Браун, Карл Фердинанд

Карл Фердинанд Браун
Karl Ferdinand Braun
Дата рождения:	6 июня 1850(1850-06-06)
Место рождения:	Фульда, Гессен-Кассель, Германия
Дата смерти:	20 апреля 1918(1918-04-20) (67 лет)
Место смерти:	Нью-Йорк, США
Страна:	Германия
Научная сфера:	физика
Научный руководитель:	А. Кундт, Г. Квинке
Известные ученики:	Л. И. Мандельштам
Награды и премии:	Нобелевская премия по физике (1909)

Карл Фердинанд Браун (нем. Karl Ferdinand Braun; 6 июня 1850, Фульда — 20 апреля 1918, Нью-Йорк) — немецкий физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1909 г. (совместно с Г. Маркони). Интенсивно участвовал в разработке технического применения электромагнитных волн. Изобретатель кинескопа (катодно-лучевой трубки). В немецкоговорящих странах кинескоп до сих пор называют трубкой Брауна.

Ранние годы

Фердинанд Браун родился в семье гессенского чиновника. Посещал гимназию в городе Фульда. В 1868 г. поступил в Марбургский университет, где приступил к изучению физики, химии и математики. В 1869 г. переезжает в Берлин, где работает в частной лаборатории Г. Г. Магнуса. После смерти Магнуса весной 1870 г. продолжает исследования у Георга-Германа Квинке, причём особенно интересуется колебаниями струны. По этой теме защищает в 1872 г. диссертацию на степень доктора физики.

Работа учителем

Так как у Брауна не было денег, чтобы занять должность ассистента, а позже и приват-доцента, он сдаёт в 1873 г. госэкзамен на учителя гимназии и в следующем году начинает работу в качестве второго учителя математики и естествознания в лейпцигской школе Святого Фомы. Там, помимо главной своей деятельности, он занимался также научными исследованиями колебаний и проводимости тока. При этом он делает первое своё открытие. На эту тему он пишет в 1874 г. в Analen der Physik und Chemie: «… большое количество естественных и искусственных серных металлов… имело разное сопротивление в зависимости от направления, величины и продолжительности тока. Различия составляли до 30 % от полной величины.»

Этот эффект выпрямителя в кристаллах противоречил закону Ома, и на него почти не обратили внимания. Однако это открытие подтвердило научную репутацию Брауна. Объяснения этому эффекту Браун, несмотря на интенсивные исследования, дать не смог — для этого недоставало тогда фундаментальных знаний по физике. Это нашло объяснение только в XX-м веке с развитием квантовой механики.

Преподавательская деятельность

В 1877 г. Браун становится профессором теоретической физики в Марбурге. В 1880 г. он переезжает в Страсбург и становится профессором физики в университете Карлсруэ. В 1887 г. он переезжает в университет им. Эбернарда Карла в Тюбингене и принимает там активное участие в основании и постройке физического института. В 1895 г. он становится директором института и профессором в Страсбургском университете.

Браун был известен среди студентов за мастерство делать понятные доклады и понятные даже дилетантам эксперименты. В этом же свободном, местами юмористическом стиле он написал учебник «Молодой математик и естествоиспытатель», который был издан в 1875 г.

Среди его учеников наиболее известны Джонатан Ценнек — основоположник изучения ионов, а также Леонид Исаакович Мандельштам и Николай Дмитриевич Папалекси, которые были основателями русской школы высокочастотной техники.

Трубка Брауна

Своей известности он обязан в основном своей катодо-лучевой трубке. Сегодня под этим прибором понимается вакуумированная трубка с горизонтальными и вертикальными отклоняющими катушками. Первая версия, которая была сделана в 1897 г. в Карлсруэ, была не так совершенна: у неё был холодный катод и умеренный вакуум, что требовало ускоряющих напряжений в 100 киловольт, чтобы световой след отклонённого магнитным полем луча был виден. Кроме того магнитное отклонение было сделано только в одном направлении. Второе направление развёртывалось при помощи вращающегося зеркала, помещённого перед светящимся слоем. Однако промышленность сразу заинтересовалась открытием и поэтому оно быстро модифицировалось. Уже в 1899 г. ассистент Брауна — Ценнек — ввёл магнитное вертикальное отклонение, потом последовал накаливаемый катод, цилиндр Венельта и высокий вакуум. Таким образом эти трубки могли применяться не только для осциллографов, но и после 1930 г. в качестве основной детали телевизоров.

