Читать книгу «Летопись электричества» онлайн.

«Шарики на концах проволок, — писал Ч. М., — будут наэлектризовываться и притягивать легкие тела с изображением букв».

Позднее было установлено, что Ч. М. — это Чарлз Морисон, шотландский ученый из города Ренфрю. Он так и не мог наладить правильную работу своего аппарата. Но так как идея устройства ему казалась очень простой, он решил рассказать о своем телеграфе на страницах научного журнала, чтобы другие попробовали испытать его. И действительно, некоторые изобретатели вскоре предложили различные усовершенствования телеграфа Морисона. Но лишь через двадцать один год, в 1774 году, женевский физик Георг Лесаж произвел несколько удачных опытов телеграфирования с помощью электрических зарядов.

Телеграф Лесажа был устроен так. Между двумя пунктами было протянуто двадцать пять проволок, по числу букв алфавита. На одних концах к проволокам были прикреплены бузинные шарики. На другой станции была установлена электрическая машина, которая временно присоединялась к той проволоке, по которой нужно было просигнализировать букву. Проволока получала электрический заряд, который по ней распространялся, и бузинный шарик притягивал бумажку с начертанной на ней буквой. Передача одного слова занимала десять-пятнадцать минут, передача фразы — два-три часа, передача страницы текста из книги — сутки и более.

Еще через тринадцать лет, в 1787 году, физику Ломону удалось упростить телеграф Лесажа. Он довольно удачно, при помощи изобретенного им условного алфавита, вел телеграфный разговор со своей женой, сидевшей в соседней комнате. Все телеграфное устройство Ломона состояло из одной проволоки, одного электроскопа и электрической машины.

В 1796 году испанский физик Сальва, по требованию короля, устроил в окрестностях Мадрида телеграфную линию, по которой передавал условные сигналы электрическими искрами.

Когда открыто было гальваническое электричество, баварский врач и естествоиспытатель Самуил Земмеринг предложил в 1809 году использовать для телеграфирования электрохимическое разложение воды. По пузырькам водорода, выделяющимся на одном из тридцати пяти электродов, обозначенных буквами или цифрами, можно было принимать передаваемые депеши. Но и этот «пузырьковый телеграф» не был пригоден для практического использования.

Прошло двенадцать лет. Действие гальванического тока на магнитную стрелку, открытое Эрстедом, получило широкую известность. На основе этого явления многие ученые и изобретатели пытались устраивать телеграфы с магнитной стрелкой. Первым подобное изобретение сделал Андре Ампер. Но как малоудобное оно не нашло применения.

Некоторым другим ученым более посчастливилось. В то время, когда Сэмюэль Морзе разрабатывал свой замечательный «прибор для преодоления пространства», в другой части света талантливый русский физик Павел Львович Шиллинг изобрел и установил в 1832 году в Петербурге телеграф между зданиями Зимнего дворца и министерства путей сообщения. В позднейшем, усовершенствованном телеграфе Шиллинга применялись всего только два провода. К концам одной стороны он присоединил гальваническую батарею, к концам другой — небольшую катушку и внутри нее магнитную стрелку. Каждая буква обозначалась сочетанием нескольких отклонений стрелки вправо или влево. Для этого достаточно было особым ключом менять присоединения проводов на зажимах гальванической батареи.

Подобные телеграфы работали медленно и ненадежно. Так продолжалось до тех пор, пока в телеграфии не был применен электромагнит.

Электромагнит был изобретен с большим «опозданием». Ученые долго наблюдали электромагнитные явления, но электромагнит изобрел отнюдь не ученый. Изобретателем электромагнита был самоучка англичанин, сын сапожника Вильям Стэрджен. До двадцатилетнего возраста Вильям, как и его отец, занимался сапожным ремеслом. Он нигде не учился. Но любознательность, наблюдательность и природный ум помогли юноше накопить некоторые сведения из разных областей знания. Чтобы хоть немного заняться самообразованием, Стэрджен решил поступить волонтером (добровольцем) на военную службу.

Солдатская жизнь была не слаще жизни сапожника. Казарма была такой же мрачной, как и сапожная мастерская, где прошли его детство и юность. Но Вильям безропотно тянул лямку артиллериста лишь потому, что в часы досуга ему разрешалось чтение книг. Новый мир открылся Стэрджену, когда он начал читать книги по физике. Эта наука захватила его. Не прибегая ни к чьей помощи, в напряженном труде и страстном увлечении наукой Стэрджен хорошо овладел современной ему физикой. На это ушло почти пятнадцать лет. Электричество и магнетизм стали его самыми любимыми областями физики. Узнав об открытиях Эрстеда и Ампера, Стэрджен с разрешения высшего военного начальства повторил опыты этих ученых.

Прослужив двадцать лет волонтером, Стэрджен решил, наконец, освободиться от военной службы и заняться более глубоким изучением электромагнетизма. Однажды, это было в 1823 году, он заметил, что стержень из мягкого железа, помещенный внутри катушки, обмотанной изолированным проводом, по которому течет ток, становится магнитом. Когда же цепь тока прерывается, сердечник тотчас же теряет магнитные свойства.

