От монокля к зеркалу
Как выдающийся физик ускорил развитие телеграфа
“Нет ни малейшего сомнения в том, что тем человеком, чья заслуга в превращении подводной прокладки кабеля из эзотерического искусства в точную науку была больше всех, был Уильям Томсон.» Артур С. Кларк
Ранние надежды
 |
Томсон родился в Белфасте в 1824 году и переехал в Шотландию вместе с семьей, когда ему только исполнилось девять лет. Его отец получил пост Профессора математики в Университете Глазго, и Уильям учился там с ранних лет. Будучи еще подростком, в 1841 году он опубликовал свой первый научный труд по математике о рядах Фурье. В том же возрасте он поступил в Кембриджский Университет, где, кроме развития своих академических способностей, он выигрывал соревнования по гребле. |
| Сэр Уильям Томсон, 1-й Барон Кельвин из Ларгс |
На борту корабля, прокладывавшего телеграфный кабель пересекающий Атлантический океан, был британец, ставший одним из самых выдающихся ученых своего времени: Уильям Томсон – позже лорд Кельвин. Кроме большого вклада в азвитие физики, он изобрел инструмент, существенно улучшивший телеграфное сообщение.
Битвы за полосу пропускания
Телеграфные сообщения создаются за счет изменения электрического тока, идущего по проводу. Однако, электрическое сопротивление провода уменьшает мощность сигналов, передача которых также замедляется из-за емкости провода (его способности сохранять электрический заряд). В первых наземных-телеграфных проводах влияние этих эффекттов было невелико, но в подводных линиях, вода, благодаря своим проводящим свойствам, значительно увеличивала емкость. Эти проблемы еще более усилились с увеличением длины кабеля, что в результате дало то понимание такой характеристики линии передачи, которая сегодня известна, как полоса пропускания. Совсем нетрудно передавать небольшие отрезки простых данных, но когда линия представляерт собой кабель длиной 3000 километров, тянущийся по Атлантике, проблемы многократно возрастают.
Данная задача должна была быть решена Атлантической телеграфной Компанией, чьим «главным электриком» был Эдвард О.У. Уайтхауз. Хоть и не слишком хорошо знающий физику, он провел практические эксперименты в телеграфии и был уверен, что проблемы с полосой пропускания можно решить, пустив по подводному кабелю сигнал очень высокого напряжения. К сожалению, ошибочность данной теорияи была доказана, когда она (спустя всего несколько недель после запуска) привела к аварии на первом трансатлантическом кабеле в 1858 году. Кроме того, было очень трудно распознать те немногие сообщения, отправленные за время его недолгого существования.
Уайтхауз отверг теории одного из директоров компании: Уильяма Томсона. Профессор открыл «закон квадратов», который гласит, что если кабель сделан (например) в десть раз длиннее, то скорость передачи сигналов, которую в нем можно поддерживать, уменьшится в 100 раз. Решением данной проблемы являлось не увеличение напряжения, а поиск способа обнаружения слабых сигналов, которые, скорее, можно «прошептать» по кабелю, чем «проорать», как предлагал Уайтхауз.
Танцующие огни и ручки без трения
Идея такого устройства возникла у Томсона, когда он увидел вспышки света на стене, в то время как он крутил свой монокль в руках. Это привело его в 1856 году к созданию сверхчувствительного зеркального гальванометра для обнаружения слабого электрического тока. Вместо того чтобы двигать металлическую стрелку, электромагниты в гальванометре поворачивали маленькое зеркало, которое, не хуже, чем это делают кристаллы в природе, отражало пучок света от свечи на шкалу. Благодаря такому усилению тока, стало возможным обнаруживать очень маленькие заряды, которые представляли собой точки и тире азбуки Морзе. Точно также стало возможным обнаруживать повреждения кабеля, когда световой пучок уходил со шкалы.
|
|
 Зеркальные гальванометры Томсона значительно увеличили емкость телеграфных систем Научный Музей/ Библиотека Изображений по Науке и Обществу
|
В 1858 году Томсон запатентовал свое изобретение, которое позволило увеличить скорость передачи примерно до 25 слов в минуту. В 1870 году он еще более улучшил качество приема, изобретя «ондулятор с сифонной подачей чернил», который записывал телеграфные сигналы с зеркального гальванометра на ленту, позволяя еще больше повысить скорость работы. Между полюсами магнита подвешивалась маленькая катушка, которая двигалась под действием колебаний тока в телеграфном проводе. К ней была прикреплена «ручка» без трения, которая могла работать со скоростью, равной движению точки света гальванометра. Она содержала стеклянную U-образную трубку очень маленького диаметра с одним концом, погруженным в бутылочку с чернилами, а другим – подвешенным на несколько миллиметров выше движущейся ленты. К чернилам подводился электрический разряд, так что они притягивались к (заземленной) бумаге, и получалась линия – без трения – которая имела волнистый рисунок, так как сифон двигался точками и тире азбуки Морзе.
Недостаточно времени
Томсон не всегда соглашался с новыми идеями. Он отверг теорию эволюции, опубликованную в 1859 году Чарльзом Дарвином. На основе своих исследований по термодинамике Томсон вычислил, что солнце (и Земля) не были настолько стары, чтобы такая эволюция успела произойти. Источник радиоактивности продолжительного тепла Солнца был открыт только за несколько лет до смерти Томсона в декабре 1907 года.
Источник- ITUNEWS
Перевод на русский язык
Центр технического перевода АНО "РЧЦ МО"
Прочитать статью в оригинале
Вернуться к содержанию проекта "Связь времен"
Вернуться на главную
