[Перевод] История реле: дальнописец
Продолжаем нашу историю возникновения цифрового переключателя, подробно исследуя возникновение первого телеграфа. Ведь именно с этим устройством и следует сравнивать электрический телеграф. Ну и потом, это просто интересная штука.
Братья Шапп
В 1789 году Клод Шапп жил без забот. Он числился священником, и получал доход с церковного бенефиция, расположенного в сельской местности Франции. Но вместо того, чтобы проводить дни за спасением крестьянских душ, он уехал в Париж, присоединился к группе философов и начал писать работы по экспериментальной физике.
С приходом революции его жизнь стала усложняться. Новое правительство упразднило бенефиции, и Шаппу потребовался новый источник доходов. Его братья Игнатий, Клод и Абрахам также были безработными. Братья вернулись в свой родной город в Бретани и разработали новую схему заработка. Они решили создать систему передачи сообщений на дальние расстояния и продать её новому революционному правительству.
Первая попытка, совершённая зимой 1790 — 1791 годов, была основана на системе синхронизированных часов. Они расположили двое маятниковых часов со специальными символами на циферблатах за домом своих родителей. Желающий отправить сообщение ударял в гонг, и по этому сигналу отправляющий и принимающий запускали свои часы. Затем отправляющий ещё раз подавал звуковой сигнал в тот момент, когда стрелка попадала на нужный ему символ. Получатель сигнала проверял свой циферблат и записывал полученный символ. По специальному справочнику из этих символов можно было составлять слова.
Шаппы знали, что звук нельзя было использовать как практичный метод синхронизации на больших расстояниях. Клод опробовал множество других методов для передачи сигналов «запускай часы» и «записывай символ», включая электричество –, но безрезультатно. В итоге он остановился на доске с одной тёмной и одной светлой сторонами. Поворот доски светлой стороной заменял удар в гонг. При помощи телескопа получатель мог различать тёмную и светлую сторону за много километров.
К лету 1792 года Клод понял, что он может вообще избавиться от часов с циферблатом, просто добавив больше досок. Их позиции напрямую могут кодировать нужный символ. К этому времени они с братьями уже набрались достаточно уверенности и начали искать поддержки в Законодательном собрании, членом которого был Игнатий. Они назвали своё устройство «телеграф», или «дальнописец».
Панели в результате были заменены на сигнальный семафор, состоящий из трёх подвижных металлических плеч на шесте. Каждая позиция кодировала свой символ. Хитроумная система шкивов позволяла оператору контролировать семафор при помощи рычагов, которые необходимо было располагать точно в такой же позиции, в какую нужно было привести семафор.
Заручившись поддержкой единомышленников из нового Национального конвента, Шаппы получили финансирование на создании пробной линии на севере Франции в апреле 1793 года. Удовлетворившись работой устройства, правительство заказало постройку полноразмерной линии от Парижа до Лилля, находившегося в 225 милях от северо-западной границы. К лету 1794 года её постигло громкое признание, поскольку она смогла передать информацию о победе французов в Австрийских Нидерландах (на территории современной Бельгии) спустя всего несколько часов после самого события. Исключая сигнальные огни и другие старые технологии такой же низкой пропускной способности, ещё ни одно сообщение не проходило такое большое расстояние быстрее, чем гонец на лошади.
Эра телеграфа
В 1796 году Абрахам Никлас Эделькранц писал в своём трактате о телеграфе:
С новыми изобретениями часто случается так, что часть публики находит их бесполезными, а другая часть считает их невозможными. Когда становится ясно, что возможность и пользу уже никак нельзя отрицать, большинство соглашается на том, что это устройство было довольно легко изобрести, и что они знали о нём уже давно.
И действительно, после доказательства успеха изобретения, общество посчитало систему Шаппов во Франции великим благом Республики, после чего по всей Европе появились имитаторы — вносящие нужные исправления в конструкцию для успокоения национальной гордости. Первым и лучшим среди них был сам Эделькранц, шведский библиотекарь, учитель и поэт, который, услышав о телеграфе Шаппов в сентябре 1794 года, немедля начал экспериментировать со своими собственными версиями проекта. Британия, Пруссия, Испания, Нидерланды и другие строили телеграфные системы того или иного толка в последовавшее десятилетие.