Радиоприёмник

После изобретения кинескопа Браун начинает исследования в области беспроводного телеграфа. Проблема радиотехники в то время состояла в отсутствии надёжного приёмника. Как физик, Браун привык полагаться на воспроизводимые условия экспериментов. Привычные в то время приёмники на основе когерера не могли обеспечить этого. Поэтому Браун заменил когерер на кристаллический детектор, что в те времена привело к большому прогрессу в чувствительности приёмника, несмотря на то, что кристаллический детектор должен был постоянно заново настраиваться. Только электронные лампы смогли заменить кристаллический детектор, который однако и после этого продолжал использоваться в простых приёмниках. Также первые УКВ радары использовали такой детектор.

Радиопередатчик

Браун также помог в развитии радиотехнических передатчиков. Маркони собрал свой передатчик преимущественно методом проб и ошибок, и Браун смог его улучшить, основываясь на физических рассуждениях. Первоначально колебательный и антенный контуры составляли одно целое. Браун разделил их. Теперь появился первичный контур, состоящий из конденсатора и искрового промежутка, и индуктивно связанный антенный контур. В такой системе было гораздо легче повысить энергию передатчика. Поэтому уже в 1899 г. появились настолько мощные передатчики, что понятие дальняя телеграфия получило оправдание: если до тех пор могли делать передачи только на 20 км, то в 1901 г. Маркони смог осуществить передачу из Англии в Северную Америку.

Одновременно с этим пытался Браун заменить технологию пробойной искры, которая производила только затухающие колебания. Ему удалось это при помощи генераторов переменного тока, которые производили незатухающие колебания. Сделать то же самое при помощи обратной связи на электронных лампах ему не удалось.

Антенны

Браун также занимался проблемой направленности радиопередач. Он был одним из первых, кому удалось построить направленную антенну.

Нобелевская премия

В 1909 г. Браун получает, совместно с итальянцем Гульельмо Маркони, Нобелевскую премию «за выдающийся вклад в создание беспроволочной телеграфии».

Telefunken

Браун был сооснователем ООО Радиотелеграфия Кёльн (1898) и Общества по беспроводной телеграфии Telefunken в Берлине (1903). Последняя компания привела его в возрасте 64 лет с подорванным здоровьем в Нью-Йорк: большая радиостанция в Сэгвиле должна была прекратить свою работу из-за патентного спора. Процесс затягивался, причём вступление США в войну застало Брауна врасплох и он не мог больше вернуться в Германию. Он продолжал проживать как интернированный в Бруклине, пока в 1918 г. не умер в результате несчастного случая.

Ссылки

• А. И. Климин, В. А. Урвалов. [www.computer-museum.ru/connect/braun.htm Фердинанд Браун — лауреат нобелевской премии в области физики] // «Электросвязь» № 8, 2000 г. (на сайте «Виртуальный компьютерный музей»)
• Храмов Ю. А. Браун Карл Фердинанд // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 45. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.)
• [nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1909/ Информация с сайта Нобелевского комитета]  (англ.)
• [www.crtsite.com/ Сайт, посвящённый катодо-лучевой трубке]  (англ.)

Отрывок, характеризующий Браун, Карл Фердинанд

В это время в двери послышался голос Жилинского, звавший Бориса.
– Ну иди, иди, иди… – сказал Ростов и отказавшись от ужина, и оставшись один в маленькой комнатке, он долго ходил в ней взад и вперед, и слушал веселый французский говор из соседней комнаты.


