Приключения великих уравнений

Владимир Карцев

«Калиостро или что-нибудь приближающееся» и другие

Первые европейские путешественники в Африке недоумевали, каким образом известие об их приближении к какому-нибудь селению всякий раз доходило задолго до их появления. Выяснилось, что глухой шум гигантских барабанов, будоражащий душные южные ночи, нес в себе информацию, предназначенную для отдаленных племен. Это был настоящий телеграф, аналогичный древним европейским и азиатским «телеграфам», с той только разницей, что вместо гигантского рога – трембиты или карная – использовался барабан. Телеграф был весьма эффективным, слышен далеко, причем за счет изменения тона, «мелодии» и ритма можно было передавать сообщения различного значения. Во всяком случае телеграф негров, так же как и телеграф их собратьев на других континентах, был значительно более «информационен», чем «телеграф костров», широко применявшийся повсеместно, но способный нести лишь одно сообщение: костер горит – тревога, костер погас – все в порядке.

Такой же малой информационностью обладал и, если можно так выразиться, «парусный» телеграф, которым в в соответствии с древними мифами должен был воспользоваться Тезей, сын Эгея. Тезей, отправившись на Крит, в Критский лабиринт, где обитал чудовищный Минотавр, уговорился с отцом, что в случае победы над чудовищем поставит на своем корабле вместо черных парусов белые. Однако Тезей, упоенный победой, забыл дать условный знак. Эгей бросился в море, названное впоследствии Эгейским. «Телеграф» Эгея мог нести лишь два сообщения, или, как сейчас говорят, лишь один «бит» информации.

Увеличить информационность сообщений, передаваемых на далекие расстояния, – вот задача, над решением которой бились лучшие умы многие века.

Так, по словам Полибия, Эней Тактик еще в IV веке придумал вид телеграфа, изготавливаемого следующим образом: на двух отдаленных друг от друга башнях устанавливались одинаковые сосуды с краном внизу. В сосудах плавали одинаковые поплавки с одинаковыми делениями, каждое из которых обозначало различное сообщение. Когда воин на первой башне взмахивал факелом, в обоих сосудах одновременно открывались краны, из сосудов с равной скоростью вытекала вода, уровень ее понижался, опускались вместе с ней поплавки с линейками и скользили мимо указателей разные сообщения. Но вот факел гаснет – оба сосуда перекрыты, и указатели их показывают на линейках одинаковые условные знаки – условные сообщения.

Римляне имели в древности оптический телеграф, причем они передавали буквы, которые обозначались различным сочетанием световых сигналов.

Этот же принцип использовал французский изобретатель Клод Шапп, по поводу изобретения которого Конвент 12 июля 1793 года созвал специальную комиссию и принял постановление о повсеместном его употреблении. На описании строительства первой линии телеграфа, которое дал один из историков монархической ориентации, люто ненавидевший и революцию 1793 года, и революционеров, можно легко продемонстрировать классовый подход к событиям даже историков науки, которым, казалось бы, самой природой их деятельности суждено быть объективными:

«Первая линия телеграфа была проложена между Парижем и Лиллем; она стоила Клоду Шаппу и его братьям страшных усилий; приходилось считаться с невежественным страхом перед непонятными сигналами крестьян, кое-где оказавших сопротивление силой устройству башен. Рабочих собирать было трудно, да и согласившиеся работать при каждом удобном случае разбегались на митинги и в процветавшие в то время политические клубы».

Телеграф работал ненадежно, наиболее употребительной фразой в обиходе телеграфистов и людей, пользовавшихся телеграфом, была: «Сообщение прервано вследствие тумана». В России подобный телеграф системы И. Кулибина в последний раз использовался вовремя Крымской войны, до сих пор развалины башен оптического телеграфа можно встретить в окрестностях Севастополя. Остатки телеграфных башен разбросаны по всему свету. В частности, они, говорят, придают романтический отпечаток местности в районе Кейп-Код, любимому месту отдыха многих американцев.

С появлением в обиходе слова «электричество» и особенно со времени открытий Вольта и Эрстеда воображение многих было захвачено таким обстоятельством: электрический ток передается по проволочке и может воздействовать на большом расстоянии, куда эта проволока проложена, на магнитную стрелку. Это вызвало к жизни множество витавших в воздухе идей электромагнитного телеграфа. Так, еще Ампер писал: «... с помощью такого количества проводов, сколько существует букв в азбуке, гальванического элемента, установленного вдали от стрелок к сообщающегося по желанию с концами любых проводов, можно устроить род телеграфа, и с помощью его передавать на любое расстояние, через любые препятствия, слова и фразы».