Телеграфная станция на вершине средневековой церкви на Монмартре (тогда — за границами Парижа)
Телеграф особенно любил Наполеон, использовавший его как инструмент политического контроля и военной мощи. Сразу после государственного переворота 1799 года, сделавшего его Первым консулом, он просигнализировал о полученной власти при помощи телеграфного сообщения: «Paris est tranquille et les bons citoyens sont contents» [«В Париже тихо, и добропорядочные граждане счастливы»]. В качестве императора он руководил дальнейшим расширением системы, протянувшейся по Паданской низменности в северной Италии (арене его ранних побед) до самой Венеции.
Европейские правители вроде Наполеона видели в телеграфе прежде всего инструмент государственной власти, особенно в военное время. Многие европейские системы строились как системы раннего предупреждения против вторжений во времена длинной серии войн, спровоцированных Французской революцией, продолжавшейся до финального поражения Наполеона в 1815 году. Игнатий Шапп жаловался в своей «Истории телеграфа», что высшие силы не сочли возможным приспособить телеграф для коммерческого использования. Он верил, что изобретение, если дать ему шанс, было способно создать новые трансевропейские рынки, и превратить Париж в финансовую столицу.
Вместо этого французы закрыли большую часть сети во время годового Амьенского мира в 1802–1803 годах, британцы позволили своей системе прийти в негодность по окончанию наполеоновских войн в 1815 году, а шведская телеграфная система пришла в упадок по окончанию военных действий с Россией в 1809.
Предприниматели устраивали частные коммерческие линии в Германии, Британии и Франции, обычно для раннего предупреждения о приближении кораблей. К примеру, Иоганн Шимдт управлял линией, шедшей от Куксхафена на Северном море до порта Гамбург на Эльбе с 1837 по 1848 года. Но это были лишь исключения. В США, к примеру, все телеграфы были только небольшими частными предприятиями — в основном их строили в Бостоне, Филадельфии и Нью-Йорке.
Почему же, интересно, телеграфу потребовалось столько времени для появления? Его физические элементы — металлические и деревянные части, шкивы и верёвки, были известны с давних времён. Единственным новым компонентом, увеличивавшим его практичность, был телескоп — позволявший строить станции на расстоянии в 5 миль друг от друга. Но и даже этому инструменту к началу экспериментов Шаппов было уже почти 200 лет. За это время было предложено несколько способов передачи сообщений на большие расстояния при помощи телескопов и визуальных сигналов — один из наиболее известных принадлежит Роберту Гуку. И из этого ничего не вышло.
Значит, объяснение феномена нужно искать не в недостатке технических ресурсов. Наверняка к этому имеет отношение настойчивость, энергичность и политическая подкованность братьев Шапп. Я также думаю, что сыграла роль и особая ситуация, порождённая революционными французами. Другие, хотя и имитировали их телеграф, никогда не строили сети такого же масштаба и размера.
Все правительства Франции 1790-х годов ощущали (не без причины), что находятся в состоянии постоянной осады и чрезвычайной ситуации. Новый инструмент, способный предупредить их об активности их многочисленных врагов должен был им понравиться. Достаточно, чтобы Национальный конвент продавил идею Шаппов, позволив им запрашивать высокую цену за своё устройство и вырубать деревья и другие препятствия при постройке их линии.
Часть идеологии Революции состояла в том, чтобы объединить всю французскую нацию, и отмести осколки местнических повадок феодальной эры. Поэтому и поддерживались такие проекты, как метрическая система, призванная заменить множество местных систем весов и расстояний одной, якобы более рациональной, системой. Телеграф, с его башнями, тянувшимися из одного угла Франции в другой, хорошо вписывался в идеологию. Бертран Барер, видный делегат Национального конвента, ставил телеграф в один ряд с книгопечатанием, порохом и компасом в галерее изобретений, «заставивших исчезнуть величайшие препятствия на пути цивилизации человека, и сделавших возможными объединение людей в великие республики».
Оптический и электрический
Существование телеграфа повлияло на все попытки передачи сообщений при помощи электричества. Теперь у электрических прожектёров был ясный пример, на который нужно было ориентироваться. Они строили новый тип телеграфа — в разное время его называли электрическим, электромагнитным, вольтаическим, гальваническим, и т.п. — в зависимости от места, времени и темперамента.
Стоит остановиться на двух исторических примерах, когда пути развития оптического и электрического телеграфов пересекались.
Оптический вдохновляет электрический
10 апреля 1809 года австрийская армия перешла реку Инн и вторглась в королевство Бавария, союзника Франции. Наполеона быстро поставили в известность через ближайшую телеграфную станцию в Страсбурге. Он прибыл на фронт из Парижа 16 числа, выгнал австрийцев из Баварии и разбил их силы под Веной через три месяца в Ваграмской битве. Это был последний из великих успехов Наполеона.
