Достижения белорусских ученых в открытии беспроводной связи с помощью электромагнитных волн: Наркевич-Иодко и его изобретения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Факультет телекоммуникаций

Кафедра систем телекоммуникаций

Дисциплина: Радиовещание и электроакустика

Пояснительная записка к курсовому проекту

на тему

Достижения белорусских ученых в открытии беспроводной связи с помощью электромагнитных волн: Наркевич-Иодко и его изобретения

БГУИР КП 1-45 01 02 014 ПЗ

Студенты: гр. 862901

Левицкая А.И., Левицкий А.В.

Руководитель: кандидат технических наук,

доцент кафедры СТК

Шалатонин В.И.

Минск 2011



Содержание

Введение

1. Биография

2. Научная деятельность

2.1 Метеорология

2.2 Градоотводы

2.3 Влияние электричества на рост растений

2.4 Электрография

2.5 Использование электричества для диагностики и лечения болезней

3. Регистрация электрических сигналов на расстоянии

4. Практическое значение исследований

Заключение

Список использованных источников

Введение

Открытия и изобретения живут не всегда долго. Одни забываются очень быстро, другим судьба дает долгую жизнь, пока новое открытие не перечеркнет или дополнит, а может, и поглотит его. Особое место в истории науки и техники занимает радиоприёмник и радиопередатчик, которые составляют основу системы радиосвязи. На пороге создания радиосвязи были многие ученые, но только единицы завершили начатые исследования.

Очень близко подошел к этой проблеме американский изобретатель Томас Эдисон. Проводя эксперименты с большим электромагнитом, Т. Эдисон увидел небольшие искорки, которые проскакивают между металлическими предметами в комнате. В 1875 г. он установил, что искорки не влияют на электроскоп с золотыми листочками и предположил о наличии некой "эфирной силы", считая искорки не электрического происхождения.

Другой американский изобретатель, Элиху Томсон, проведя опыты с катушкой Румкорфа, доказал, что электромагнитные волны передаются через пространство. После этого Э. Томсон сделал установку с резонаторами, которая позволяла установить волновую природу электромагнитных волн, создаваемых разрядником. Доказав неправомерность утверждений об "эфирной силе", Э. Томсон этим и удовлетворился.

Через 17 лет немецкий физик Генрих Герц сделал мировое открытие, экспериментально доказав наличие электромагнитных волн в пространстве. Он ограничился научным результатом открытия и не сделал шагов к практическому его использованию. В итоге, за него это сделали другие.

В истории создания "телеграфа без проводов" нельзя не вспомнить крупного сербского изобретателя Николу Тесла. Его изобретения способствовали возникновению радиосвязи, среди них есть источник высокочастотных токов, антенна, резонансные контурные катушки индуктивности, устройства для тушения искры в разряднике. В 1893 году Тесла построил первый волновой радиопередатчик, опередив Маркони на несколько лет. В 1943 году Верховный суд США подтвердил первенство Теслы в этом изобретении. Но Н. Тесла не создал радиосвязь, а только способствовал её появлению. Он верил в появление "телеграфа без проводов" и высказывал фантастические идеи для конца ХIХ века: "После того как осуществят сигнализацию с любой точки на любую другую точку Земного шара, следующим шагом будет посылка сигналов к другим планетам". Это было сказано летом 1894 г.

Очень близко к решению данной проблемы подошел английский ученый Оливер Лодж, член Лондонского королевского общества. О. Лодж ввел название "когерер" прообраза современного детектора. Но, невзирая на значительные научные результаты в области "телеграфа без проводов", О. Лоджу не суждено было воплотить их в практически пригодную систему передачи информации с помощью электромагнитных волн. Его исследования остались в рамках научной лаборатории.[19]

В 1894, заинтересованный открытием Г. Герца, итальянский ученый Гульельмо Маркони ставит опыты по передаче сигналов на короткие расстояния с помощью электромагнитных волн. Используя вибратор Герца как передатчик, когерер Бранли в качестве приемника, и электрический звонок, находящийся на другой стороне лужайки, Маркони удаётся передать сигнал.

К середине 1895 года Маркони включает в цепь телеграфный ключ и создаёт более чувствительный когерер (заземляет вибратор и присоединяет один из его концов к металлической пластине, расположенной высоко над землей). С помощью такой системы Маркони передаёт сигнал на расстояние уже 1,5 миль. В сентябре 1896 года Маркони совершенствует свою систему, передает сигнал на расстояние около двух миль и в итоге демонстрирует систему публике.[13]

27 апреля 1895 г. русский ученый Александр Степанович Попов на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал первую практически пригодную систему радиосвязи. Система радиосвязи состояла из оригинальной конструкции радиоприёмника и радиопередатчика. Для передачи информации включался передатчик, который посылал сигнал в виде радиоволн. Радиоволны улавливались антенной радиоприемника, в котором на выходе был включен звонок. Этот звонок свидетельствовал о приеме радиоволн. День исторического доклада А. С. Попова фактически является днем рождения радио в широком смысле слова.

Однако история "беспроволочного телеграфа" сохранила еще одно имя. Вокруг имени этого человека шли различные разговоры, которые были рождены больше таинственностью и необычностью его занятий. Еще бы, ученый, кроме всего прочего, лечил людей с помощью телефона. Имел 27-метровую антенну, на которую принимал сигналы, предвещающие грозу. А 12 февраля 1891 г. за 4 года до изобретения А. С. Попова, демонстрировал "телеграф без проводов" на заседании физического отделения Русского физико-химического общества при Петербургском университете. Это был Якуб Оттонович Наркевич-Иодко. Белорус по национальности, достаточно известный ученый в тот период времени. Любопытно, что приоритет в проведенных исследованиях Я. О. Наркевича зафиксирован и в протоколах заседаний Французского физического общества в Париже.[19]

Якуб Оттонович Наркевич-Иодко относится к числу ученых, внесших большой вклад в развитие мировой науки. Современники сравнивали его популярность с популярностью Пастера, а его изобретение - электрографию - приравнивали по значимости для науки к открытию Х-лучей В. Рентгеном. Всю свою жизнь он посвятил активному поиску нового, решению задач в различных областях науки. Круг проблем, интересовавших исследователя, был широк: от изучения явлений атмосферного электричества и его влияния на растения до разработки и применения электротерапии и электромассажа для лечения больных.

