Александр Попов

Физико-математический факультет

Восемнадцати лет от роду Попов приехал в Петербург и подал ректору университета прошение о принятии его на математическое отделение физико-математического факультета. Блестяще сдав проверочные испытания, он был зачислен 31 августа 1877 г. студентом Петербургского университета.

Петербургский университет насчитывал тогда немногим более полувека существования – он основан в 1819 г. Для высшей школы этот период невелик – как Московский, так и Казанский университеты были старше Петербургского, но как раз в это время начался его расцвет. На многих факультетах зарождались, а на некоторых успели уже развиться научные школы и направления. Физико-математический факультет, охватывавший также химию и биологию, блистал лучшими профессорами. Достаточно назвать П. Л. Чебышева, А. М. Бутлерова и Д. И. Менделеева, лекции которых посещались не только студентами соответствующих специальностей, но и других факультетов.

Правда, физика, которой впоследствии посвятил себя Попов, таких глубоких корней тогда еще не имела. Но начало ее замечательного развития относится как раз ко времени пребывания Попова в Петербургском университете. Именно в это время начали свою деятельность еще молодыми преподавателями И. И. Боргман (1849–1914) и О. Д. Хвольсон (1852–1934); они были поборниками фарадее-максвелловского учения, что особенно сказалось на работах Попова и на всем его физическом мировоззрении. Научная атмосфера, в которую вошел Попов, описана Шателеном, прошедшим несколько позже ту же школу, что и русский изобретатель: «В университетские годы Попова во главе университетских физиков стоял маститый профессор Федор Фомич Петрушевский». Ф. Ф. Петрушевский, основатель и многолетний председатель Физического отделения Русского физико-химического общества, был в России первым профессором, кто ввел лабораторные занятия». Ближайший его ученик В. В. Лермантов, приват-доцент Петербургского университета, заведующий Физической лабораторией, писал о своем учителе: «Великой заслугой покойного Ф. Ф. Петрушевского было то, что он «вдохнул душу живую» в преподавание физики в нашем университете. До него физику только читали, как всякий другой предмет, нужный студенту для экзамена; Федор Фомич первый вовремя понял, что наступает время, когда умения, основанные на знании фактов этой науки, станут необходимыми для обыденной жизни».

Александр Попов. 1883 г.

В этот же период начинали свою преподавательскую деятельность в университете профессора И. И. Боргман, О. Д. Хвольсон, Н. Г. Егоров, Н. А. Гезехус и другие. В университетской физической лаборатории работали или незадолго перед тем кончившие университет, или кончавшие его молодые физики Н. Н. Хамонтов, А. И. Садовский, Ф. Я. Капустин – все будущие профессора. Физическая лаборатория университета была центром, где собирались университетские физики. В физической аудитории происходили и собрания Отделения физики Русского физико-химического общества, в котором принимали участие все физики и химики Петербурга, в той или иной степени интересовавшиеся наукой. В препаровочной при аудитории в перерывах между лекциями велись обычно длинные дискуссии по спорным вопросам физики. В эту среду профессоров, молодых лаборантов и студентов, интересовавшихся физикой, и попал Александр Степанович, начав работать в лаборатории. С ним вместе в университет и лабораторию поступил его близкий друг Геннадий Андреевич Любославский, впоследствии профессор Лесного института, деятельно помогавший Попову при его первых опытах с грозоотметчиком. На всех работавших в Физической лаборатории университета в те годы громадное влияние оказывал В. В. Лермантов, числившийся лаборантом, но на деле бывший главным руководителем лаборатории, задававшим тон всей ее жизни. Под руководством В. В. Лермантова Александр Степанович приобрел те навыки и выработал в себе то отношение к эксперименту, которые были характерны для него во всей его деятельности. Работая в физической лаборатории, Попов понемногу стал увлекаться электротехникой.»

Орест Данилович Хвольсон (1852–1934) – заслуженный профессор Петербургского – Петроградского – Ленинградского университета, в котором преподавал около 60 лет, почетный член Академии наук СССР. Учениками Хвольсона считали себя не только студенты высших учебных заведений, в которых он преподавал (кроме университета, в Электротехническом институте, на Высших женских курсах, в Институте путей сообщения), но все русские физики, учившиеся по его многотомному курсу, переведенному на многие иностранные языки. Академик С. И. Вавилов, воспитанник Московского университета, писал: «Уверенно можно сказать, что нет физика-исследователя в нашей стране, не прошедшего хвольсоновской школы».

Такую репутацию О. Д. Хвольсон заслужил еще до создания его курса. Начало ей положил цикл публичных лекций «Электричество и магнетизм». Он читал их в Соляном городке по поручению VI (Электротехнического) отдела Русского технического общества в студенческие годы А. С. Попова. На лекции О. Д. Хвольсона толпами приходили и учащаяся молодежь столичных учебных заведений, и люди, уже практически работавшие в области электротехники.

А. С. Попов, чьи углубленные интересы в области электричества проявились еще на студенческой скамье, посещал эти лекции и был одним из первых физиков-исследователей, прошедших хвольсоновскую школу.

