожили до нашего времени. Они хранятся в музее в немецком городе Мюнхене.
На обыкновенные наши часы они ничуть не похожи. Ни часовой, ни минутной, ни даже секундной стрелки у них нет. О каких стрелках может идти речь, когда нужно мерить миллионные доли секунды? Где найти стрелку, которая успевала бы сделать в секунду миллион заметных глазу шажков? А шажки эти должны быть заметны — ведь к этому и сводилась задача Феддерсена.
И вот Феддерсен после долгих раздумий сообразил, какая стрелка нужна его часам. Он смастерил ее не из бронзы, не из стали, а из материала, которого до него не употреблял ни один часовщик.
Он построил ее из лучей света.
Возьмем маленькое карманное зеркальце и вынесем его на улицу, на солнечный свет. Лучи солнца отразятся от зеркальца, отскочат от него блестящим ярким зайчиком.
Начнем поворачивать зеркальце. Как быстро забегает зайчик, как затанцует он и запрыгает, отражаясь от зеркальца, которое дрожит у меня в руке! Только что он был совсем близко, но вот зеркальце чуть-чуть повернулось, и зайчик уже перебежал на другую сторону улицы и прыгает по стенам, по карнизам, по балконам домов.
Быстро движется зайчик — в сто, в тысячу раз быстрее секундной стрелки часов. А нельзя ли как-нибудь заставить его кружиться не в сто, а в миллион раз быстрее?
Можно. Стоит только сильнее завертеть зеркальце. Лучше вертеть не руками, а машиной, — ведь машина проворнее человеческих рук и к тому же точнее: какую скорость закажешь ей, с такой она и будет работать.
В машине, устроенной Феддерсеном, тяжелая многопудовая гиря, опускаясь, тянула за собой канат. Канат поворачивал вал, на который было насажено зубчатое колесо. Это колесо, вращаясь, цеплялось зубцами за другое зубчатое колесо, другое — за третье, а третье — за нарезку большого стального винта. Постепенно переходя от колеса к колесу, движение все усиливалось, все убыстрялось: первое колесо поворачивалось не очень быстро — делало всего только несколько оборотов в секунду, второе вращалось быстрее, третье еще быстрее.
А быстроходнее всех был стальной винт: каждую секунду он успевал совершить целых сто оборотов вокруг своей оси.
Для того чтобы весь этот прибор, набирая скорость, не дрожал и не трясся, Феддерсен решил укрепить его на прочной подставке. В капитальную стену комнаты он вделал две чугунные балки, а к ним привинтил массивную чугунную коробку, открытую спереди и с боков. Вращающийся винт своего прибора он пропустил сквозь дно и крышку коробки.
Оставалось теперь приделать к винту зеркало, от которого отскакивали бы зайчики. Феддерсен купил два вогнутых стекла для очков — обыкновенных очков, какие носят близорукие люди. Эти стекла Феддерсен посеребрил — каждое с одной только стороны Получилось два блестящих вогнутых зеркальца. Феддерсен укрепил их на своем винте так, чтобы одно смотрело в одну сторону, другое — в другую. Когда гиря падала, их винт приходил в движение, оба зеркальца, прикрепленные к винту, равномерно и быстро кружились вместе с ним.
Механизм новоизобретенных часов был готов. Но это еще не все.
Ведь для часов нужен не только часовой механизм, заставляющий вращаться стрелку, нужен еще и циферблат, чтобы измерять пройденный стрелкой путь.
Если стрелка сделана из света, из чего же должен быть сделан циферблат?
Долго думал Феддерсен, долго искал он подходящий для этого дела материал. Наконец нашел: фотопластинка, чувствительная к свету фотопластинка, будет циферблатом необыкновенных часов. На этом циферблате электрическая искра сама, своими собственными лучами, отметит начало и конец своей короткой жизни. Лучи искры упадут на вращающееся зеркало, стремительный зайчик скользнет по фотографической пластинке и оставит на ней свой след. Чем дольше будет гореть искра, тем длиннее окажется след зайчика. А по длине следа, зная скорость зайчика, уже нетрудно будет сосчитать, сколько времени бежал он по пластинке, — сколько времени горела электрическая искра.
Прибор Феддерсена был закончен. Стальной винт был установлен в чугунной раме, вращающееся зеркало работало исправно, фотографическая пластинка лежала наготове. Наготове была и лейденская банка — источник электрических искр. Банка эта состоит из трех стаканчиков, вставленных друг в друга: наружный — металлический, средний — стеклянный, а внутренний — опять металлический.
Феддерсен зарядил банку: наружный металлический стаканчик положительным электричеством, а внутренний металлический — отрицательным. Затем проводами он соединил банку с двумя металлическими шариками, поставленными друг против друга. Эти шарики называются разрядником. Внутренний стаканчик банки Феддерсен соединил с одним шариком разрядника, наружный — с другим. Теперь оставалось только нажать на кнопку, замыкающую и размыкающую электрическую цепь, чтобы заряд электричества устремился из банки по проводам. Положительный заряд побежит навстречу отрицательному, и между шариками разрядника вспыхнет блестящая тонкая искра[27].
ИСТОРИЯ ИСКОРКИ
Феддерсен приступил к опытам со своими необыкновенными часами (рис. 1). Он отпустил гирю, приводившую в движение зубчатые колеса и винт.
Рис 1. Часы Феддерсена: Л — лейденская банка; Г — гиря; ЗК — зубчатые колеса. 3 — зеркала: П — фотографическая пластинка; Р — разрядник; К — кнопка. Под зеркалами укреплено на оси винта маховое колесо, а под ним — два длинных и тонких латунных крылышка. Когда винт вращается, крылышки задевают за проволочки, расположенные слева и справа от винта. В это мгновение замыкается цепь, соединяющая внутреннюю сторону лейденской банки с наружной, вспыхивает искра, и лучи света, отражаясь от зеркала, падают на фотографическую пластинку. (Этот чертеж взят из немецкого журнала, в котором была напечатана статья Феддерсена)