Странным тем не менее оказалось то, что ни сведения о самом Наркевиче-Иодко, ни о его работах не вошли в энциклопедии и в справочники того времени. Нет их и в подобных изданиях последующих лет. Ученый много успел сделать, но из-за исторических условий и слишком глубокого проникновения в тайны природы оказался непонятый современниками, а затем и забыт. Интерес к этой личности пробудился лет пятнадцать назад. С позиций сегодняшнего дня мы можем оценить значение работ белорусского ученого по электрографии как крупное достижение конца ХIХ века, возрожденное только полвека спустя. Изучение обнаруженного им явления сейчас вылилось в самостоятельное научное направление, имеющее большое значение для экспериментальной медицины и психологии.[16]



1. Биография

Так кто же такой Якуб Оттонович Наркевич-Иодко? Вокруг его личности ходили самые разные толки, порожденные большей частью таинственностью и необычностью его занятий. Любопытно, что среди жителей окрестных сел и сегодня еще можно услышать рассказы об ученом. Говорят, что был он, помимо всего прочего, врачом, излечивал даже безнадежно больных и часто путешествовал. Что на территории имения соорудил «постройки для опытов», а на примыкавшей к зданию 27-метровой башне (кстати, сохранившейся) оборудовал метеолабораторию, укомплектованную прекрасными приборами и... эоловой арфой.

Действительно, полученные позднее данные подтвердили, что в Над-Немане, имении ученого, активно функционировали электрографическая, химическая, электробиологическая лаборатории. В них-то и проходила странная, почти отшельническая жизнь исследователя. Немногие добровольцы соглашались участвовать в его экспериментах -- зачастую они проводились ночью, в темноте, под жужжание, треск и сполохи электрических разрядов. [16]

Я.О. Наркевич-Иодко родился 27 декабря 1847 г. в семье помещика в имении Оттоново Игуменского уезда Минской губернии (ныне Узденский район Минской области). Происходил из старинного дворянского рода. Детство Я.О. Наркевича-Иодко проходило на его родине. В 1865 году он окончил Минскую гимназию. Во время учебы проявил себя как незаурядный пианист и композитор, которого с удовольствием приглашали помузицировать в лучшие дома Европы. Если верить газете “Северо-Западный край”, виртуоз из-под Минска получал “отличные отзывы разных коронованных особ”.

Уроки музыки помогли Якубу заработать на жизнь в Париже, куда он приехал продолжить образование, не удовольствовавшись знаниями, полученными в Институте медицины во Флоренции и Венском университете. В столице Франции он оказался аккурат во время Парижской коммуны.

Получив серьезную подготовку по физике, биологии, медицине, Я.О. Наркевич-Иодко, вернувшись на родину в 1872 г., проводил научные эксперименты в оборудованной в имении Над-Неман (80 км юго-западнее г. Минска) лаборатории. Я.О. Наркевич-Иодко был членом-сотрудником Императорского института экспериментальной медицины в С.-Петербурге (с 1892 г.), членом-корреспондентом Главной физической обсерватории С.-Петербургской Академии наук (с 1886 г.) и членом-сотрудником физического отделения Русского физико-химического общества (с 1891 г.), членом Антропологического, Императорского Вольного экономического (с 1887 г.), Императорского Русского географического обществ (с 1889 г.), почетным членом Императорского Русского общества садоводов, членом-корреспондентом Парижского медицинского, физического, астрономического, магнетического обществ и общества электротерапии, членом Итальянского медико-психологического общества, принимал участие в работе VIII и XI съездов Русских естествоиспытателей и врачей.[10]

Умер Я.О. Наркевича-Иодко 6 февраля 1905 г., похоронен в имении Над-Неман. Всю свою жизнь он посвятил активному поиску нового, решению задач в различных областях науки.[16]

Родовое поместье Якуба Наркевича-Иодко, усадьба в деревне Над-Неман - памятник архитектуры неоготики с чертами неоренессанса. Из-за того, что здание дворца строилось на основе старого промышленного сооружения, оно получилось совершенно необычным. Ему были приданы черты замково-крепостного стиля с элементами средневековой готики, чему способствовали мощные стены старого бровара. Здание дворца было выстроено прямой линией вдоль Немана, вдоль фасада тянулась высокая и широкая терраса с двумя боковыми лестничными каскадами. На галерее самой высокой башни дворца ученый установил так называемую «эолову арфу» - ряд труб, которые при порывах ветра издавали разные звуки. Возле имения было создано опытное поле, где ученый исследовал влияние электричества на рост растений. В оранжерее дворца Якуб оборудовал солярий.

До Второй мировой войны во дворце размещался детский санаторий. Во время войны партизаны взорвали дворец, чтобы немцы не разместили здесь свой штаб. [11] В более целой части ещё можно заметить засыпанные подвалы. Быть может, они ещё скрывают какие-нибудь тайны опытов профессора электрографии и магнетизма

В 1995 году рухнули остатки главной башни, на которой когда-то стояла эолова арфа. На сегодняшний день сохранились лишь руины центральной части дворца и въездная брама.

