Становлення радіотехнічної теорії: від теорії до практики. На прикладі технічних наслідків з відкриття Г. Герца

Горохів Віталій Георгійович -- доктор філософських наук, Інститут філософії РАН

Фундаментальні і прикладні дослідження в технічних науках: поняття технічної теорії

Класичні технічні науки, як добре відомо, тісно пов'язані з природними науками. Вони відчувають їх вплив і в процесі свого функціонування, отримуючи від них вихідні теоретичні уявлення, а саме: ідеальні об'єкти і поняття, способи математичних описів, а також самі ідеали науковості. У той же час в технічних науках всі ці взаємопов'язані в нову технічну теорію елементи істотно трансформуються і в результаті формується новий тип організації теоретичних знань. Можна з повним правом сказати, що й технічні науки, у свою чергу, стимулюють розвиток природознавства, ставлячи перед ними нові проблеми і теми для дослідження.

Особливість науково-технічних дисциплін полягає в те, що в них інженерна діяльність часто не тільки доповнює експеримент, але і замінює його, виконуючи його функцію. Саме в ній перевіряється адекватність теоретичних висновків і виявляється новий емпіричний матеріал для дослідження. Тому науково-технічні дисципліни повинні доводити теоретичні знання до рівня практичних інженерних рекомендацій. Специфіка технічної теорії виражається не стільки у використанні її висновків для пояснення природних процесів, що протікають в технічних пристроях, або навіть не тільки в необхідності докази застосування її результатів на практиці, скільки в їх регулярному практичному використанні для створення цих технічних пристроїв.

Російський вчений С.А. Християнович, досліджуючи рух грунтових вод через грубозернисті піски або щебінь, показав, що в даному випадку закономірність, встановлена в рамках природно-наукової дисципліни, для співвідношення між ухилом та швидкістю фільтрації однорідної нестисливої рідини, стає невірною, тому що в ній не враховується цілий ряд важливих для вирішення практичних інженерних задач факторів. Щоб вивести більше адекватні рівняння руху грунтових вод, Християнович будує новий ідеальний об'єкт, використовуючи отримані в інженерній практиці дані: "Нехай фільтрація відбувається через грунт, укладений у трубці настільки тонкою, що в площини її поперечного перерізу напір можна вважати постійним ". Причому розглядається ідеалізований "випадок однорідного грунту, ізотропного в відношенні фільтраційних властивостей ". Для розв'язання сформульованої таким чином теоретично проблеми залучаються дані технічно підготовленого ідеалізованого експерименту. "Закон фільтрації для такого грунту, тобто залежність між падінням напору і витратою або швидкістю фільтрації, може бути встановлений, наприклад, з дослідів над фільтрацією через зразки, укладені в трубках "[1]. Далі Християнович від теоретично створеного ідеального об'єкта переходить до дослідження грунтових вод у земляному масиві, тобто до реальних умов.

У технічних науках проводяться спеціальні теоретичні (інакше кажучи, специфічні фундаментальні) дослідження. Аналіз цих досліджень стає одним із важливих завдань сучасної методології науки. Тому важливо провести розрізнення теоретичного та емпіричного рівнів технічного знання. Емпіричні технічні знання включають в себе практично-методичні, технологічні і конструктивно-технічні знання. Перші пов'язані з діяльністю суб'єкта по створення певного продукту, друге - це знання про взаємодію перетворюється об'єкта і використовуваних для цього знарядь праці, тобто в широкому сенсі про методи створення артефактів і принципи їх застосування. Конструктивно-технічні знання відображають структурні і функціональні особливості різних конструктивних технічної елементів пристрою.

У структурі технічної теорії можна виділити три типи теоретичних схем: функціональні схеми, що мають на меті математичний опис; "процесуальні" схеми, що виділяють в технічному пристрої що протікають у ньому природні (особливо фізичні) процеси, тобто процеси функціонування; структурні схеми, що представляють параметри і розрахунки конструкції, тобто структури цього пристрою.

У процесі становлення технічної теорії функціональні схеми виникають на основі оригінальних математичних моделей, а процесуальні схеми будуються на базі уявлень відповідної базової природничо-наукової теорії.

