USD 63,7420
EUR 72,7870
BTC 257263,6548
LTC 3764,4065
Наука / Источник: ТАСС / 15.03.2019

Попов или Маркони? Кратчайшая история радио до наших дней

Наука, последние свежие новости сегодня: Попов или Маркони? Кратчайшая история радио до наших дней — читайте подробности от 15.03.2019 на «Diva News». Все события, интервью и репортажи этого дня (за последний час) и текущей недели с фото и комментариями.

Попов или Маркони? Кратчайшая история радио до наших дней

Шаг первый: уравнения и опыты

История радио началась, когда Александру Попову было шесть лет, а его визави Гульельмо Маркони даже не родился. В 1865 году один из величайших физиков XIX века Джеймс Максвелл опубликовал статью "Динамическая теория электромагнитного поля", где математически описал электрическое и магнитное поля. Его уравнения указывали на то, что свет представляет собой колебания электромагнитного поля и что могут существовать другие электромагнитные волны, невидимые глазу.

Описание "Александр Попов с женой Раисой Алексеевной, 1883 год". Экспонат выставки «Семейный альбом» в Военно-историческом музее Санкт-Петербурга, 2009 год © Вадим Жернов/ТАСС

На то, чтобы обнаружить такие волны, ушло еще 20 лет. В 1880-х годах Генрих Герц сумел получить их с помощью электрического разряда. Немец доказал, что эти волны отражаются от разных поверхностей и преломляются при прохождении через призму из битума, непрозрачную для видимого света.

Сообщения об опытах Герца подстегнули интерес ученых по всему миру. В августе 1894 года британец Оливер Лодж прочел лекцию о радиоволнах, где среди прочих опытов продемонстрировал, как они передаются на расстояние примерно полсотни метров. Но Лодж скорее развивал эксперименты по обнаружению радиоволн, чем целенаправленно разрабатывал новое средство связи. Физики могли фиксировать волны на все большем расстоянии, но до Попова и Маркони дальность не превышала сотни метров. Для практического применения этого было мало.

7 мая 1895 года Александр Попов представил прибор для регистрации электромагнитных всплесков при грозовых разрядах, а спустя год, 24 марта 1896-го, продемонстрировал передачу радиосообщения из одного здания в другое. Гульельмо Маркони тоже сконструировал сначала "разрядоотметчик", а затем и радиотелеграф, причем еще в 1894–1895 годах, но свои передатчик и приемник показал публике только в сентябре 1896-го. Сделал он это не на родине, а в Великобритании: итальянское министерство телеграфа и почты работой 20-летнего изобретателя не заинтересовалось.

Можно сказать, что и Попов, и Маркони изобрели радиопередачу независимо друг от друга, опираясь на эксперименты Герца, а тот, в свою очередь, использовал созданную Максвеллом теорию.

Так 1896 год стал годом рождения радио. Посылать в эфир голос с музыкой тогда еще не умели — можно было лишь зафиксировать, что неподалеку излучались радиоволны. Сигнал передавали азбукой Морзе, попеременно включая и выключая передатчики. Ими служили так называемые разрядники: они создавали радиоволны, если между двумя контактами пропускали искру. Разрядники оказались тупиковой ветвью технической эволюции: эти сложные громоздкие установки потребляли очень много энергии и вдобавок испускали сигналы сразу по всему радиодиапазону, мешая друг другу. По сути, первое радио было беспроводным телеграфом, к тому же неудобным.

Шаг второй: теплый ламповый звук

Сама по себе волна, если ее частота и амплитуда постоянны, не несет никакой информации сверх простого "передатчик включен". Поэтому для передачи звука или других данных сигнал нужно модулировать, то есть изменять волну во времени. Аппараты Попова и Маркони не позволяли это сделать.

Описание © Валентин Кунов/ТАСС

Чтобы повлиять на частоту или амплитуду волны, нужны детали, способные менять протекающий через них ток в ответ на слабый электрический сигнал. Этими элементами стали радиолампы — стеклянные баллончики с откачанным воздухом и впаянными металлическими частями вроде тех, что уже использовались для освещения.

Несмотря на хрупкость, ненадежность и нагрев во время работы, лампы позволили создать "полноценное" радио и еще множество других полезных изобретений: от радиоуправляемой техники (первая попытка создать беспилотный самолет была предпринята еще в Первую мировую войну) до телевидения и радаров. Радио пришло даже в кухонную технику — еда в микроволновых печах разогревается именно так.

