Радиотехническая система может быть представлена в виде цепочки блоков, каждый из которых преобразует один из параметров электромагнитных колебаний. К таким блокам относятся: генератор (преобразует какой-либо вид энергии в электромагнитные колебания), модулятор (позволяет изменять соответствующую характеристику электромагнитного колебания по определенному закону, скажем, амплитуду, частоту или фазу), фильтр (отфильтровывающий помехи), усилитель (устройство, увеличивающее колебания только по амплитуде, их фазовые и частотные соотношения должны передаваться без изменений) и т.д. В теории четырехполюсников разрабатывается специальный математический аппарат, основанный на матричном исчислении, доказываются специальные теоремы, анализируются различные типы четырехполюсников, даются их обобщенные уравнения и параметры. Теория четырехполюсников дает возможность осуществлять анализ и синтез различных многокаскадных радиотехнических устройств на теоретическом уровне и транслировать на уровень инженерной деятельности важнейшие результаты.
Таким образом в теоретической радиотехнике динамическая физическая картина электромагнитных взаимодействий (колебаний, волн, полей) совмещается со структурным изображением радиотехнических систем, в которых эти естественные (в данном случае физические, точнее электродинамические) процессы протекают и искусственно поддерживаются. Именно их органическое сочетание и образует обобщенную теоретическую схему технической науки.
На первых этапах своего развития радиотехника отличалась скорее описательными, чем расчетными методами исследования. Однако о появлении технической науки можно говорить в полной мере лишь тогда, когда в ней построена математизированная техническая теория. В ней должны быть выработаны процедуры перехода от структурных теоретических схем к "процессуальным" и функциональным схемам и обратно (другими словами процедуры анализа и синтеза). Только после того, как в технической науке заданы процедуры теоретического синтеза технических систем, которые позволяют распространить полученные теоретические результаты на целый класс гипотетических технических систем (с возможностью выработки на их основе практических методических рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности), построенная в этой технической науке обобщенная теоретическая схема может рассматриваться как универсальная относительно данного класса технических систем. Другими словами, именно тогда она получает статус "универсальной" Теоретической схемы определенной научно-технической дисциплины (точнее/ "семейства" такого рода дисциплин) и соответствующего им вида инженерйой деятельности.
С 1895 по 1905 гг. беспроводная телеграфия развивалась преимущественно эмпирически. Ф. Браун - сторонник развития университетской технической науки - пытался открыть в Страсбургском университете технический факультет. Он считал, что с открытием технического факультета в рамках университета и с помощью нескольких успешно работающих вне его электротехнических предприятий можно развить экспериментальную и педагогическую практику как новую техническую науку, которую еще предстоит создать, с ясно определенными целями и содержанием обучения. Он ориентировался не на теорию, а на необходимость технических применений и разработал программу модернизации физики как технической физики. К сожалению, этому проекту не было суждено осуществиться. Техническая физика вела в университетах лишь своего рода теневое существование, хотя большинство физиков и работало в области техники [73]. Эти идеи, однако, оказали влияние не только в Германии, но и в России. Ближайшие сотрудники Брауна из России Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси стали развивать радиотехнику в России в духе идей Ф. Брауна.
Леонид Исаакович Мандельштам (1897-1944) учился на физико-математическом факультете Новороссийского университета в России, но из-за участия в студенческих волнениях вынужден был продолжить свое образование в Страсбурге, которое закончил в 1902 г. Мандельштам в 1902 г. защитил у Брауна кандидатскую диссертацию, а в зимнем семестре 1906/07 гг. получил докторскую степень. Он изучал колебания в электрическом контуре и открыл принципы слабых взаимодействий, которые до сегодняшнего дня являются весьма важными для радиотехники. Мандельштам в течение 10 лет был ассистентом Брауна. Он также работал "несколько недель на почте и в лаборатории фирмы "Сименс", чтобы изучить технику связи и телеграфии", а в 1911 г. получил постоянное место преподавателя прикладной физики. Позже ему было присвоено звание профессора.