Министры баварского правительства были поражены скоростью прибытия Наполеона. Меньше, чем за неделю сообщение и человек совершили круговое путешествие длиною более 1600 км, то есть 150 миль в день. Они обратились за консультацией к выдающемуся члену Академии наук, Самуэлю Зёммерингу, и запросили у него техническое предложение по постройке собственного телеграфа.
К их удивлению, Зёммеринг вернулся уже в конце того же лета с предложением, в котором был описан не телеграф Шаппа, а его электрический вариант. Он основывался на принципе электролиза — разделения воды на водород и кислород при помощи электричества. Он состоял из 35 проводов, каждый из которых оканчивался в отдельной ёмкости с водой. Окончания проводов было снабжено буквой алфавита и цифрой от 0 до 9. Приложение электричества к проводам заставляло пузыри подниматься перед нужной буквой или цифрой.
Зёммеринг отправил копию устройства в Париж, надеясь, что ею заинтересуется и Наполеон, но император так и не увидел её. Его устройство стало бы ещё одной исторической диковинкой, как и многие другие электрические телеграфы, придуманные около 1800 года –, но оно вдруг запустило цепь событий, приведшую к появлению первого коммерческого телеграфа почти через тридцать лет и в 800 км от того места. А Наполеону ещё предстояло сыграть в этой цепи одну из ролей. В своё время мы вернёмся к этой истории.
Оптический устраняет электрический?
Другая история относится к Фрэнсису Рональдсу, британскому экспериментатору с электричеством, изобретателю и примечательному инженеру. Летом 1816 года он решил доказать практичность электрического телеграфа. В простейшем виде его система повторяла первые эксперименты Шаппа — она состояла из синхронизированных часов с циферблатами на каждом конце линии. Разница была в том, что синхронизирующий сигнал был электрическим.
Когда он соединял свою машину с проводом, пара шариков из пористого древесного материала на дальнем конце провода приобретала заряд и начинала отталкиваться друг от друга, что было сигналом о том, что получателю необходимо либо запускать свои часы, либо считывать символ с циферблата и записывать нужную букву. У себя на лужайке он протянул 13 км железного провода на двух больших деревянных рамках, чтобы продемонстрировать, как система работает на приличных с практической точки зрения расстояниях.
Рональдс написал в британское адмиралтейство о своём новом методе «передачи телеграфных сведений» и запросил аудиенцию для демонстрации своего «приспособления». Секретарь адмиралтейства Джон Бэрроу бесцеремонно ответил ему, что «телеграфы любого типа сейчас совершенно бесполезны, и что никакого другой телеграф, кроме уже существующего, принят на вооружение не будет».
Эту историю часто рассказывают, злорадно указывая на близорукость Бэрроу, однако в ней есть несколько тонких моментов:
1. Система Рональдса не была похожа на успешные электрические телеграфы 1840-х годов. Нет оснований считать, что если бы Бэрроу с энтузиазмом отреагировал на письмо Рональдса, то электрический телеграф успешно появился бы за несколько десятилетий до срока.
2. Европейские государства считали телеграф военным инструментом, и после падения Наполеона нужда в такой системе действительно прошла (или резко уменьшилась).
3. Наконец, адмиралтейство уже привыкло к постоянному потоку предложений по улучшению телеграфа, большинство из которых отправляли им обманщики и безумцы. Сам Рональдс признавал, что «все знают, что телеграф уже давно наскучил всем в адмиралтействе».
Тем не менее, потенциальные преимущества электрического телеграфа были ясны. Естественных врагов у оптического телеграфа была масса: дождь, дым, туман, снег, короткие зимние дни — в плохих условиях на передачу сообщений могли уйти дни. Станция в британском адмиралтействе в Лондоне, к примеру, 100 дней в году не работала из-за «лондонского тумана» (то бишь, угольного дыма). Электрический телеграф с хорошо изолированными проводами не зависел от погоды. Его сообщения всегда приходили бы мгновенно. Более того, в обслуживании он стоил бы меньше, поскольку люди требовались только там, откуда сообщения отправлялись и где получались –, а не на интервалах в каждый десяток километров в сельской местности.
Но пока оставалось непонятным, реализуется ли потенциал передачи сведений при помощи электричества.
Что почитать:
• John J. Fahie, A History of Electric Telegraphy to the Year 1837 (1884) [1974 reprint]
• Daniel R. Headrick, When Information Came of Age (2000)
• Gerard J. Holzmann and Björn Pehrson, The Early History of Data Networks (1995)
