Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Научные основы, историографические проблемы, характеристика источниковой базы
1.1. Методология и методы исследования 21
1.2. Состояние научной разработки исследуемой проблемы 32
1.3. Анализ источниковой базы 53
Выводы 63
Глава 2. Возникновение электрической телеграфии как первого вида электросвязи в разных странах
2.1. Рождение практической электрической телеграфии в Англии 65
2.2. Начало электрической телеграфии в Германии 83
2.3. Оптический телеграф как предшественник электрической телеграфии во Франции 99
2.4. Морзе у истоков электрической телеграфии в США 102
2.5. Особенности зарождения и начального этапа развития телеграфной связи в России 123
Выводы 141
Глава 3. Отечественный вклад в зарождение и начальный этап развития электрической телеграфии
3.1. Роль России в деятельности Всемирного телеграфного союза 144
3.2. Приоритетные разногласия в электрической телеграфии 163
3.3. Оценка вклада П. Л. Шиллинга в генезис электрической телеграфии 181
3.4. Оценка вклада Б. С. Якоби в создание электрической телеграфной связи 197
Выводы 213
Глава 4. Отечественный вклад в зарождение и начальный этап развития телефонной связи
4.1. Начало телефонной связи в России 215
4.2. Место и роль отечественных изобретений в усовершенствовании телефонного аппарата 231
4.3. Место и роль отечественных изобретений в создании системы одновременного телеграфирования и телефонирования 249
4.4. Место и роль отечественных изобретений в создании автоматической телефонной коммутации 276
Выводы 288
Глава 5. Отечественный вклад в зарождение и начальный этап развития беспроводной связи
5.1. А. С. Попов как первооткрыватель беспроводной связи 289
5.2. Эволюция отечественной оценки изобретения А. С. Попова. 303
5.3. Работы А.С.Попова в контексте Нобелевской премии 318
5.4. Отечественные достижения на этапе рождения советского радиовещания и дискуссии о целесообразности иностранной помощи 328
Выводы 357
Глава 6. Освоение микроволнового диапазона и первые радиолокационные проекты
6.1. Предпосылки освоения микроволнового диапазона 360
6.2. Первые советские радиолокационные проекты 368
6.3. Магнетронная тематика в довоенных советских исследованиях 380
6.4. Зарубежные проекты и их сравнение с советскими разработками 388
Выводы 405
Глава 7. Отечественный вклад в зарождение и начальный этап развития телевидения
7.1. Деятельность Б. Л. Розинга в советский период 408
7.2. Оценка вклада Б. П. Грабовского в создание электронного телевидения 418
7.3. Место и роль малоизвестных советских изобретений в области телевидения . 435
7.4. Отечественные и зарубежные разработки телевизионных систем в 1920-е–1930-е гг. — сравнительный анализ 449
Выводы 476
Заключение 478
Список сокращений и условных обозначений 494
Список источников и литературы 497
Приложение А. Систематизированные сведения о дате первой публичной демонстрации электромагнитного аппарата Шиллинга 540
Приложение Б. Систематизированные сведения из истории первых отечественных радиолокационных проектов 547
Приложение В. Систематизированные сведения из довоенной истории разработки магнетронов 551
Приложение Г. Иллюстративный материал 554
Приложение Д. Акты о внедрении результатов исследования 558
- Рождение практической электрической телеграфии в Англии
- Оценка вклада Б. С. Якоби в создание электрической телеграфной связи
- А. С. Попов как первооткрыватель беспроводной связи
- Отечественные и зарубежные разработки телевизионных систем в 1920-е–1930-е гг. — сравнительный анализ
Рождение практической электрической телеграфии в Англии
Предыстория электрической телеграфии в Англии. Предшественница электрической телеграфии, оптическая связь, не нашла широкого применения в Англии из-за неблагоприятных климатических условий (частых туманов и дождей), затруднявших опознавание передаваемых сообщений. Однако, сказалось соседство с Францией, где в 1794 г. стал действовать семафорный телеграф Клода Шаппа. Военная угроза с берегов Франции заставила Британское Адмиралтейство в 1795 г. приступить к строительству аналогичной системы, но для передачи сообщений англичане, в отличие от французов, использовали не семафорные крылья, а подвижные заслонки. На побережьях построили три линии170; все три были по существу заброшены в 1814 г., когда после отречения Наполеона I не стало военной угрозы со стороны Франции. Однако, уже в 1815 г. Адмиралтейство получило разрешение Парламента на создание новой системы семафорных телеграфов, но широкого распространения она так и не получила. Известно, что с 1824 г. до декабря 1847 г. действовала линия Адмиралтейского телеграфа Лондон-Портсмут (72 мили). Ее продление до отдаленного Плимута начали, но так и не завершили. Линия была работоспособна не более одной пятой года, так как связь постоянно прерывалась из-за тумана, дождей и пасмурной погоды.
