На первых порах поисков средств беспроволочной связи учёные и изобретатели на Западе пытались использовать свойства земли и воды проводить электрический ток, а также явления электромагнитной и электростатической индукции[1].
Время показало, что все попытки осуществить беспроволочную связь посредством индукции, использования проводимости почвы или воды были практически непригодны, так как они обеспечивали связь только на очень небольших расстояниях.
Электромагнитные волны
В середине XVIII века гениальный русский учёный Михаил Ломоносов впервые высказал замечательную мысль о волновом характере света и о родстве явлений световых и электрических.
В 1831 г. английский учёный Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Идеи Фарадея, обладавшего редким даром научного предвидения, противоречили господствовавшей в тогдашнем учёном мире «теории дальнодействия», объяснявшей все электрические и магнитные явления мгновенным «действием на расстоянии». Эта теория была одним из вредных учений в физике и тормозила её развитие.
Через 42 года (в 1873 г.) другой английский учёный, последователь Фарадея, Клерк Максвелл опубликовал «Трактат об электричестве и магнетизме». Из чисто теоретической работы Максвелла, лишний раз подтверждавшей гениальность высказываний Ломоносова, вытекало, что природа световых и электрических явлений — одна и та же, что в природе должны существовать электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света. Эти волны сам Максвелл не мог создать или обнаружить.
Максвелл не придал своей теории ясной и простой формы, а самые её основы были столь далеки от господствовавших тогда механистических представлений в физике, что вся она казалась многим учёным недостаточно обоснованной.
Теория существования электромагнитных волн нанесла серьёзный удар механистическому представлению о природе, существовавшему у большинства физиков XIX столетия. Привычное им представление о природе, как механической системе из неизменных элементов, движение которых подчиняется задачам механики, явно рушилось.
Теория электромагнитных волн говорила об электромагнитных явлениях, как о некоторых физических процессах, распространяющихся в пространстве в конечное время.
Мучительно рождалось в сознании физиков представление о дотоле не известной им форме существования материи — электромагнитном поле.
Из электромагнитной теории вытекало, что изменение энергии электрического поля приводит к образованию изменяющегося магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменяющееся электрическое поле. Изменяющиеся поля распространяются во все стороны в виде электромагнитных волн.
Немецкий учёный — физик Генрих Герц задался целью опытным путём найти доказательства существования электромагнитных волн и их распространения в свободном пространстве. Понадобились годы упорной работы, прежде чем Герцу удалось получить электромагнитные волны в лаборатории и доказать, что они обладают всеми свойствами световых волн.
Лабораторная аппаратура, подтверждавшая существование электромагнитных волн, состояла из индукционной катушки с прерывателем тока в первичной обмотке. Во вторичную обмотку был включён колебательный контур, оканчивавшийся двумя металлическими шариками. Когда между этими шариками проскакивала искра, происходил разряд, вызывавший электромагнитные волны. Для обнаружения этих волн применялся резонатор — круг проволоки, также заканчивавшийся шариками. При появлении электромагнитных волн между шариками резонатора проскакивала маленькая искра.
13 декабря 1888 г. Герц доложил о найденном им способе подтверждения существования электромагнитных волн.
В работах Герца содержится ряд основных положений, на базе которых развилась современная радиотехника. Однако он не выходил со своими опытами за пределы лаборатории, хотя, как он сам писал, и ощущал неудобства работы в здании со стенами и железными балками. Но Герц и не мог этого сделать, так как применявшийся им «приёмник» электромагнитных волн — резонатор был слишком мало чувствителен для приёма слабых электромагнитных колебаний за пределами стен лаборатории.
Работы с электромагнитными волнами, как мы теперь видим, подготовили открытие радиотелеграфа. Но сделать этот решающий шаг сумел только А. С. Попов; тогда как другие учёные долго и неуверенно топтались на одном месте, Попов сформулировал идею телеграфирования без проводов, понял и оценил многообразие её практических применений, изобрёл и сконструировал беспроволочный телеграф.