Мысль чрезвычайно интересна; однако она была слишком очевидна и вследствие этого обладала существенной ограниченностью – каждую букву нужно передавать по своей линии – телеграфных линий нужно было дважды столько, сколько букв в алфавите.

Преодолеть барьер между правильностью идеи и практической моделью традиции малоинформационного «однобитного» телеграфа, родственного, по существу, древним кострам, с той только разницей, что костров столько, сколько букв в алфавите, суждено было известному русскому ученому Павлу Львовичу Шиллингу.

Вот каков был Павел Львович по словам одного из своих современников:

«Это Калиостро или что-либо приближающееся. Он и чиновник нашего министерства иностранных дел, и говорит, что знает по-китайски, что весьма легко, ибо никто ему в этом противоречить не может... Он играет в шахматы две партии вдруг, не глядя на шахматную доску... Он сочинил для министерства такой тайный алфавит, то есть так называемый шифр, что даже австрийский так искусный тайный кабинет и через полвека не успеет прочесть! Кроме того, он выдумал способ в угодном расстоянии посредством электрицитета произвести искру для зажжения мин. В-шестых, – что весьма мало известно, ибо никто не есть пророк своей земли, барон Шиллинг изобрел новый способ телеграфа... Это кажется маловажным, но со временем и усовершенствованием оно заменит наши теперешние телеграфы, которые при туманной неясной погоде или когда сон нападает на телеграфщиков, что так же часто, как туманы, делаются немыми».

Вы обратили внимание, читатель, что изобретение телеграфа – в числе наименее важных его заслуг, оно названо последним. Лишь немногие видели в Шиллинге не столько дипломата, барона, сколько талантливого ученого. К последним относился, по-видимому, Александр Пушкин, числивший Шиллинга в числе своих друзей, наблюдавший за его научной деятельностью как раз в годы открытия электромагнитного телеграфа. По мнению кандидата исторических наук Н.Я. Эйдельмана, именно под влиянием Шиллинга Александр Сергеевич набросал строки:

О, сколько нам открытий чудных
Готовит просвещенья дух,
И опыт – сын ошибок трудных,
И Гений, парадоксов друг.

Это было в 1829 году, когда Шиллинг завершил работы по созданию первого электромагнитного телеграфа, в котором нужные буквы определялись по положению магнитных стрелок. Для передачи сообщений использовалось восемь проводов. Впоследствии сам Шиллинг сократил количество проводов до двух. Главное, принципиальное отличие телеграфа Шиллинга в том, что он использовал меньшее число пар проводов, чем число букв в русской азбуке, путем введения особой электромагнитной схемы – принцип, принятый всеми позднейшими изобретателями.

Распоряжением Николая I телеграф П.Л. Шиллинга был приспособлен для сообщения Зимнего дворца с кабинетами министров. Успех предприятия натолкнул царя на мысль соединить телеграфом Петергоф и Кронштадт, проложив по дну Финского залива кабель. Кстати говоря, первый в мире подводный кабель был использован именно Шиллингом уже при прокладке его первых телеграфных линий.

Телеграф Шиллинга был хорошо известен за рубежом. Многие иностранцы видели его в работе и, пользуясь тем, что телеграф не был защищен никакими патентами, беззастенчиво заимствовали из него технические решения. Так, англичанин Кук, видевший телеграф Шиллинга на одном из съездов естествоиспытателей, вместе с известным физиком Уитстоном получил в 1837 году патент на телеграф, по существу, повторяющий шиллинговский. В том же году телеграф, уже под новым именем, стал использоваться на бирмингамской железной дороге.

В 1835 году Россию посетил Сэмюэл Морзе. Увидев телеграф Шиллинга, он расстроился – настолько схема Шиллинга была близка к той, которую он еще только намеревался создать. А проект прокладки по дну Финского залива кабеля и соединения Петергофа с Кронштадтом при помощи телеграфа был по тому времени просто фантастичен. К сожалению, осуществиться проекту суждено не было – работы прекратились в 1837 году со смертью Шиллинга.