Высшие электротехнические учебные заведения появились в России в конце XIX и в начале XX вв., а нужда в высококвалифицированных специалистах-электриках стала ощущаться гораздо раньше. Целые отрасли электротехники, как, например, проводная связь, электрохимия (гальванопластика), электрическое освещение, динамостроение, прочно входили в широкую практику и для своего обслуживания требовали людей с солидной научной подготовкой. Кадры таких специалистов пополнялись вначале выходцами из военно-морского ведомства и главным образом выпускниками университетских физико-математических факультетов. И в этом отношении Петербургский университет занимал ведущее место. Не только его воспитанники, но и профессора и преподаватели были близки к электротехнике. Упоминавшиеся выше Ф. Ф. Петрушевский, И. И. Боргман и О. Д. Хвольсон были, собственно, первыми преподавателями курса научных основ электротехники, носившего тогда название «Электричество и магнетизм».

Такова была научная обстановка, в которой оказался А. С. Попов с момента его приезда в Петербург.

Но, кроме научных занятий, приходилось думать и о том, как выжить. Большое облегчение могло принести освобождение от платы за право учения. Представив в правление университета выданное Пермской духовной консисторией свидетельство «о недостаточности средств» отца, Попов был, хотя и не сразу, освобожден от «платы за слушание лекций».

«Предъявитель сего, – читаем мы в этом документе, – сын священника Александр Стефанов Попов 18 лет. Отец его, священник Стефан Попов, состоит на службе настоятелем при Максимовской церкви, Турьинских рудников Верхотурского уезда, жалованье получает 215 руб., в квартирных 90 руб., в год; сверх того получает с благочиния за несение им должности благочинного 120 руб. в год, имеет собственный дом, не приносящий никакого дохода. Сестры предъявителя, как видно из документов Консистории, Анна и Августа, Пермским епархиальным начальством уволены в С.-Петербург сроком на один год от 31 минувшего августа для поступления в одно из тамошних женских училищ; Капитолина живет при отце. В удостоверение чего за подписанием и приложением казенной печати на основании вышеозначенных вполне известных сведений Пермской духовной консисториейю свидетельствуется, что сын священника Александр Стефанов Попов при своем содержании не в состоянии вносить в учебное заведение за слушание лекций положенного количества денег».

Затем Попов возбудил ходатайство о назначении ему стипендии. «Не имея достаточно средств для жизни в Петербурге, – писал он инспектору студентов, – прошу Ваше высокородие назначить мне стипендию. Свидетельство о состоянии моего отца находится в канцелярии университета».

Его просьба была также удовлетворена. Но и это еще не решало вопроса о материальном благополучии. С Поповым в Петербург приехали две сестры, которым надо было помогать. Пришлось заняться репетиторством. Для этого требовался соответствующий документ, который и был выдан ему Петербургским университетом: «На основании § 21 правил, по коим воспитанникам казенных высших и средних учебных заведений ведомства Министерства народного просвещения предоставляется право заниматься преподаванием в частных домах, выдано это свидетельство студенту Санкт-Петербургского университета физико-математического факультета 2-го курса Александру Стефанову Попову на право обучения в частных домах предметам гимназического курса».

VI отдел Русского технического общества

Но случайный и ограниченный заработок репетитора был недостаточен. Пришлось заняться также и мелкой журналистской работой, а на старших курсах и по окончании университета добывать средства уже электротехнической практикой. На этом поприще Попов приложил свои знания и силы, работая в составе петербургского Товарищества «Электротехник», которое занималось установкой электротехнического освещения, начавшего тогда широко распространяться. Об этом одном из первых русских электротехнических предприятий и участии в нем А. С. Попова мы знаем очень мало. М. А. Шателен, на глазах которого протекала деятельность этого предприятия, пишет:

«И тот ранний период своей деятельности Александр Степанович, заинтересовавшись электротехникой, поступил на службу в образовавшееся тогда в Петербурге общество «Электротехник». Это товарищество устраивало дуговое электрическое освещение в садах и общественных учреждениях, применяя главным образом дифференциальные лампы Чиколева, строило небольшие частные электростанции. В дальнейшей оно устроило в Петербурге электрическую станцию общественного пользования, помещавшуюся в барке на Мойке вблизи пересечения реки с Невским проспектом. В 1880 г. товарищество объявляло, что оно принимает на себя устройство электрического освещения вокзалов, железных дорог, типографий, фабрик и мастерских, гостиниц, ресторанов, магазинов, клубов, театров, садов, площадей, мостов и улиц в городах и т. п. На объявлениях товарищества изображалась дифференциальная лампа Чиколева. В тексте объявления пояснялись преимущества этой лампы, причем одним из главных достоинств выдвигалось то, что «дифференциальные лампы представляют в настоящее время наивысший предел дробления источников электрического света с вольтовой дугой, что электрическое освещение дифференциальными лампами дешевле всякого другого освещения и, наконец, что каждая лампа силою света в 300–350 нормальных спермацетовых свечей требует около ½ лошадиной силы».

