Десятки ученых пытались усовершенствовать электрический телеграф, но не достигли успеха. Молниеносное электричество оказывалось медлительнее улитки. Телеграф стоил слишком дорого. И он не мог соперничать ни с семафорами, ни с верховыми гонцами, ни даже со скороходами. Наука об электричестве была еще в колыбели.
2. Магнитная стрелка и электромагнит
Только полтораста лет назад врач Луиджи Гальвани случайно открыл электрический ток. Гальвани сам об этом не догадался, но вскоре знаменитый физик Александро Вольта придумал очень простой прибор, для того чтобы получать электрический ток. Позже этот прибор стали называть вольтовым столбом.
Вольтов столб похож на высокий слоеный пирог. Он состоит из чередующихся друг с другом кружков меди, сукна и цинка. Стоит слегка смочить суконки слабым раствором кислоты, и на противоположных концах — полюсах столба — появится электричество двух разных видов: на крайнем медном кружке положительное, а на противоположном — цинковом — отрицательное электричество.
Если соединить полюсы такого элемента проволокой, по ней побежит электрический ток. Условились считать, что ток гальванического элемента всегда движется в направлении от положительного полюса к отрицательному. Это был первый источник электрического тока.
В 1802 году было сделано еще одно очень важное и незаслуженно забытое открытие. Физик Романьези установил, что электрический ток заставляет отклоняться магнитную стрелку. Через восемнадцать лет это открытие было сделано вторично. И тогда французский ученый Ампер предложил устроить стрельчатый телеграф. «Стрельчатым» он назывался потому, что главной его частью служила магнитная стрелка.
Электрический ток отклонял стрелку, а та указывала определенную букву. И опять для каждой буквы требовался отдельный провод. И опять телеграф стоил слишком дорого. И опять работал он слишком медленно. Многие ученые и изобретатели пытались усовершенствовать Амперов телеграф. Самый удобный стрельчатый телеграф изобрел талантливый русский ученый Павел Шиллинг в 1830 году.
Шиллингу уже не нужен был отдельный провод для каждой буквы. Электрический ток направлялся по одному из шести проводов и заставлял магнитную стрелку прыгать то вправо, то влево. По числу прыжков в разные стороны и различали 30 условных сигналов букв и знаков.
Этот телеграф очень поправился как забавное развлечение царю Николаю I. Он даже решил использовать его, но… только для секретных переговоров со своими жандармами. Правда, через несколько лет Шиллингу было предложено устроить телеграф между Петербургом и Кронштадтом. Телеграфная линия была уже почти закончена, но в это время Шиллинг умер, и об его изобретении забыли. Зато не забыли о нем за границей.
Ловкий делец Вильям Кук случайно прослышал в Германии об этом аппарате и тотчас же помчался в Англию.
Там он предложил ученому Уитстону усовершенствовать шиллинговский телеграф, выдав его за свое изобретение.
Уитстон действительно улучшил аппарат, и стрельчатым телеграфом стали пользоваться английские железные дороги.
Стрельчатый телеграф Уитстона
Позже мы познакомимся еще с одним очень важным изобретением Уитстона. Но его компаньон отнюдь не отличался изобретательскими способностями.
Вернее, Кук был весьма находчив, когда дело касалось наживы. Он даже осмелился предложить «свой» телеграф русскому правительству.
Недаром Уитстон в конце концов порвал всякие отношения с Куком.
В то время, когда Шиллинг еще работал над своим телеграфом, английский физик Стерджон сделал замечательное изобретение. Тогда уже было известно, что с помощью электрического тока можно намагнитить железо. Однако ни один ученый не пытался приспособить такой электромагнит для работы. Впервые это удалось Стерджону.
Он взял брусок мягкого железа, обмотал его изолированной проволокой и пустил по ней ток. Железо тотчас же стало магнитом, но сохраняло это свойство только до тех пор, пока по проволоке бежал ток. Как только ток прерывался, брусок сразу терял магнитные свойства. Своим электромагнитом Стерджон удерживал груз весом больше 3 килограммов. Теперь сильный электромагнит может поднять и перенести с места на место десятки тонн сразу. Но не только в этом великая ценность изобретения Стерджона.
Вашу комнату освещает электрическая лампа. Вы ежедневно слушаете радио. Для этого необходим электрический ток. Он движет трамваи и троллейбусы. Электромоторы заставляют работать бесчисленные машины на заводах и фабриках. Нам требуется огромное количество электрического тока. Его получают сейчас не от гальванических элементов. Электрический ток вырабатывается на электрических станциях сложными машинами с электромагнитами— электрогенераторами. Без электромагнита не могут обойтись ни генераторы, ни электромоторы. Но еще до изобретения этих машин электромагнит сослужил великую службу телеграфии.