Завершить работы по созданию простой и надежной схемы телеграфа с двумя проводами выпало американскому художнику Сэмюэлю Морзе. Морзе решил, что не обязательно передавать по проводам различные сигналы, соответствующие каждой букве алфавита, – оказалось возможным передавать по проводам всего два сигнала – длинный (тире) и короткий (точка), но в разных сочетаниях. При этом можно было обойтись всего лишь двумя проводами. Другими находками Морзе были: использование электромагнитных реле, что давало возможность вести связь на любых расстояниях, введение ключа и пишущего устройства. По телеграфу, наконец, стали передаваться именно «телеграммы» – примерно в том виде, как мы получаем их сегодня, но с той разницей, что в них вместо букв в причудливом порядке выстраивались точки и тире. Преобразование «азбуки Морзе» в обычный алфавит производится автоматически с помощью специальных аппаратов, и поэтому, хотя по линии по-прежнему передаются точки – тире, на ленту печатаются сейчас слова, написанные обычными буквами.

Как известно, свет – это электромагнитные волны весьма малой длины, и мы не выйдем из рамок книжки, рассмотрев короткую, но весьма поучительную историю, касающуюся взлетов и падений оптического телеграфа, который является в некотором смысле разновидностью телеграфа электромагнитного. История эта интересна прежде всего тем, что наглядно демонстрирует возвращение к одной и той же идее через большие промежутки времени, причем каждое новое возвращение имеет место на более высоком уровне.

Первые оптические «телеграфы» – обычные костры. Костры в древности – почти всегда символы тревоги, вестники жестоких набегов и других напастей.

Чтобы костры были видны дальше, устраивали специальные курганы. На юге России таких курганов – десятки. Днем, чтобы было лучше видно, в костры бросали сырые ветки. В Запорожской сечи курганы заменялись специальными вышками, на которых всегда лежала впрок «телеграфная» солома.

В средние века существовали «стены связи». Каждая передаточная станция состояла из двух зубчатых стен. В промежутках между зубцами жгли факелы. Если, например, в первой стене горели два факела, в другой – три, то это значило, что из разбитого на группы алфавита нужно было взять из второй группы третью букву. Такая система шифров давала возможность передавать любые, лишь бы не длинные, сообщения – ведь буквами можно выразить не только одно (Караул! Враги!), а бессчетное число понятий.

А в 1794 году наш известный самоучка – изобретатель Иван Петрович Кулибин (кстати говоря, сделавший первые русские электростатические машины) предложил более простую систему, в которой вместо двух стен была система двух планок. И это было естественно, потому что тогда появились подзорные трубы, и задача пользования оптическим телеграфом существенно упростилась – костер стал не обязательным, так же как и факел, станции связи стало возможным ставить друг от друга на значительном расстоянии.

Первый семафорный телеграф поначалу назывался «тахиграф», скорописец, но потом не соответствующее суровой правде жизни название упразднили и назвали устройство скромно, но с достоинством – «телеграф» – дальнописец.

Однако лишь только появился телеграф электромагнитный, все линии оптического телеграфа, так сказать, «потухли»: преимущества электромагнитного телеграфа – быстрота и надежность сообщений, а также независимость передачи сообщений от состояния небесного свода – были очевидными.

И вот 22 января 1966 года «Известия» сообщают: «В Москве лазеры и приемники света, установленные на одной из башен МГУ и на вышке АТС на Зубовской площади, создали «световой мост» между абонентами телефонных станций АВ-9 и Г-6. Многие из владельцев этих телефонов, сами того не зная, разговаривают друг с другом по световому лучу».

Лазерная связь, осуществленная впервые всего два десятилетия назад, связь с помощью светового пучка, снова воскресила идеи оптического телеграфа, но, разумеется, на гораздо более высоком уровне – эта связь практически не имеет помех – качество вне конкуренции; кроме того, по одному лазерному лучу можно одновременно вести несколько десятков телефонных разговоров. Таким образом, количественная сторона дела также отнюдь не проиграла.

Через океан за двенадцать лет

Оглавление

Дата публикации:

10 августа 2001 года

Текст издания:

Карцев Владимир Петрович. Приключения великих уравнений. М.: Знание, 1986.

Дата обновления:

27 июня 2011 года