Формування технічної теорії відбувається, як правило, наступним чином. пристрою певного типу. Перш за все це завдання формулюється у вигляді певної структурної схеми, яка потім редукується до уявлення про фізичному процесі, що протікає в цьому пристрої.

Інженерна завдання переформуліруется у вигляді наукової проблеми, а потім математичної задачі, що вирішується дедуктивним шляхом. Цей шлях "знизу вгору" називається аналізом схем, а протилежний йому -- синтезом схем, він дозволяє на базі вже наявних конструктивних елементів, точніше відповідних їм ідеальних об'єктів, синтезувати нове технічне пристрій (вірніше, його ідеальну модель або теоретичну схему) по певними правилами дедуктивного перетворення, розрахувати його основні параметри та проімітувати його функціонування. Вироблене на ідеальної моделі рішення потім послідовно переноситься на рівень інженерної практики. Головне завдання технічної теорії полягає в розробці різних типів структурних схем для різних (всіляких) вимог і умов. Тим самим заздалегідь теоретично забезпечується створення відповідних технічних пристроїв.

Математичні моделі виконують в технічній теорії різні функції, без них, зокрема, неможливі інженерні розрахунки. Крім того, в розвиненій технічної теорії ці моделі використовуються для аналізу і синтезу теоретичних схем. Застосування математичних методів для конструювання ідеальних об'єктів служить розвитку технічної теорії. Дослідження математичних моделей дозволяє отримувати нові знання про процеси, що протікають в технічних пристроях, без звернення до інженерній практиці або експерименту, а математичні методи в процесі їх застосування та самі зазнають певних змін. Вони пристосовуються до вирішення специфічних науково-технічних завдань. Саме таким чином, наприклад, виникло операційне числення, розвинене спочатку для вирішення практичних інженерних задач і отримало свою досконалу логічну форму значно пізніше.

Операційне числення було створено англійською інженером Олівером Хевісайд (1850-1925). Він значно спростив рівняння Максвелла, записавши їх векторів замість що використовувалася раніше кватерніонів. На практиці це означало, що замість 20 рівнянь з 20 змінними, треба було вирішувати чотири рівняння для двох змінних - векторів електричного і магнітного поля. Завдяки цьому вектори увійшли в обіг у фізиків. Згодом він зумів вирішити завдання передачі електромагнітного сигналу по проводах [2]. "Між 1880 і 1887 рр.. Хевісайд розробив операційний числення [...] метод розв'язання диференціальних рівнянь за допомогою перетворення їх у звичайні алгебраїчні [...] Йому належить знаменита фраза: "Математика - експериментальна наука, а визначення з'являються не спочатку, а значно пізніше ". Цією фразою він відповів на критику використання операторів до того, як вони чітко визначені "[3]." О. Хевісайд при дослідженні в кінці XIX ст. перехідних явищ в телефонних лініях зв'язку розробив і застосував операційне числення, що стало ефективним апаратом математичного дослідження багатьох прикладних питань [...] Однак цей метод не був ним строго обгрунтований з математичної точки зору [...] Простота і ефективність цього методу при дослідженні перехідних явищ в електричних ланцюгах були разючим очевидним фактом. Метод Хевісайда в 1920-х рр.. став предметом спеціальних математичних досліджень, і його суворе обгрунтування в працях Д. Карсона, Т. Бромвіч, К. Вагнера, П. Леві поклало початок операційного переліченням як галузі математики "[4]. Хевісайд вніс "великий внесок у подальший розвиток теорії електричних ланцюгів. При цьому він надавав великого значення саме ефективних методів розрахунку. Особливо він захопився "алгебраїчними формулюваннями". Але рівень розвитку алгебраїчних методів у той час був ще не достатній, і їх успіх не міг бути повним. Операційне числення принесло Хевісайд безсмертну славу, але це потім, а для початку він потрапив під вогонь шаленої критики. Він не дожив до втілення в життя своїх ідей. Перш за все Вагнер, Кемпбелл і Бромвіч обгрунтували в 1916 році за допомогою допоміжних засобів алгебраїчних метод Хевісайда. Пізніше Ван дер Пол (починаючи з 1929 р.), Кемпбелл, Вагнер, Дойч (починаючи з 1937 р.) та ін намагалися обгрунтувати його метод за допомогою теорії функцій [...] Але обраний ними шлях вів у прямо протилежному напрямку, ніж те, на яке вказував Хевісайд. Лише Й. Мікусінскій (у 1950 р.) вперше показав у своїх роботах [...], як можна реалізувати алгебраїчні ідеї Хевісайда. Потім Йошида (1980) допрацював найважливішу для теорії систем і теорії електричних ланцюгів частина його ідей. Попередній підсумок розвитку цього напрямку дають роботи, виконані автором даної книги у співпраці з математиком В. Мартеном на основі деяких робіт Г. Вунша [...] При цьому стало можливим показати, що висхідний ще до Ч. Штейнмеца [...] символічний метод може бути замінений алгебраїчним обчисленням [...], яке за своєю алгебраїчної структурі аналогічно доопрацьованому переліченням Хевісайда-Йошида "[5].