В январе 2011 года в прессе прошла информация о том, что по инициативе ученых БГУ был зарегистрирован Благотворительный фонд развития науки, инновационных технологий и культуры имени профессора Якуба Наркевича-Иодко. Среди прочих дел этот фонд будет собирать деньги на реконструкцию дворца в Над-Нёмане. Над проектом реконструкции начал трудиться минский архитектор Сергей Багласов. Дворец в Над-Нёмане интересен не только как памятник архитектуры - он фактически был центром развития естествознания на наших землях, потому вполне логично было бы разместить в стенах восстановленного дворца интерактивный музей естествознания, которого до сих пор нет в Беларуси. А пока фонд собирает деньги на реконструкцию, дворец в Над-Нёмане по-прежнему разрушается. Будем надеяться, что руины все-таки дождутся момента своего возрождения и их не постигнет та же участь, что и главную башню дворца, рухнувшую совсем недавно.[18]

2. Научная деятельность

Научное наследие Я.О. Наркевича-Иодко до последнего времени почти не изучалось. Его исследования развивались по следующим направлениям:

-Метеорология

-Градоотводы

-Влияние электричества на рост растений

-Электрография

-Использование электричества для диагностики и лечения болезней

-Регистрация электрических сигналов на расстоянии[16]

2.1 Метеорология

В 1884 г. на территории своего имения Над-Неман Я.О Наркевич-Иодко построил метеорологическую станцию 2-го разряда, вошедшую в сеть станций Главной физической обсерватории С.-Петербургской Академии наук, и проводил работы по программе Метеорологической комиссии Русского географического общества. В 1895 г. после дополнительного оснащения специальными приборами станция была переведена в станцию 1-го разряда.

Ученый систематически проводил наблюдения за давлением, влажностью и температурой воздуха, направлением и силой ветра, осадками и т.д. Станция была одной из крупнейших в западной части России, а Я. Наркевич-Иодко с мая 1886 г. был корреспондентом Главной физической обсерватории. Результаты этих работ представлены в отчетах Метеорологической комиссии.

Метеостанция была оборудована первоклассными приборами, некоторые из которых были изобретены самим Наркевичем-Иодкой. (рис.7) В 1889 г. на одном из заседаний Метеорологической комиссии Наркевич-Иодко предложил способ определения скорости движения облаков и продемонстрировал прибор, использованный для этой цели. Для систематических измерений влажности почвы им был сконструирован специальный прибор - так называемый лизиметр, один из образцов которого был передан в метеорологический кабинет Петербургского университета.[4] На VIII съезде (1890 г.) русских естествоиспытателей и врачей, выступая на секции агрономии, он демонстрировал фотографии разрезов почвы, сделанных при наблюдениях на различных глубинах.

Рис. 7. Приборы, которыми пользовался Наркевич-Иодко в своей лаборатории

Метеорологические исследования Я.О. Наркевича-Иодко были хорошо знакомы специалистам того времени. В 1890 г. метеостанцию посетили профессор Петербургского университета, председатель Метеорологической комиссии, автор многочисленных работ по климатологии и метеорологии А.И. Воейков и его ассистент А. Барановский. По отзывам ученых, метеорологическая станция «Над-Неман» принадлежит к числу самых лучших станций 2-го разряда. Кроме приборов, которые обычно имеются на всех метеостанциях, у Наркевича-Иодко также использовались приборы для проведения метеорологических исследований сельскохозяйственного значения: набор почвенных термометров, гелиограф.

Метеорологическая деятельность Я.О. Наркевича-Иодко широко освещалась в печати. В 1891 г. за свои исследования в области метеорологии ученый был награжден серебряной медалью Императорского Русского географического общества, в 1890 г. - орденом Святой Анны 2-й степени, а в 1901 г - бронзовой медалью на Юбилейной сельскохозяйственной и кустарно-промышленной выставке в Минске.[10]

2.2 Градоотводы

Для уменьшения вреда от гроз в имении Наркевича-Иодко использовались градоотводы его собственной конструкции. (рис. 8) В 80-х годах ХIХ века на страницах периодической печати (газеты "Минский листок", "Минские губернские ведомости") появились сообщения о градоотводах, которые использовались Наркевичем-Иодко на территории его имений в Минской губернии с целью уменьшения гроз и градобитий. Первое официальное сообщение о системе градоотводов было сделано им на заседании Метеорологической комиссии Русского географического общества в феврале 1889 г. и получило ее одобрение.

Градоотвод состоял из заостренного на одном конце медного стержня, соединенного металлической проволокой с цинковой пластинкой, помещенной в землю. Медный стержень располагался на деревянной вышке высотой около 12 м.

Результаты действия градоотводов, которые располагались на поле в шахматном порядке с плотностью одна штука на две десятины, были проанализированы в отчетах Главной физической обсерватории по наблюдению над грозами в России. Указывалось, что в Минской губернии в одиннадцати пунктах было 164 грозы, из которых минимальное число - шесть - пришлось на поля Я. О. Наркевича-Иодко, где были установлены градоотводы.

Рис. 8. Схема градоотвода, изобретенного Наркевичем-Иодкой

Однако цель градоотводов не ограничивалась предотвращением гроз. Они служили источниками электрического тока в опытах ученого по изучению влияния электричества на растения: в почве циркулировали токи, а в воздухе посредством тихих разрядов вблизи медного острия шло образование озона. Признавая аналогию между градоотводом и молниеотводом, исследователь указывал: “Не могу, однако, удержаться, чтобы не отметить, что такой прибор чрезвычайно схож c тем, который бессмертный Франклин употреблял в своих классических исследованиях атмосферного электричества, хотя, разумеется, он меньше всего имел при них в виду “электрокультуру”.[16]

2.3 Влияние электричества на рост растений

В конце ХIХ века началось широкое практическое применение электрического тока. Одно из них - использование электричества для повышения урожайности растений. По этому вопросу публиковались работы в Англии, Германии, России, Франции.

Для Наркевича-Иодко, землевладельца и ученого-исследователя, изучение влияния электричества на растения представляло большой интерес. С целью проведения систематических исследований в этой области он оборудовал в имении Над-Неман опытные участки электрокультивирования. [16] Изучая влияние электричества на растения, ученый приходит к выводу, что “электричество, будучи применено к воздействию растений, оказывает на них несомненное влияние, в большинстве случаев благотворное... Электричество может играть громадную роль в культуре наших растений”

С результатами работ исследователя ознакомились известные ученые А. И. Воейков и А. В. Советов, которые посетили имение Над-Неман и дали положительную оценку результатам работ. В январе 1892 г. на заседании Собрания сельских хозяев в Петербурге Наркевич-Иодко сделал официальное сообщение о результатах опытов по использованию электричества в сельском хозяйстве. «Из добытых в литературе данных оказывается, что большинство исследователей, которые до сих пор пробовали делать опыты, делали их с гальваническим элементом; но мои последние опыты 1891 г. были произведены над атмосферным электричеством», - говорил ученый. [10]

Ему удавалось сократить вегетативный период на три-четыре недели, а размер плодов при этом увеличивался в несколько раз. Обобщение и анализ экспериментальных результатов позволили ученому сделать вывод, что электричество способствует ускорению химических процессов, происходящих в почве.

