Епохални проналасци Михајла Пупина

Пише: Војислав Гледић

Михајло Пупин је најпознатији по својим проналасцима којима је допринио развоју савремених телекомуникација. На том пољу је остварио домете од епохалног значаја. Успио је, наиме, да својим открићима и изумима омогући преношење телеграфских и телефонских импулса и порука на велике удаљености. Тиме је, заправо, остварена давнашња човјекова тежња да премости удаљености континенталних размјера. Био је то први велики корак којим су преноси порука помоћу телеграфа и телефона, на бази жичане и кабловске везе, постали незаобилазна средства да се повезују људи и директно преносе поруке, без тешкоћа и ограничења.

Славни научник и проналазач је у почетку свог научно-истраживачког рада вршио експерименте са пропуштањем струје кроз различите гасове. Послије двогодишњег рада на том подручју, дошао је до значајних открића. Објавио је два  рада из те области. Ускоро је, међутим, сазнао да је слична истраживања прије њега објавио познати енглески физичар Томсон. Увидио је да је тај Енглез начинио низ значајних открића на експерименталном пољу, укључујући и она за која је Пупин сматрао да њему припадају. Увидио је да га је, ипак, Томсон предухитрио па му је од срца честитао!

Знатижељан и истрајан, Пупин је нашао ново подручје за своја експериментална проучавања. То је било питање резонанције. Успио је да, након дуготрајних и напорних покушаја, обезбиједи погодно усаглашавање (подешавање) струјног кола са струјом одређених фреквенција. Било је то велико откриће које је омогућавало да се направе посебни филтери за „разврставање“ струја разних учесталости кроз један те исти проводник. Касније је то омогућило да се направе нови технички уређаји за пренос многобројних истовремених порука кроз један исти проводник. Прије него што је  успио да дође до свог изванредно значајног открића које је затим практично искористио у преношењу порука преко проводника, телекомуникације су биле на доста ниском техничком и технолошком нивоу.

Суштина Пупиновог резонатора, како се назива један од најзначајнијих његових изума, представља посебну направу за раздвајање струја разних фреквенција које истовремено протичу кроз исти проводник. У генераторима за производњу наизмјеничне струје поред основне струје одређене учесталости, јављају се, и друге струје које се разликују од те основне. Оне су непожељне и представљају, заправо, сметње, али се показало да су и неизбјежни продукт у производњи одређених фреквенција. Пупин их је појединачно проучавао и настојао да установи на који начин се могу издвојити не само оне хармонијске, а ту припадају и оне друге настале од основа, него и појединачно свака из дијапазона учесталости. Пупин је ријешио овај проблем послије дуготрајних и исцрпних проучавања у својој лабораторији на Универзитету Колумбија, при чему је морао,да своја истраживања врши у ноћним сатима (јер је преко дана лабораторија била намијењена раду са студентима у редовној настави).

Захтјев да заштити тај свој значајни проналазак Пупин је поднио Патентном заводу фебруара 1894. године.  Међутим, приликом реализације овог свог захтјева наишао је на неочекиване тешкоће које је ријешио тек уз велике напоре и обилне финансијске издатке. Наиме, неки вјешти „ловци на туђе изуме“ брзо су сазнали за Пупинов проналазак и приписали га себи. Иза двојице таквих „проналазача“ стајале су моћне компаније које су располагале великим материјалним средствима, а Пупинов изум им је био од капиталне важности. Требало је, стога, савладати тежак судски спор око доказивања приоритета у открићу и примјени новог резонатора. Ево како сам Пупин то описује:

