Америкалық математик және ойлап табушы Джон Стоун Стоун өмірі мен еңбектері

Кіріспе

Американдық математик және өнертапқыш

Джон Стоун Стоун (24 қыркүйек 1869 – 20 мамыр 1943) – американдық математик, физик және өнертапқыш. Ол бастапқыда телефон саласында зерттеулер жүргізді, содан кейін радио технологиясын дамытуда маңызды еңбек етті, әсіресе радионы дұрыс таңдау (күйге келтіру) бойынша жетістіктерге жеткенімен белгілі болды. Оның көбінесе алға бағытталған жобаларына қарамастан, Stone Telegraph and Telephone Company 1908 жылы банкротқа ұшырады, ал ол өмірінің соңына дейін инженерлік консультант ретінде жұмыс істеді.

Алғашқы жылдар

Стоун Вирджиния штатының Гучленд округіне қарасты Довер (қазіргі Манакин) ауылында, Америка Азамат соғысының Одақ әскерінің генералы және инженері Чарльз Померой Стоун мен Энни Джинни [Стоун] Стоунның ұлы болып дүниеге келді. 1870 жылдан 1883 жылға дейін генерал Стоун Мысырдың хедивінің штабының бастығы қызметін атқарды, ал Каирде өскен Джон Стоун Стоун ағылшын тілінен өзге араб, француз, неміс және испан тілдерін еркін меңгерді. Оның әкесі оған математикадан сабақ берді, ал отбасы АҚШ-қа қайтқаннан кейін Стоун Нью-Йорктегі Колумбия грамматикалық және дайындық мектебінде оқыды, содан кейін Колумбия университетінің тау-кен институтында екі жыл азаматтық инженерияны оқыды, одан кейін Джонс Хопкинс университетінде екі жыл математика, физика және теориялық және қолданбалы электр туралы білім алды.

Телефонмен жұмыс

Білімін аяқтаған соң, 1890 жылы ол Массачусетс штатының Бостон қаласында, American Bell Telephone Co. компаниясында, оның Ғылыми-зерттеу және Даму зертханасының тәжірибелік бөлімінде жұмыс істей бастады. Ол жерде Оливер Хевисайдтың жұмысына сүйене отырып, Нью-Йорк пен Чикаго арасындағы ұзақ қашықтыққа телефон байланысын дамыту компаниясының қатаң математикалық талдауын жүргізді. Оның кейінгі жұмыстары электрлік резонансқа қатысты, ол бастапқыда автоматты телефон станциясында қолдану мүмкіндігін зерттеді. 1892 жылы ол "жоғары жиілікті" қолдану арқылы дыбысты сымсыз беруге тырысты. Бұл әрекет сәтсіз аяқталды, бірақ бұл жұмыс телефон желілері арқылы "сымды сымсыз" (сонымен қатар "тасымалдаушы ток" деп те аталады) беруді дамытуға пайдалы болды, алайда оның патенттік өтініші кейіннен майор Джордж О. Скьердің бұрынғыдан күткені деп танылды. 1893 жылы телефонды пайдалану үшін "ортақ батарея" жүйесін жасады, ол абоненттердің телефондарын жұмыс істеуі үшін қажетті электр тоғын орталықтан қамтамасыз етті. 1896 жылдан 1906 жылға дейін ол Массачусетс технология институтында физика және электр инженериясы бойынша бітірушілерге электрлік резонанс бойынша жылдық қысқа мерзімді оқу курстарын өткізді.