2.4 Электография

К середине 80-х годов XIX в. сформировались взгляды Я.О. Наркевича-Иодко как ученого. Каждый человек представляет собой, по словам Наркевича-Иодко, электрическую машину, которая, с одной стороны, вырабатывает электричество и отдает его в окружающую среду, с другой - поглощает электричество из окружающей среды. Более того, электрические явления неразрывно связаны с жизнедеятельностью клеток и составляют существенный компонент физиологических процессов.[16]

Любопытно, что открытие ученым электографии началось со случая, когда он, поверив крестьянину, видевшему разноцветные света вокруг людей невооружёнными никаким прибором глазами, изобрёл очень простое электрическое устройство, позволившее запечатлеть это свечение на фотопластинке. Им была поставлена задача зарегистрировать процесс поглощения и испускания электричества организмом. Исследованиям в этом направлении Наркевич-Иодко посвятил большую часть своей научной деятельности. Поиски увенчались успехом и принесли ему международную известность.

Заслуга Наркевича-Иодко состоит в том, что он применил электрографический метод к живым организмам и доказал, что физиологические процессы сопровождаются электрическими явлениями. Экспериментируя с электрическими генераторами, Наркевич-Иодко обнаружил свечение рук человека в поле высоковольтного генератора и изобрел электрическое устройство, позволяющее запечатлеть это свечение на фотопластинке. С помощью данного устройства им были сделаны электрографические снимки медалей, монет, листьев растений.[15]

а) б)

Рис. 9. Электрографические снимки руки человека (а) и листьев растений (б), полученные Я. О. Наркевичем-Иодко

1882 год стал для ученого годом признания его открытия. Свой способ фотографирования Наркевич-Иодко назвал «электрографией». Удалось ему найти и весьма конкретное применение своему открытию. Проводя многочисленные эксперименты, он заметил разницу в электрографической картине одинаковых участков тела больных и здоровых, утомленных и возбужденных, спящих и бодрствующих людей.[5]

Светился только что сорванный с ветки листок, медленно теряя сияние по мере угасания. Приятным ровным светом лучилась рука поместного церковнослужителя после молебна, но почему-то светлый круг разрывался и угасал после домашних тихих передряг. Яркими искрами вымащивалась дорожка от руки юноши к руке предмета его тайных воздыханий. Совершенно менялось свечение у заболевшего вдруг человека: появлялись тёмные точки, пятна, сужалось и превращалось в рваные куски некогда ровное поле. Снимки эти публиковались в научных журналах, русских и зарубежных.

а) б)

Рис.10. Электрографические снимки пальцев спокойного (а) и взволнованного (б) человека.

Если на одну и ту же пластинку наложить руки двух человек пальцами навстречу друг другу, то излучение будет различным в зависимости от того, симпатичны эти люди друг другу, неприятны или безразличны. (рис.11) То есть, кроме диагноза патологического можно поставить и диагноз психологический. Теперь многие медики уже пользуются этим методом.[14]

Рис.11. Электрографические снимки пальцев двух человек

Сам ученый придерживался строго научных взглядов на природу формирующихся картин. Он исходил из того, что электричество как объективная реальность является неотъемлемой частью окружающего материального мира и, естественно, не может не оказывать самого всестороннего и непосредственного воздействия на живую природу. Токи в человеческом и любом другом организме тесно связаны с состоянием атмосферного электричества и солнечной активностью. "Человеческий организм постоянно вырабатывает электричество в нервных тканях и представляет собою своеобразную электрическую батарею, постоянно обменивающуюся зарядами с окружающим пространством", - говорил Наркевич-Иодко.

Со слов В.В. Битнера (русского популяризатора науки): «Самые, однако, эффективные из проводимых по методу Наркевича-Иодко опытов -- это те, которые делаются в темной комнате. Дав вам в руку электрод... экспериментатор подносит к вашему телу маленькую лампочку с уничтоженными ушками. К немалому вашему удивлению, она начинает светиться, и притом ярче, чем менее расстояние, отделяющее, от вас. Но независимо от этого, свет лампочки бывает неодинаков, и тем сильнее, чем более жизненной энергии заключается в частях организма: при поднесении лампочки к органам анемичным, парализованным, пораженным болезнями, ослабляющими их жизнедеятельность, свет, по мнению Наркевича-Иодко, весьма заметно ослабляется и, наоборот, усиливается около вполне здоровых органов. Тот же опыт можно проделать, заменив лампочку гейслеровой трубкой, но тогда явление будет еще красивее и эффектнее».[3]

Есть предположения, что ученому удавалось с помощью вызванного высокочастотным электрическим напряжением свечения определять на теле человека акупунктурные точки. Он предсказал возможность использования метода для определения психологической совместимости людей.

Всего ученым было выполнено более 3000 опытов, в результате которых было установлено, что существует специфическое электрическое излучение, исходящее из человека, растений, а также неживых объектов. Это излучение различно у разных людей. Оно зависит от того, в каком состоянии находится человек: здоров он или болен. По его характеру можно предупредить о грядущем заболевании и указать степень ослабленности организма.

Опыты по электрографии проводились в специально оборудованной в имении Наднеман лаборатории, где, по-видимому, использовалась электростатическая машина. Основным элементом в опыте была катушка Румкорфа. (рис.12)

Катушка Румкорфа, иначе спираль Румкорфа, названная по имени немецкого физика Генриха Румкорфа - устройство для получения импульсов высокого напряжения. Состоит из цилиндрическо части, с центральным железным стержнем внутри, на которую намотана первичная обмотка из толстой проволоки. Поверх первичной обмотки наматывается несколько тысяч витков вторичной обмотки из очень тонкой проволоки. Первичная обмотка подсоединена к батарее химических элементов и конденсатору. В эту же цепь вводится прерыватель (зуммер) и коммутатор. Назначение прерывателя состоит в быстром попеременном замыкании и размыкании цепи. Результатом этого является то, что при каждом замыкании и размыкании в первичной цепи во вторичной обмотке появляются сильные мгновенные токи: при прерывании -- прямого (одинакового направления с током первичной обмотки) и при замыкании обратного.

