Владимир Карцев - Приключение великих уравнений

12 ноября: "Установил интересное действие индукции".

13 ноября: "Посчастливилось установить индукционное действие друг на друга двух незамкнутых цепей с током. Длина цепей 3 м, расстояние между ними 1,5 м".

5 декабря - в письме Гельмгольцу: "Мне удалось совершенно определенно установить индукционное действие одной незамкнутой прямолинейной цепи на другую незамкнутую прямолинейную цепь".

Сам Герц объясняет такой большой успех счастьем, везением - это верно лишь отчасти. Впоследствии выяснилось, что эксперименты, о которых идет сейчас речь и которые привели к открытию электромагнитных волн, сходные с экспериментами Герца, проводились чуть ли не за десять лет до него. Однако ни один исследователь не обладал уникальным экспериментальным талантом Герца, его глубокими знаниями в области математики и электродинамики. Он один оказался достаточно настойчивым, чтобы в конце концов доказать, что наблюдаемые им явления (к его сожалению) - следствие существования предсказанных Максвеллом электромагнитных волн.

Установка, созданная Герцем, настолько проста, что порой закрадывается сомнение: а можно ли с помощью этих кусков проволоки и шариков открыть волны, давшие потом жизнь таким сложным вещам, как радио и телевидение?

Установка работала так: сначала между двумя шариками создавалась искра. Искра была, по сути дела, кратковременным электрическим током, да еще прерывающимся сотни миллионов раз в секунду.

Недалеко от искры Герц разместил почти замкнутый контур из проволоки. Единственным промежутком в этой цепи был искровой промежуток между небольшими шариками.

Герцу удалось заметить, что даже при полутораметровом расстоянии между искрой и контуром во втором искровом промежутке проскакивали маленькие искорки. Это происходило всякий раз, когда искра возникала в первой цепи. (Как легко пишется! Как трудно делалось! Эти "искорки" были так слабы - нужно было напрягать глаза, наблюдая их в темной комнате, а продолжительность каждой всего миллионные доли секунды. А сколько нужно было пробовать, настраивать! Да и неизвестно было, получится ли что-нибудь? Мы увидим впоследствии, какой дорогой ценой заплатил Герц за свою самоотверженную работу). Получалось, что искра во второй цепи возникала без всякого электрического контакта с первой цепью.

Приборы Герца, изготовленные им самим.

Факт оставался фактом - с помощью какого-то механизма электрический импульс был без проводов передан из одной цепи в другую, да еще на расстояние полтора метра. Осталось разобраться, что же это был за механизм.

Герц, так же как и Гельмгольц, считал, что причина явления "электрическая индукция"; по Максвеллу, такое воздействие могло передаться лишь с помощью электромагнитной волны, схожей по своей природе со светом. Историческая заслуга Герца - в доказательстве, вопреки своему желанию, второй точки зрения.

В планах Герца было доказать совсем обратное. Через несколько лет он напишет в письме Гельмгольцу:

"Мои работы возникли не столько непосредственно из изучения максвелловых трудов, как я слышу со всех сторон, сколько в гораздо большей мере из изучения работ Вашего превосходительства".

Однако эксперимент упрямо наводил Герца на мысль о правильности точки зрения Максвелла. Собственно, вся теория подтверждалась или рушилась в зависимости от того, как будут вести себя вновь открытые волны Герца. Если они будут вести себя как свет, то Максвелл прав, если нет... И Герц осуществляет строгую проверку. Почти сразу же ему удалось обнаружить "тень". Металлический лист не пропускал новых волн, зато двери комнаты были для него прозрачны, как для света - стекло. Новые лучи распространяются прямолинейно: "Тщетно искал явление огибания".

С некоторым ужасом наблюдал Герц, как его прибор реагирует на колебания, рождавшиеся за дверью. "Не без удивления, - писал Герц, - я наблюдал искры в закрытой комнате".

Если бы прав был Гельмгольц, ничего подобного не должно было быть. Таким образом, волны Герца в этом отношении вполне были подобны световым.

А чему равна скорость новых волн? По Максвеллу, она должна быть равна скорости света. Герц провел большое число остроумных измерений, и в большинстве случаев получил для новых волн значение, очень близкое к скорости света.

Новый вопрос: будут ли новые волны преломляться как световые, например, в призме? Герц изготовляет гигантскую призму, весом чуть не в две тонны (!) из... асфальта. И новые лучи послушно отклонились в призме от своего прямолинейного направления. Отклонились почти точно на столько, на сколько должно было бы произойти по теории Максвелла.

Точно так же собрал Герц данные об отражении новых волн; выяснилось, что они прекрасно отражались, например, цинковыми экранами. Герцу удалось даже сделать параболические зеркала для новых воли.

Точно таким же образом для новых лучей оказались справедливыми и существующими все явления, присущие свету, например, даже такое тонкое, как поляризация.

После этого не осталось практически никаких сомнений в том, что открытые "волны Герца" - не что иное, как предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, причем совпадение было не только качественным, но и количественным - по теории Максвелла можно было заранее рассчитывать практически все характеристики новых волн.

Трудно сейчас представить себе бурю, вызванную открытиями Герца. Для физиков они прежде всего означали полный триумф "уравнений Максвелла" и крах всех других электродинамических теорий. Все неисчислимое бумажное многопудье курсов электродинамики Неймана, Вебера, Гельмгольца и множества других авторов нашло себе вечную гавань в пыльных архивах науки, уступив место нескольким строкам максвеллювых уравнений.

Открытия Герца привлекли к себе внимание самых широких слоев общества ведь суть вновь открытых "волн Герца", "лучей Герца" была довольно легко доступна для понимания. Многие сразу же предложили создать новую систему связи - без столбов, проводов и кабелей. Один из таких энтузиастов написал Герцу. Ответ был пессимистическим:

"Электрические колебания в трансформаторах и телефонах слишком медленные (...). Если бы вы были в состоянии построить вогнутые зеркала размером с материк, то вы могли бы поставить намечаемые опыты, но практически сделать ничего нельзя: с обычными зеркалами вы не обнаружите ни малейшего действия. По крайней мере, я так думаю".

Более того, от пассивного неприятия идеи о полезности своих волн он скоро перешел к активному - например, он написал в дрезденскую палату коммерции письмо о том, что исследования радиоволн нужно запретить как бесполезные.

Годы напряжения, хотя и творческого, колоссальные перегрузки, особенно во время открытия электромагнитных волн, не прошли для Герца безнаказанно.