Стэрджен занялся исследованием этого явления и нашел, что сердечник подковообразной формы, обмотанный изолированной проволокой, дает еще большее притяжение. 23 мая 1825 года Вильям Стэрджен представил в Общество ремесел коллекцию своих электромагнитов и сделал первое публичное сообщение о своем изобретении. Общество ремесел наградило изобретателя серебряной медалью и небольшой денежной премией.

Стэрджен показал в Лондоне изготовленный им электромагнит, якорь которого легко притягивал и удерживал груз в восемь фунтов и более. Так бывший сапожник и солдат Вильям Стэрджен изобрел электромагнит — сердце почти каждого современного электрического прибора и аппарата, каждой электрической машины.

Значительные усовершенствования в устройство электромагнитов внес замечательный американский физик Джозеф Генри. Генри первый стал изолировать проволочную обмотку электромагнитов шелковой ниткой. Электромагниты Генри, описанные им в 1831 году, могли поднимать груз в 2 063 фунта[22].

Разрабатывая идею телеграфа, Морзе придумал свою знаменитую телеграфную азбуку. Мысль о ней возникла у него как-то внезапно. Изобретатель знал, что во флоте пользуются флажковой азбукой. Ее впервые ввели в Англии около половины XVII века. Если поднять вверх левую руку с флагом — это обозначает одну букву, поднять правую руку с флагом — другую букву, обе руки — третью букву, развести руки в стороны — новую букву, и т. д. Еще с детства Морзе было известно о «разговаривающих башнях», похожих на ветряные мельницы. Эти высокие башни были видны далеко. В башнях сидели люди и, дергая за веревки, поднимали и опускали крылья семафора, наподобие рук с флагами.

Подобные механизированные сигнальные посты изобрел и впервые построил в 1794 году француз Клод Шапп. Эти семафорные телеграфы десятки лет применялись во многих странах Европы. Ими пользовались правительство Французской республики (линия Париж — Лилль, 210 километров, двадцать башен), Наполеон Бонапарт, царское правительство России (Петербург — Варшава) и в других странах. Телеграф такого же типа самостоятельно разработал замечательный русский изобретатель Кулибин.

На каждой башне дежурили сигнальщики с подзорными трубами. Они зорко следили за знаками, выставленными на соседней башне, и в точности воспроизводили их на своей. Так от башни к башне передавались условные знаки. Телеграф вовсе не работал, когда становилось темно или башни терялись в тумане. Но даже когда погода была хорошей, телеграф Шаппа нередко искажал передаваемые сигналы. Можно было бы для лучшей видимости строить башни поближе одну к другой, но ведь это обходилось бы еще дороже. Ошибки и искажения в семафорном телеграфе было нелегко устранить.

Морзе понимал, что человеческая память, зрение и слух не очень совершенны.

«Лучше всего поэтому, — решил Морзе, — заставить телеграф автоматически записывать принимаемые сигналы. Здесь уже ошибки менее возможны».

Но как придумать записывающий аппарат?

Весной 1833 года в городе Гёттингене между магнитной обсерваторией, директором которой состоял Карл Гаусс, и физическим кабинетом университета, где работал его друг, профессор физики Вильгельм Вебер, были протянуты два провода общей длиной около восьми тысяч футов.

Оба конца проводов присоединялись к мультипликаторам. Гаусс придумал особое приспособление для быстрого изменения тока путем перемены концов проводов. Приспособление это он назвал коммутатором. Источником тока в телеграфе Вебера и Гаусса была индукционная катушка. Достаточно было быстро опустить в катушку магнит или вынуть его (как делал Фарадей), как в цепи тотчас же появлялся ток и магнитная стрелка отклонялась в ту или другую сторону. Отдельные слова и даже фразы по условной азбуке передавались с одного конца на другой. Но прием сигналов был все же затруднителен, так как ток был довольно слаб.

Через несколько лет мюнхенский физик Карл Штейнгель пытался усовершенствовать гёттингенский телеграф. Но его телеграф не получил распространения. Попутно с изобретением телеграфа Штейнгелем была открыта возможность использования земли вместо обратного провода. Это важное открытие стало широко использоваться в электротехнических устройствах более позднего времени.

До 1835 года вечная нужда мешала Морзе изготовить все детали разработанного, им телеграфного аппарата и практически испытать изобретение. Морзе занимался преподаванием эстетики и рисования в Нью-Йоркском университете.

Университет имел свои слесарные и кузнечные мастерские. Многие из коллег Морзе стали замечать, что он регулярно бывает в мастерских. Это вызвало недоуменные вопросы.

— Почему профессор изящных искусств вечно занимается черной работой? — спрашивали друг друга щепетильные жрецы науки.

Морзе не обращал внимания на кривотолки и, сняв парадный университетский сюртук, в фартуке и грязных рукавицах мастерил из железа подковообразный магнит, стержни и другие детали своего телеграфа. На эти работы и предварительные опыты ушло много месяцев. Потом Морзе приступил к сборке аппарата. Изолированной проволоки еще никто не изготовлял. Морзе купил проволоку и стал обматывать, ее хлопчатобумажной ниткой.

[22] 2 063 английских фунта — около одной тонны.