Браун (Braun), Карл Фердинанд

Немецкий физик и изобретатель Карл Фердинанд Браун родился в г. Фульда, в семье Конрада Брауна и Франциски (Геринг) Браун. Окончив местную гимназию, он учился в Марбургском университете, а затем выполнял докторскую работу по физике в Берлинском университете. Здесь под руководством немецкого физика Георга Квинке он написал диссертацию о колебаниях упругих стержней и струн и. получил докторскую степень в 1872 г. Когда в том же году Квинке принял назначение на пост в Вюрцбургском университете, Браун последовал за ним в качестве его ассистента. В 1874 г. Браун стал директором гимназии Томаса в Лейпциге. Тогда же он открыл свойство минеральных кристаллов сульфидов металлов, подобных галениту и пириту, проводить электрический ток лишь в одном направлении. Пять десятилетий спустя законы, открытые Брауном, были использованы в детекторных приемниках.

В 1876 г. Браун вернулся в Марбург в качестве профессора теоретической физики и проработал там четыре года. С 1880 по 1883 г. он был профессором теоретической физики в Страсбургском университете, затем до 1885 г. – профессором физики в Техническом университете в Карлсруэ. В течение следующих десяти лет он работал профессором экспериментальной физики в Тюбингенском университете и организовал при нем Физический институт. В 1895 г. Браун вернулся в Страсбургский университет профессором физики и директором Страсбургского физического института, где и были выполнены его наиболее известные исследования.

В 1897 г. Браун изобрел осциллоскоп – прибор, в котором переменное напряжение перемещало пучок электронов внутри вакуумной трубки с катодными лучами. След, оставляемый этим пучком на поверхности трубки, можно было графически преобразовать с помощью вращающегося зеркала, давая тем самым зрительный образ меняющегося напряжения. Трубка Брауна легла в основу телевизионной техники, т. к. работа кинескопа основана на том же принципе.

Примерно в это время Браун начал исследования по беспроволочной телеграфии. Итальянский инженер-электрик Гульельмо Маркони только что передал беспроволочные послания по воздуху на расстояние в 9 миль. Браун был озадачен теми трудностями, с которыми встретился Маркони, пытаясь увеличить дальность передачи просто за счет увеличения мощности передатчика. В передатчике Маркони использовался электрический искровой аппарат, генерирующий так называемые волны Герца (периодические колебания), которые распространялись в пространстве. До некоторого момента увеличение «искрового промежутка» действительно вело к увеличению дальности передачи. Браун обнаружил, что, когда искровой зазор становится больше некоторого определенного размера, возникающие волны интерферируют друг с другом, что ведет к ослаблению передачи. В течение года он разработал передатчик Брауна, где использовался безискровой антенный контур.

В передатчике Брауна колебательный контур, в котором генерировалась энергия волн, был магнитной цепью с помощью трансформатора связан с антенной, которая ранее включалась непосредственно в цепь контура. Существенной чертой системы Брауна было включение конденсатора в контур, содержащий разрядник, что ныне используется в радио- и телепередатчиках и радарах. Более того, трудности изоляции, так досаждавшие в передатчике Маркони, практически не существовали в брауновской безыскровой телеграфии. В приемнике Браун использовал прямую связь цепи конденсатора и антенны; в силу резонанса колебания от передающей станции производили максимальный эффект в таком приемном устройстве, у которого период колебаний совпадал с периодом колебаний передающей станции, другими словами, когда они настроены на одну частоту. В результате стало возможным выбирать частоту, на которую откликается принимающая станция, так, чтобы сигналы другой частоты от других передатчиков не мешали ее работе.

Браун взял патент на свое изобретение в 1899 г. и основал «Телеграфную компанию профессора Брауна», через которую и внедрял свои последующие изобретения. Среди них был кристаллический детектор (предшественник транзистора), знаменовавший собой огромный шаг вперед по сравнению с когерером, который использовал Маркони. В 1901 г. он опубликовал свои статьи по беспроволочной телеграфии в виде буклета, озаглавленного «Беспроволочная телеграфия по воде и по воздуху». В следующем году он продемонстрировал первую функциональную передачу и прием направленной беспроволочной связи, где использовались направленный передатчик и направленный приемник.

Свой последний важный вклад в науку он сделал в 1904 г. Брауну удалось продемонстрировать с помощью узкополосного приемника, что как свет, так и электромагнитные волны одинаково отражаются и поглощаются небольшими решетками, установленными под разными углами к падающему излучению. Это свидетельствовало о том, что свет представляет собой электрические колебания, и служило дополнительным подтверждением теоретических выводов, сделанных в 1860-х гг. шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Браун и Маркони получили в 1909 г. Нобелевскую премию по физике «в знак признания их вклада в создание беспроволочной телеграфии». В своей Нобелевской лекции Браун процитировал собственную лекцию, прочитанную им в 1890 г. «Иногда беспроволочную телеграфию определяют как искровую телеграфию, и до сих пор не удается обойтись без искры в том или ином случае. Здесь, однако, она сделана максимально безвредной. Это важно. Ибо искра, порождающая волны, затем их же разрушает... То, к чему мы стремились, правильнее всего следовало бы назвать безыскровой телеграфией...» «Я счастлив думать, – продолжал он, – что мы заметно приблизились к этой цели и в результате сделали передатчик еще более эффективным».

В 1886 г. Браун женился на Амелии Бюхлер, у них было два сына и две дочери. Будучи в общении приятным и дружелюбным человеком. Браун, по мнению его коллег и ассистентов, был лишен высокомерия и заносчивости. Он любил заниматься живописью, делать эскизы, путешествовать и писать рассказы для детей.

В 1914 г. Браун отправился в Нью-Йорк, чтобы дать свидетельские показания по одному патентному спору. Многочисленные отсрочки дела, а также собственные недомогания задержали его в Нью-Йорке до 1917 г. А поскольку в этом году Соединенные Штаты вступили в первую мировую войну, Брауну не было разрешено вернуться в Германию. Заболев в доме своего сына, он умер 20 апреля 1918 г. в госпитале Бруклина.