„Моји пријатељи, научници у Њујорку, видјели су у мом електричном резонатору и могућност да он селективно издваја наизмјеничне струје разних фреквенција, могућност да се примијени у хармонијској телеграфији коју је први предложио Грахам Бел, проналазач телефона. Коначно су ме убиједили да поднесем одговарајући патентни захтјев па сам то и урадио. Често сам због тога жалио, јер ми је то причинило многе тешкоће и увукло ме у скупе и мучне судске спорове. Два друга проналазача подијнела су патенте на исти проналазак. Један је био Американац, а други Француз, а обојица су имали за собом снажне индустријске организације. Професору са колеџа, с платом од двије хиљаде и пет стотина долара годишње, није лако водити парницу са двјема моћним организацијама. Али чудна је психолошка чињеница да се проналазач, коме је оспорен проналазак, одједном почне борити, као што би се борила тигрица за своје младунце.“

Није било, наравно, лако изаћи са финансијски јаким компанијама које су видјеле у Пупиновом проналаску могућност велике зараде. Али сазнање да је он прави проналазач и чињеница да му се жели оспорити оно што је веома тешко и мукотрпно постигао својим знањем, радом и истрајношћу давало му је снагу да се бори и да коначно оствари своје законито право.

„Борба је трајала скоро осам година и на крају сам побиједио“, наставља Пупин. „Проглашен сам побједником и патент ми је додијељен. Али, патент је само парче папира које ништа не вриједи док некоме није потребан тај проналазак. У међувремену, нисам имао ништа до парче папира за узврат за све муке, а које ме је, поред тога, материјално скоро уништило.“

Посебна област истраживачког лабораторијског рада представља Пупиново проучавање дјеловања и коришћења рендгенских зрака.  Рендгеново сензационално откриће је одмах, након објелодањивања значаја нових веома продорних зрака (децембра 1895), подстакло научнике широм свијета да се озбиљније позабаве испитивањем примјене тих необичних зрака. Пупин је напустио дотадашњи план рада и одмах се прихватио да се мало детаљније упозна и са изненадним открићем до којега је дошао њемачки физичар Рендген. Већ као искусан професор на Колумбији имао је доста искуства у раду са пропуштањем струја кроз разријеђене гасове. Стога му је истраживачки рад са новом врстом зрачења, која је тада била актуелно подручје проучавања, био веома приступачан и одмах је открио низ необичних појединости од великог значаја. Само двије недјеље послије Рендгеновог саопштења о свом открићу, Пупин је добио 2. фебруара 1895. године прву фотографију начињену коришћењем ефеката новооткривеног зрачења. Одмах је установио да се то зрачење може веома ефикасно користити у медицини, али је зато потребно усавршити начин брзог, лаког и једноставног фотографисања. Пупин је био велики хуманиста па је сматрао да је свака примјена науке и технике у побољшавању услова живота, посебно на заштити људског здравља, од виталног значаја. У време својих истраживања на пољу рендгенског зрачења Пупинова лабораторија се налазила у подрумским просторијама, управо испод канцеларије предсједника Колумбија универзитета. Када се сазнало за Пупиново истраживање и за његове ефикасне методе фотографисања, почели су да га посјећују многи љекари, новинари и други знатижељници. То га је, међутим, као човјека посвећеног науци и истраживачком раду, умногоме ометало у даљим експерименталним проучавањима. Стога је био принуђен да се закључава и тако обезбиједи несметан рад и да се заштити од нежељених посјетилаца. Било је, међутим, оправданих и хитних случајева када се морао одазвати позиву појединих љекара јер је било у питању акутно стање неког повријеђеног пацијента. Пупин је тада увијек брзо реаговао и одмах пружао сву могућу помоћ која се од њега тражила.

Пупин детаљно описује први случај када је требало помоћи једном хирургу који је морао да лоцира нежељене предмете у организму тешко повријеђеног човјека како би могао да изврши операцију. Било је у питању вађење сачме која је повриједила лијеву руку једног познатог адвоката. Да би се, наиме, извршила брза и ефикасна хируршка интервенција и извадили комадићи метала, требало их је тачно лоцирати па тек онда обавити хируршки захват. Ево како сам Пупин пише о томе:

„Мој добар пријатељ Томас Едисон послао ми је неколико изванредних флуоросцентних екрана и преко њих смо могли видјети бројна мала зрнца сачме. Комбинација екрана и очију била је очигледнија од фотографске плоче. Одлучио сам да пробам комбинацију Едисоновог флуоресцентног екрана и фотографске плоче. Флуоресцентни екран стављен је на фотографску плочу, а пацијентова рука стављена је на екран. Икс  зраци су прво дјеловали на екран, а екран је својом флуоросцентном свјетлошћу дјеловао на фотографску плочу. Комбинација је успјела, чак боље од мог очекивања. Добијена је добра фотографија, при експозицији од само неколико секунди. Фотографија је показивала бројна зрнца сачме као да су била нацртана пером и тушем. Доктор Бал је извршио операцију лако и повадио сву сачму за врло кратко вријеме. Пацијент Прескот Хол Батлер брзо се опоравио. Била је то прва слика добијена помоћу икс зрака на овај начин, и прва операција која је извршена у Америци, у којој се, према фотографији, одлучило о току операције. Све се то десило почетком фебруара 1896. године…“

Овај свој велики проналазак, који је умногоме унаприједио медицину и омогућио брзе и ефикасне хируршке интервенције код повреда, Пупин, међутим, никада није патентирао. Он је желео да овај свој изум стави на располагање добробити човјечанства. Стога није желио да од њега има било какву материјалну корист. Његови идеали о потреби што успјешније примјене науке и технике у свакодневном животу, посебно када је била у питању хуманитарна страна, овдје су дошли до пуног изражаја. Ипак, овај свој велики изум Пупин је објелоданио у америчком часопису  Електрицитет („Electtricity “)  од 12. фебруара и 15. марта 1895. године. Тако је свој изум ставио на располагање широј научној и стручној јавности, посебно љекарима заинтересованим за што брже хируршке интервенције приликом хитних и неодложних случајева.

„Мој једини циљ у раду на побољшању фотографисања рендгенским зрацима био је усмјерен на проширење могућности њихове примјена у хируршким захватима“, подвлачи Пупин. „Мислим да сам у потпуности успио и желим да ми се то призна у пуној мјери.“ Њега, дакле, није интересовала патентна заштита нити било какав материјална корист  него само да му се ода признање да је учинио нешто корисно  за добробит људи којима је његов изум био од помоћи.

Своја проучавања на подручју икс зрака Пупин је нагло прекинуо када је доживио тешку упалу плућа, од које је преминула његова супруга. Бавио се, то треба посебно нагласити, проучавањем како дјелују новооткривени зраци у разним околностима и како се понашају поједини материјали када се изложе овом зрачењу. Пупин је открио тзв. секундарне зраке. При томе је дошао и до једног изузетно значајног правила које се кратко може формулисати на сљедећи начин: „Свако тијело изложено дејству икс зрака, зрачи из себе исте такве зраке“. Било је, наравно, и других вриједних доприноса које је учинио овај великан на том подручју физике и електротехнике, али се послије прележане болести никада више тим подручјем није бавио. Потпуно се посветио другим областима, посебно телекомуникацијама, гдје је постигао епохалне резултате од трајног научног и техничког значаја.

Великог истраживача је стално интересовао проблем како да постигне помоћу проводника  што економичнији пренос информација, како по броју тако и на што већој удаљености. Био је то тада (крајем 19. вјијека) изузетно сложен проблем. Управо је нагла и брза индустријализација, посебно САД, захтијевала стварање међусобних веза што је било од виталног значаја за читаву цивилизацију. Пупин се смјело упустио у рјешавање тог деликатног и сложеног проблема. Послије огромних напора, великих самоодрицања и упорног рада дошао је до епохалних открића, а конструктивна рјешења која је начинио уврстила су га у сам врх корифеја науке и технике савремене историје.

