Текст книги "От костров до радио"
Автор книги: Яков Шур
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 7 страниц)
4. Земной шар окутан проводами
Прошло три года после того, как Морзе изобрел телеграф. Еще три года терпеливых ожиданий, суровых лишений и нужды. За это время изобретатель усовершенствовал свой аппарат, и тот безупречно передавал сигналы.
Но здесь начались новые злоключения. Морзе никак не мог убедить депутатов Конгресса – американского парламента– в том, что телеграф необходим. Одни считали предложение изобретателя «бредом мечтателя», другие – «дьявольским наваждением». Морзе почти потерял всякую надежду осуществить когда-либо идею, в которой видел единственную цель своей жизни. Но совсем неожиданно для изобретателя Конгресс «передумал».
Сто лет назад, в 1843 году, Морзе приступил к строительству первой в мире линии электромагнитного телеграфа между Вашингтоном и Балтиморой. А 27 мая 1844 года была передана первая телеграмма, которая сообщила о выборе нового президента Соединенных штатов.
Сначала к телеграфу относились так же недоверчиво, как к первому пароходу Фультона. Немало было людей, которые решительно заявляли: «Не может быть такого чуда, чтобы по обыкновенной проволоке бежали слова из города в город».
И действительно, поверить было трудно. Еще никогда человечество не обладало таким чудесным средством связи. Телеграф одинаково надежно работает в любых условиях, независимо от погоды, днем и ночью, в дождь и туман. С неведомой прежде быстротой и точностью он передает сообщения на огромное расстояние и сохраняет их секретность.
Очень скоро у телеграфа появились три крупных «заказчика». Прежде всего, конечно, военные министерства всех стран: во время войны армия особенно нуждается в быстрой и надежной связи. Затем – железные дороги: только телеграф мог обеспечить точность отправления поездов и полную безопасность сообщений. Наконец, быстрота телеграфных передач обладает поистине драгоценнейшими достоинствами для газет. Благодаря изобретению Морзе газеты впервые получили возможность через несколько часов сообщать своим читателям последние новости со всего света.
Сэмюэль Морзе, его телеграфный аппарат, ключ и азбука
Быстро распространилось великое изобретение Морзе по всему миру. В Америке и Европе строили все новые и новые линии. Они соединяли не только города, но и государства друг с другом. Электрической связи не могли помешать ни горы, ни моря и океаны.
Когда была открыта первая линия телеграфа, Морзе уверенно заявил, скоро подводный кабель соединит Америку с Европой. В то время такая мысль еще казалась фантастической мечтой. Но уже через семь лег, в 1851 году, начал работать первый в мире морской кабель между Англией и Францией по проливу Па-де-Кале. Англия приобрела постоянную связь с материком.
А через пятнадцать лет, после многих происшествий и приключений, был проложен кабель по Атлантическому океану между Старым и Новым Светом. С тех пор десятки подводных телеграфных линии перерезали воды Атлантического, Великого, Индийского океанов. До начала нынешней войны уже более 7000 кабелей соединяло все части света. Общая длина этих кабелей достигла 650 000 километров. Еще длиннее сухопутные телеграфные линии. Земной шар окутан густой сетью проводов длиною в десятки миллионов километров.
Корабль «Грет Истерн» прокладывает кабель в 1865 году. Внизу – подводный кабель того времени в натуральную величину
5. Нельзя ли еще скорее?
Вспомним о нервах. Едва вы нечаянно прикоснулись к горячему предмету, как тотчас же отдергиваете руку. От прикосновения до отдергивания не проходит и двадцатой доли секунды. Но если бы мы с такой же быстротой передавали телеграммы, это вряд ли было бы удобно.
В самом деле, ощущения по двигательным нервам пробегают 40–50 метров в секунду. За час наша телеграмма продвинулась бы всего на 180 километров. От Москвы до Ленинграда она тащилась бы больше трех с половиной часов. Воздушная почта на самолете скорее домчится, чем эта «нервная» телеграмма. Наши нервы – совершеннейшие органы, которые создала природа. Но для связи на большие расстояния они оказались бы менее удобны, чем даже «живой» телефон.