В английской историографии особое значение придается изобретению электростатического телеграфа Фрэнсисом Рональдсом как важному событию из предыстории электрической телеграфии. В 1816 г. он начал опыты в своем саду, а в 1823 г. опубликовал их результаты. Для передачи каждой буквы алфавита с помощью электростатической машины требовался отдельный провод. «Подлежащая передаче буква отмечалась посылкой сигнала от электростатической машины передатчика в электрометр приемник»171. Таким же способом передавался синхронизирующий сигнал от часов. «Электростатическая машина могла обеспечить только чрезвычайно медленную передачу сигнала, а применение достаточно большого числа заряженных лейденских банок представляло собой дело, неосуществимое в условиях действительной эксплуатации»172.
Русские корни первого английского патента в электрической телеграфии, положившие начало конкурентной борьбе. В отечественной и зарубежной истории электрической телеграфии высказывается мнение о том, что начало электрической телеграфии в Англии положили Уильям Ф. Кук (англ. Sir William Fothergill Cooke, 1806-1879) и Чарльз Уитстон (англ. Sir Charles Wheatstone, 1802-1875) в июне 1837 г., когда они получили свой первый английский патент. Правда, патент был выдан не на изобретение, а на усовершенствование электромагнитного телеграфа. В нем говорилось следующее: «Уже раньше разными лицами были предприняты опыты передачи сигналов … ; улучшение, сделанное нами в применении магнитных стрелок для передачи сигналов, заключается в том, что мы поместили стрелки вертикально»173.
Что имели в виду авторы патента, упомянув предшественников, станет ясно только через много лет после издания Куком книги, направленной против своего партнера Уитстона: «Электрический телеграф: был ли он изобретен профессором Уитстоном?»174. В ней Кук настаивал на своем авторстве в изобретении, исходя из того, что он обратился за научной консультацией к Уитстону, уже имея на руках сконструированный телеграфный аппарат. В порыве защиты приоритета и объяснения, как он, отставной офицер индийских колониальных войск, не имевший познаний в электротехнике, превзошел профессионалов, в частности профессора физики Уитстона, Кук признался, откуда он почерпнул идею изобретения. Изучая в Германии технику анатомического моделирования, 6 марта 1836 г. он оказался свидетелем электромагнитного эксперимента, продемонстрированного немецким профессором Мунке175. Удивительное действие электричества и возможности его практического применения так поразили Кука, что с этого знаменательного дня он целиком отдался практической реализации телеграфии, начав с изготовления телеграфа по способу профессора Мунке. Как потом оказалось, профессор в «3-стрелочном учебном аппарате»176 воплотил схему стрелочного электромагнитного телеграфа русского ученого П.Л.Шиллинга, и по существу Кук привез в Англию русское изобретение.
Этот факт, доказанный действительным членом Петербургской Академии наук И. Х. Гамелем, хорошо известен из истории электрической телеграфии177. Однако, мы не находим в русскоязычных исследованиях развернутый ответ на вопросы, необходимые для продолжения данного исследования. Что способствовало успеху Кука и Уитстона в Англии, а что мешало? Как происходил процесс завоевания телеграфного рынка? Какое влияние оказала конкурентная борьба?
В советской историографии традиционно в общих словах ссылались на бурно развивавшийся капитализм и жажду наживы, которая превращала людей науки и изобретателей в «ученопромышленников»178. Действительно, в Англии в результате промышленного переворота развивалось производство, увеличивались объемы перевозок сырья, материалов и готовой продукции, формировался рынок капитала, способный инвестировать такие крупные проекты как промышленное, железнодорожное строительство и множество новаций, сулящих прибыли. По мнению английского историка телеграфии Стивен Робертса, «в Британии не было ни какой-то особой центральной направляющей силы, ни политической воли, ни налогов, ни регулирования, ни чрезмерной администрации; вместо этого были настоящие джунгли изобретателей и ученых, которые соревновались за капитал, чтобы реализовать свои идеи для чего-то, что только они понимали»179.
С позиций синергетики конкурировавшие изобретения (микроструктуры) представляли собой открытую динамическую нестабильную систему со множеством вариантов путей развития — прообразов качественно нового состояния системы (нового вида связи), в данном случае — со множеством различных технических решений, стремящихся к точке бифуркации (выбора). Наряду с электрическими телеграфами, изобретали и другие: оптические, гидравлические (водные), пневматические телеграфы и т.п. В историях о том, как погибали эти изобретения, находит подтверждение теоретический постулат синергетики о том, что «как правило, большинство из микростуктур оказывались "невыгодными" с точки зрения системы и либо разрушались полностью, либо оставались как отдельные рудименты»180.