Теория Максвелла и опыты Герца позволили передавать сигнал без проводов, сквозь непрозрачные препятствия и на многие сотни километров. Изобретение радиоламп и развитие электроники сделало возможным передачу сначала звука, потом изображения — и радио появилось в каждом доме. Следующей революцией был переход к "цифре" на замену аналоговой технике.

Шаг третий: числа и компьютеры

Третья революция, как когда-то — работы Джеймса Максвелла, тоже была связана с математикой. Но цифровой скачок в XX веке начался не с построения теории об устройстве материи, а с нудных арифметических расчетов.

Ко времени между мировыми войнами наука и техника развились настолько, что большинству квалифицированных кадров постоянно приходилось что-то считать. Бухгалтеры сводили баланс, инженеры рассчитывали прочность конструкций, государственные служащие вели учет, а ученым нужно было обрабатывать результаты экспериментов. С началом новой войны специалистам пришлось взламывать вражеские шифры и вести расчеты для создания ядерного оружия. Всем им нужна была универсальная и быстрая вычислительная машина.

Первые такие агрегаты делали механическими, но вскоре инженеры нашли решение куда удачнее. Если морзянка кодирует буквы, то схожие сигналы можно использовать и для цифр. Электрические импульсы, несущие сигнал, распространяются со скоростью света, поэтому операции с ними занимают ничтожные доли секунды. Кодирование чисел электрическими сигналами и создание электронных схем для обработки и хранения таких сигналов позволили создать универсальный вычислитель. По-английски "вычислять" будет to compute. Устройство так и назвали — компьютер.

Описание Гульельмо Маркони © Henry Guttmann Collection/Hulton Archive/Getty Images

Вскоре стало понятно, что серия электрических импульсов может кодировать не только числа, но и те же буквы, что можно взять картинку или звук и превратить их в последовательность сигналов. Универсальность компьютера позволяла не просто вести инженерные или бухгалтерские расчеты, но и выполнять любую программу — в теории, делать с любой информацией все, что угодно. Вот только радиолампы, несмотря на все ухищрения инженеров, продолжали греться и перегорать, поэтому собрать компьютер было весьма трудоемкой задачей.

Шаг четвертый: полупроводники

Проблему решили с помощью полупроводниковых транзисторов. Подобно радиолампам, транзисторы меняли проходящий ток под действием слабого сигнала, но потребляли меньше энергии и занимали меньше места. В современных микросхемах размером с ноготь бывает несколько миллиардов транзисторов, которые безотказно работают десятки лет.

Мечта о массовом распространении компьютеров постепенно стала реальностью. Сделать устройство, которое прослушивает радиоэфир и вылавливает из него сотни миллионов импульсов в секунду? Запросто. Добиться того, чтобы эти импульсы на лету превращались в поток чисел, который затем обсчитывают сложные программы? Смешная задача для современной электроники. Превратить эти числа в серию команд для нескольких миллионов других устройств попроще? Легко! Предусмотреть, чтобы то же самое устройство умело хранить в памяти текст нескольких тысяч толстых книг, умело обрабатывать сигналы с обычных радиостанций, а еще одновременно вело сложные геодезические расчеты? И чтобы работало от карманной батарейки? Элементарно.

Все это делает любой смартфон. Серию радиоимпульсов из сети Wi-Fi или от вышки мобильной связи он превращает в видео на экране, состоящем по меньшей мере из миллиона (1280*768) точек. У каждой из них есть три отдельных элемента для разных цветов. Больше половины наших читателей просмотрят этот текст с мобильного устройства — следовательно, воспользуются радиосвязью.

Те же принципы лежат в основе спутникового интернета и навигации, цифрового телевидения, беспилотников. Бесконтактные банковские карты, проездные билеты, электронные пропуска тоже отчасти повторяют опыты Герца с передачей сигнала без проводов между близко расположенными антеннами. И даже магнитно-резонансный томограф просвечивает тело не рентгеновскими лучами, а радиоволнами, и построение самой томограммы немыслимо без цифровых методов. Все это было бы невозможно без громоздких грозоотметчиков и аппарата, отбивающего морзянку в воздух, и их изобретателя Александра Попова.