Вообразите себя великаном. Таким великаном, что могли бы протянуть руку до самого солнца. Знаете, когда вы почувствовали бы ожог? Через сотню лет. А свет от солнца до земли доходит всего через 8 минут 20 секунд.
Сравните: сто лет и восемь с третью минут! Электрический ток мчится со скоростью света, в 6–7 миллионов раз быстрее, чем наши ощущения по нервам!
У великого английского писателя Шекспира есть комедия «Сон в летнюю ночь». В этой комедии-сказке добрый дух Пук хвастает:
Достаточно мне сорока минут.
Чтобы кругом всю землю опоясать!
Мы можем сказать:
Чтоб землю опоясать,
Довольно нам и одного мгновенья.
Даже меньше. Ведь мгновенье, миг, то есть одно мигание века глаза, продолжается треть секунды. Электрический ток может совершить кругосветное путешествие меньше чем за седьмую долю секунды.
Казалось бы, скорость телеграфа – предел достижений. Больше не о чем и даже бесполезно мечтать. Ведь электроток мчится с колоссальной быстротой – 300 000 километров в секунду. Это наибольшая скорость, какая только существует в природе. И все же в электротелеграфии с самого ее зарождения до сих пор идет борьба за скорость. Как же это может быть?
Вспомните, что телеграф Морзе передает сообщения не буквами, а точками и тире. Чтобы доставить по адресу телеграмму, нужно расшифровать ее – перевести содержание с языка точек и черточек на обыкновенный язык. Это требует немало времени и задерживает доставку телеграммы.
Вот если бы передавать сообщения не азбукой Морзе, а сразу печатными буквами? Тогда можно было бы вдвойне сберечь время. Во-первых, каждую букву не придется выстукивать двумя, тремя, даже четырьмя знаками. Во-вторых, бумажную ленту телеграммы можно немедленно наклеить на бланк и послать по адресу.
Такой буквопечатающий аппарат изобрел еще в 1854 году американец Юз. Его телеграфный аппарат похож на маленькое пианино с клавишами. На каждой клавише буква, цифра или знак препинания. Клавиши связаны с основной частью аппарата – металлическим колесом. А на окружности колеса тоже выгравированы буквы, цифры и знаки.
Нажмите какую-нибудь клавишу – и колесо тотчас же начнет вращаться, а потом остановится. И остановится не как попало. Если вы нажали клавишу с буквой «р», то в самой нижней части колоса как раз и будет эта буква.
Колеса на передающей и приемной станциях устроены так, что всегда занимают одинаковое положение. А при телеграфировании они вращаются с одинаковой скоростью.
Телеграфист на передающей станции нажал клавишу «р»– и на приемной станции эта буква также устанавливается в нижней части колеса. А в это время электромагнит поднимает и прижимает к колесу валик с бумажной лентой. На ней и отпечатывается буква «р».
Аппарат Юза работал уже в полтора-два раза быстрее: на старом аппарате «морзе» можно было передать 60–70 букв в минуту, а на «юзе» – до 125 букв. И расшифровывать юзовскую депешу уже не приходится. Она изготовляется для доставки по адресу в пять раз скорее. Можно сказать, что новый аппарат в десять раз ускорил обработку телеграммы. Но у «юза», как и у «морзе», есть серьезный недостаток.
Чтобы передать одну букву, телеграфист нажимает и отпускает клавишу. Для этого нужно всего семь сотых секунды. Телеграмма в 20 слов, по шесть букв и каждом, требует меньше 8 1/2 секунд – не так уж много. К сожалению, в действительности на передачу такой телеграммы уходит гораздо больше времени.
Предположим, вам нужно передать слово «война». Вы нажимаете клавишу «в» и отпускаете ее. Затем переносите палец на клавишу «о», нажимаете ее, снова отпускаете, и так далее. Нажим, отпуск, перерыв… Нажим, отпуск, перерыв… И так каждую букву, каждое слово.
Маленькие перерывы между передачами букв незаметно похищают время, совсем мало времени, меньше мгновения-всего около четверти секунды. Но беда в том, что их много, этих четвертушек, очень много. На каждое слово пять-шесть-семь перерывов, а на телеграмму – в пятнадцать-двадцать раз больше.