Застосування математики хоча б для проведення інженерних розрахунків вже вимагає певної ідеалізації технічних систем. Дослідник - представник технічної науки - працює одночасно з теоретичними схемами, як фізичної, так і технічної теорії, а також з математичними моделями, які інтерпретуються, з одного боку, з точки зору їх фізичного значення, а з іншого - з позицій змісту інженерної діяльності. Його власна діяльність полягає в пошуку наукового обгрунтування засобів ідеального опису що стоять перед ним пізнавальних завдань, які, проте, виявляються в процесі інженерної діяльності. Дана ідеалізація будується так, щоб теоретичні схеми виявилися узгоджені один з одним, ніби шари єдиного цілого, і так, щоб було можливо, переходячи від шару до шару, прийти до математичної моделі, яку проектувальник міг би використовувати в розрахунках нової техніки.

Послідовну універсальну для дослідження різного роду механізмів теоретичну схему розробив наприкінці минулого століття російський машіновед В. Л. Ашшур (1878-1920) виходячи з єдиних принципів їх структурної класифікації. Така схема давала можливість не тільки розподіляти механізми на групи за загальними ознаками, а й застосовувати загальні методи розв'язання задач. Деякі з них були розроблені самим Ашшур, наприклад, методи "особливих точок", "помилкових картин швидкостей" і т.п., інші ж, розроблені іншими вченими та інженерами раніше, він включив у контекст своєї класифікації. Ці методи полягали у встановленні відповідності між геометричними уявленнями механізму (функціональними схемами) і його кінематичними (поточними) схемами. Тоді за допомогою деяких додаткових графічних побудов (побудови Годограф швидкостей і прискорень), а також рішення деяких систем рівнянь вдається визначити небезпечні значення напруг і методами теорії механізмів і машин змінити в потрібному напрямку становище. Іншими словами, інженерна завдання розробки надійного, міцного і довгостроково діючого механізму зводиться до наукової проблеми дослідження, що в контексті розкладки означає визначити сили, що діють на його ланки. При цьому сам механізм розглядається як деякий фізичне тіло, в природному, а не штучному модусі розгляду. Далі модифікуючи цю наукову проблему в математичну задачу, необхідно представити механізм і його руху вже не як рухи фізичного тіла, а як ряд геометричних фігур, кожна з яких відповідає певному положенню елементів механізму, причому його елементи розглядаються тепер у вигляді математичних точок, а сили, на них чинні, - у вигляді векторів [6]. Таким чином, у роботах Добровольського та Артоболевський вперше було здійснено проектування теоретичної моделі на клас потенційно можливих (гіпотетичних) технічних систем певного типу - механізмів. Сам Артоболевський наступним чином характеризує отримані результати: "1. Закони структурного освіти є спільними для всіх механізмів. 2. Аналіз загальних законів структури механізмів дозволяє встановити всі можливі сімейства і пологи механізмів, а також створити єдину загальну класифікацію механізмів. 3. Структурний і кінематичний аналіз механізмів одного і того ж сімейства і класу може бути проведений аналогічними методами [...] 4. Проведені дослідження показують, що сучасна техніка використовує дуже мала кількість механізмів. Пропонований [...] метод структурного аналізу дає можливість виявити величезне число нових механізмів, до цих пір не застосовувалися в техніці. Ці нові види механізмів можуть бути рекомендовані до використання на практиці "[7].