Радионы дамыту

1899 жылы Стоун телефон компаниясының қызметінен кетіп, Бостонда тәуелсіз консалтингтік инженер ретінде жұмыс істей бастады, бірақ бұрынғы жұмыс берушісі оны «патенттік даулар бойынша консультант және сарапшы» ретінде қызметте ұстады. Оның алғашқы тапсырыс берушісі Герман В. Ладд болды, ол радиосигналдарды «сызбасыз маяктар» ретінде пайдалану және навигациялық бағытты табу үшін «телелокограф» жүйесін жетілдіруге тырысты. Лэддтің тәсілі практикалық емес болып шықты, бірақ бұл жұмыс Стоунға радиотелеграфтық сигнал берудің жаңа технологиясының алдындағы қиындықтарды түсінуге көмектесті, сондай-ақ ол телефон желілеріндегі резонанстық тізбектердегі бұрынғы жұмыстарын радио таратушы және қабылдағыш құрылғыларын жақсарту үшін қолдануға болатынын түсінді. Сонымен қатар, көптеген басқа радиоэкспериментаторлардың айырмашылығы, Стоун электр тізбектерін толық талдауға қажетті математикалық білімге ие болды. 1900 жылдың соңында Бостонда коммерциялық жүйені жасау үшін тәжірибелік жұмыс жүргізу мақсатында 10 000 доллар бастапқы қаржымен Stone Wireless Telegraphy Syndicate құрылды. Стоун электрлік келісім туралы білімін пайдаланып, статикалық және басқа станциялардан келетін сигналдардың тудырған кедергілерін азайту үшін «жоғары селективтілік» тәсілін әзірледі. Тесла стиліндегі ашық өзекке ие электрлік трансформаторлардан бастап, ол таратушы мен қабылдағыштың бір ғана жиілікте жұмыс істеуін қамтамасыз етуге көмектесетін «бос байланыс» принципін қолданатын реттелетін «селективті төрт контурлы келісім» жүйесін жасады. (Кейбір жағдайларда қосымша селективтілікті қамтамасыз ету үшін қосымша аралық «тазалау» тізбегі қосылды. Ал көптеген басқа компаниялардың таратушылары екі бөлек жиілікте сигнал беретін «жақын байланыс» принципін қолданды). Ол сондай-ақ тиімділікті арттыру және шығындарды азайту үшін таратушы мен қабылдағыш құрылғыларын математикалық тұрғыдан талдауға ерекше көңіл бөлді. 1900 жылдың басында ол өзінің келісім жұмысына АҚШ патенті үшін өтініш берді, ол 1901 және 1902 жылдары берілген үш патентке бөлінді. 1902 жылдың ортасында Stone Telegraph and Telephone Company, сондай-ақ Бостонда коммерциялық операцияларды бастау үшін құрылды. Стоун бас инженер болып тағайындалды, ал Кембридж және Линн қалаларында (Массачусетс штаты) он алты шақырым қашықтықта екі станция салынды. 1905 жылдан бастап, АҚШ Әскери-теңіз күштері үшін сынақтар үшін шұғыл таратушылар мен электролиттік детекторларды пайдаланатын демонстрациялық радиотелеграф станциялары орнатылды. 1906 жылдың соңына қарай үкімет бес кемелік және үш құрлықтағы қондырғыны сатып алды. Компанияның алғашқы коммерциялық радиотелеграф байланысы 1905 жылдың жазында жұмыс істеген Шоалс аралы мен Портсмут (Нью-Гэмпшир) арасында болды, бұл Western Union телеграф кабельінің істен шығуының орнына салынды. 1907 жылы Стоун өзінің компаниясының қызметкерлері үшін білім беру ресурсы ретінде құрылған Сымсыз телеграф инженерлері қоғамын (SWTE) құрды және оның президенті болды. (Бұл ұйым 1912 жылы Нью-Йорктегі «Сымсыз институтпен» біріктіріліп, Радио инженерлері институтын құрды.) 1906 жылы компания Стоун жасаған кемеде орнатылған «бағытты табушыны» сынады, ол өте дәл болғанымен, тәжірибелік емес болып шықты, өйткені оқу үшін бүкіл кеме бұрылуы керек болды. Шағын тәуелсіз кәсіпорын ретінде жұмыс істейтін Стоун өзінің индустриядағы жетістіктермен қатар жүре алмайтынын байқады, сондықтан 1908 жылы оның компаниясы жұмысын тоқтатты және банкротқа ұшырады. Оның активтері, оның ішінде құнды патенттер портфелі Ли ДеФоресттің Radio Telephone Company компаниясына 10 000 доллар қолма-қол ақша және 300 000 доллар акцияға сатылды. 1911 жылдың басында ол Нью-Йорк қаласына көшіп барып, тағы да кеңесші ретінде жұмыс істеді. Ол сондай-ақ тәуелсіз сарапшы ретінде танымал болды, көптеген радио патенттік істерде куәлік берді. 1912 жылы ол аралықшы ретінде әрекет етіп, Ли ДеФорестке өзінің үш электродты аудио вакуумдық түтігінің алғашқы нұсқасын AT&T инженерлеріне көрсетуді ұйымдастырды, олар құрылғыны трансконтиненттік телефон байланысын құруға қабілетті күшейткішке қайта жасап шығарды. 1914–1915 жылдары Стоун Радио инженерлері институтының президенті болды.