Уже в 1882 г. товарищество организовало прием абонентов и объявляло, что «Центральный электрический павильон товарищества с запасными силами и электрическими машинами вполне обеспечивает потребителям справное освещение и совершенно исключает возможность погасаний». Товарищество принимало на себя электроснабжение «в районе Невского проспекта от Аничкова моста до Большой Морской» по цене за большие лампы в 300–350 свечей по 35 коп. в час, а за малые (лампы накаливания) в 16 свечей по 3 ½ коп. в час, а в 8 свечей по 2 коп. в час.

На службу Товарищества «Электротехник» поступил А. С. Попов. Ему приходилось заниматься монтажными работами, а также эксплуатацией мелких электрических станций, которые сооружало товарищество. Условия эксплуатации были часто довольно оригинальными. Так, при эксплуатации освещения одного из увеселительных садов Петербурга, где Попову приходилось регулировать напряжение динамо-машины изменением числа оборотов, роль вольтметра за неимением электроизмерительных приборов, как вспоминал впоследствии сам великий электротехник, играл мальчишка, стоявший около фонарей и кричавший Попову «поддай», когда фонари начинали гореть, по его мнению, слишком тускло.

«Навыки, полученные на работе в Товариществе «Электротехник», оказались очень полезными А. С. Попову многим позже, когда он заведовал ярмарочной электрической станцией в Нижнем Новгороде».

Годы пребывания Попова в университете совпадают со временем появления в России электротехнической общественности и первого ее печатного органа – журнала «Электричество». В 1880 году по инициативе ряда русских пионеров электротехники, во главе с В. Н. Чиколевым в Русском техническом обществе был создан новый отдел – VI, который занимался разработкой недавно возникшей новой области техники – электротехники. Цель этого общества состояла в том, чтобы объединить разрозненные силы изобретателей и исследователей коллективными усилиями, взаимной информацией и обменом опытом содействовать процветанию в нашей стране этой мало еще известной области техники.

Задачи, стоявшие перед VI отделом, были сформулированы одним из его создателей, пионером русской электротехники А. Н. Лодыгиным: «С одной стороны, получать, сообщать, путем общих обсуждений проверять имеющиеся у каждого из нас технические сведения и путем взаимной помощи увеличивать наши сведения, разрабатывая и разрешая вопросы, встречающиеся в технике, с другой стороны, служить центром, к которому могли бы притекать из публики вообще и из которого должны истекать в публику все практические сведения и вопросы по технике, равно интересные как для нас, так и для публики… Чем энергичней мы будем идти к этой цели, тем живее будет наше общество и тем больший интерес будет представлять его существование как для нас, так и для всей публики вообще».

Первыми важными шагами VI отдела были организация электротехнической выставки и издание журнала.

Оба эти мероприятия сыграли исключительно важную роль в истории электротехники в России. И организация выставки, и издание журнала преследовали одну и ту же цель – привлечь внимание русской общественности к новой области техники, создать наиболее благоприятные условия ее развития и вместе с тем показать, что в России трудами ученых и изобретателей подготовлена почва, на которой возникли важнейшие достижения мировой электротехники, что в стране имеется достаточное количество подготовленных специалистов, способных браться за разрешение самых сложных и актуальных задач, стоящих перед электротехникой.

Надежды, которые возлагали создатели VI отдела на выставку и печатный орган, вполне себя оправдали. Журнал «Электричество» неизменно выполнял обязательство, которое взяла на себя редакция. Оно изложено в передовой статье первого номера журнала, где мы читаем: «Журнал наш предназначается служить открытою трибуною для всех, которые своими трудами принимали участие в успехах электричества и применениях его в искусствах, промышленности и в общежитии».

В этом же номере журнала мы находим и отчет о выставке. Это была первая электротехническая выставка в мире. Ни в одной стране электротехники не решались еще собрать воедино все достижения в этой области и демонстрировать их перед широкой публикой. «Надо было обладать большой смелостью, – пишет М. А. Шателен, – чтобы рискнуть на организацию такой специальной выставки в такой отсталой в промышленном отношении стране, как тогдашняя Россия, когда подобных выставок не организовывали даже в гораздо более развитых в промышленном отношении странах; первая электротехническая выставка была организована в Париже лишь в 1881 г., то есть годом позже».

Тем не менее успех выставки, организованной VI отделом, был незаурядным. В упоминавшейся передовой статье первого номера журнала «Электричество» отмечается: «Интерес к новой силе у нас стал сильно возрастать в последнее время, чему доказательством может служить то значительное число посетителей, ежедневно, с утра до вечера, наполнявших залы бывшей в текущем году первой в России электротехнической выставки, несмотря на то, что она не представляла, да по новизне дела не могла еще представить полной картины завидного положения, по праву занимаемого уже в наш век электричеством».

Выставка состояла из восьми отделов: телеграфия и телефония, электрическое освещение и электромеханика, электричество в военном и морском деле, гальванопластика, электричество в учебном деле, электрические измерительные приборы, электротерапия и, наконец, литература и графический материал по электротехнике. В этих отделах были представлены труды русских изобретателей: Яблочкова, Лодыгина, Чиколева, Булыгина, Лачинова, Ковако, Рихтера, Рагозина, Крестена, Алексеева, Теплова.