Таким чином, сучасні науково-технічні дисципліни не можна розглядати лише як прикладні області відповідних природничих наук, тому що в них побудовані власні технічні теорії.

Досліджуємо далі, яким чином з електродинаміки в результаті модифікації її вихідної теоретичної схеми, розвинутої в першій чергу в роботах Генріха Герца, формується з нею, але відрізняється від неї структура радіотехнічної теорії [8]. До моменту появи теоретичних основ радіотехніки ще не було відповідної їй розвинутої галузі промисловості, яка формувалася паралельно з розробкою теоретичних схем радіотехніки. Тому в цьому випадку теоретична радіотехніка може служити свого роду ідеалізованим об'єктом - ідеальним типом -- історико-наукового та методологічного аналізу генезису теоретичних схем технічних наук у процесі модифікації теоретичних схем відповідної базової фізичної теорії (електродинаміки).

Експериментальне доказ Герцем теорії Максвелла і його технічні слідства

запозичена з механіки та акустики теоретична схема природного хвильового процесу дозволяла транслювати для випадку електромагнітних хвиль і відповідну математичну схему - геометричне зображення стоячій хвилі з її вузлами, пучностямі, періодом, фазою і довжиною. Користуючись цією схемою Генріх Герц поставив відповідні експерименти і справив необхідні вимірювання: зокрема, зміни фази і амплітуди електромагнітних хвиль при відображенні та показника заломлення асфальтової призми. Герц також, як і Максвелл, використовував Фарадеево уявлення про електричних і магнітних силових лініях, деталізувавши його. Наприклад, він приводить зображення так званого процесу "отшнуровиванія" силових ліній від вібратора (коливального контуру), що стало потім дуже важливим для радіотехніки елементом радіосигнали пристрої, аналізуючи розподіл сил для різних моментів часу. Він називає таке зображення "наочної картиною розподілу силових ліній" (див. рис. 1) [9].

Герц будує особливі структурні теоретичні схеми і відповідний їм концептуальний апарат (наприклад, поняття вібратора і резонатора). Скрупульозне опис конструкції досвідченого обладнання (у тому числі, матеріалу, з якого виготовлені дзеркала, їх форми та розмірів) поєднується у нього з узагальненим теоретичним описом експериментально-вимірювальних ситуацій у вигляді структурних схем, які є прообразом майбутніх електричних схем радіоприймальної і радіопередающего пристроїв і входять до складу фізичної теорії (вібратор і резонатор). Для реєстрації іскри він шукав спочатку позицію мікрометра, сполученого проводом з вібратором, а потім від'єднання від нього, що дозволило йому відкрити бездротову передачу електромагнітних хвиль (див. рис. 2-А) [10].

При дослідженні явища електромагнітного резонансу Герцу доводилося підбирати потрібні параметри різних компонентів його установки, що включали індукційну котушку, розрядник, конденсатор і т.д. Він вимірював довжину іскри і відстань між вибратором и резонатором, на основі цих вимірювань викреслював резонансні криві і проводив необхідні розрахунки. Розробляючи нове експериментальне обладнання, він діяв як інженер, хоча і не мав на увазі будь-якого технічного застосування своїх експериментальних пристроїв. І математичний апарат, і досліди служили йому лише засобом до розуміння і пояснення фізичного процесу - розповсюдження електромагнітних хвиль у просторі. Але завдяки саме його робіт електродинаміка змогла дати життя новій сфері інженерної діяльності та відповідної їй технічної теорії.