Алексей Тимошенко, научно-популярный сайт "Чердак"

Пожалуйста, поделитесь новостью с друзьями:

или оцените эту статью:
Комментарии к новости
Добавьте свой комментарий:



Самые агрессивные пользователи тусуются на сайтах Двач, Дота2 и "Эха Москвы"
Наука / 21.03.2019
1. Развлекательные порталы юношеской возрастной категории (2ch.hk, yaplakal.com, pickabu.ru, fishki.net pikabu.ru и т.д.); 2. Киберспортивные площадкам (prodota.ru, dota2.ru и т.д.) 3. Форумы, где обсуждается политика (echo.msk.ru, politforums.net, bolshoyforum.com и т.д.) 4. Женские сайты (woman.ru, eva.ru..
Шестое чувство, потерянное нами, ищут геофизики и неврологи
Наука / 21.03.2019
Десятое чувство Согласно Аристотелю, у человека пять чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и чувство вкуса. Однако некоторые энтузиасты причисляют к ним чувство равновесия, способности ощущать силу тяжести, температуру, боль, голод, жажду. В итоге, магнитное чувство может оказаться уже не шестым, а..
Грибной "интернет". Запутанная жизнь лесов, скрытая от наших глаз
Наука / 21.03.2019
21 марта отмечается Международный день лесов, который учрежден ООН в 2012 году. Этот праздник призван напоминать, насколько важны леса для поддержания и защиты человеческой цивилизации. Деревья смягчают климат, поглощают вредные частицы из воздуха, заглушают шум, дают еду, обогревают дома и просто радуют..
Опенспейсы опасны для здоровья. Как их модернизируют?
Наука / 21.03.2019
И тут мы подходим к еще одному повороту темы. В большинстве своем у руководителей-то обычно есть собственные кабинеты, они не сидят с подчиненными в опенспейс. Но при этом 54% боссов считают, что сотрудники имеют необходимые инструменты для минимизации шума и защищены от суеты в офисе. То есть не видят в..
Вот и стал таракан победителем. Что теперь делать?
Наука / 20.03.2019
Борная кислота — вещество неорганическое, без собственного запаха и вкуса. Редкий таракан распознает угрозу. Главное — «накормить» его этой кислотой. Если получится, то «накормленные» умрут от обезвоживания. Лидируют два рецепта. Первый — борная кислота с яйцом. Так называемые шарики. Их «катают» из вареного..
«Настоящая сенсация»: как был построен древнейший новгородский мост
Наука / 20.03.2019
Упоминания о мосте, соединявшем Софийскую и Торговую стороны Новгорода в X веке, встречались в летописях и Лицевом летописном своде. Наиболее раннее из них можно найти в Иоакимовской летописи, известной лишь в пересказе историка XVIII века Василия Татищева. Речь идёт об описании крещения новгородцев в..
На примере Сталина и Че Гевары ученые опровергли теорию о том, что революции делают младшие сыновья
Наука / 18.03.2019
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ Ученые точно выяснили, разрушают ли смартфоны и планшеты семью Смартфоны и интернет безусловно изменили нашу жизнь. Хранители устоев обвиняют цифровые технологии во всех смертных грехах. В частности, сторонники святой старины утверждают, что гаджеты сумели разрушить даже традиционные семейные..
Ученые на Урале разработали способ производства важного компонента вакцин из куриных яиц
Наука / 18.03.2019
ЕКАТЕРИНБУРГ, 18 марта. /ТАСС/. Ученые Уральского аграрного университета (УрГАУ) разработали технологию получения дорогостоящего компонента для создания вакцин от множества заболеваний из куриного яйца. Об этом в понедельник сообщили журналистам в пресс-службе УрГАУ. Разработка и внедрение в производство..
Очевидцы падения болида в Эвенкии: «Земля задрожала, посыпались ветки с берез и снег с крыш!»
Наука / 18.03.2019
КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА Сергей Карпов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики им. Л. Киренского СО РАН: - Конечно, это обычный метеорит, естественное космическое тело. Хотя, если говорить точно, метеорит – то, что падает на поверхность земли. А то, что сгорает в..
Пламенный миссионер: как испанский монах жестоко боролся с верованиями майя и сохранял их культуру
Наука / 17.03.2019
Диего де Ланда Кальдерон родился 17 марта 1524 года в испанском городе Сифуэнтес. Образование получил при францисканском монастыре, а в 1547 году постригся в монахи. Около года он прожил в Мадриде, а затем принял предложение отправиться миссионером на мексиканский полуостров Юкатан, незадолго до этого..