Ростов приехал в Тильзит в день, менее всего удобный для ходатайства за Денисова. Самому ему нельзя было итти к дежурному генералу, так как он был во фраке и без разрешения начальства приехал в Тильзит, а Борис, ежели даже и хотел, не мог сделать этого на другой день после приезда Ростова. В этот день, 27 го июня, были подписаны первые условия мира. Императоры поменялись орденами: Александр получил Почетного легиона, а Наполеон Андрея 1 й степени, и в этот день был назначен обед Преображенскому батальону, который давал ему батальон французской гвардии. Государи должны были присутствовать на этом банкете.
Ростову было так неловко и неприятно с Борисом, что, когда после ужина Борис заглянул к нему, он притворился спящим и на другой день рано утром, стараясь не видеть его, ушел из дома. Во фраке и круглой шляпе Николай бродил по городу, разглядывая французов и их мундиры, разглядывая улицы и дома, где жили русский и французский императоры. На площади он видел расставляемые столы и приготовления к обеду, на улицах видел перекинутые драпировки с знаменами русских и французских цветов и огромные вензеля А. и N. В окнах домов были тоже знамена и вензеля.
«Борис не хочет помочь мне, да и я не хочу обращаться к нему. Это дело решенное – думал Николай – между нами всё кончено, но я не уеду отсюда, не сделав всё, что могу для Денисова и главное не передав письма государю. Государю?!… Он тут!» думал Ростов, подходя невольно опять к дому, занимаемому Александром.
У дома этого стояли верховые лошади и съезжалась свита, видимо приготовляясь к выезду государя.
«Всякую минуту я могу увидать его, – думал Ростов. Если бы только я мог прямо передать ему письмо и сказать всё, неужели меня бы арестовали за фрак? Не может быть! Он бы понял, на чьей стороне справедливость. Он всё понимает, всё знает. Кто же может быть справедливее и великодушнее его? Ну, да ежели бы меня и арестовали бы за то, что я здесь, что ж за беда?» думал он, глядя на офицера, всходившего в дом, занимаемый государем. «Ведь вот всходят же. – Э! всё вздор. Пойду и подам сам письмо государю: тем хуже будет для Друбецкого, который довел меня до этого». И вдруг, с решительностью, которой он сам не ждал от себя, Ростов, ощупав письмо в кармане, пошел прямо к дому, занимаемому государем.
«Нет, теперь уже не упущу случая, как после Аустерлица, думал он, ожидая всякую секунду встретить государя и чувствуя прилив крови к сердцу при этой мысли. Упаду в ноги и буду просить его. Он поднимет, выслушает и еще поблагодарит меня». «Я счастлив, когда могу сделать добро, но исправить несправедливость есть величайшее счастье», воображал Ростов слова, которые скажет ему государь. И он пошел мимо любопытно смотревших на него, на крыльцо занимаемого государем дома.
С крыльца широкая лестница вела прямо наверх; направо видна была затворенная дверь. Внизу под лестницей была дверь в нижний этаж.
– Кого вам? – спросил кто то.
– Подать письмо, просьбу его величеству, – сказал Николай с дрожанием голоса.
– Просьба – к дежурному, пожалуйте сюда (ему указали на дверь внизу). Только не примут.
Услыхав этот равнодушный голос, Ростов испугался того, что он делал; мысль встретить всякую минуту государя так соблазнительна и оттого так страшна была для него, что он готов был бежать, но камер фурьер, встретивший его, отворил ему дверь в дежурную и Ростов вошел.
Невысокий полный человек лет 30, в белых панталонах, ботфортах и в одной, видно только что надетой, батистовой рубашке, стоял в этой комнате; камердинер застегивал ему сзади шитые шелком прекрасные новые помочи, которые почему то заметил Ростов. Человек этот разговаривал с кем то бывшим в другой комнате.
– Bien faite et la beaute du diable, [Хорошо сложена и красота молодости,] – говорил этот человек и увидав Ростова перестал говорить и нахмурился.
– Что вам угодно? Просьба?…
– Qu'est ce que c'est? [Что это?] – спросил кто то из другой комнаты.
– Encore un petitionnaire, [Еще один проситель,] – отвечал человек в помочах.
– Скажите ему, что после. Сейчас выйдет, надо ехать.
– После, после, завтра. Поздно…