При замыкании первичной обмотки через неё течёт нарастающий ток. Катушка Румкорфа накапливает энергию в сердечнике в виде магнитного поля. Энергия магнитного поля W, равна:

где: Ф -- магнитный поток,

I -- ток,

L -- индуктивность катушки или витка с током.

Когда магнитное поле достигает определённой величины, якорь притягивается и цепь размыкается. При размыкании цепи в обеих обмотках возникает бросок напряжения (противоЭДС), прямо пропорциональный числу витков обмоток, большой по величине даже в первичной обмотке, а во вторичной ещё больше, высокое напряжение которого пробивает воздушный промежуток между выводами вторичной обмотки (пробивное напряжение воздуха приблизительно равно 1кВ на 1мм). ПротивоЭДС в первичной обмотке через низкое сопротивление батареи химических элементов заряжает конденсатор C. Разница напряжений прямого и обратного может использоваться для получения постоянного тока. Для этого подбирается размер искрового промежутка, который играет роль «выпрямителя». Нагрузка подключается последовательно.[20]

Я.О. Наркевича-Иодко провел множество опытов по электографии с использованием катушки Румкорфа и получил более 1500 снимков. Методика, по которой он работал, состояла в следующем.

Катушка Румкорфа возбуждалась гальваническим элементом. Один полюс вторичной обмотки катушки соединялся с расположенным на высокой башне изолированным от нее металлическим стержнем, направленным в атмосферу, другой - с металлической пластинкой, которая помещалась в пробирку с подкисленной водой. Взяв в руку электрод-пробирку, другой частью тела (например, рукой) исследователь на несколько секунд прикасается к светочувствительной пластинке.[16] Пластинка после проявления может служить негативом для фотографии (рис.13).

Рис. 13. Электрическая схема эксперимента: 1--первичная низковольтная обмотка катушки Румкорфа, 2 -- гальванический элемент, 3 -- прерыватель электромеханический, 4 -- вторичная высоковольтная обмотка катушки Румкорфа, 5 -- острие металлическое, 6 -- конденсатор (пробирка), 7 -- подкладка диэлектрическая, 8 -- пластинка фоточувствительная, 9 -- объект

Электрографические снимки экспонировались на V фотографической выставке в С.-Петербурге в 1898 г. В репортаже с выставки отмечалось, что экспонат Наркевича-Иодко “является новым и крайне интересным в фотографии, кладя, может быть, начало в массе исследований и гипотез”. В 1899 г. за цикл электрографических снимков Совет франко-русской выставки в Петербурге присудил Я.О. Наркевичу-Иодко золотую медаль.[9]

Результаты исследований по электрографии были представлены Наркевичем-Иодко в 1892 г. комиссии специалистов С.-Петербургского института экспериментальной медицины и участникам конференции по электрографии и электрофизиологии в С.-Петербургском университете. В 1893 г. эти результаты стали известны ученым в ведущих научных центрах Западной Европы: Берлине, Вене, Париже, Флоренции, где Я.О. Наркевич-Иодко прочел лекции и продемонстрировал ряд фотоснимков.[6-8]

Одновременно с работами Наркевича-Иодко фотограф-любитель Монюшко сообщил о возможности фотографирования излучений с помощью искры.

Демонстрационные опыты Николы Тесла в 1891-1900 годах наглядно показали возможность газоразрядной визуализации живых организмов. Тесла получал фотографии разрядов обычной фотосъёмкой. Фотоаппарат снимал в токах высокой частоты предметы и тела. Но сложность использовавшейся тогда аппаратуры для получения электрографических снимков препятствовала широкому распространению метода.

Электорографические снимки делали знакомые с трудами предшественников Битнер, Погорельский, чешский физик Навратил, американец Нифер, немец Цапек. Все говорили о фиксации неизвестных науке видов излучения.

С 1905 года, под натиском новых идей в физике и революционной ситуаций в обществе, эти работы были надолго забыты. И только в тридцатые годы российские изобретатели - супруги Кирлиан заново подошли к этим исследованиям.

Десять лет супруги Кирлиан в домашней лаборатории создавали и усовершенствовали прибор, позволяющий производить исследования свечения объектов в электромагнитном поле (в качестве источника высоковольтного высокочастотного напряжения был применен видоизменённый резонанс-трансформатор Тесла, работающий в импульсном режиме), делали тысячи высокочастотных снимков, изучая механизмы и возможности неведомого прежде явления. Качество изображений было намного выше, чем у Наркевича-Иодко и всех, кто повторял его работы.

Рис.14. Снимки, сделанные супругами Кирлиан

Только через 25 лет со времени получения первых результатов, супруги смогли опубликовать подробный рассказ о сути своего изобретения (визуальное или приборное наблюдение свечения газового разряда, возникающего вблизи поверхности исследуемого объекта при помещении последнего в электрическое поле высокой напряженности) и результатах исследований. Вышедшая в издательстве "Знание" брошюра "В мире чудесных разрядов" стала настоящей сенсацией.