Посетитель выставки мог не только обозревать экспонаты, но и глубже знакомиться с ними. Выставку обслуживали крупные специалисты-изобретатели, инженеры и ученые, среди которых мы находим имя выдающегося русского химика А. М. Бутлерова. Они давали «специальные объяснения с опытами». Выставка не только полностью окупила себя, но дала значительный доход (свыше тысячи двухсот рублей), составивший основной фонд первого электротехнического журнала.

Студент Александр Попов активно участвовал в организации выставки, выступая в качестве «объяснителя». Он уже обладал тогда достаточными познаниями в области электротехники, добытыми, впрочем, исключительно самообразованием. Его однокурсник Е. Коринфский отмечает, что Александра Попова особенно интересовали вопросы применения постоянного переменного тока высокого напряжения.

Как отмечает В. К. Лебединский, который учился несколько позже в том же университете и был лично хорошо знаком с Поповым: «Университетские учителя научили думать, приоткрыли книгу науки; их ученикам захотелось понять лучше учителей».

«В редакции "Электричество", помещавшейся в квартире Л. И. Смирнова, часто собирались деятели русской электротехники, много говорили, советовались и спорили о делах журнала, а затем радушный, гостеприимный хозяин обычно приглашал нас к столу, и в совершенно неофициальной обстановке начинались дружеские беседы, нередко опять же на темы, касающиеся журнала и вопросов современной электротехники. Именно здесь я имел случай впервые встретиться или ближе познакомиться с целым рядом выдающихся лиц, поработавших в области теории и практики электричества. Среди них были: А. С. Попов, В. Н. Чиколев, Д. А. Лачинов, Н. Г. Егоров, И. И. Боргман, М. А. Шателен, В. К. Лебединский, А. Л. Гершун, А. А. Воронов, Н. Н. Георгиевский, Ч. К. Скржинский, Имшенецкий и др.».

Характерным является то, что в этом перечне мы находим одновременно именно как учителей Попова, так и младших его современников. Несмотря на различие в возрасте и в занимаемом положении, это была дружная семья русских электротехников. В их среду Попов вступил еще в студенческие годы и оставался неразрывно с ней связан до конца своих дней. Широко открывая двери перед всеми интересующимися новой областью техники, VI отдел Русского технического общества особенно привлекал к своей деятельности молодежь. Попов принадлежал к этой группе молодежи. К окончанию курса он уже был не только физиком с университетским дипломом, но и зрелым высокообразованным инженером-электриком.

Новая жизнь. Курсистка

Университет Александр Попов окончил с большим успехом: «…выслушав полный курс наук по математическому разряду физико-математического факультета и показав на испытаниях следующие познания: по математике, механике, физике, физической географии и неорганической химии – отличные, в богословии, астрономии, геодезии и немецком языке – хорошие», он был выпущен со степенью кандидата, присужденной ему Советом университета 29 ноября 1882 года.

Раиса Алексеевна Попова (урожденная Богданова), жена А. С. Попова. 1894 г.

Его кандидатская диссертация (то что теперь называется дипломная работа) на тему «О принципах магнито– и динамоэлектрических машин постоянного тока» получила следующее заключение профессора П. П. Фан-дер-Флита: «Диссертацию господина Попова нахожу вполне удовлетворительной; это весьма обстоятельная и добросовестно выполненная работа». Благодаря такому отзыву, а также превосходно сданным экзаменам, Попов был «признан достойным ученой степени кандидата».

Перед двадцатитрехлетним молодым человеком открылся путь к научной деятельности; он был оставлен при университете «для приготовления к профессорскому званию». С оставлением при университете, казалось, открылась блестящая карьера для начинающего ученого. Но путь к профессуре не был ни прямым, ни легким. Число штатных преподавателей было весьма ограничено. Кафедра физики, как и остальные кафедры, никогда не имела в своем составе более двух штатных профессоров, а приват-доценты обеспечивались материально при поручении им обязательных курсов, что случалось только на многолюдных факультетах, как, например, на юридическом.

А. С. Попов с женой после регистрации брака

К моменту окончания университета Попов был уже семейным человеком. Раиса Алексеевна Попова, урожденная Богданова, родилась 28 мая (9 июня по новому стилю) 1860 года. Ее отец, известный юрист Алексей Иванович Богданов, в 1878 году переехал в Петербург. Он очень заботился о том, чтобы его дочь получила высшее образование. В то время женские гимназии не давали полного среднего образования, и для поступления в высшее учебное заведение девушкам необходимо было сдать экзамены на аттестат зрелости при мужской гимназии. Алексей Иванович Богданов дал объявление в газете, что ищет репетитора для подготовки к экзамену на аттестат зрелости. По объявлению пришел студент второго курса физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета. Он начал заниматься с Раисой Алексеевной. В это время скоропостижно скончался ее отец Алексей Иванович Богданов, оставив семью без средств.