В борьбе за инвестиции изобретатели, среди которых были и авторитетные ученые, часто преждевременно, без должных на то оснований, публично расхваливали свое техническое решение, обязательно снабжая его информацией о грядущей прибыли. Вот только один пример. 8 июля 1837 г. профессор Уильям Александер из Эдинбурга (Шотландия) опубликовал в рекламе газеты «The Times» предложение о соединении своего родного города с Лондоном (расстояние 450 миль) с помощью системы гальванической телеграфии, сконструированной им по идее и под руководством французского ученого Ампера. Александер подсчитал, что такая схема обойдется в 26 тысяч фунтов стерлингов, годовой доход за 300 двенадцатичасовых рабочих дней составит 10800 фунтов. Для каждой буквы алфавита и для пунктуации требовалось 30 проводов и плюс один общий обратный контур, то есть всего тридцать один провод. Предлагалось прокладывать провода вдоль дорог общего пользования. С целью изоляции от влаги предлагалось провода «запекать» между двух досок с помощью лака или смолы. Сам «телеграф» представлял собой квадратный трехфутовый горизонтальный экран с 30 однодюймовыми квадратными отверстиями, каждое имело подъемный затвор, работающий от четырехдюймового электромагнита, соединенного с дальним набором из 30 клавиш. Желающих реализовать это проект не нашлось, ввиду громоздкости конструкции и не полной очевидности технических и экономических параметров, озвученных автором. Хотя расчет Александера был на то, что этим проектом заинтересуется Почтовое ведомство Великобритании.
Эдвард Дэви – один из элементов случайности на историческом пути зарождения электрической телеграфии? «В соответствии с синергетической парадигмой, развитие понимается как последовательность длительных периодов, соответствующих стабильным состояниям системы, которые прерываются короткими периодами хаотического поведения ("бифуркациями"), после чего происходит переход к следующему устойчивому состоянию ("аттрактору"), выбор которого определяется, как правило, флуктуациями в точке бифуркации»181.
История телеграфной связи в Англии могла бы выйти на другой «аттрактор», если бы по-другому складывались результаты конкурентной борьбы. На них влияло множество факторов, в том числе сугубо личного характера. Например, вначале достойную конкуренцию партнерству Кук-Уитстон составлял английский врач, аптекарь и предприниматель Эдвард Дэви, но по личным обстоятельствам он оставил свои занятия электрической телеграфией. С практической точки зрения, это элемент случайности, но с теоретической — следование теоретическому постулату синергетики о том, что «переход через бифуркацию — процесс случайный, подобный бросанию монет»182.
Оценка вклада Б. С. Якоби в создание электрической телеграфной связи
Результаты текущего этапа исследования опубликованы в статье «Деятельность Б. С. Якоби в области электрической телеграфии: результаты и сравнительный анализ их новизны»649.
Выявление общих тем, которыми занимался Якоби и зарубежные специалисты.
Перечень тем, над которыми работал Якоби, занимаясь электрической телеграфией, составлен на основе анализа коллекции созданных им телеграфных аппаратов, а также документов, хранящихся в фондах ЦМС650. Во многом этот перечень совпадает со сведениями, которые содержатся в двух докладах, представленных Якоби на заседаниях Академии наук651 и введенных в научный оборот рядом советских исследователей: М. И. Радовским, Д. С. Пашенцевым, М. Д. Бочаровой, А. В. Яроцким.
Якоби выделял два основных направления своих работ: создание телеграфных аппаратов и исследование проблем, возникавших при строительстве линий связи. Практически все темы исследований, в которых преуспел Якоби, раньше или позже становились предметом не менее успешных исследований и экспериментов зарубежных ученых и изобретателей. Отсюда множество приоритетных споров; позднее их объяснением занялись философы; появились такие концепции как модель «зрелого яблока»652, модель «неполноты», учитывавшая, что «зародыш нового открытия проходит для целого ряда исследователей полузамеченным»653, а потом становится причиной судебных разбирательств.
В результате анализа начального этапа развития электрической телеграфии в разных странах и происходивших там приоритетных споров654 выявлены области пересечения успешных разработок Якоби с аналогичными зарубежными достижениями: пишущий электромагнитный телеграф, электрохимический телеграф, буквопечатающий телеграф, стрелочный синхронно-фазовый телеграф; подземный способ прокладки телеграфных проводников, использование земли в качестве обратного телеграфного провода использование принципа ретрансляции, использование контрбатареи.
В приведенный выше перечень общих тем не вошли физиологический и акустический (звонковый) телеграфные аппараты655 Якоби, а также последняя разработка — корабельный телеграф656 (1855 г.) ввиду того, что зарубежные аналоги не обнаружены.