Свою добре оснащену лабораторію в університеті Карлсруе Герц успадкував від Фердинанда Брауна, професора електротехніки, модернізований у 1883-1885 рр.. курси відповідних дисциплін у цьому університеті. Уже "в його ранніх дослідженнях, які він проводив задовго до виникнення бездротової телеграфії, можна виявити зародки найважливіших розробок у цій області [...] Він володів величезним хистом і незвичайним мистецтвом створення допоміжного експериментального обладнання. Саме таким чином з'явилася вимірювальна апаратура, яка має велике самостійне значення, яка знайшла застосування як фізичної дослідницької та вимірювальної техніки ", - писали про Брауна Мандельштам і Папалексі в 1928 р. [11]

Коли Герц прибув в Карлсруе, перед ним "була поставлено завдання читати лекції з фізичного експерименту для студентів інженерних спеціальностей. Для вирішення цього завдання у нього в розпорядженні було все необхідне фізичне устаткування, яке він міг також використовувати і для дослідницьких цілей "[12]. Пізніше Герц писав:

"У фізичному арсеналі вищої технічної школи Карлсруе, де я проводив ці досліди, я знайшов і використав для лекційних цілей пару так званих спіралей Рісса [13]. У мене викликав здивування той факт, що не було необхідності розряджати велику батарею через цю спіраль, щоб зберегти іскру в іншій спіралі, що було цілком достатньо використовувати для цього, навпаки, маленькі лейденський банки, адже іскріння невеликого індуктора відбувалося, відразу ж після розряду іскрового проміжку. Я помітив, що при зміні відстані [між спіралями] з'являється супутня іскра, і взяв це явище як оригінал для мого подальшого дослідження. Спочатку я вважав ці електричні руху дуже стрімкими і нерегулярними для подальшого використання, але, як я виявив появу вузлів [14] в середині поруч розташованого дроти і тим самим ясне і чисте явище, я переконався, що тепер завдання, поставлене Берлінської академією, може бути вирішена, а далі цього моє честолюбство тоді й не поширювалося. Моє переконання, природно, посилився після того, як я зрозумів, що маю справу з регулярними коливаннями "[15].

У листі швейцарському фізику професору Емілю Едуарду Саразену Герц пише в 1889 р. вже з Бонна:

"Прилади, з якими я працював, були зроблені не якимось майстерним механіком елегантним способом за добре викресленим ескізами, а частково мною самим, частково ж лаборантом фізичного кабінету університету Карлсруе. Вони були де-не-як склеєні з шматків дерева, прикручені дротом, пріляпани сургучем, і перероблялися багато раз. Кульові полюса, наприклад, були взяті від іншого приладу і після того, як я поїхав з Карлсруе, були знову на нього повернуті; деякі частини, які можна було легко транспортувати, я прихопив із собою сюди, але здебільшого все залишилося в Карлсруе ".

Лаборант з Карлсруе в принципі міг би, на думку Герца, створити копію цього приладу, але "він, швидше за все, не буде знати, як йому це зробити. Оскільки не зможе створити ті прилади точно такими, якими були тоді "[16].

електромагнітні хвилі, подібно до світла, можуть поширюватися в непроводящая середовищі (ефірі); вони так само, як і світло, поширюються з кінцевою швидкістю; в вільному просторі інтенсивність електромагнітних коливань убуває назад пропорційно першого ступеня відстані від вібратора (а не третього, як це відбувається поблизу нього); при підходящої частоті електричних коливань в ланцюзі вібратор може випромінювати у простір електромагнітні хвилі (шляхом "отшнуровиванія" силових ліній); електромагнітні хвилі і світло мають одну й ту ж фізичну природу. Цих основних теоретичних положень виявилося цілком достатньо для свідомого винаходу практичних технічних пристроїв. "З 1886 р. по 1888 Герцу вдалося з іскровим проміжком в якості елемента, що створює коливання, і з налаштованими коливальними контурами створити вільні (незалежні від провідника) електромагнітні хвилі і довести поширення цих хвиль в просторі. Запозичені з оптики досліди по заломлення, дифракції й відбиття електромагнітних хвиль надали електромагнітної теорії Максвелла вже певне емпіричне значення "[17].

Герц так характеризує наслідки своїх експериментів:

"В оптиці аналогією нашого досвіду є досвід Ллойда з дзеркалами Френеля. В оптиці та акустиці ці досліди використовуються як докази хвильової природи світла і звуку, тому описані тут явища слід розглядати як доказ хвильового поширення індуктивного дії електромагнітних коливань "[18].