Средств для патентования "эффекта Кирлиан" за рубежом не было, и через некоторое время открытие стало широко использоваться в других странах просто так. Страна потеряла приоритет и валюту, но исследователи приобрели известность. Зарубежные ученые, проверив метод и убедившись, что это принципиально новый ключ к тайнам природы, назвали мерцающие излучения живых и неживых объектов "Эффектаом Кирлиан", навеки вписав имя исследователей в историю науки.[12]

Только в наши дни, благодаря исследованиям ученых, доказано, что в основе метода фотографирования при помощи электрического разряда лежит явление эмиссии холодных электронов. Считается, что на высокочастотной фотографии отображаются энергетические процессы, изменяющие работу выхода электронов. Разница в работе выхода электронов с различных участков поверхности объекта приводит к неоднородности в распределении тока эмиссии.[1]

2.5 Использование электричества для диагностики и лечения болезней

Анализ информации, содержащейся в электрографических картинах, позволил Я.О. Наркевичу-Иодко сделать вывод о том, что их форма существенным образом зависит от здоровья человека и его эмоционального состояния. Он предлагал использовать электрографический метод для диагностики, в том числе ранней, различных болезней. Исследования, проведенные в 1897 г., подтвердили правильность мнения ученого о положительном влиянии электрического тока на организм человека.[16]

Наркевич-Иодко делает попытку лечить патологические изменения организма с использованием искусственного и атмосферного электричества. Одна из первых таких попыток была им предпринята в 1898 г для лечения язв. Развивая исследования, Я. О. Наркевич-Иодко открыл некий «новый метод применения электрических токов и электрического массажа в электротерапии для лечения нервнобольных». Разработанный метод электротерапии был основан на локализации электрического воздействия определенной величины с использованием электродов различной формы и первоначально опробован в Институте физиологии в Риме под названием “Система Иодко”.

Нашел широкое применение также в санатории “Над-Неман”, который был построен Наркевичем-Иодко в конце 90-х годов ХIХ века в его имении и предназначался для лечения парализованных и нервнобольных. Здесь совместно с электромассажем использовались кумысолечение, гимнастика, минеральные воды.[10]

Рис.15. Объявление об открытии лечебного заведения в имении “Над-Неман” начала 90-х гг XIX в.

Санаторий, который возглавил Я.О. Наркевичу-Иодко, работал с 15 июня по 15 сентября. За сезон в нем проходили лечение около 50 человек. Лечение заключалось в широком применении свето-воздухотерапии, гимнастики, кумысо- и кефиролечении, водных ванн из железистых источников, обнаруженных на территории имения, и электромассаж -- воздействие индукционными токами на определенные нервные узлы.[5] С помощью этого комплекса излечивались параличи и «застарелые ревматизмы». Для изготовления кумыса в усадьбе было заведено 8 нерабочих кобылиц и для их дойки приглашена опытная женщина из Башкирии.



3. Регистрация электрических сигналов на расстоянии

В 1890 г. Я.О. Наркевич-Иодко применил для регистрации грозовых разрядов сконструированный им прибор, представляющий собой своего рода радиоприемник. Прибор, основной частью которого служила телефонная трубка, позволял регистрировать электрические разряды в атмосфере на расстоянии до 100 км. Сообщение об этих опытах было опубликовано в журнале “Метеорологический вестник”.

Наркевич-Иодко не ограничился экспериментами по приему сигналов, возникающих при атмосферных разрядах. В 1891 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества, в 1892 г. в Институте экспериментальной медицины в С.-Петербурге и в Праге, а в 1896 г. и 1902 г. на сельскохозяйственных выставках в Минске и Вильно он с успехом демонстрировал возможность регистрации с помощью телефона электрических разрядов, создаваемых катушкой Румкорфа. Хотя внешне эти опыты напоминают опыты по регистрации радиосигналов, прибор, использовавшийся Наркевичем-Иодко, не являлся радиоприемником в современном понимании этого слова, так как действие его было основано не на регистрации электромагнитных волн, а на явлении электромагнитной индукции.[16]

Дадим снова слово В. В. Битнеру. «...Другой, еще более интересный, опыт так называемого телефонирования без помощи проводов заключается в следующем. Оператор берет в одну руку электрод, в другую -- телефонную трубку, ни с чем не соединенную, и прикладывает ее к своему или еще лучше к вашему уху. Как и следовало ожидать, вы, конечно, ничего не услышите. Достаточно, однако, кому-нибудь из присутствующих коснуться пальцем одного из борнов телефонной трубки, как вы тотчас же ясно различите все оттенки вибрации молоточка индукционного прибора, все процессы, которые будут производимы в сообщении между оператором и бобиной или последним и металлическим изолированным стержнем, утвержденным на башне».[3]

В № 4 «Метеорологического вестника» за 1891 год Я. О. Наркевич-Иодко сообщал о приеме 28 июня 1890 года в «устроенной по его системе атмосферической станции» с помощью телефонов сильных сигналов, предсказывающих грозу. Дело происходило в Над-Немане. По мере приближения грозовых облаков «...в телефонах все более и более отчетливо слышался шум и характеристический треск». В 1894 году «Минский листок» подтвердил этот удивительный факт.

Та же газета сообщила 13 марта 1892 года, что попечитель Института экспериментальной медицины с большим интересом ознакомился с «опытами передачи звуковых колебаний в изолированных телефонах». А в июне 1892 года она оповестила читателей, что в Праге ученый поставил опыты «в области передачи звуковых и световых явлений на расстояние при участии человеческого организма». Факт опыта засвидетельствован официальным протоколом с подробным наименованием сделанного ученым открытия. Протокол заседания физического отделения Русского физико-химического общества при Петербургском университете за № 115(165) от 12 февраля 1891 года заслуживает внимания. Вот его пункт VIII: «От имени г. Наркевича-Иодко И. И. Боргман сообщает о звучании в изолированных телефонах. Если один из полюсов румкорфовой катушки, приведенной в действие, соединить с острием, а изолированный проводник, идущий от другого полюса (катушка располагается на значительном расстоянии в другом помещении) наблюдатель держит в одной из рук, то изолированный телефон, находящийся в другой руке, звучит и, будучи поднесен к уху другого лица, передает колебания прерывателя катушки. Человеческое тело в этом случае играет роль конденсатора. Подобным конденсатором может быть водяной бассейн и другое. В заключение Я. О. Наркевич-Иодко демонстрирует перед собранием свои опыты с полным успехом».