Пишущий электромагнитный телеграф657. Якоби, прибывший в Петербургскую Академию наук в 1837 г., должен был сразу начать сотрудничать с изобретателем электрического телеграфа Павлом Львовичем Шиллингом по проекту строительства телеграфной линии Санкт-Петербург — Кронштадт, но Шиллинг внезапно умер (1837); работы по электрической телеграфии были приостановлены. Только осенью 1841 г. ему «было повелено провести электрический телеграф между Зимним дворцом и Главным штабом»658. Соответственно, самой ранней датой изобретения первого телеграфного аппарата Якоби может быть осень 1841 г., но не 1839 г., как указывается практически во всех дореволюционных статьях в Почтово-телеграфном журнале и часто встречается в советской историографии.
Основная идея изобретения заключалась в переходе от визуального съема получаемой информации, как это делалось в мультипликаторных (стрелочных) телеграфах Шиллинга (нач. 1830-х гг.) и Кука–Уитстона (конец 1830-х гг.), к ее записи. Техническое решение было основано на переходе от стрелочных индикаторов на приеме к использованию так называемого местного электромагнита, управляющего записью кодовых символов посредством электромеханической энергии. Якоби не считал себя первым в этом вопросе. Докладывая в конце 1843 г. о работах по электрической телеграфии в Академии наук, он отмечал: «Насколько мне известно, профессор Морзе в Нью-Йорке первый обратил внимание на возможность применения электромагнитов в телеграфных целях и устроил модель такого телеграфа»659.
Действительно, американец С. Морзе (англ. Samuel Morse) получил патент в 1840 г.; также имели место экспериментальные демонстрации его аппарата до того, как это осуществил Якоби. Не вдаваясь в подробности приоритетных споров внутри Америки, следует согласиться с мнением, высказанным еще в 1892 г. соотечественниками Морзе о том, что «честь применения электромагнита к телеграфным целям принадлежит несомненно Америке, но ее ошибочно приписывают Морзе»660. Известно, что идея Морзе, возникшая в 1832 г. (эту дату Морзе удалось доказать в судебном порядке), смогла получить практическое воплощение благодаря интеллектуальной и производственной поддержке компаньонов профессора Л. Гейла (англ. Leonard Gale) и конструктора А. Вейла (англ. Alfred Vail), а также консультациям со стороны американского ученого-физика Дж. Генри (англ. Joseph Henry) в отношении применения электромагнитов. Основные свои результаты Генри получил в кон. 1820-х– нач. 1830-х гг. и сделал их достоянием научной общественности во время своего посещения Европы в 1837 г.661. С учетом всех перечисленных дат, мнение отечественных специалистов о том, что пишущий электромагнитный аппарат Якоби явился прототипом для Морзе662, следует признать ошибочным.
Далеко не сразу аппарат Морзе получил мировое признание. В Европе, «начиная с 1852 года с почина фирмы «Сименс и Гальске», аппарат пишущего телеграфа продолжал совершенствоваться многими изобретателями в разных странах и сохранение за ним имени Морзе стало условностью»663. Вместе с тем использование в мировых масштабах изобретения Морзе как базовой модели является убедительным доводом к признанию приоритета Морзе на таких этапах инновационного процесса, как производство и распространение.
Продолжая сравнение работ Якоби и Морзе, необходимо отметить, что на одном из этапов инновационного процесса — этапе практического внедрения — русский ученый опережал Морзе, что, видимо, и дало основание отечественным специалистам считать, что «у Якоби не было предшественников»664. Якоби, впервые познакомившись с телеграфом Морзе во время посещения Пруссии в 1851 г., написал: «Аппарат Морзе дает аналогичную запись сигналов, но менее отчетливую, чем та, которая получается в одном из телеграфов, который я устроил в России десять лет тому назад»665.
Первая опытная телеграфная линия с электромагнитными пишущими телеграфами Морзе (между Вашингтоном и Балтимором) была сооружена только в 1844 г. К этому времени Якоби построил три телеграфные линии. 13 (25) сентября 1841 г. по распоряжению русского правительства он проложил подземную линию пишущего телеграфа для связи между Зимним дворцом и Главным штабом; 18 (30 марта) 1842 г. — между Зимним дворцом и Главным управлением путей сообщения, а 14 (26 октября) 1843 г. ввел в действие подземную линию пишущего телеграфа между Петербургом и Царским селом (25 км)666.