Герц ставив свої досліди, щоб довести наявність зв'язку між світлом і електрикою. У листі Герману фон Гельмгольца від 30 листопада 1888 з Карлсруе він пише, що йому пощастило довести регулярне відображення випромінювання. Для цього Герц встановив поряд два дзеркала таким чином,

"щоб не було впливу А на В, а навпроти дзеркал поставив металеву стінку так, щоб іскри відразу ж виявлялися в В, які ще були распознаваеми, якщо стінка відстояла від дзеркал на 10 м. Точно так само я зміг знайти відображення під кутом в 45 °, при чому я використовував дві сусідні кімнати, як показано на кресленні (рис. 6). Дерев'яні двері нітрохи не заважали появі іскор "[19].

В. Кайзер зауважує з цього приводу: "Хвилі Герца були прийняті не тільки фізиками як доказ теорії Максвелла. З хвилями Герца саме ядро теорії Максвелла, а саме струми зсуву та їх електродинамічні вплив, безсумнівно привернуло увагу електротехніків, які вже майже протягом двадцяти років фіксували його на сільноточной електротехніку "[20]. Однак створювана їм апаратура була ще недостатньо досконалою для практичного застосування.

Удосконалення експериментального обладнання

Після публікації результатів Герца розгорнулися дослідження по удосконаленню експериментального обладнання та розробки нових, більш простих і надійних способів отримання та реєстрації електромагнітних хвиль. "Не тільки професійні фізики, викладачі та вивчають фізику, але також електротехніки, що отримали наукову освіту, намагалися познайомитися з основними положеннями цієї теорії "[21]. Ці роботи фактично ще не виходили за межі експериментальної діяльності в природної науці, але вели до технічного використання електродинаміки. П.М. Лебедєв у своїй роботі 1895 "Про подвійному ламанні променів електричної сили "писав:" Після того, як Герц дав нам методи експериментально перевірити слідства електромагнітної теорії світла [...], природно з'явилася потреба робити його досліди в невеликому масштабі, більш зручному для наукових вишукувань "[22]. Саме ця діяльність і зробила можливою появу перший радіосигнали і радіоприймальної пристроїв, хоча вона і не виходила за межі детальної розробки та конкретизації теоретичної схеми електродинаміки.

Перш за все потрібно усунути основні недоліки вібратора Герца, у тому числі швидке затухання коливань та швидкий обгорання контактів. Перший був досить швидко усунений завдяки введенню трьох іскрових проміжків замість одного. Для зменшення обгорання контактів пропонували поміщати центральні сфери, що з'єднуються з зовнішніми сферами розрядом, в масляну рідина. Це дозволило збільшити довжину іскри, не поліруючи щоразу кульки, а також легко змінювати період коливань шляхом зближення або видалення обкладок конденсатора, включеного в первинний контур, або самих куль вібратора. Риги, наприклад, використовував для збільшення різниці потенціалів іскрового проміжку вазелін (мал. 7) [23].

Ще одним недоліком вібратора Герца була мала величина отримуваної іскри, що ускладнювало її реєстрацію. Пошуки більше надійного способу спостереження іскор вироблялися відразу багатьма дослідниками. В якості реєстратора ними використовувалася газорозрядна трубка, електроскоп, термоелемент і т. д. Однак найбільш перспективним виявився когерер - прилад для виявлення електричних коливань, дія його грунтувалося на зміні опору "поганого контакту" під дією електричних коливань в ланцюзі, частиною якої він був. "Когерер" (або "фріттер") був розроблений французьким фізиком Едуардом Бранлі. Когерер складався з скляної трубки, наповненої пресованими металевими тирсою (мал. 8) [24].

Бранлі показав, що електричний опір когерера, звичайно досить висока, стає нульовим, якщо поблизу з'являється іскра. Сам він не відразу помітив тут зв'язок з електромагнітними хвилями, але багато інших дослідників відразу ж використовували його ідею для бездротової телеграфії [25]. Когерер зі своєю здатністю раптово змінювати стан ізолятора на стан провідника був "повністю невизначеним конструктивним елементом "радіоприймача, який" не давав жодної можливості дати йому теоретичний опис "[26].