Молодой ученый безвозмездно занимался с Раисой Алексеевной. Она успешно сдала как экзамены на аттестат зрелости, так и вступительные экзамены на только что организованные Высшие женские медицинские курсы при Николаевском военном госпитале. Впоследствии эти курсы были преобразованы в Женский медицинский институт, ныне Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова.

18 ноября 1883 г. в церкви Косьмы и Дамиана лейб-гвардии саперного батальона Александр Степанович Попов обвенчался с Раисой Алексеевной Богдановой.

Вплоть до окончания института в 1886 году Раиса Алексеевна жила в Петербурге, а сам Попов в Кронштадте. По случаю окончания института Раиса Алексеевна получила серебряный значок «Женщина – врач».

К 1883 году Попов был уже вполне зрелым ученым. В это время было опубликовано его первое научное исследование «Условия наивыгоднейшего действия динамо-электрической машины». Профессор А. А. Петровский, свидетель научной деятельности А. С. Попова, впоследствии так писал об этой работе молодого ученого: «Ясная и определенная постановка вопроса, короткий и простой прием решения, наглядно и изящно представленные результаты – все говорило о недюжинных способностях автора…»

Но Александру Попову пришлось оторваться от непосредственной близости к университету. В 1883 году в Минном офицерском классе в Кронштадте оказалась вакантной должность преподавателя. Она была предложена Попову, и он ее занял. Двадцатичетырехлетний молодой человек начал работать в учебном заведении, зарекомендовавшем себя к тому времени как замечательная школа военных электриков, моряков, обладавшая к тому же лучшей в России лабораторией.

Минный офицерский класс. «Гальваническая команда»

Лучшие годы своей недолгой жизни Попов провел в училище, которому суждено было стать колыбелью радио. Здесь он работал восемнадцать лет – с 1883 по 1901 год. Пришел он сюда юношей, не имеющим еще твердой опоры в жизни, а покинул стены Минного офицерского класса признанным ученым, прославившим отечественную науку вкладом всемирно-исторического значения. Этот период жизни Попова представляет исключительный интерес не только в биографии изобретателя радио, но и в истории учения об электричестве и его практического применения.

Минный офицерский класс занимает видное место не только в истории Военно-морского флота, но и в истории русской электротехники, как одно из первых русских специальных электротехнических учебных заведений. Школа эта для своего времени была прекрасно оборудована и успешно готовила квалифицированные кадры; ближайший сотрудник Попова, его ассистент Н. Н. Георгиевский, впоследствии профессор, следующими словами характеризует названное учебное заведение: «Минный офицерский класс и минная школа при нем являлись одной из первых в России электротехнических школ вообще и первой в Морском ведомстве в частности. Конечной целью класса была подготовка специалистов по минному делу и по электротехнике; постановка преподавания общеобразовательных предметов была там значительно шире и серьезнее, чем во многих школах подобного рода более поздней формации… Минные офицеры зарекомендовали себя не только во флоте. Многие из окончивших Минный офицерский класс были видными работниками в электротехнической промышленности».

Такого положения училище достигло благодаря тому, что в качестве преподавателей были приглашены лучшие силы столицы. Физику, например, читал Ф. Ф. Патрушевский, занимавший кафедру в университете и возглавлявший Физическое отделение Русского физико-химического общества.

Уже в первые годы существования Минного офицерского класса создалась замечательная традиция. Ежегодно 1 октября со всех морей съезжались в Кронштадт морские офицеры, бывшие слушатели Минного класса, и в Кронштадтском морском собрании устраивался праздничный вечер, в котором минные специалисты делились опытом своей службы на флотах. Часто этот обмен мнениями выливался в настоящую дискуссию, в которой принимали участие даже представители высшего морского командования. В результате этих своеобразных научно-технических конференций вводились все новые улучшения в минное дело, и слава русского минного оружия гремела по всему свету, русский флот обязан Минному классу не только расцветом минного дела, но и внедрением электричества на кораблях.

Занятия в классе 1 октября 1874 года начались именно с первой лекции «Экспериментального и практического курса электричества, гальванизма и магнетизма» Ф. Ф. Петрушевского, на которой присутствовали высшие чины флота. Профессор имел ассистента, руководившего практическими занятиями и производившего опыты на лекциях. Место ассистента занимал А. С. Степанов, который впоследствии заменил Ф. Ф. Петрушевского, из-за болезни вынужденного отказаться от курса, читанного им в течение шести лет – до 1880 года. За это время он создал первоклассный физический кабинет, оборудованный лучшими образцами физических приборов, изготовлявшихся в России и за границей. Н. Н. Георгиевский, заведовавший впоследствии кабинетом, писал: «Забота о хорошей постановке преподавания в классе имела следствием создание при классе, пожалуй, лучшего в то время в России по разнообразию и подбору приборов физического кабинета почти исключительно по курсу электричества и магнетизма, ежегодно пополнявшегося за счет специально ассигнованных на это средств. При классе имелась библиотека, в которую выписывались, между прочим, все наиболее крупные иностранные журналы по физике и электротехнике».