Кроме применения движущей силы электромагнита, в пишущем телеграфном аппарате было еще одно важное новшество, касавшееся способа записи кодовых символов. В этих вопросах приоритет не принадлежит Якоби. Первым в создании пишущего телеграфа, построенного на ином принципе — с использованием магнитного (индукционного) электричества, а не электромагнетизма — Якоби называл немецкого физика К. Штейнгейля667 (англ. Carl Steinheil). Работы Штейнгейля выполнялись в конце 1830-х гг. Телеграфные знаки в аппарате Штейнгейля записывались за счет отклонения двух магнитных брусков, «каждый из которых нес на себе чашечку чернил, выступающих через капиллярную трубку против движущейся полоски бумаги»668.
Электрохимический телеграф669. Описанный метод записи Штейнгейля, а также те способы, которыми пользовались Якоби (карандашом по стеклянной матовой доске) и Морзе (пишущим колесиком, опускаемым в ванночку с краской, позднее — выдавливанием точек и тире на металлической ленте), сильно тормозили скорость обмена телеграфными сообщениями. Преодолеть эту проблему удалось после изобретения электрохимического способа воспроизведения переданных знаков на бумажной ленте. Аппарат, использовавший такой способ и получивший название «электрохимический телеграф»670, присутствует в составе устройств, изобретенных Якоби, и даже сохранился до наших дней. Практического применения это устройство не нашло. Ряд источников указывают на то, что это изобретение Якоби относится к началу 1850-х гг.671.
Дата подтверждается письмом Сименса, написанным в адрес Якоби в апреле 1852 г. «Господин статский советник! Не будете ли Вы так добры, показать мне ваш новый электрохимический телеграф. Я нахожу в нем, что 1) Ваш метод окрашивать полоски бумаги посредством жидкости — очень полезен, 2) Ваш электролиз или ток, который Вы пропускаете через цепь, дает разные соотношения. Я гарантирую Вам мою полную конфиденциальность всего того, что вы мне покажете и объясните»672.
Разработка российским ученым Якоби электрохимического телеграфа в советской историографии кон. 1940-х гг. связывается с более ранней датой путем бездоказательного перенесения информации об электрохимическом новшестве в историю об изобретении первого пишущего электромагнитного телеграфа, то есть в более ранний временной период673.
Электрохимический аппарат Якоби отличался оригинальностью технических решений, хотя и не был приоритетной пионерской разработкой. Существовал химический телеграф шотландского изобретателя А. Бейна (Alexander Bain), запатентованный им 12 декабря 1846 г. в Англии и в июне 1848 г. в Америке674. Телеграф Бейна испытывали на линии между Парижем и Лиллем (около 200 км) и получили скорость 282 слова за 52 секунды, в то время как телеграф Морзе обеспечивал передачу 40 слов в минуту. Изобретение Бейна нашло применение и в Европе, и в Америке, но в ограниченных масштабах, так как наступали 1850-е гг. — время перехода к более удобным в эксплуатации буквопечатающим телеграфным аппаратам.
А. С. Попов как первооткрыватель беспроводной связи
Результаты текущего этапа исследования опубликованы в статье «Колумб радиотехники (к 125-летию изобретения радио)»960.
Общие сведения об изобретении А. С. Попова и его обнародовании. Ежегодно в нашей стране 7 мая отмечается День радио. Конкретная дата выбрана не случайно. В этот день 25 апреля (7 мая) 1895 г. русский ученый-физик Александр Степанович Попов впервые в мире публично продемонстрировал устойчиво действующую систему беспроводной передачи и приема на расстояние информации в виде последовательности коротких и длинных посылок электромагнитных волн, соответствующих знакам телеграфного кода (точкам и тире).
Изобретенный им беспроволочный телеграф положил начало радиосвязи. Выдающийся русский ученый-электротехник, академик В. Ф. Миткевич в своей речи на торжественном заседании в честь 40-летия изобретения радио, состоявшемся 7 мая 1935 г.961, применил эпитет «Колумб радиотехники» по отношению к Попову как к первооткрывателю радио.
В 1890-х гг. термин «радио» как обозначение средства связи еще не применялся. Широкое распространение он получил позже в связи с появлением генераторов незатухающих колебаний и первыми опытами по радиотелефонии. Понятие радио (от лат. radiare, radio — испускать, облучать, излучать во все стороны; radius — луч) многогранно; с технической точки зрения под радио понимают беспроводную передачу информации, при которой в качестве носителя информации используются электромагнитные волны, свободно распространяющиеся в пространстве. Таким образом, «говоря об изобретении, следует иметь в виду лишь один смысл понятия радио — как практически пригодный способ передачи сообщений с помощью излученных электромагнитных волн и соответствующее устройство»962.
Событие, вошедшее в историю как дата рождения радио, произошло на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) в Петербургском университете. В ходе доклада на достаточно узкую, на первый взгляд, тему — «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» — А. С. Попов продемонстрировал работу своего прибора. В качестве передатчика электромагнитных колебаний он использовал модифицированный излучатель (вибратор) Герца, а в основу приемника положил усовершенствованный индикатор электромагнитного излучения Бранли — Лоджа. В конце доклада ученый выразил надежду, что его «прибор может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электромагнитных колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией»963.