За допомогою когерера англійський учений та інженер Олівер Лодж продемонстрував відображення, заломлення і поляризацію електромагнітних хвиль. Як повідомляє сам Герц:

"Професор Олівер Лодж в Ліверпулі в ті ж роки, коли була зроблена мною описана робота, розглядав теорію грозового розрядника і при цьому провів низку дослідів з розряду дуже малих конденсаторів, які привели його до спостереження коливань і хвиль в проводах. Оскільки він діяв цілком на основі максвелловськой уявлень і досить наполегливо прагнув довести ці уявлення, поза сумнівом, якби я не випередив його, він також прийшов би до спостереження хвиль в повітряному середовищі і таким чином отримав би доказ поширення електричної сили в часі "[27].

Робота з когерером мала свої складності. Для повернення його в стан ізолятора тирсу у нього всередині було потрібно струшувати, для чого в ланцюг включався автоматичний Мішалки тирси. Спочатку Мішалки включали в ланцюг самого когерера, а потім у вторинну ланцюг з більш потужним джерелом енергії. Так виникло перше радіоприймальний пристрій. Його робота грунтувалася на тому, що прийшла електромагнітна хвиля робить металеву тирсу або нікелевий порошок провідником і таким чином активує допоміжний вторинний контур. "Олівер Лодж вже в початку 90-х рр.. зміг значно удосконалити обладнання Герца. Однак це обладнання все ще не виходить за межі лабораторного застосування "[28]. Марконі конструктивно поліпшив вже наявне обладнання, створив технологічну конструкцію. Для її виробництва та просування на ринок він заснував в 1897 р. компанію "Wireless Telegraphy and Signal", що поклала початок трансферту цієї нової техніки ( "телеграфу без проводів") в господарську сферу.

Цікаво порівняти описи дослідів Попова та Марконі. У книзі "Царство винаходів", вперше опублікованої в 1901 р., передача сигналів на відстань, здійснена Марконі, описується наступним чином [29].

У 1898 р. для проведення дослідів з телеграфом без проводів було обрано передгір'ї на південно-східному узбережжі Англії. (Перший досвід був проведений в 1896 р. на відносно невеликій відстані, приблизно в 13 км через Брістольський канал. - В.Г.) Це місце вже було і раніше пов'язано з історією електрики: там на маяку випробовували свої перші машини змінного струму Б. Хопкінсон і Адамc. "Саме перед цим маяком була споруджена щогла висотою в 350 м, складена з трьох частин, та приймає електричних хвиль, які є носіями бездротової телеграфії " (рис. 9). Станція складалася з великої котушки індуктивності, когерера і апарату для прийому телеграм (рис. 10) [30]. "Поліпшена конструкція дозволила зробити так, щоб приймальний апарат включався автоматично, як тільки передавалися депеші, і щоб тим самим станція завжди була готова до прийому телеграфних повідомлень. Прийнята телеграма викреслювати [...] у вигляді чітких точок і тире за допомогою спеціального олівця на що рухається паперової стрічці, крім того, можна було включати електричний дзвінок, за його сигналами телеграфіст міг приймати депешу безпосередньо на слух. Навіть недосвідчені телеграфісти за допомогою цього апарата могли досягти швидкості від чотирнадцяти до п'ятнадцяти слів за хвилину, а досвідчені - більше двадцяти ". Після того як успішно була здійснена зв'язок між англійською і французькою узбережжями на відстані 50 км, апарат вирішили надалі покращувати [31].

Що ж, власне кажучи, нового зробив Марконі, якщо все, що він застосував у своєму апараті, було відомо до нього?