Что же это? Радиопередача 1891 года? Несомненно! В таком случае перед нами еще одна сенсации: ведь до сих пор датой изобретения радио считался 1895 год! В пользу Наркевича-Иодко свидетельствует и протокол заседания французского физического общества в Париже, состоявшегося в декабре 1896 года. В нем говорится, что некоему Лоджу «…принадлежит первая идея телеграфии без проводов, если мы не пожелаем дойти до Наркевича-Иодко... который двумя-тремя годами ранее произвел в Вене весьма интересные передачи с катушкой Румкорфа, соединенной с землей, антенной и приемником, образованным из антенны и телефона, также заземленного (правда, может быть, без ясного представления о роли электромагнитных волн в этих опытах)». Цитата взята из сборника документальных материалов «Изобретение радио. А. С. Попов» под редакцией А. И. Берга (изд-во «Наука», М., 1966), где наш соотечественник выступает в роли иностранца.

В 1896 году «Минский листок» сообщил об осуществленной в Минске передаче без проводов, причем антенной служил... комнатный цветок. В опыте Наркевич-Иодко размещает на расстоянии от катушки Румкорфа комнатный цветок в горшке, ветку которого соединяет проволокой с телефонной трубкой. И та отчетливо передает звуки, производимые спиралью. Та же газета в 1902 году сообщила о подобной передаче в Вильно на сельскохозяйственной выставке; здесь противоположной станцией беспроволочного телеграфа явились... опущенная в воду ветка вербы и телефон! [17]

В 1892 г. ученый был удостоен диплома Итальянского медико-психологического общества за работу “Соотношение между физиологией и электричеством”, в 1895 г. - диплома Собрания российского здравоохранения за заслуги в области гигиены и общественного здравоохранения, в 1899 г. - диплома и золотой медали франко-русской выставки “За постоянные усовершенствования в электротехнике”. На Международном конгрессе во Франции в 1900 г. ученому было присуждено звание профессора электрографии и магнетизма.[10]

наркевич иодко электрография градоотводод



4. Практическое значение исследований

Со времени смерти белорусского исследователя Я.О. Наркевича-Иодко наука и техника сделали гигантские шаги вперед. Но и сегодня идеи нашего соотечественника остаются актуальными. Они и сейчас занимают научную мысль, умы многих ученых. И именно в этом главный результат научной деятельности "профессора электрографии и магнетизма".

История высокочастотной фотографии относится к ХIХ веку и связана с именем нашего выдающегося соотечественника Якуба Оттоновича Наркевича-Иодко. Сложность использовавшейся аппаратуры для получения электрографических снимков препятствовала широкому распространению метода в дореволюционный период.

После смерти Я.О. Наркевича-Иодко эти работы были надолго забыты. И только благодаря российским изобретателям супругам Кирлиан, обнаружившим независимо от других это явление в 1930-40 гг., метод получил широкую известность. Поэтому во всем мире за этим явлением прочно закрепилось название "эффект Кирлиан". В настоящее время под термином "эффект Кирлиан" понимается визуальное наблюдение или регистрация на фотоматериале свечения газового разряда, возникающего вблизи поверхности исследуемого объекта при помещении последнего в электрическое поле высокой напряжённости.[12] Доктор технических наук, профессор, заместитель директора НИИ физической культуры К.Г. Коротков считается главным специалистом в Санкт-Петербурге по изучению и использованию "эффекта Кирлиан" на практике. Он изобрел и запатентовал прибор (камера газоразрядной визуализации), который произвел настоящую революцию в кирлианографии.

В США электрографические исследования получили широкое распространение. Их используют для определения психологической совместимости групп людей, которые работают в экстремальных условиях: космонавтов, полярников, моряков-подводников и др. В настоящее время предпринимаются попытки использования электрографии в парапсихологии, биоэнергетике.

Получила свое развитие и такая сфера научных интересов Я.О. Наркевича-Иодко, как воздействие электричества на рост растений. В настоящее время вопросам влияния электрических токов на растения посвящены многочисленные исследования ученых. Установлено, что при пропускании тока через стебель растения линейный рост побегов увеличивается на 5-30%. Установлена зависимость между интенсивностью фотосинтеза и значением разности электрических потенциалов между землей и атмосферой. Однако еще не исследован механизм, лежащий в основе этих явлений.[10]

Интерес к научной деятельности Я.О. Наркевича-Иодко сохранился и в настоящее время. Проводятся научные конференции, семинары, связанные с именем ученого: в Узде в 1997 г., к 155-летию Наркевича-Иодко в 2002 г. "Медэлектроника - 2002" и другие мероприятия.

В 2006 г. было издано учебное пособие «Радиоприемные устройства» авторов Онищук А.Г., Забенькова И.И., Амелина А.М. Проанализировав историю развития радиоприемных устройств с позиции современности, авторы пришли к заключению о приоритетах Наркевича-Иодки в области радиоприема:

прием ЭМВ, создаваемых грозовыми разрядами;

применение телефонов в качестве оконечного устройства приемника и слуховой прием сигналов, переносимых “ЭМВ;

использование антенны и заземления для приема ЭМВ;

действующая конструкция детекторного приемника, способного принимать ЭМВ естественного и искусственного происхождения;

первые опыты по передаче электрических сигналов без проводов.[2]

Ярким свидетельством интереса к творчеству Я.О. Наркевича-Иодко является презентация книги В.Н. Киселева "Парадоксы "электрического человека", которая состоялась 3 октября 2007 г. в Центральной научной библиотеке Национальной академии наук Беларуси. На мероприятии присутствовали ученые, преподаватели, представители знаменитого рода Наркевичей-Иодко. Символично, что презентация проходила в читальном зале естественных наук, интерьер которого украшает настенное панно "Я.О. Наркевич-Иодко" работы художника Э. Римаровича (который также присутствовал на мероприятии) (рис. 1.). Лейтмотивом презентации стала мысль: "Мы не должны предавать забвению достижения соотечественников, их имена вписаны в нашу историю, а жизнь и творческое наследие представляют особую ценность для потомков".