В те годы приоритет определялся либо фактом получения патента на изобретение, либо публичным оповещением о новшестве. Еще до появления в 1896 г. первых сведений об опытах итальянца Г. Маркони информация об устройстве Попова несколько раз появлялась на страницах газет и научных изданий.
Первое публичное оповещение о событии, имевшем место в Санкт-Петербурге 25 апреля (7 мая) 1895 г., произошло 30 апреля (12 мая) 1895 г. Газета «Кронштадтский вестник» опубликовала информацию о заседании Физического отделения РФХО. Сообщалось, что преподаватель Минного офицерского класса А. С. Попов продемонстрировал в действии «особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен»964, и что «поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей»965. В августе 1895 г. в «Журнале РФХО», имевшем международную рассылку в университеты и крупные библиотеки мира, был опубликован протокол заседания Физического отделения РФХО от 25 апреля (7 мая) 1895) Протокольная запись содержала краткое, но точное описание устройства Попова966. Более подробное описание со схемой приемника было приведено в статье А. С. Попова «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний». сданной в печать в декабре 1895 г. и опубликованной в первом номере «Журнала РФХО» за 1896 г.967. Научный мир знал об изобретении русского ученого.
Предшественники. Изобретение радио, как и множество других великих событий в технике, — это не плод озарения талантливого изобретателя-одиночки, а результат труда большого количества ученых и изобретателей, заложивших основы электротехники и электромагнетизма. Они подготовили теоретические основы инженерных решений при создании радиосвязи в конце XIX в. и ее дальнейшего развития в XX в.
Фундаментальные физические исследования английского ученого Майкла Фарадея (1791– 1867) привели к открытию явления электромагнитной индукции (1831). Изучая взаимосвязь электрических и магнитных явлений, Фарадей приблизился к мысли о существовании электромагнитного поля (1845). Динамическую теорию электромагнитного поля разработал другой выдающийся английский ученый Джеймс Кларк Максвелл (1831–1879). В 1864 г. вышла его статья «Динамическая теория электромагнитного поля». В фундаментальном труде «Трактат об электричестве» (1873) Максвелл теоретически обосновал существование электромагнитных волн. По его мнению, световые и электромагнитные явления имеют единую природу. Современники восприняли теорию Максвелла как математическую абстракцию, не имеющую практического воплощения. Правильность теории Максвелла и существование электромагнитных волн подтвердил немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857–1894) своими опытами, выполненными в 1886–1887 гг. Однако Герц считал, что его лабораторные приборы не смогут найти практическое применение для беспроводной телеграфии. Его интересовала физическая сущность электромагнитных волн, которые после опубликования результатов опытов иначе, как «волны Герца», никто не называл.
В своих опытах Герц использовал в качестве излучателя два медных стержня с металлическими пластинами или шарами на концах с искровым промежутком между ними — так называемый вибратор. Преобразование постоянного тока низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения осуществлялось с помощью катушки Румкорфа, концы вторичной обмотки которой были прикреплены к медным стержням. Импульсы переменного тока вызывали появление искр между шарами и в окружающее пространство, таким образом, излучались электромагнитные волны. Приемником электромагнитных волн (так называемым резонатором) служил незамкнутый прямоугольник (или круг) из проволоки длиной около 2 м с разрядным промежутком. С помощью микрометрического винта можно было регулировать разрядные промежутки вибратора и резонатора.
Технические средства, предложенные Герцем, в изначальном виде не были пригодны для практического применения в качестве передатчика и приемника электромагнитных волн. Для превращения вибратора Герца в передатчик не хватало модулятора, но его функции в простейшем случае смог выполнять ключ питания. Приемник Герца (резонатор) представлял собой простейший индикатор наличия электромагнитного сигнала. Основой для изобретения Поповым схемы приемника посылок электромагнитных волн системы беспроводного телеграфирования стали исследования французского физика Эдуарда Бранли (1844–1940) и английского ученого Оливера Джозефа Лоджа (1851–1940) по созданию чувствительного к воздействию этих волн устройства.
В 1890 г. Бранли обратил внимание на то, что металлические опилки под воздействием электрического разряда меняют свое электрическое сопротивление. Изобретатель назвал свое устройство радиокондуктором. В окончательном виде устройство Бранли представляло собой небольшую стеклянную трубочку с двумя электродами, между которыми были насыпаны металлические опилки. Электроды радиокондуктора включались в цепь электрической батареи и гальванометра. Электромагнитный сигнал, подаваемый на трубку, вызывал слипание опилок, вследствие чего электрическое сопротивление резко уменьшалось, и стрелка гальванометра отклонялась. Это позволяло однократно зарегистрировать воздействие электромагнитной волны. Для восстановления чувствительности к следующему воздействию требовалось вручную встряхивать стеклянную трубочку, что было неудобно.