"Вклад Марконі слід шукати в іншому напрямі. Насправді йому вдалося, на відміну від його попередників, за допомогою в принципі вже відомих заходів і на основі інтуїції щодо технічних характеристик прийти до функціонуючої цілого; достатнім фізичним освітою він, однак, не мав "[32]. Власний винахідницький внесок Марконі був мінімальним. "Якщо ставити питання щодо обладнання, то на нього легко відповісти: він привніс дуже мало в те, що вже існувало. [...] Він перевів вже зроблені іншими наукові відкриття в корисне і потенційно прибуткове пристрій. Говорячи аналітично, Марконі був заключній сходинкою в простої лінійної прогресії -- заключній в тому сенсі, що разом з ним і йому подібними експериментаторами (Поповим у Росії; Дюкрете у Франції; Слабі, Арко і Брауном в Німеччині; Стоуном, Фесседеном і де Форестом у США; до деякої міри Лоджем в Англії) лінія наукового прогресу, що веде свій початок від Фарадея і Максвелла до Герца, досягла тепер стадії комерційної експлуатації. Передача нового знання відбувалася до цієї точки виключно в один бік: від науки до техніки і потім до комерційного використання. Тепер, однак, зародився протилежний потік інформації, коли Марконі, прагнучи до досягнення все більшої відстані, вийшов за межі тієї сфери знання, в якій дослідження сучасних вчених могли б йому допомогти, і почав досліджувати проблеми, рішення яких у науки не було. Функція Марконі ставала більш складною. Крім використання вже наявного наукового знання для практичних цілей, він, немов в порядку обміну, став і сам пропонувати науці проблеми, які їй слід було вирішувати [...]

Як займається новими технологіями підприємець і раціоналізатор Марконі досяг тієї проблемної сфери, де наука не мала готових відповідей. Подібна постачання нової інформації з "сфери досвіду" виявилася б значно більш повільною, якщо її джерелом служили вчені, давно що займаються цією проблематикою, і, ймовірно, було б менше несподіваних результатів, якщо березня?? вони задовольнився б роботою з хвилями дуже короткою довжини. Слід зазначити, що Лодж у своїх експериментах і демонстраціях між 1894 і 1896 рр.. не знаходив нічого, що його дивувало б, ніяких явищ, які він як вчений вважав би аномальними або дивними. Марконі, навпаки, вже з 1895 р. почав йти від цього впорядкованого і добре організованого пасовища в область незвіданого. Розглянемо, наприклад, що йому було потрібно, щоб повністю зрозуміти отримані ним результати, оперуючи зі своєю новою антеною і когерером. Йому було потрібно створити теорію проектування антени, не вважаючи фундаментальної теорії лінійного диполя, тут нічого не було зроблено. Йому була потрібна теорія розповсюдження радіохвиль і особливо теорія, яка дозволила б йому розпізнавати і використовувати відмінності між характеристиками поширення різних діапазонів частот. Але такої теорії не існувало [...] Йому потрібна була також така теорія ліній передачі, яка допомогла б йому погодити його та приймає з антеною. У цій області були вироблені деякі емпіричні співвідношення, але систематично організованого знання не існувало. У кожній з цих областей робота Марконі полягала в генерації нових даних та проблем "[33].

Точно також експериментував в Росії з бездротовою передачею сигналів Олександр Попов: "Влітку 1897 Попов збільшив можливу відстань передачі. На кошти Морського міністерства Попов побудував нові прилади і досяг 5-кілометрової дальності передачі сигналу. Цей перший російський досвід з радіо, що мав в першу чергу військове значення, зберігався в таємниці, але відкрите при цьому властивість відбиття радіохвиль від предметів (а саме від кораблів) стало основою для майбутнього радара. У 1898-1899 рр.. Попов керував експериментами на Балтійському і Чорному морях і розробив спосіб перетворення прийнятих радіохвиль в звукові сигнали (раніше модно було їх реєструвати лише на папері). У 1900 р. дальність передачі повідомлень досягла вже 112 кілометрів "[34] (див. рис. 11) [35].

Чиновники того часу погано розуміли, чим займається Попов, і не на багато підтримували його роботу. Він помер у 1906 р. після черговий безглуздої розмови з міністром. Важливість його досліджень стали правильно оцінювати лише через деякий час після її смерті. У 1910 р. для розробки морських радіостанцій в Санкт-Петербурзі Морське міністерство Росії заснувало "радіотелеграфне депо" (пізніше стало радіотелеграфний заводом). Але дійсно серйозну державну підтримку радіотехнічні дослідження - як теоретичні, так і прикладні - отримають тільки в Радянський час. Такий же підтримкою буде користуватися і радіопромисловості.

Марконі, розраховуючи на комерційний успіх, активно користувався результатами інших дослідників і винахідників, демонструючи при цьому незвичайну кмітливість. Але дуже скоро виявилося, "що для досягнення більшої дальності передачі сигналів потрібно непропорційне уве