И вот получается, что на передачу одной буквы уходит уже не семь сотых, а полсекунды. За одну минуту даже опытный юзист мог «выжать» из аппарата только 120–125 букв. Он выстукивал телеграммы целый час. Но на «полезную работу» ушло только 13 минут. Остальное время затрачено на вынужденный, неизбежный «отдых».
Провод был занят час, а телеграфист успел передать шесть-семь тысяч знаков, или тысячу слов. Целый час на передачу только одного-двух срочных сообщений в газету? Оказывается, перегнать быстроногого шекспировского героя не так легко даже при помощи электричества.
Еще сам Морзе, а затем и другие изобретатели стремились ускорить передачу депеш. Вот почему в телеграфии началась борьба за скорость – не за минуты, даже не за секунды, а за десятые и сотые доли секунды.
6. Телеграммы стоят в очереди
Через четыре года после изобретения Юза появился новый аппарат. Изобрел его уже знакомый лам Уитстон, который усовершенствован телеграф Шиллинга.
В новых аппаратах Уитстона вместо пальцев телеграфиста работает… бумажная лента. На этой ленте пробиты три ряда круглых дырочек. Средний ряд направляет ленту и служит для передвижения ее через аппарат. Два крайних ряда изображают отдельные знаки по азбуке Морзе. Если дырочки в этих рядах расположены прямо одна против другой, это обозначает точку, если наискось, по диагонали, – тире.
Телеграфист должен только вставить ленту с заранее пробитыми дырочками в аппарат и привести его в действие. Дальше аппарат уже сам продвигает ленту и автоматически передаст на приемную станцию точки и тире. И все они в точности соответствуют расположению дырочек на ленте.
Какой же смысл в этом сложном устройстве? Ведь вдобавок к обычной передаче приходится еще возиться с лентой, пробивать дырочки, тратить на это время. Смысл тот, что автоматический телеграф работает гораздо быстрее человека. Что же касается ленты, то ее приготовляют заранее, в то время, когда провод еще занят передачей другой телеграммы.
На аппаратах Уитстона можно было передавать 300–400, а теперь даже до 600 знаков в минуту. В десять раз больше, чем на первых аппаратах Морзе, в четыре-пять раз больше, чем на «юзах». Зато юзовские телеграммы можно немедленно доставить по адресу, а уитстоновские предварительно нужно еще расшифровывать.
Борьба за скорость в телеграфии тогда еще только начиналась. Основной недостаток всех аппаратов быт не только в том. что они медленно работали. Ни один аппарат но мог полностью использовать провода. Какой это большой порок, мы сейчас увидим.
До войны только одна Москва получала и отправляла в среднем больше 60 телеграмм в минуту. А теперь и того больше. Днем и ночью, беспрерывно, из месяца в месяц, каждую секунду – телеграмма! Все они несут срочные сообщения, которые необходимо быстро, немедленно доставить на место.
Короткая телеграмма занимает провод целую минуту, а длинная – даже несколько минут. Сколько же проводов нужно Москве, для того чтобы справиться с бесконечным, непрерывным потоком воинских приказов и донесений, газетных сообщений, нетерпеливых требований, тревожных запросов, радостных поздравлении!
Пожалуй, все дороги вокруг нашей столицы и других больших городов пришлось бы застроить телеграфными столбами с их проволочной изгородью. Это и неудобно и очень дорою. Ведь при устройстве телеграфной линии дороже всего обходятся линейные сооружения, то есть столбы и особенно провода.
Вот почему на телеграфе дорога не то что каждая минута. но даже секунда. Между тем при работе на «юзах» провода «отдыхают» из пяти минут четыре. «Уитстоны» работают быстрее, но и они полностью загрузить провода не могут. Сравнительно медленно движется бумажная лента и постепенно, знак за знаком, передаст депешу.
Телеграммы как бы стоят в очереди друг за другом, для них нет места на проводе. Однако место есть. Нужно только заполнить «пустые» промежутки между передачами отдельных знаков или букв. Тогда вместо одной телеграммы за одно и то же время можно будет передать несколько.