Лодж решил эту проблему в 1894 г. С помощью заводного пружинного кулачкового механизма ему удалось обеспечить автоматическое встряхивание трубки с опилками с определенной периодичностью. Лодж дал другое название радиокондуктору Бранли — «когерер» (англ. coherer — сцепляющий, связывающий), отражавшее физический смысл использованного явления.
Историки науки и техники считают, что английский ученый был в нескольких шагах от создания схемы, которая могла бы быть использована для организации беспроводной связи. Однако, как написал впоследствии Лодж, тогда у него не сложилось достаточное понимание важности этого вопроса, в то время, как другие, в их числе и русский физик Попов, продолжили работу в этом направлении968.
Отечественные и зарубежные разработки телевизионных систем в 1920-е–1930-е гг. — сравнительный анализ
Результаты текущего этапа исследования, в основном, опубликованы в статьях «Отечественные и зарубежные разработки телевизионных систем в 1920-е годы»1480 и «Зарубежное и советское телевидение в 1930-е гг.»1481; частично изложены в статье «Борис Львович Розинг: у истоков электронного телевидения»1482.
Телевидение, по сравнению с другими видами электросвязи, прошло долгий путь от первых идей и опытных образцов (конец XIX в.) до практической реализации (вторая половина 1920-х гг.) ввиду отсутствия элементной базы, способной преобразовывать оптические изображения в электрический сигнал. Артур Корн (англ. Arthur Korn), один из изобретателей фототелеграфии, в книге «Руководство по фототелеграфии» (1911), так закончил главу об опытах по дальновидению: «Если мы снова станем на реальную почву, то придем к тому заключению, что с помощью известных нам в настоящее время средств вопрос о дальновидении не может быть разрешен в практической форме…»1483.
Однако исследователи в разных странах не прекращали трудиться над этой проблемой, и в нач. 1920-х гг. оказались близки к реализации механического ТВ, более простого в реализации, чем электронное ТВ. «Я решаюсь заявить, что электрическое дальновидение перестало быть проблемой, а нужно только решить задачу практической конструкции, и тогда к услугам человеческого общения и науки можно будет представить прибор столь огромного значения», — так охарактеризовал разработки того времени в области механического ТВ венгр Д. Михали (англ. Denes Mihaly)1484. В перспективы электронного телевидения он не верил: «Применение катодной трубки для целей дальновидения практически неосуществимо»1485.
Практическое применение ТВ, т. е. регулярное телевещание несколько часов в неделю, началось только во второй половине 1920-х гг. в США, Великобритании, Германии. Во Франции, Японии и СССР до нач. 1930-х гг. разработки ТВ-систем находились в стадии лабораторных экспериментов. Сведения о существовании каких-либо разработок в области ТВ в 1920-х гг. других странах (кроме вышеперечисленных) не обнаружены.
В советской историографии сравнительный анализ рождения телевидения в разных странах не осуществлялся, не ставилась задача определения места первых отечественных разработок в истории мирового телевидения и выявления факторов, влиявших на положение дел в отечественном ТВ на начальном этапе развития. Противоречивые оценки успешности развития ТВ в СССР содержатся и в публикациях современников рождения ТВ, и в последующих, вплоть до наших дней. В статьях, напечатанных в 1930-х г., часто отмечается первенство зарубежных проектов, ставится задача «догнать и перегнать» западные страны, в то время как воспоминания участников разработки ТВ, написанные спустя десятилетия, рассказывают о череде советских успехов и о первых в мире изобретениях. Получить представление о том, что происходило на самом деле, можно, если сравнить процесс разработки и практического внедрения ТВ систем за рубежом и в нашей стране, выявить общие черты и специфичные особенности. При проведении сравнительного анализа проблемой стало небольшое количество сведений о зарубежных разработках ТВ-систем в отечественных источниках. Восполнить этот пробел в рамках данного исследования помогло привлечение материалов из документального фонда Центрального музея связи имени А. С. Попова (ЦМС), а также обращение к зарубежной историографии и советским техническим журналам, на страницах которых в 1930-х гг. регулярно появлялись новости о ТВ за рубежом.