Электрическое освещение в грандиозных для того времени масштабах было применено в 1883 г. при иллюминации Кремля во время коронования Александра III как раз воспитанниками Минного офицерского класса и школы. Об этой неслыханной тогда еще работе в «Материалах к истории Минного офицерского класса и школы» записано: «Электрическая иллюминация Московского Кремля в 1883 году, исполненная минными офицерами и нижними чинами-минерами без всякой посторонней помощи, показала, на какой высоте стояли сведения по электротехнике чинов в минной специальности. За эту работу в то время мало кто мог взяться. Кроме чувства национальной гордости, появляющегося из сознания, что эта колоссальная работа была исполнена верными русскими людьми, она дала такое сбережение, которое окупило расходы государства на Минный офицерский класс: вместо 1 000 000 рублей, которые просил один из предпринимателей американец, электрическая иллюминация обошлась со всеми расходами около 70 000 рублей».

В 1881 году Минный класс принял участие в Парижской электротехнической выставке. На выставку были посланы сконструированные сотрудниками класса динамо-машины, морской сигнальный фонарь со «свечой Яблочкова» и оригинальные дуговые лампы с двумя парами углей. За свои работы Минный класс получил на выставке почетный диплом.

Практическое применение электрической энергии оказалось чрезвычайно важным для специально военных целей и прежде всего в морском деле. Уже в 20–30-х годах, когда электротехника была еще в зародыше, обнаружилось, что электрический ток может быть использован во взрывном деле. Первые опыты в этой области связаны с именами известных пионеров русской электротехники – П. Л. Шиллингом (1786–1837) и Б. С. Якоби (1801–1874). Войны, которые пришлось вести России в XIX веке особенно на море, показали громадное значение электротехники в военном деле. Первые отряды русских военных электротехников именовались «гальваническими командами», а специалисты, имевшие дело с электрическими запалами, – «гальванерами». Понятно почему именно в сухопутной армии и во флоте появились учебные заведения нового типа, среди которых Минный офицерский класс занимал выдающееся место.

На Александра Попова было возложено «ассистирование на лекциях по электричеству, читаемых А. С. Степановым, практические занятия по гальванизму на основном курсе, практические занятия и чтения по высшей математике на дополнительном курсе и заведывание физическим кабинетом».

Училище, в которое поступил А. С. Попов, готовило специалистов по минному делу и электротехнике. Многие из его воспитанников пополняли кадры русских электротехников, так как подготовка этих кадров началась именно в военном ведомстве. Инициатором этого дела был один из первых русских ученых-электриков академик Борис Семенович Якоби, который трудился как над усовершенствованием электрического телеграфа, так и над приложением электричества к минному делу. При нем были созданы так называемые гальванические команды; с них и началась подготовка специалистов – военных электротехников. Минный офицерский класс был основан в 1874 г. т. е. за девять лет до прихода в него Попова.

Минный офицерский класс имел собственный печатный орган – «Известия Минного офицерского класса». Здесь были напечатаны статьи Попова «Об индукционных весах Юза» и «Программа повторительных чтений по дифференциальному и интегральному исчислениям».

Общая подготовка, полученная Поповым на физико-математическом факультете, позволила ему взять на себя чтение курса физики, а затем и некоторых курсов электротехники. В ходе своих занятий со слушателями Попов стал одним из создателей нового курса электротехники, а затем и радиотехники.

Беседка (реконструкция) в саду Минного офицерского класса, где проводил опыты А. С. Попов

Уже через год после поступления А. С. Попова в Минный офицерский класс, в котором он выполнял обязанности ассистента, ему поручили вести самостоятельный курс по электричеству. Таким образом, когда ему было 25 лет, через год после окончания университета, он взял на себя и обязанности, которые недавно выполнял его университетский учитель, признанный глава русских физиков. Чтение курса не освободило, однако, Попова от возложенных на него вначале обязанностей. Он продолжал «Повторительные чтения по дифференциальному и интегральному исчислениям», заведовал физическим кабинетом и вел практические занятия по электричеству и магнетизму.

Попов одним из первых в России разработал курс динамо-машин и электродвигателей, ставший обязательным для слушателей класса. Работая в учебном заведении прикладного характера, Попов придавал практическое направление читавшемуся им курсу физики. Курс этот даже официально носил название «Практическая физика».

Злые шутки электрической свечи

Время, когда А. С. Попов появился в Кронштадте, было для флота переломным. Устарелые деревянные корабли вытеснялись новейшими стальными плавучими крепостями. На кораблях устанавливались электромоторы, устраивалось электрическое освещение «свечами Яблочкова».

«К 1889 году, – рассказывает бывший его ассистент профессор Н. Н. Георгиевский, – ни один крупный вопрос, так или иначе соприкасавшийся с областями физики и в особенности электротехники, не решался в морском ведомстве без участия Александра Степановича Попова. Также быстрое завоевание авторитета в морской среде, помимо солидной подготовки и солидных теоретических знаний, объяснялось также и тем обаянием, которое производил А. С. Попов на всех, соприкасавшихся с ним, серьезным отношением к тем вопросам, которые ставились ему на разрешение, и постоянной готовностью идти навстречу в разрешении и освещении этих вопросов. Лично он никогда не стремился выдвинуться, но всегда выходило так, что, несмотря на то, что основные курсы в классе были в руках других преподавателей, за советом обращались не к этим последним, а именно к нему».