Сви покушаји тадашњих научника и инжењера, посебно конструктора и проналазача, да ријеше низ актуелних проблема у домену ефикаснијег телеграфског и телефонског саобраћаја остајали су неријешени и безуспјешни. Пупин је, међутим, проблем ријешио најприје теоријски, а затим и практично, технички, да би коначно дошло до нових изума којима је реализовао и примјену свог открића у свакодневној пракси. Суштина проблема је била да се до тада нека порука могла помоћу проводника пренјиети само на краћу удаљеност, и то уз коришћење веома дебелог кабла или проводника уз утрошак велике количине електричне енергије. Било је, истина, неких ситнијих побољшавања и усавршавања на том подручју, али суштина проблема је, у цјелини, увијек измицала у теоријском и практичном домену. Тако је, на примјер, примјена подземних каблова који су били састављени од вишеструко повезаних  каблова састављених од многоструко уплетених проводника омогућавала преношење неколико десетина разговора истовремено, али увијек на мањим растојањима.

Пупину је одмах на почетку истраживачког рада на том подручју било јасно да се мора проблем ријешити на један комплексан начин. Требало је искористити неки од физичких принципа, а потом наћи одговарајуће техничко рјешење у његовој примјени. Нашао га је у Лагранжовој теорији третирања механичких осцилација. Требало је, међутим, наћи адекватан начин аналогних електричних осцилација и могућност њиховог појачавања. Код тада постојеће мреже, пренос гласа помоћу телефона и на удаљеност од 20 километара представљао је велики проблем уз бројне деформације. Многе познате и моћне телеграфске и телефонске компаније су улагале велика средства како би се ријешио тај акутни проблем. Ангажовани су најпознатији научници и стручњаци из области електротехнике, али је све то био узалудан посао.

Када је Пупин проблем ријешио теоријски, почео је и да га практично провјерава, како би га искористио за општу добробит човјечанства. Морала се извршити директна практична провјера на одговарајућој телеграфској и телефонској мрежи. Али, то је било неизводљиво јер је мрежа била у редовној функцији, а свако испитивање би је искључило из текуће употребе. С друге стране, разни „проналазачи“ би одмах уочили да се ту ради о великом проналаску па би, по устаљеној пракси, преотели туђе откриће и пожурили у патентни уред да га прикажу као свој изум. У таквим околностима Пупин је морао да прибјегне оригиналном начину провјере и искоришћавања свога изума.

Велики истраживач је у својој лабораторији на Колумбији начинио вјештачку међуградску и међудржавну повезаност помоћу довољно дугачког проводника. Он је, наиме, набавио дугачак проводник, и то у комадима по 80 километара. Укупно је прибавио пет таквих проводника што је чинило повезаност од око 400 километара. То је била сасвим солидна удаљеност да би се извршила практична провјера открића што га је тада начинио Пупин. Резултати проучавања су показали исправност онога што је славни научник већ теоријски установио. Када је извршио њихову провјеру, најпре помоћу кабла дужине 80 км (који је био смјештен у једном сандуку), говорне поруке су биле веома квалитетне а затим је исте добре резултате добијао и када је дужину повећавао са осталим кабловима (сваки од по 80 км). Коначно,чак и на удаљености од пуних 500 км резултат је био јако квалитетан.

При томе је Пупин користио посебне калемове, касније назване његовим именом, које је потребно уметати у проводник на тачно утврђеним растојањима. Праксом је установљено да се они требају размјештати  на растојању од око 2 км код подземних каблова, а на удаљености од осам до десет км када су у питању  надземни проводници. Тако је Пупин коначно омогућио да се премосте огромне удаљености приликом преношења порука, посебно телефонским путем. Домет преношења је, већ у лабораторијским условима, био повећан чак читавих 20 пута! Након свих теоријских и практичних провјера, којима је брижљиво приступио, Пупин је одржао предавање о томе у Друштву америчких електротехничара, марта 1899. године. При томе се већином задржао на теоријској страни ствари, али су поједини слушаоци наслутили да се ту ради о неком епохалном открићу које има огромну практичну примјену. То се убрзо показало потпуно исправним када је, неколико година касније, почела њихова масовна примјена у телефонским и телеграфским комуникацијама широм свијета.

Придружите нам се на Вајберу и Телеграму: