Михаил Пупин - От иммигранта к изобретателю

Роуленд однажды сказал, что недостаток времени и экспериментального оборудования, не является существенным оправданием для тех, кто окончательно забросил научные исследования. Я был с этим мнением согласен. Пренебрежение создает безразличие, а безразличие атрофирует волю к деятельности. Машина переменного гока в электротехнической лаборатории Колумбийского колледжа по вечерам была свободна, свободен был и я, то есть если моя жена позволяла мне работать по вечерам. Но, будучи благородной и сознательной женщиной, она никогда не возражала. С помощью нескольких преданных делу науки студентов — среди них был один из выдающихся сегодня американских инженеров Гано Данн — я начал исследовать прохождение электричества через различные газы при низком давлении и опубликовал об этом две статьи в «American Journal of Science» («Американский Научный Журнал»). Вскоре я узнал, что большинство результатов моих исследований были предвидены профессором Д.Д.Томсоном в Кэмбриджском университете, который, по всей вероятности, получил толчок к таким исследованиям из того же самого источника, что и я. Он не только предсказал результаты моих исследований, но показал лучшее понимание предмета и конечно имел лучшие экспериментальные возможности. Я решил оставить это поле деятельности ему и наблюдать его работу со стороны. Это было мудрым решением, так как благодаря этому я подготовил себя к восприятию открытий в этой области, делавших эпоху. Эти открытия вскоре были объявлены — одно в Германии, а другое во Франции. Я обратился к другой области.

Я должен однако упомянуть об одном из моих исследований, не предвиденном Томсоном. Оно произвело на астрономов большое впечатление. Я заметил странное явление в электрическом разряде, проходившем от маленькой металлической сферы, которая была расположена в центре большой стеклянной сферы с воздухом малого давления. Разряды были очень похожи на корону солнца, наблюдаемую астрономами во время затмения и казавшуюся всегда загадкой в проблеме изучения солнца. Укрепив на стеклянной сфере фольговый диск так, чтобы видна была не сама металлическая сфера, а лишь проходящий от нее заряд, я сфотографировал явление этого разряда и получил интересный снимок. Сходство моих снимков с фотографиями двух типов солнечной короны резко бросается в глаза. Вот какое замечание сделал я тогда по этому поводу:

«Я не берусь судить каково отношение этих экспериментальных результатов к теории солнечной короны и предпочитаю оставить этот вопрос для решения другим. Но, кажется, они могут подсказать некоторые направления в изучении солнечных явлений».

В сообщении, сделанном позже нью-йоркской Академии Наук, я, обсудив предварительно этот вопрос с моими друзьями в университете Джонса Гопкинса и с профессором Янгом, знаменитым Принстонским астрономом, был еще смелее. Вскоре я начал сильно поддерживать электромагнитную теорию солнечных явлений. Немецкий профессор Эберт, хорошо известный авторитет по электрическим разрядам в газах, серьезно поддержал меня, что было конечно, отрадно, но приписывал эту заслугу себе. Мне было нетрудно установить мое право на приоритет через журнал «Astronomy and Astrophysic» («Астрономия и Астрофизика»), одним из редакторов которого был Г.Э.Гейл, нынешний директор Маунт-Вильсонской Обсерватории. Я был весьма счастлив познакомиться с ним в те времена, когда мы оба были молодыми людьми. Под его влиянием я стал осторожен с моей электромагнитной теорией солнечных явлений. Благодаря замечательным астро-физическим исследованиям в Маунт-Вильсонской Обсерватории в Калифорнии, проводившимся под руководством доктора Гейла, мы знаем сегодня, что на поверхности солнца циркулируют огромные электрические токи. Нам также известно из других исследований, что отрицательное электричество излучается всеми раскаленными телами, даже теми, которые раскалены в меньшей степени, чем солнце, и что солнечная корона, по всей вероятности, тесно связана с этими электрическими явлениями.

Оставив проблему электрических разрядов в газах, я стал искать другой предмет для исследований, которые я мог бы провести при ограниченных возможностях моей лаборатории. Роуленд обнаружил искажения в переменном токе, когда последний намагничивал железо электрической машины, производящей электрическую энергию. Эти искажения выражаются более высокой гармонизацией, дополнительной к нормальным гармоническим изменениям в токе. Это напоминало мне о гармонии в музыкальных инструментах и в человеческом голосе. Гельмгольц первый анализировал гласные звуки человеческой речи, изучая содержащуюся в них гармонию. Гласная «О», например, произносимая с определенной высотой, помимо ее основной высоты — допустим сто колебаний в секунду — содержит другие колебания, частота которых является краткими интегралами ста, то-есть двести, триста, четыреста… колебаний в секунду. Такие более высокие колебания называются основными гармониями. Гельмгольц обнаружил эти гармонии, применяя искусственные резонаторы. Это было выдающимся исследованием. Я стал искать средства для анализа искаженных переменных токов Роуленда и нашел их. Я сконструировал электрические резонаторы, основанные на механических принципах акустиковых резонаторов, примененных Гельмгольцем. Мои электрические резонаторы играют весьма важную роль в современной радиотехнике и не мешает, пожалуй, сказать о них несколько слов. Сегодня от Атлантического океана до Тихого миллионы людей хотят знать, что они делают, когда поворачивают валик в их радиоприемнике, чтобы найти правильную длину волны для какой-нибудь радиостанции. Я — виновник этой процедуры и я обязан им это объяснить.

Масса и форма упругого тела, скажем камертона, и его сила сопротивления определяют высоту тона, так называемую частоту колебаний. Если периодически изменяющаяся сила, скажем звуковая волна, действует на камертон, то максимальное движение концов его производится тогда, когда высота тона или частота движущей силы равна частоте камертона. Тогда говорят, что оба они находятся в резонансе, то есть движение камертона резонируется или синхронизируется с действием силы. Каждый гибкий предмет имеет присущую ему частоту. Столбик воздуха в трубке органа имеет свою частоту; то же относится и к струне рояля. Можно у всех этих предметов вызвать колебание, воспроизводя голосом ноту присущей им частоты. Нота различной частоты практически совсем не вызывает колебания. Явления акустического резонанса хорошо известны и не нуждаются здесь в дальнейшем объяснении. Существует также электрический резонанс, очень похожий на акустический. Если вы понимаете один из них, вы легко поймете и другой.