У корабельных специалистов было немало причин для того, чтобы обращаться к Попову за советом и помощью. Они не имели еще достаточного опыта; да и электричество было еще слабо изучено. Часто морские офицеры, заведовавшие корабельным электроустановками, не могли разобраться в новой технике. То «отказывался» работать электромотор, то без всякой видимой причины «капризничала» динамо-машина, то сами собой разряжались аккумуляторы.

Особенно много хлопот доставляли «свечи Яблочкова» – особые электрические дуговые лампы. Нередко при включении электрического освещения происходили короткие замыкания: между проводами и стальными переборками корабля вспыхивали целые снопы искр, а корабль наполнялся смрадным запахом горящей изоляции. «Злыми шутками электрической свечи» называли это явление моряки. В довершение всего на кораблях разом гасли все «электрические свечи» и приходилось вновь возвращаться к освещению при помощи сальных свечей масляных коптилок. Сколько ни бились минные офицеры, которые заведовали корабельными электроустановками, им не удавалось избавиться от таинственных электрических искр. В конце концов они обратились за помощью к Попову. Вопрос оказался новым даже для него. Было ясно, что происходит самое обыкновенное короткое замыкание. Но почему оно происходит, почему возникают искры и пробивают надежную изоляцию – было совершенно непонятно.

Пытливый изобретатель ревностно взялся за изучение странного явления. Он довольно быстро нашел технические причины появления таинственных искр и разработал способ ликвидации этого явления, крайне опасного для боевого корабля, нагруженного взрывчатыми веществами. Попов производил опыт за опытом, изучая электрическую искру – эту миниатюрную молнию.

Всего несколько лет прошло с того времени, когда ученые окончательно выяснили, что искры сопровождаются быстрыми электрическими колебаниями. Один из ученых высказал смелую мысль, что при быстрых электрических колебаниях должны возникать особые электромагнитные волны. Но никто еще не сумел уловить эти невидимые волны. Многие ученые даже сомневались в их существовании. Попов принадлежал к числу тех немногих передовых ученых своего времени, которые были убеждены в существовании электромагнитных волн.

Эти никем не уловимые волны были такой захватывающей тайной природы, что, столкнувшись с ней, молодой энтузиаст науки уже не мог оторваться от исследований в этой области. Он часами просиживал в физическом кабинете над гудящей индукционной катушкой, между шариками разрядника которой с треском сыпались бесконечные электрические искорки. Он до рези в глазах всматривался в них, силясь разгадать тайну. Эти искры несомненно излучали электромагнитные, но неуловимые волны. Какие только опыты не производил неутомимый исследователь. Но природа не раскрывала тайны электрической искры. Он проверял приборы и находил в них какую-нибудь неисправность. Приходилось начинать все сначала.

Неудачи не останавливали Попова. Наоборот, чем больше препятствий стояло на пути к разрешению научной задачи, тем упорнее работал он, тем сильнее было его стремление постичь тайну природы.

Так, в первые же годы своей службы в Минном классе, в самом начале восьмидесятых годов девятнадцатого столетия, начал Попов изучение той области физики, которой посвятил всю свою жизнь, – области быстрых электрических колебаний, из которой вскоре возник новый самостоятельный отдел науки – учение об электромагнитных волнах. Уже в то время ученый серьезно задумывался над тем, как бы поставить электромагнитные волны на службу человеку. Так Попов встал на тот путь, который привел его к изобретению радио.

Преподаватели и слушатели Минного класса сделали много изобретений. Отметим только те из них, которые непосредственно касаются электротехники. В 1878 году специалисты класса разработали всю систему электрического оборудования боевых кораблей. В 1883 году в электротехнической лаборатории Минного класса был выработан новый тип аккумулятора, принятый на вооружение флота под названием «аккумулятор Минного класса». В том же году преподаватель класса Тверитинов построил «электрический катер», приводившийся в действие электрическим током. В следующем, 1884 году электрики класса впервые в мире электрифицировали воздушный шар. В это же время в классе было разработано остроумное приспособление для сигнализации судовыми прожекторами. Наконец, в Минном классе прошла основная изобретательская деятельность А. С. Попова, создавшего не только радио, но и целый ряд электротехнических и физических приборов и аппаратов.

Электромагнитные волны. «Лучи Герца» в действии

Тайны электромагнитых излучений электрической искры волновали известнейших физиков всех стран, они посвятили им многие годы упорной исследовательской работы.

Начало изучению электрической искры положил профессор анатомии в Болонье Луиджи Гальвани (Lug Galvan, 1737–1798) и его молодая жена Лючия Галеаци 26 апреля 1786 года, когда препарировали лягушку, одновременно извлекая искры из электрической машины. Сочинением Гальвани «О влиянии электрических сил на движение мускулов животных» заинтересовался Алессандро Вольта. После восьми лет упорного изучения электрических явлений Вольта в 1799 году изобрел гальванический элемент и батарею, так называемый вольтов столб. В 1802 году физик Раньози открыл, что гальванический ток отклоняет свободно подвешенную намагниченную иголку. Этим было положено начало новой науке – электромагнетизму. Это явление особенно тщательно изучал французский физик Андре Мари Ампер. 18 сентября 1820 года он сообщил во Французской академии наук свое знаменитое «правило пловца». В 1823 году англичанин Вильям Стерджон изобрел электромагнит. Это открытие было применено на практике русским ученым Якоби. Он в 1834 году изобрел первый применимый электродвигатель, установив его на своем «электрическом судне».