3. Рождение телеграфа
Теперь в городах каждый человек пользуется своеобразным «телеграфом». И очень часто, гораздо чаще, чем вы предполагаете, — по нескольку раз в день. Не удивляйтесь, пожалуйста: мы «телеграфируем» машинально, совершенно не задумываясь о том, что используем великое изобретение Морзе. Но сначала познакомимся с самим изобретателем.
Есть мною общего в судьбах творцов телеграфа и парохода— Морзе и Фультона. Оба в юности мечтали стать великими живописцами. Оба уехали из Америки в Англию, чтобы учиться любимому делу у известных художников. Наконец, оба, вернувшись на родину, завоевали мировую славу, но совсем не в искусстве.
Может показаться странным, как это люди, далекие от техники, вдруг делают замечательные изобретения. Такие вещи «вдруг» не случаются. Ни одно крупное изобретение не было совершено случайно. Только настойчивая работа в одной области, упорное и терпеливое изучение теории, постоянная сосредоточенность на одной мысли в конце концов приводили выдающихся изобретателей к цели. Так было с Фультоном. Так было и с Морзе.
Еще в юности он изучал физику, слушал лекции известных ученых, сам проводил многочисленные опыты. Впервые мысль об электрическом телеграфе зародилась у Морзе еще в 1810 году, когда ему было девятнадцать лет.
Возвратившись из Англии, он уже приобрел известность своими картинами. Но юношеское увлечение не покидало молодого художника. Напротив, он внимательно следил за успехами физики. Особенно его поразило, что электрический ток мгновенно пробегает самую длинную проволоку. А если ток встречает на своем пути узенький промежуток— обрыв проволоки, он перепрыгивает через это препятствие и дает искру.
Нельзя ли в таком случае использовать электрические искры для передачи отдельных сигналов на расстояние? Эта мысль всецело овладела художником. Ей отдает он все свои силы и скудные средства.
Пять лет неутомимого труда. Пять лет суровой нужды. Сотни, тысячи неудачных опытов. Но впереди — великие надежды. И они оправдались: в 1837 году Морзе создал свой первый аппарат. Этот аппарат не использовал электрических искр. Он работал, в сущности, как привычный нам электрический звонок.
Вы нажимаете кнопку и этим включаете ток. По проводам ток бежит к обмоткам двух катушек. А внутри катушек— железный брусок, изогнутый в виде подковы. Брусок тотчас же становится электромагнитом и притягивает к себе рычаг с молоточком и пластинкой.
Пластинка эта устроена с хитрым расчетом. Когда молоточек прикасается к колокольчику, пластинка отходит от винтика. Из-за этого ток прерывается сам, автоматически, и электромагнит сразу теряет свои магнитные свойства. Здесь вмешивается небольшая пружинка и оттягивает молоточек в прежнее положение.
Пластинка снова подходит к винтику. Ток снова включается. И снова электромагнит притягивает рычаг, а молоточек ударяет по колокольчику. Так продолжается до тех пор, пока вы нажимаете кнопку звонка. И каждый раз молоточек ударяет о колокольчик, и по квартире разносится звон. Это вы «телеграфируете» о своем приходе.
В телеграфном аппарате Морзе электромагнит точно так же притягивает к себе рычаг. К концу рычага прикреплено маленькое колесико с острым ободком, который погружен в ванночку с чернилами. Пока тока нет, аппарат в покое. Но едва только проходит ток, колесико подскакивает к узкой бумажной ленте, как молоточек к колокольчику. И каждый раз колесико оставляет след на ленте. Следов этих много, потому что лента все время движется часовым механизмом. Следы получаются двоякого рода.
Дело в том, что на станции, принимающей депешу, ток прерывается совсем не автоматически, как в звонке. Ток прерывается по воле телеграфиста другой станции, передающего депешу. Телеграфист может включить ток на короткий или на более продолжительный срок. При коротком включении колесико оставляет на ленте коротенькую черточку— точку, при продолжительном — тире.
Морзе устроил очень удобный ключ-передатчик для последовательного включения и размыкания цепи. Ключ состоит из металлического стержня с круглой деревянной рукояткой и выполняет обязанности кнопки в электрическом звонке. Каждый раз, когда телеграфист нажимает на рукоятку, ток включается. Он мчится по проводам на приемную станцию и там чертит на бумажной ленте условные точки и тире.
Сам Морзе разработал телеграфную азбуку. Говорят, что он сделал это еще до того, как изобрел свой аппарат. И азбука Морзе настолько проста и удобна, что ею почти без изменения пользуются до сих пор.
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».