In 1899, Stone resigned from his telephone company position and began to work in Boston as an independent consulting engineer, although he was also retained by his former employer as a "Consultant and Expert in patent causes". His first client was Herman W. Ladd, who was attempting to perfect his "Telelocograph" system for using radio signals as "wireless lighthouses" and for navigational direction finding. Ladd's approach turned out to be impractical, but the work gave Stone insight about the difficulties facing the embryonic technology of radiotelegraphic signalling, and he recognized that his earlier work on resonant circuits on telephone lines could be applied to improve radio transmitter and receiver designs. Moreover, unlike most other early radio experimenters, Stone had the mathematical background needed to fully analyze electrical circuits. In late 1900, the Stone Wireless Telegraphy Syndicate was started in Boston, with an initial funding of $10,000, to do experimental work in devising a commercial system. Stone used his knowledge of electrical tuning to develop a "high selectivity" approach to reduce the amount of interference caused by static and signals from other stations. Starting with Tesla style open core electrical transformers, he developed adjustable "selective four circuit tuning" that employed "loose coupling" to help insure that the transmitter and receiver were operating on a single common frequency. (In some cases an extra intermediary "weeding out" circuit was added, for additional selectivity. In contrast, transmitters operated by most other companies employed "close coupling" that produced signals on two separate frequencies). He also took special care to mathematically analyze transmitter and receiver designs to increase efficiency and reduce losses. In early 1900, he applied for a U. S. patent for his tuning work, which was divided into three patents that were issued in 1901 and 1902. In mid 1902 the Stone Telegraph and Telephone Company, also based in Boston, was formed, in order to begin commercial operations. Stone acted as Chief Engineer, and two stations separated by sixteen kilometers (ten miles) were constructed at Cambridge and Lynn, Massachusetts. Beginning in 1905, demonstration radiotelegraph stations, using spark transmitters and electrolytic detectors, were installed for evaluation by the U. S. Navy. By the end of 1906, the government had purchased five ship and three land installations. The company's first commercial radiotelegraph link was between the Isle of Shoals and Portsmouth, New Hampshire, which operated during the summer of 1905, replacing a failed Western Union telegraph cable. In 1907 Stone founded, and served as the president of, the Society of Wireless Telegraph Engineers (SWTE), which was created as an educational resource for his company's employees. (This organization would be merged with the New York based "The Wireless Institute" in 1912, creating the Institute of Radio Engineers.) In 1906 the company tested a ship borne "direction finder" designed by Stone that, although fairly accurate, proved impractical as it required the entire ship to turn in order to take readings. Operating as a small independent concern, Stone found that he could not keep up with the advances in the industry, and in 1908 his company suspended operations, and was placed into receivership. Its assets, including its valuable portfolio of patents, were sold to Lee DeForest's Radio Telephone Company, for $10,000 cash and $300,000 of stock. In early 1911, he moved to New York City, once again working as a consultant. He also gained prominence as an independent expert, testifying in numerous radio patent cases. In 1912, he acted as an intermediary, making arrangements for Lee DeForest to demonstrate an early version of his three electrode audion vacuum tube to AT&T engineers, who re engineered the device into an amplifier that was capable of establishing transcontinental telephone service. In 1914–1915 Stone served as president of the Institute of Radio Engineers.

Кейінгі өмірі

1919 жылы ол ауру анасының тұратын жеріне, Калифорния штатының Сан-Диего қаласына тұрақты көшіп барды. Мұнда ол 1934 жылы зейнеткерлікке шыққанға дейін "Американдық телефон және телеграф компаниясының Даму және зерттеулер департаментінің еркін қызметкері" болды. Бір рет үйленген және ажырасқан Стоун 1943 жылғы 20 мамырда Калифорния штатының Сан-Диего қаласында қайтыс болды және анасы Жанна Стоун мен әпкесі Египта Стоун Уилсонмен бірге Хоуп зиратында жерленді. Оның өлімінен кейін көп ұзамай АҚШ Жоғарғы Соты 1935 жылғы Сот талаптарының шешімін растады, ол Стоунның 1900 жылғы құбылыс патентінің Марконидің "төрт жетілік" патентіне (763,772) қарағанда басымдыққа ие екенін анықтады.