Но каким образом одновременно передавать несколько телеграмм но одному проводу? Эту трудную задачу разрешил французский изобретатель Бодо. Он придумал специальный распределитель, который автоматически присоединяет к проводу последовательно несколько телеграфных аппаратов.
Во время передачи распределитель Бодо включает в цепь поочередно то один, то другой аппарат, и провода работают беспрерывно. В то время как одни аппарат передает телеграмму из Москвы в Ленинград, другой, московский аппарат по тем же проводам принимает телеграмму из Ленинграда, и не одну. Теперь по цепи из двух проводов можно вести восемнадцать приемов и передач одновременно.
7. Говорящий телеграф
Александр Грэхем Белл преподавал в школе для глухонемых ребят. Однажды молодой учитель задумал создать удивительный аппарат. Он должен был дать глухим людям возможность услышать звуки. В сущности, Белл решил построить «искусственное ухо». С чего же начинать опыты? Прежде всего нужно изучить ухо человека. Изобретатель задал себе вопрос: как мы воспринимаем звук?
Когда вы бросаете камешек в ровную гладь воды, по ее поверхности кругами расходятся волны. Каждый листок или щепка на волнующейся водной поверхности начинает колебаться, то есть подниматься и опускаться. Точно так же от звенящего колокольчика во все стороны разбегаются воздушные колебания – звуковые волны.
Невидимые звуковые волны проникают через нашу ушную раковину и заставляют колебаться упругую перепонку. Эта тонкая кожица внутри уха туго натянута, как кожа на барабане. Недаром она так и называется – барабанная перепонка. Колебания перепонки передаются многочисленным, очень чувствительным нервным волокнам и раздражают их. А по этим тончайшим волокнам-проводам раздражения, как телеграммы, бегут к слуховому нерву. Вот эти-то «телеграммы» мы и воспринимаем как звуки.
Наше ухо очень чуткий орган. Мы слышим разнообразнейшие звуки и легко отличаем их друг от друга. Но все же слуховые возможности человека весьма ограничены. В природе существует бесконечное множество неслышимых д ля нас, «беззвучных» звуков. Если источник звука вызывает меньше 16 или больше 20 000 колебаний воздуха в секунду, человеческое ухо уже не может их воспринять. Чем чаще колебания, тем выше тон звука. Например, тонкое комариное гудение выше, чем басистый голос большой музыкальной трубы. По звуковой частоте, то есть по числу воздушных колебаний, мы и различаем высоту звуков, отличаем один звук от другого.
Однако вернемся к Беллу. Он внимательно изучил устройство человеческого уха и стал производить опыты в своей лаборатории. Впрочем, вряд ли она заслуживала это название. Изобретатель сильно нуждался и должен был работать в сыром и темном подвале. Позже подземная лаборатория переселилась в поднебесье – на высокий чердак. Оттуда Белл соединялся проводами с соседней квартирой своего приятеля – способного механика Ватсона.
Совместно с Ватсоном Белл построил в 1875 году совсем простой аппарат. Внутри катушки изолированной проволоки помещался постоянный магнит. Над магнитом находилась тонкая и упругая железная пластинка. Она была укреплена так, что свободно могла колебаться. Пластинка в «искусственном ухе» должна была играть роль барабанной перепонки. Недаром эту пластинку и назвали мембраной, что означает – перепонка. А чем заменить передачу раздражений по нервным волокнам человеческого уха? Тем же, что и в телеграфе, – движением электричества по проводам.
Телефон Белла
Еще в 1831 году великий английский физик Фарадей открыл замечательное явление – электромагнитную индукцию. Как вы помните, Стерджон при помощи электротока создал сильный магнит. Фарадей поставил себе другую задачу: получить при помощи магнита электрический ток.
Долго проводил свои опыты знаменитый ученый и сделал очень важное открытие. Вокруг любого магнита существуют невидимые магнитные силовые линии, которые создают магнитное поле. Если сквозь это невидимое поле двигать проволоку, то в ней возникает, или, как говорят физики, индуктируется, электричество. То же самое получается, если проволока остается неподвижной, а изменяется сила магнита, следовательно и его магнитное поле. Вот этим открытием Фарадея и решил воспользоваться Белл.