Изобретатель радио — А. С. Попов
На Турьинских рудниках бывшего Богословского округа (ныне город Краснотурьинск) на Северном Урале 16(4) марта 1859 г. в семье местного священника родился Александр Степанович Попов. Худощавый, белокурый мальчик, всегда задумчивый, он предпочитал играм со своими сверстниками устройство самодельных мельниц и ветрянок. В одиннадцатилетнем возрасте Александр был отправлен с попутчиками-возчиками за 400 километров в Долматовское училище. Среднее образование А. С. Попов получил в Пермской духовной семинарии, которую он окончил в июне 1877 г. Среди сверстников-семинаристов сохранились воспоминания о том, что Александр с огромным интересом и увлечением занимался математикой и физикой, хотя в семинарской программе этим предметам отводилось самое второстепенное место. Это увлечение с годами не ослабевало, а наоборот, усиливалось. Выйдя из семинарии, А. С. Попов стал усиленно готовиться к экзамену на аттестат зрелости, без сдачи которого семинаристы не могли поступить в университет. В августе 1877 г., после сдачи экзаменов, Попов был принят в Петербургский университет, на физико-математический факультет.
А. С. Попов в годы учебы в университете.
В то время электротехники как самостоятельной научной дисциплины еще не существовало. В европейских столицах только что вводилось освещение «русским светом» — электрическими свечами, изобретенными выдающимся русским электротехником П. Н. Яблочковым.
При крайней материальной необеспеченности и необходимости затраты большого времени и энергии на изыскание средств на существование не только своё, но и двух сестёр, Попов продолжал интересоваться достижениями физики и электротехники, уделяя особое внимание практической деятельности в области прикладной электротехники. Будучи студентом, А. С. Попов работал электромонтёром на одной из первых электростанций Петербурга, установленной на барже возле моста на Мойке, и участвовал в проводке электрического освещения на Невском проспекте. К этому времени относится знакомство Попова с пионерами электротехники в России — П. Н. Яблочковым и изобретателем электрической лампы накаливания А. Н. Лодыгиным. Он регулярно посещал заседания шестого (электротехнического) отдела Технического общества, был объявителем на первой электротехнической выставке в Петербурге.
Всё свободное время А. С. Попов отдавал научным занятиям и очень скоро обратил на себя внимание своих преподавателей. Еще на четвёртом курсе университета Попову поручили исполнение обязанностей ассистента профессора, что было очень редким случаем в истории университета. Совместно с несколькими своими товарищами-студентами А. С. Попов участвовал в работе научных кружков, задачей которых было расширение и пополнение знаний студентов по математической физике и электромагнетизму.
Осенью 1882 г. А. С. Попов окончил университет, получив степень кандидата наук, и в марте следующего года был оставлен при университете для приготовления к профессорскому званию по кафедре физики. Однако условия и возможности для совершенствования и самостоятельной научной работы по электротехнике были в университете малоудовлетворительны, главным образом из-за недостаточного оборудования лабораторий. Эта причина заставила молодого учёного отказаться от предложения остаться при университете и принять место преподавателя в Минной школе и в Офицерском минном классе в Кронштадте. Работу А. С. Попов начал с ассистирования на лекциях по электричеству, ведения практических занятий по гальванизму и одновременно заведывания физическим кабинетом.
Минная школа в Кронштадте была первым учебным заведением в России, где уже существовал курс электротехники и ее применений. Время поступления молодого преподавателя в школу совпало с периодом интенсивных работ в области применения электричества в морском деле. В школе работали все значительные русские специалисты по электротехнике. Здесь, наряду с преподаванием, проводилась и большая исследовательская работа по электротехнике и магнетизму, а физический кабинет школы мог по праву считаться лучшим в России. Подбор приборов физического кабинета, особенно по электричеству и магнетизму, был превосходным.