Мұра

Джон Стоун Стоун АҚШ-та 120-ға жуық патент алған, ал басқа елдерде телеграф және телефон құрылғылары мен радио технологиясын қамтитын шамамен осындай саны берілген. 1913 жылы ол Франклин институтының Эдвард Лонгстрет медалімен марапатталды. 1923 жылы Радио инженерлері институтының Құрмет медалін де алды, "радио өнеріне жасаған құнды пионерлік үлесі үшін", ал марапаттау салтанатында Фредерик А. Колстер оның еңбегін былай бағалады: "Радио ғылымын дамытуға Джон Стоун Стоуннан артық ешкім үлес қоспаған, және радио әлемінің барлық құрметі мен алғысын алуға одан лайықтырақ адам жоқ".

Басқа қызмет түрлері

Саяси және басқа да қызметтерімен қатар, ол Америка қорғаныс қоғамының қамқоршылар кеңесінің мүшесі болды. Ол сонымен қатар Америка өнер және ғылым академиясының мүшесі, Америка ғылымды дамыту қауымдастығының мүшесі; сымсыз телеграф инженерлері қоғамының бұрынғы президенті және вице-президенті; Америка сымсыз телеграф қауымдастығының вице-президенті; Америка электрохимиялық қоғамының мүшесі; Америка электр инженерлері институтының серіктесі; Массачусетс технология институтының өнер қоғамының мүшесі; Математикалық және физикалық клубтың мүшесі; Альфа Дельта Фи бауырластығы, Джонс Хопкинс түлектері қауымдастығының Жаңа Англиядағы бөлімі және 1847 жылғы Ацтек клубының мұрагерлік мүшесі болды. Ол сондай-ақ Бостонның Сент-Ботольф, Технология және Папирус клубтарының, Нью-Йорктің Ұлттық өнер клубының, Армия және Әскери-теңіз клубының және Вашингтонның Космос клубының мүшесі болды.

Джон Стоунның басылымдары

"Сымсыз телеграф теориясы", 1904 жылғы Сент-Луис халықаралық электр конгресінің материалдары, III том, 555–577 беттер. "Сымсыз телеграфқа кедергі", Канада азаматтық инженерлер қоғамының материалдары. Монреаль: Канада азаматтық инженерлер қоғамы, 1905 жылғы 9 наурыз, 164–182 беттер. "Жұптасқан осцилляторлардың кезеңділігі және демпферлік коэффициенттері". Сымсыз телеграф инженерлері қоғамында оқылған. Электрлік шолу және Батыс электрик, 1910 жылғы 3 желтоқсан (No. 19098), 1145–1149 беттер. (ред., Барлық практикалық жағдайларда дұрыс нәтиже беретін екі жұптасқан осциллятордың демпферлік коэффициенттері мен кезеңділіктері үшін формулалар шығарылады.) "Осцилляциялық трансформатор туралы ескертулер", Электр әлемі, 1911 жылғы 19 қаңтар (No. 20296), 175–177 беттер. (ред., Сымсыз телеграфта қолданылатын осцилляциялық трансформаторлардың тұрақтыларын математикалық жолмен анықтау.) "Трансформатордың екінші жағындағы максималды ток", Сымсыз телеграф инженерлері қоғамы, Бостон, Массачусетс, Америка физика институты, Америка физика қоғамы және Корнелл университеті, Физикалық шолу, Ланкастер, Пенсильвания. [т.б.]: Америка физика қоғамы үшін Америка физика институты [т.б.], XXXII том, No. 4 (1911 жылғы сәуір), 398–405 беттер. "Сарапшының пікірі" (1912 жылғы 18 сәуір, хат алмасу), Электрик және механик, 1912 жылғы маусым, 418 бет. Бостон, Массачусетс, Sampson Publishing Co. "Жоғары жиілікті электр толқындарының сымдармен таралуының практикалық аспектілері", Франклин институтының журналы, том CLXXIV, No. 4 (1912 жылғы қазан), 353–384 беттер. "Жарқынның кедергісі және оның электр осцилляторларының тербелісіне тигізетін әсері", Радио инженерлері институтының материалдары, 2-том, Радио инженерлері институты, 1914 жылғы 13 мамыр, 307–324 беттер. (ред., Радио инженерлері институтының алдында оқылған мақаланың тұжырымдамасы)