Заключение

Можно с уверенностью сказать, что Якуб Оттонович Наркевича-Иодко был поистине удивительным человеком. Этот талантливый, самобытный человек, казалось, сам источал животворную энергию, его идеям не было конца. Он мечтал поймать молнию -- и изобрел громоотвод. Хотел уберечь посевы от града -- и задумался о градоотводе. По сути, изобрел радио -- к сожалению, не запатентовал. С его башни регистрировались электрические разряды в атмосфере на расстоянии 100 километров от места грозы, что стало одной из первых в мире попыток использования «грозоотметчика». Не будет преувеличением считать, что принцип действия полиграфа («детектора лжи») базируется на электрографии Иодко. Изобретатель стал профессором электрографии и магнетизма, являлся почетным членом Итальянского физико-математического общества и многих других европейских обществ.

Да, в биографии Я. О. Наркевича-Иодко много нераскрытого и неясного. Известно, что он не получил сколько-нибудь системного специального образования. Был одаренным, пианистом, которому прочили большое будущее, какое-то время даже преподавал музыку в Москве. Однако после поездки во Францию и возвращения в Россию в 1872 году целиком посвящает себя науке и в течение четверти века добивается блестящих успехов. В экспериментах проявляет необыкновенную интуицию, находя каждый раз тот верный кратчайший путь, который неизменно ведет к удивительным результатам. Ему удалось соприкоснуться с самыми сокровенными тайнами живого мира.[17]

По-видимому, сегодня можно вполне однозначно утверждать, что Я. О. Наркевич-Иодко явился первооткрывателем совершенно новых направлений, находящихся на стыке разных наук.

Пожалуй, перечисленного выше было бы достаточно, чтобы занести Я. О. Наркевича-Иодко в списки видных ученых. Но этого не произошло. Почему? Почему такая странная судьба постигла «белорусского Теслу», вплоть до полного забвения через 100 лет, а его выдающиеся изобретения были приписаны другим людям? Похоже, главной причиной было то, что эти его открытия и изобретения были подняты на щит прежде всего мистиками и оккультистами, что вызвало резкое неприятие тогдашней науки. Свою негативную роль сыграла и пресса того времени, искажавшая смысл его исследований и приписывавшая ему чужие высказывания. Как позже писал он сам, «с 1885 года в различных газетах и журналах появились сотни статей по случаю моих открытий и ежегодно их число увеличивается. Я вынужден всегда публично разъяснять и протестовать против тех, кто не знает, о ком и что они пишут, чем причиняют много горя и зла».

Может быть, своими исследованиями ученый опередил время, вызвал недоверие и непонимание современников? Возбуждение, возникавшее порой по поводу некоторых его «странных» работ, по-видимому, усугубляло недоверие определенной части естествоиспытателей. Тогда тем более странно, что имя, столь часто мелькавшее на страницах газет, как-то быстро забылось после смерти исследователя. Необъяснимо и то, что неоднократно упоминавшиеся печатные труды Я.О. Наркевича-Иодко нигде не обнаружены.

Возникавшие позднее попытки теоретического обоснования результатов его исследований, в частности, М. В. Погорельским, оказались подобны потоку, не сумевшему подняться над источником. Может быть научные представления того времени были слишком узки? Сам ученый был весьма осторожен в суждениях и теоретических выводах, придирчиво относился к результатам опытов, был строгим и беспристрастным критиком и судьей собственных предположений и гипотез.

Похоже, что как ученый-одиночка, ученый-универсал, он был в своем роде «последним из могикан». Осмыслить теоретически собранные им естественнонаучные факты оказалось не под силу даже большому научному коллективу. «Я собрал много материала, но еще требуется много усилия, много труда, множество опытов и средств на таковые, чтобы сделать более точные выводы. С полной преданностью занимаюсь и надеюсь, что труд мой со временем, может быть, и принесет результаты и мою скромную лепту науке... Удалось мне подметить много интересных явлений, но эти опыты требуют еще много лет труда...»

Известно, что после революции многочисленный инструментарий и оборудование лабораторий были переданы различным научным учреждениям, но, к сожалению, затерялись. Богатейшая же библиотека специальной литературы, собранная Я. О. Наркевичем-Иодко, а именно «26 пудов медицинских книг», после его смерти была передана Минскому врачебному обществу. По условиям передачи книги должны были храниться в отдельном фонде. Однако и этот фонд затерялся.

По крайней мере, сейчас, спустя сто лет после смерти нашего выдающегося соотечественника, появилась реальная возможность восстановить справедливость и воздать должное его изобретениям и открытиям. Наднеманский мечтатель навсегда останется в благодарной памяти потомков.



Список использованных источников

1. Адаменко В. Г. Исследование механизма формирования изображений, получаемых с помощью высокочастотного электрического разряда-- .Мн„ 1975

2. Амелин А.И., Забеньков И.И., Онищук А.Г. Радиоприемные устройства - Мн.: Новое знание, 2006.

3.Битнер В.В. В область таинственного. Научная экскурсия в тайны человеческой природы.-- СПб., 1907

4. Воейков А. И.--Изв. Имп. Рус. Геогр. О-ва, 1891, т.27, вып. 3

5. Грыбкоўскi В.П., Гапоненка В.А., Кiсялёў У.М. Прафесар электраграфii i магнетызму - М.: Навука i тэхнiка, 1988

6. Минский листок, 1893, № 3

7. Минский листок, 1894, № 20

8. Минский листок, 1894, № 30

9. Минский листок, 1900, № 129

10. Aqua-med [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.aqua-med.by/narkevich-iodko/

11. Beltravel [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.beltravel.by/index.php?exkursobj=2826

12. Chakrachka [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.chakrachka.ru/tonkie_tela/efirnoe/efekt_kirliana.htm

13. D43d [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.d43d.ru/34q.htm

14. Derzava [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступ: http://derzava.com/art_desc.php?aid=408

15. Kp [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://kp.by/daily/25624.3/790194/

16. Narod [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.njodko.narod.ru/article_Vesti.htm

17. Roerich [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.roerich.kz/shurnal/texts/NarJ.htm

18. Tio [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа http://www.tio.by/news/3871

19. Qrz электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.qrz.ru/articles/article97.html

20. Wikipedia [электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Катушка_Румкорфа

Размещено на www.allbest.

...