В его аппарате железная мембрана над магнитным бруском и сама тоже намагничивалась. Если такую мембрану попеременно то приближать к бруску, то удалять от него, что получится? Мембрана будет то увеличивать, то ослаблять действие постоянного магнита, а вследствие этого магнит станет возбуждать в окружающей его обмотке электроток. Вот и все несложное устройство первого аппарата Белла.
Он сделал два таких совсем одинаковых аппарата: один для передачи разговора, другой для приема. Белл произносил над передаточным аппаратом слова. Звук его голоса, звуковые волны заставляли колебаться мембрану. Она то приближалась к магниту, то удалялась от него и попеременно то усиливала, то ослабляла действие магнита на об мотку. А в зависимости от этого усиливался и ослаблялся электрический ток в обмотке.
Таким образом звуковые колебания человеческого голоса превращались в электрические колебания так называемой звуковой частоты. По проводам эти электрические колебания бежали в квартиру Ватсона, к приемному аппарату. А в этом аппарате все происходило в обратном порядке. Когда электрический ток усиливал действие магнита, тот притягивал к себе мембрану. Когда ток ослаблялся, упругая мембрана снова удалялась от бруска.
Мембрана колебалась точно таким же образом, как в передаточном аппарате. Там мембрану заставляли колебаться звуковые волны. В приемном аппарате, наоборот, мембрана заставляла колебаться воздух, сама создавала воздушные волны. И волны были точно такие же, как от слов Белла, которые он произносил над передаточным аппаратом.
Изобретатель настойчиво и терпеливо совершенствовал свое детище. И вот однажды Ватсон, приложив ухо к пластинке приемною аппарата, довольно отчетливо уловил слова: «Если вы слышите меня, Ватсон, подойдите к окну и махните шляпой».
Сказав это, Белл взволнованно отбежал от своего аппарата к окну чердака. Услышал ли Ватсон его слова? Разобрал ли он их? Почему же он не подходит? Наконец-то он появился и, как пишет Белл, «стал яростно махать шляпой». Это произошло 14 марта 1876 года.
8. «Не разговаривайте ушами и не слушайте ртом!»
Если бы вы сейчас прочли где-либо такое объявление, то, наверно, решили бы, что его написал не очень остроумный шутник. Между тем дощечки с такими странными надписями всего лет шестьдесят назад висели над всеми телефонами общественного пользования. Почему вдруг понадобилось учить людей, как разговаривать?
Когда выросло много больших городов, понадобилась особая внутригородская связь, быстрая и, главное, непосредственная. Возникла необходимость в разговоре на расстоянии. Насколько велика была эта потребность, показывает такой факт.
14 марта 1876 года в бюро изобретений явился Грэхем Белл. Он предъявил проект аппарата, «передающего человеческую речь на расстояние». Через два часа в бюро пришел другой изобретатель – Грей. Он тоже сделал подобное изобретениe. Грею было отказано в выдаче патента – его получил Белл.
В том же 1876 году Белл уже демонстрировал свое изобретение на выставке в Филадельфии. Телефонный аппарат привлек всеобщее внимание как… забавная научная игрушка. Тогда никто не предполагал, что этой «игрушке» предстоит великое будущее. Однако в том же году уже появились телефоны общественного пользования.
В одну и ту же трубку сначала произносили слова, затем прикладывали к ней ухо и слушали. При разговоре все время приходилось поворачивать голову то в одну, то в другую сторону. Приспособиться к этому, наловчиться быстро вести переговоры было совсем не так легко и просто. Поэтому-то над аппаратами и помещали смешное объявление. Оно напоминало, что слушать нужно не ртом, а ушами.
В первых телефонах звук передавался еще не очень отчетливо и лишь на близкое расстояние. Ведь чем длиннее провод, тем большее сопротивление оказывает он электрическому току. А в телефонах Белла работал очень слабый индуктированный ток, который едва колебал мембрану приемного аппарата. Даже в километре от передаточного аппарата можно было только при большом напряжении различать отдельные слова. Но вскоре очень несложное изобретение во мною раз увеличило и слышимость и дальность телефонных переговоров.