Однако лишь телеграф приблизил электричество к жизни. Первый «электрикомагнитический телеграф» изобрел русский ученый Павел Львович Шиллинг в 1830 году. Этому изобретению предшествовал в 1812 году применение Шиллингом электрического тока для взрыва на расстоянии подводных мин.

В 1835 году телеграфные аппараты Шиллинга были установлены в кабинете Николая I в Зимнем дворце и на квартирах царских приближенных.

Аппарат Шиллинга послужил прототипом для создания целой серии так называемых стрелочных телеграфов, но все они были несовершенны. Надежный телеграфный аппарат и простой код изобретает американский художник Самуэль Морзе в 1840 году. Именно телеграфный аппарат Морзе применил А. С. Попов в своем радиоприемнике.

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, это открытие легло в основу современной электротехники. Через тридцать лет, в 1863 году, Джеймс Клерк Максвелл продолжил работу Фарадея и предположил, что свет – это электромагнитные волны особой длины. В 1888 году Генрих Герц впервые на опыте доказал правильность электромагнитной теории Маквелла и подтвердил, что световые и электромагнитные волны подчиняются одним и тем же законам. Герц сконструировал вибратор – излучатель электромагнитных волн и резонатор – приемник этих волн, он описал это в своей первой работе, носящей название «О весьма быстрых электрических колебаниях».

Резонатор Герца ученые назвали «электрическим глазом», а открытые электромагнитные волны – «лучами Герца». Луч по-латыни – радиус, излучение электромагнитных волн иначе называется радиацией. Отсюда и произошло название «радио».

Попов не сомневался в правоте Максвелла. Он был взволнован открытием Герца совсем по другой причине. Это открытие давало в его руки то оружие, с помощью которого он сможет еще успешнее вести исследования в своей любимой области «быстрых электрических колебаний».

«В это время, – пишет профессор В. К. Лебединский, – в Петербургском университете были два физика, близко интересовавшиеся этими новыми вопросами: И. И. Боргман и Н. Т. Егоров. Проф. Егоров с большим увлечением и настойчивостью обратился к воспроизведению опытов Герца; при этом он копировал установку до мелочей. Каковы были достижения, можно себе представить из следующего факта: когда он демонстрировал (1889 г.) их на заседании Физического общества, то никто из присутствовавших, несмотря на полную темноту в помещении, не видел того, что ожидалось (искорки в резонаторе Герца); тогда председательствующий подошел к прибору и, всмотревшись, констатировал, что действительно явление происходит.

Во второй раз Егоров демонстрировал опыты Герца в актовом зале университета, на съезде естествоиспытателей. Зал был переполнен: «лучи Герца» стали уже тем первым поражающим открытием физической науки, за которой на пороге XX века последовали два других (лучи Рентгена и радио); новое в науке захватывало уже широкие слои масс. «Опять требовалась совершенная темнота, и мне уже не пришлось увидеть результатов эксперимента, так как, исполняя обязанности «студента-распорядителя», я был поставлен с наружной стороны двери, чтобы не допустить ни на одну секунду света при их открывании напирающей толпой».

Велико было удивление ученых, когда скромный молодой физик Александр Степанович Попов – ему тогда было всего 30 лет – этой же весной и в том же зале, где демонстрировал свои опыты профессор Егоров, стал производить эксперименты с электромагнитными волнами при полном дневном освещении.

Попов свои лекции и доклады богато иллюстрировал опытами, и его, конечно, не могла удовлетворить заметная только в лупу искорка резонатора. Он искал более действенный способ обнаружения «лучей Герца». Русский изобретатель произвел десятки опытов. Он испробовал всевозможные формы вибраторов и резонаторов. Наконец, он сконструировал приборы, вполне пригодные для лекционного демонстрирования опытов с электромагнитными волнами. Эти приборы состояли из вогнутых параболических зеркал-рефлекторов. Рефлекторы в этих приборах имели высоту около 40 сантиметров, тогда как в приборах Герца их высота достигала 2 метров. Вместо одной искры, получаемой в вибраторе Герца, прибор Попова давал сразу три искры.

Теперь уже не требовалось больше затемнять аудиторию и пользоваться лупой для наблюдения искорки в резонаторе. Искра получалась настолько яркой, что она была видна при дневном свете.

Прежде всего присутствовавших поразили приборы Попова. Громоздкие копии аппаратов Герца, которыми оперировал Егоров, были доставлены на ломовой подводе. Свои приборы Попов принес в небольшом чемодане. Гениальный ученый не только значительно уменьшил размеры приборов Герца, но и усовершенствовал сами приборы.