Николай Дмитриевич Папалекси (1880-1947) "происходил из богатой семьи российского помещика в Крыму, так что у него не было необходимости работать в Страсбурге, чтобы обеспечить себе пропитание". Он защитил кандидатскую диссертацию в 1904 г., а докторскую - в 1911 г. Затем он работал приват-доцентом у Брауна. В начале Первой мировой войны Мандельштам и Папалекси как российские граждане были вынуждены покинуть Германию [74] и возвратиться в Россию. С 1923 г. они работали вместе в научном отделе Центральной радиолаборатории Электротехнического треста заводов слабого тока в Ленинграде. Мандельштам с 1924 г. стал заведовать кафедрой теоретической физики в Московском университете. Папалекси оставался сначала в Ленинграде, работая профессором в Политехническом университете, а с 1934 г. перешел на работу в Физический институт (и, кроме того, в Электротехнический институт) Академии наук СССР. В 1937 г. Мандельштам также перешел на работу в Физический институт, где проводил исследования в области оптики, радиофизики, радиотехники и теоретической физики (часто совместно с Папалекси). Мандельштам и Папалекси были избраны действительными членами Академии наук [75].
Теоретические исследования в радиотехнике исходили первоначально из экспериментальных работ Герца и все время опережали практику. Теоретическая систематизация появляющихся новых результатов становится безотлагательно необходимой тогда, когда возникает потребность обучения нового поколения инженеров. "Частичные проблемы, которые были решены к концу первых десятилетий развития техники телефонной связи и техники высоких частот, как кажется на первый взгляд, были внутренне мало взаимосвязаны. В 1910 г. Франц Брейсиг поэтому поставил перед собой задачу попытаться эти многочисленные вопросы рассмотреть на единой базе уравнений Максвелла. Он начал свою книгу "Теоретическая телеграфия" с общих основ теоретической электротехники, вывел из них следствия для проблем телефонии и телеграфии и в конце задал перспективу теоретической радиотехники. Книга Брейсига ясно показывает, что проводная телефония и телеграфия, так же как и молодая радиотехника, выдвинули многочисленные технические вопросы, но они разрушили математически обоснованные решения, взорвали рамки физических представлений. Он впервые указал на расширение телеграфии (как синонима "слаботочной техники", т.е. техники связи) в техническую науку" [76].
В предвоенные годы в России происходит довольно быстрое распространение радиотехнических знаний. В 1907 г. в Санкт-Петербурге начали выходить "Научные основы беспроволочной телеграфии" ученика Попова А.А. Петровского. Во втором издании 1913 г. Петровский приводит уже точные математические представления также и для решения инженерных задач. Он пишет, что "радиотелеграфия превратилась в новую научную дисциплину, которая занимается приложением электричества и магнетизма к практике" [77].
Уроки истории
В 1902-1903 гг. Петровский продолжил читать спецкурс "Телеграфирование без проводов", начатый до этого Поповым в Санкт-Петербургском политехническом институте. Еще один ученик Попова профессор И.Т. Фрейман создал и возглавил в 1917 г. кафедру радиотехники в этом институте. Несколько позже он издал первые учебники по радиотехнике - "Краткий очерк основ радиотехники" и "Общий курс радиотехники" (1 изд. - 1924 г., 2 изд. - 1928 г.). Посвященные радиотехнике периодические издания стали выходить в разных странах Старого и Нового света. В 1913 г. в США вышел в свет первый номер ежемесячного журнала "Труды Института радиоинженеров". В Германии в 1907 г. появился "Журнал слаботочной техники", в 1908 г. - "Ежегодник беспроволочной телеграфии и телефонии", а в 1911 г. - как последнее нововведение перед Первой мировой войной - "Телеграфная техника и техника связи". Заняла радиотехника подобающее место и в высших технических школах: в 1911 г. первая высшая техническая школа в Германии - Высшая техническая школа Дрездена - образовала самостоятельный Институт слаботочной техники. Другие высшие технические школы последовали этому примеру. Подводя итог можно констатировать, что к 1914 г. закончился период становления техники связи как технической науки.
* * *
Вышеописанная история теоретической радиотехники представляет собой образцовый пример (исторический идеальный тип) того способа формирования технической теории, когда исходным пунктом, с одной стороны, развития новой техники и отрасли промышленности, а с другой - технической теории и научно-технической дисциплины, является взаимодействие теории и эксперимента в физике.
Список литературы
1 Христианович С.А. Механика сплошной среды. М: Наука, 1981. С. 302-303.