Откровения и потрясения. История электричества.

13.02.2013 / 21:28
Как электричество связало весь мир, вещательными и компьютерными сетями? Как мы научились использовать электричество на атомном уровне?

14 августа 1894 года перед зданием Оксфордского музея естественной истории собралась взволнованная толпа. В этом готическом здании проходило ежегодное собрание британской ассоциации содействия развитию науки. За ранее было продано более 200 билетов и музей уж был переполнен людьми ожидавшими выступление профессора Оливера Лоджи. Его имя сейчас мало известно, но благодаря своим открытиям он должен был стать не менее знаменитым, чем другие пионеры электричества, такие как Бенджамин Франклин, Алессандро Вольта, Майкл Фарадей. Совершенно случайно, он дал ход череде событий которые произвели революцию викторианской мире меди и телеграфных проводов. Эта лекция ознаменовала рождение современного электрического мира, мира в котором правит кремний и массовая беспроводная связь.

Тогда, спустя столетия экспериментов человека с электричеством, занималась заря новой эры понимания. Теорию о том, что электричество способно каким-то образом создавать невидимое силовое поле, первоначально было предложено Майклом Фарадеем. Однако лишь гениальному молодому шотландцу по имени Джеймс Клерк Максвелл. Ему удалось доказать правоту Фарадея, причем математическим, а не экспериментальным путем. Все это имело удаленное отношение к характерному для 19 века представлению об устройстве мира как о физическом механизме. Ещё до Максвелла, ученые часто создавали странные механизмы, проводили чудесные эксперименты по выработке и измерению электричества. Но Максвелл был не таким как все, его интересовали цифры и высказанная им новая теория не только открыло не зримое силовое поле электричества, но и предложило способы манипуляции им. Этому открытию суждено было стать важнейшим за всю историю науки. Максвелл был математиком, причем выдающимся, он совершенно по новому взглянул на электричество и магнетизм и выразил свои представления в виде очень компактных математических уравнений. И важнее всего то, что уравнения Максвелла содержат в себе представление о том, что электричество и магнетизм взаимосвязаны и могут возникать волнами. Расчеты Максвелла показали, что нарушение этих полей происходит по тому же принципу, что и прикосновение пальцем к поверхности воды. Изменение направления электрического тока создает рябь или волну затрагивающую эти электрические или магнитные поля. А постоянное направление тока вперед и назад, как в переменном токе породит целую череду волн которые смогут передавать энергию. Уравнения Максвелла говорили ему о том, что изменение электрического тока позволит постоянно направлять в окружающую среду большие волны энергии. Волны которые будут двигаться бесконечно пока их что-либо не поглотит. Вычисления Максвелла оказались настолько передовыми и сложными, что на тот момент в них смогла разобраться лишь горстка людей и хотя его труды были лишь теоретическими, они вдохновили молодого немецкого физика по имени Генри Герц. Герц решил посвятить себя разработке эксперимента, который доказал бы реальное существование волн Максвелла. Однако не только Герц пытался воссоздать волны Максвелла, в Англии молодой профессор физики Оливер Лодж уже многие годы восторгался этой идеей, но не имел свободного времени на разработку эксперимента с целью обнаружения этих волн. Но однажды в начале 1888 года работая над экспериментом по молниезащите, он заметил нечто необычное. Устанавливая оборудование и пуская по медным проводам переменный ток, Лодж заметил между ними какое-то свечение, немного изменив настройки прибора, он пришел к выводу, что светящиеся сегменты складываются в определенную схему. Голубое свечение и голубые искры возникали на отдельных участках расположенных на равных промежутках друг от друга вдоль проводов. Ученый понял, что это высшие и низшие точки невидимой электромагнитной волны. Лодж доказал правоту Максвелла. Наконец по чистой случайности, Лодж воссоздал Максвелловский электромагнитные волны вокруг проводов. На важный вопрос был получен ответ.

Взволнованный своим открытием Лодж решил объявить о своем открытии на летнем ежегодном собрании организованном британской ассоциацией. Но сначала он отправился в отпуск. Момент для этого он выбрал не самый удачный, поскольку в тоже самое время в Германии Генри Герц также проверял теории Максвелла. В конечном итоге Герц нашел то, что искал - крохотную искорку. И перенося свой приемник из одного края комнаты в другой , он смог составить схему волн возводимых его препаратом. Герц тщательно изучил и экспериментально проверил каждый из расчетов Максввелла. Его опыты стали триумфом экспериментальной науки. В Великобритании тем временем множество людей собралось на встрече британской ассоциации. Оливер Лодж вернулся отдохнувшим и полным предвкушения. Это, думал Лодж, будет его триумфом - заявление о том, что он открыл волны Максвелла. Его именитый друг, математик Фиджеральд должен был выступить с приветственной речью перед собравшимися, однако в ней он объявил, что только что Генри Герц обнародовал потрясающие результаты, он зафиксировал волны Максвелла перемещающиеся в пространстве. «Мы отняли молнию у самого Юпитера и поработили всеобъемлющий эфир» - сказал Феджеральд. Профессор Оливер Лодж лишился триумфа, его в последний момент опередил Генри Герц.

Герц провел наглядную демонстрацию электромагнитных волн, того что мы сейчас называем радиоволнами, хотя он на тот момент этого не знал. Это привело к настоящей революции в области коммуникации в новом веке. Теория Максвелла доказала, что электрические заряды создают вокруг себя силовое поле, что волны распространяются по этим полям словно круги по водоему, а Герц сконструировал прибор воссоздавший и фиксировавший эти волны в воздухе. Однако практически следом за этим в наших представлениях об электричестве явилось ещё одно откровение, с этим открытием снова будет связан профессор Оливер Лодж и опять же, его лавры будут украдены.