Ростов повернулся и хотел выйти, но человек в помочах остановил его.
– От кого? Вы кто?
– От майора Денисова, – отвечал Ростов.
– Вы кто? офицер?
– Поручик, граф Ростов.
– Какая смелость! По команде подайте. А сами идите, идите… – И он стал надевать подаваемый камердинером мундир.
Ростов вышел опять в сени и заметил, что на крыльце было уже много офицеров и генералов в полной парадной форме, мимо которых ему надо было пройти.
Проклиная свою смелость, замирая от мысли, что всякую минуту он может встретить государя и при нем быть осрамлен и выслан под арест, понимая вполне всю неприличность своего поступка и раскаиваясь в нем, Ростов, опустив глаза, пробирался вон из дома, окруженного толпой блестящей свиты, когда чей то знакомый голос окликнул его и чья то рука остановила его.
– Вы, батюшка, что тут делаете во фраке? – спросил его басистый голос.
Это был кавалерийский генерал, в эту кампанию заслуживший особенную милость государя, бывший начальник дивизии, в которой служил Ростов.
Ростов испуганно начал оправдываться, но увидав добродушно шутливое лицо генерала, отойдя к стороне, взволнованным голосом передал ему всё дело, прося заступиться за известного генералу Денисова. Генерал выслушав Ростова серьезно покачал головой.
– Жалко, жалко молодца; давай письмо.
Едва Ростов успел передать письмо и рассказать всё дело Денисова, как с лестницы застучали быстрые шаги со шпорами и генерал, отойдя от него, подвинулся к крыльцу. Господа свиты государя сбежали с лестницы и пошли к лошадям. Берейтор Эне, тот самый, который был в Аустерлице, подвел лошадь государя, и на лестнице послышался легкий скрип шагов, которые сейчас узнал Ростов. Забыв опасность быть узнанным, Ростов подвинулся с несколькими любопытными из жителей к самому крыльцу и опять, после двух лет, он увидал те же обожаемые им черты, то же лицо, тот же взгляд, ту же походку, то же соединение величия и кротости… И чувство восторга и любви к государю с прежнею силою воскресло в душе Ростова. Государь в Преображенском мундире, в белых лосинах и высоких ботфортах, с звездой, которую не знал Ростов (это была legion d'honneur) [звезда почетного легиона] вышел на крыльцо, держа шляпу под рукой и надевая перчатку. Он остановился, оглядываясь и всё освещая вокруг себя своим взглядом. Кое кому из генералов он сказал несколько слов. Он узнал тоже бывшего начальника дивизии Ростова, улыбнулся ему и подозвал его к себе.
Вся свита отступила, и Ростов видел, как генерал этот что то довольно долго говорил государю.
Государь сказал ему несколько слов и сделал шаг, чтобы подойти к лошади. Опять толпа свиты и толпа улицы, в которой был Ростов, придвинулись к государю. Остановившись у лошади и взявшись рукою за седло, государь обратился к кавалерийскому генералу и сказал громко, очевидно с желанием, чтобы все слышали его.
– Не могу, генерал, и потому не могу, что закон сильнее меня, – сказал государь и занес ногу в стремя. Генерал почтительно наклонил голову, государь сел и поехал галопом по улице. Ростов, не помня себя от восторга, с толпою побежал за ним.


На площади куда поехал государь, стояли лицом к лицу справа батальон преображенцев, слева батальон французской гвардии в медвежьих шапках.
В то время как государь подъезжал к одному флангу баталионов, сделавших на караул, к противоположному флангу подскакивала другая толпа всадников и впереди их Ростов узнал Наполеона. Это не мог быть никто другой. Он ехал галопом в маленькой шляпе, с Андреевской лентой через плечо, в раскрытом над белым камзолом синем мундире, на необыкновенно породистой арабской серой лошади, на малиновом, золотом шитом, чепраке. Подъехав к Александру, он приподнял шляпу и при этом движении кавалерийский глаз Ростова не мог не заметить, что Наполеон дурно и не твердо сидел на лошади. Батальоны закричали: Ура и Vive l'Empereur! [Да здравствует Император!] Наполеон что то сказал Александру. Оба императора слезли с лошадей и взяли друг друга за руки. На лице Наполеона была неприятно притворная улыбка. Александр с ласковым выражением что то говорил ему.