Как Эдисон изобрёл беспроводную связь и ничего в ней не понял

03.06.2019
Василий Терешков

Мы так привыкли ассоциировать беспроводную связь с радиоволнами, что нам кажется невозможным изобретение беспроводного телеграфа до знаменитых опытов Герца 1887 года. Беспроводная электромагнитная связь будто бы автоматически подразумевает радио и возвращает нас к вечному спору о приоритете Маркони - Лоджа - Попова.

Однако ещё с 1831 года физикам был известен закон электромагнитной индукции. Хотя он и является необходимым условием существования радиоволн, но может применяться и самостоятельно, даже если о волнах ничего не известно. В частности, его можно употребить для создания беспроводного телеграфа. Одним из пионеров этого вида связи, задолго до Маркони, оказался Эдисон, проявив себя блестящим практиком - и, увы, совершенно безнадёжным теоретиком.


Scientific American

В 1886 году журнал Scientific American публикует удивительную статью «Система железнодорожного телеграфа Эдисона», где описывается не просто демонстрационная установка, а полноценный рабочий беспроводной телеграф. Назвать его полностью беспроводным всё же трудно, поскольку он использовал обычные телеграфные провода, протянутые вдоль железной дороги. Но передача сообщений из движущегося поезда к этим проводам и обратно происходила исключительно за счёт электромагнитного поля.

В качестве антенны использовались листы жести, которыми были покрыты крыши четырёх вагонов. В режиме приёма провод от антенны напрямую соединялся ключом S через динамик T с землёй, для чего служила медная пластина, прижимаемая пружиной к колёсной оси вагона. В режиме передачи ключ S замыкал другую цепь, состоящую из батареи B, телеграфного ключа K, язычкового переключателя R и трансформатора C. Язычковый переключатель работал по принципу электрического звонка и, когда телеграфный ключ замыкался, преобразовывал постоянное напряжение от батареи в переменное напряжение частотой 500 Гц. Это напряжение затем повышалось трансформатором и подавалось на антенну.


Scientific American

Можно подсчитать, что длина электромагнитной волны при частоте 500 Гц равнялась бы 600 км. При этом расстояние беспроводной передачи в железнодорожных экспериментах составляло 5-6 м. Журнал сообщал и о других опытах Эдисона, где расстояние достигало уже 175 м. Однако все эти дальности много меньше длины волны, а следовательно, можно пренебречь собственно волновыми явлениями (взаимным порождением электрического и магнитного полей) и объяснить работу телеграфа одним только законом индукции. По-видимому, именно это обстоятельство не позволяет причислить Эдисона к изобретателям радио.

Как бы то ни было, журнал с гордостью заключал, что телеграф Эдисона, при скромной стоимости, открывает огромные возможности по предотвращению железнодорожных аварий и поимке преступников. Известно, что в 1888 году этот телеграф использовался для поддержания связи с поездами, застрявшими в сугробах во время снежной бури.

Однако самое непостижимое - это теоретическое объяснение, которое Эдисон дал своему изобретению по просьбе корреспондента. Его стоит процитировать дословно:

Г-н Эдисон считает, что совершил новое открытие в физике. Он находит, что тела, до сих пор считавшиеся непроводящими, например воздух, в действительности становятся таковыми лишь по прошествии некоторого времени. В первое мгновение разряда воздух не создаёт никакого сопротивления прохождению тока, но почти немедленно становится поляризованным, и связь прерывается. Стало быть, идея, заключённая в этих очень коротких волнах высокого напряжения, состоит в том, чтобы позволить им достичь проводов до того, как воздух успеет создать какое-либо сопротивление. Однако период между ними делается достаточным, чтобы позволить воздуху вернуться в его нормальное состояние и, следовательно, позволить пройти последующим волнам.

Нельзя отказать Эдисону в некотором таланте к «простым» объяснениям. В его рассуждении о не мгновенном характере поляризации диэлектриков можно усмотреть разумное зерно. Однако объяснение в целом не выдерживает никакой критики. По-видимому, прохождение сигнала по воздуху представлялось Эдисону именно разрядом в буквальном смысле слова, неким подобием молнии, но чрезвычайно коротким. Корреспондент робко добавляет, что слово «разряд», вероятно, нужно понимать условно, так как речь идёт об индукции, а не о перетекании заряда. Однако эта мысль не находит в статье никакого развития и не подтверждается словами самого Эдисона.

Получается, что даже не «мировой эфир», а самый обыкновенный воздух вынудил Эдисона применить переменный ток. Любопытно пофантазировать, как Эдисон представлял себе работу своего телеграфа в вакууме. Должна ли связь вообще прекратиться? Или наоборот, безупречно работать даже на постоянном токе, не встречая никакого сопротивления коварного диэлектрика на своём пути? Но кажется, Эдисон был слишком убеждённым прагматиком, чтобы отвлекаться на праздные вопросы о телеграфе в вакууме.

Источник: Habr

Читайте другие наши материалы