Телевидение в Японии в 1920-е годы. В Японии разработкой ТВ-систем первым стал заниматься К. Такаянаги (англ. Kenjiro Takayanagi), работавший в техническом колледже Хамамацу. Он прочел статьи о новой технологии во французском журнале, в 1924 г. начал эксперименты с механическим ТВ, затем перешел на прием с помощью электронно-лучевой трубки и в 1926 г. стал экспериментировать с передачей на расстояние японского иероглифа1486. Достоверные сведения о демонстрации японским изобретателем движущихся изображений в исследуемый период отсутствуют, так же, как и информация о том, что в 1930-х гг. имело место практическое внедрение ТВ на основе чисто японских разработок.
Телевидение в Германии в 1920-е–1930-е годы. Наиболее серьезно к разработке систем телевидения отнеслись в Германии. Германское министерство почт и телеграфов (ГМПиТ) в 1926 г. возглавило этот процесс, организовало в своем Центральном Институте ТВ-лабораторию, а также выступило инициатором бесплатного взаимного пользования ТВ-патентами, принадлежавшими разным фирмам1487. В стране был учрежден патентный синдикат. В результате, как отмечали иностранные специалисты, несмотря на то, что между разными предпринимателями существовала конкуренция, все они «были, кажется, в состоянии приниматься за разрешение общих проблем путем, достойным похвалы»1488. Все это позволило координировать работу отдельных специалистов и фирм, формировать стандарты ТВ-передач, организовывать выпуск и внедрение широкой номенклатуры ТВ-техники, основанной на механических принципах.
Эксперименты с механическим ТВ начались в 1926 г. с развертки изображения в 30 строк без звука. С самого начала работа велась несколькими учеными и фирмами параллельно; на работу были приглашены известные изобретатели — англичанин Бэрд и венгр Михали, создавшие вещательную систему телевидения с форматом 30 строк на 12,5 кадр/сек. В 1928 г. на ежегодной Берлинской радиовыставке Михали продемонстрировал свою систему механического ТВ и вскоре основал компанию «Telehor AG». Над собственной системой с диском Нипкова работал Август Каролус (англ. August Karolus), сотрудник компании «Telefunken». Его модель была представлена в марте 1929 г., передача шла на экране 810 см. Третьей компанией, вовлеченной в ТВ разработки, стала «Fernsehen АG». Ее создали Р. Бош (англ. Robert Bosh) и партнеры совместно с Бэрдом1489. Регулярные ТВ передачи опытного характера с четкостью 30 строк проводились в Германии с 1929 г. через радиовещательную сеть Берлин—Вицлебен, а с 1930 г. и через станцию Кенигс—Вустергаузен1490. Важно, что все эти новые разработки ТВ систем создавались и внедрялись в Германии в сложной экономической обстановке после окончания Первой мировой войны.
«Путь, по которому двигалась в своем развитии электрическая телескопия за последнее время в лице этой группы работников (Михали, Дженкинса, Берда), в общем, был выбран неправильно…», — так охарактеризовал Розинг зарубежные практические эксперименты в области телевидения и заметил: «Неудивительно, что и фирма Телефункен, и Михали начинают искать новые пути, переходя от механических методов к безынертным электрическим способам»1491.
В Германии раньше, чем в других странах, стали использовать для опытного телевещания сначала короткие, а затем ультракороткие волны (УКВ), что решило проблему неискаженной передачи широкополосного ТВ сигнала. Вначале показывались немые фильмы (90 строк, 25 кадров в секунду). Проблема озвучивания была решена после того, как для передачи сигналов звукового сопровождения был сооружен второй передатчик, работавший на УКВ. Кроме стационарных установок, разрабатывались мобильные варианты. В 1934 г. на выставке демонстрировался автомобиль ГМПиТ, оборудованный установкой для съемки, проявления, печати и передачи на расстояние звуковых кинофильмов. Интересные события сначала снимались звуковой киноаппаратурой на пленку, потом готовый звуковой фильм пропускался через ТВ передатчик. Весь процесс проявления и печати негативной пленки был автоматизирован и занимал всего 60 секунд.
К 1935 г. в Германии были разработаны два варианта приемных устройств для проецирования на экран изображений с промежуточной съемкой на кинопленку: аппарат Телефункен–Каролус для приема по многократному методу и аппарат фирмы «Fernsehen АG», представлявший приемник с длинной пленкой и большим экраном. Количество строк разложения, на которое рассчитывался этот экран, в 1934 г. было увеличено со 120 до 180.
Образцы оборудования лаборатории ГМПиТ и коммерческих фирм демонстрировались на ежегодных германских радиовыставках. Таким образом, достижения в области ТВ были доступны специалистам из разных стран мира. Механическое ТВ начиналось с 30 строк, «выставка 1932 года проходила под знаком 90 строк, а выставки 1933 и 1934 гг. целиком шли под знаком 180 строк, причем за период, прошедший между 1933 и 1934 гг., основное внимание было уделено не столько увеличению числа строк, сколько механическому и электрическому совершенствованию систем»1492.