Всем привет! Это Ирина Маркова и подкаст “До нас дошло”. Сегодня речь пойдет о телеграфе — устройстве, которое впервые позволило людям передавать сообщения на огромные расстояния за считанные минуты. Но не об обычном телеграфе, который сразу приходит на ум, а копнем немного глубже и узнаем, что было ДО открытия классического электромагнитного телеграфа.
Во втором выпуске подкаста мы говорили о почте. Почта как средство связи имеет несколько существенных недостатков, особенно в контексте скорости.
Во-первых, доставка занимает значительное время, особенно на большие расстояния или в удаленные регионы.
Во-вторых, почта зависит от работы транспортных систем, которые могут задерживаться из-за погодных условий, логистических проблем или человеческого фактора.
В-третьих, существует риск потери или повреждения корреспонденции. Кроме того, почта требует физического присутствия отправителя и получателя, что ограничивает оперативность.

Тем не менее, есть информация, которую необходимо передать максимально быстро Например, информация о нападении на кого-то или захвате крепости, о смерти или свержении правителя, о неурожаях, голоде или эпидемиях. И к сожалению, почта для этого не подходит.

Идея визуальной передачи информации имеет глубокие исторические корни. Еще в древности греки, персы и римляне использовали дымовые и огненные сигналы для передачи заранее определенных сообщений о конкретных событиях. Например, греки, готовясь к нападению на Трою в 1084 году до н. э., создали 500-километровую линию маяков. После 10 лет бездействия новость о падении Трои была передана всего за одну ночь, после чего маяки утратили свою актуальность. А Персидский царь Дарий I организовал сеть огненных сигналов по всей Персии, что позволяло ему оперативно получать информацию о возможных восстаниях или внешних угрозах.
В Средние века дымовые и огненные сигналы продолжали использоваться для связи между городами и крепостями, особенно в регионах, контролируемых крестоносцами, таких как Палестина и Сирия. В Испании к 1340 году кастильский флот внедрил систему сигнальной телеграфии. Они применяли разноцветные флаги для передачи приказов и закодированных сообщений между кораблями во время конфликтов.
Североамериканские индейцы также развивали методы дымовой сигнализации. Они не только регулировали количество дымовых сигналов, но и, добавляя в огонь различные вещества, изменяли цвет дыма, передавая таким образом дополнительную информацию.
Помимо дымовых и огненных сигналов, в древности существовал и другой способ передачи информации — водяной телеграф. Вспомнили обзорный выпуск? Этот метод, известный еще со времен Древней Греции, использовал принцип передачи сообщений через систему сосудов с водой. Сообщения кодировались с помощью уровня воды или времени, за которое вода переливалась из одного сосуда в другой. Водяной телеграф был усовершенствован в эпоху Средневековья, когда его стали использовать для передачи более сложных сообщений, добавляя механизмы регулировки потока воды и улучшая точность передачи. Эти усовершенствования сделали водяной телеграф более эффективным инструментом связи, особенно в условиях, где визуальные сигналы были недоступны или ненадежны.

Одним из первых шагов к созданию систем передачи информации на расстоянии стало изобретение телескопа в 1608 году голландским оптиком Хансом Липперсгеем. Это устройство не только открыло новые горизонты в астрономии, но и стало основой для первых попыток передачи сообщений на большие расстояния. Уже в 1651 году монах и астроном Антон Мария Ширлеус де Рейта предложил использовать телескоп для оптической сигнализации. Он предлагал размещать черные символы на белом фоне, чтобы их можно было читать через телескоп на расстоянии около 5 км. Хотя его идея не получила поддержки, она стала важным шагом в развитии телекоммуникаций.

Следующий важный этап связан с именем британского астронома Роберта Гука. В 1684 году он представил Королевскому обществу в Лондоне план оптической передачи сообщений с использованием комбинации телескопа и сигнальной рамки. Гук предложил использовать доски разной формы, представляющие буквы алфавита, которые можно было подвешивать в раме и показывать в определенном порядке. Он даже провел эксперимент, передавая сигналы через Темзу. Однако его система была признана ненадежной из-за частых туманов и плохой погоды в Британии, что остановило дальнейшие разработки.

Одной из ключевых проблем ранних телеграфных систем было низкое качество телескопов, которые страдали от оптических искажений. В 1747 году Леонард Эйлер предложил решение, устранив хроматическую ошибку линз — явление, при котором свет разных длин волн фокусируется в разных точках, создавая цветовые искажения. Это позволило разработать более компактные и эффективные телескопы. В 1757 году английский оптик Джон Доллонд усовершенствовал идею Эйлера, создав ахроматический телескоп. Этот телескоп использовал комбинацию линз из разных видов стекла, что позволило значительно улучшить качество изображения. Ахроматический телескоп стал стандартом на многие десятилетия, так как он не только устранял цветовые искажения, но и обеспечивал большую четкость и дальность видимости.
Во время войны за независимость Америки активно использовалась система сигнализации с флагами днем и фонарями ночью. Во Франции капитан де Куррежоль в 1783 году применил оптическую сигнализацию для передачи информации о передвижениях британского флота. Это позволило французам избежать столкновения с противником и успешно добраться до гавани. Однако даже такие успешные примеры не убедили власти в необходимости широкого внедрения оптической телеграфии.
Настоящий прорыв в области телекоммуникаций произошел во время Французской революции. Аббат Клод Шапп, увлеченный наукой, начал эксперименты с оптической сигнализацией. Первые испытания прошли в 1791 году, а уже в 1793 году Шапп представил свою систему Национальному конвенту. Его изобретение получило название — «телеграф».
Основным элементом системы была семафорная башня, которая устанавливалась на возвышенностях для обеспечения прямой видимости между соседними станциями. Каждая башня была оснащена главным механизмом — семафором Т-образной формы, состоящим из регулируемой планки (или балки) длиной около 4–5 метров и двух более коротких крыльев (или индикаторов), закрепленных на концах балки. Планки и крылья могли принимать 196 различных положений, каждое из которых соответствовало букве, цифре или даже целому слову. Для наблюдения за сигналами соседних станций использовались телескопы, что позволяло операторам точно считывать комбинации даже на большом расстоянии. Для кодирования сообщений был разработан специальный словарь, содержащий тысячи слов и фраз.
Принцип работы был следующим:
Оператор на первой станции получал сообщение и кодировал его, устанавливая балку и крылья в нужное положение.
Оператор на следующей станции, наблюдая сигнал через телескоп, считывал комбинацию и повторял ее на своей башне.
Таким образом, сообщение передавалось от одной станции к другой, пока не достигало конечного пункта. Декодировалось сообщение на последней станции.
Система Шаппа оказалась настолько эффективной, что уже в 1794 году была построена первая телеграфная линия между Парижем и Лиллем длиной 210 км.
Скорость передачи сигналов была впечатляющей для того времени. В ясную погоду сообщение из Парижа в Лилль передавалось всего за 9 минут. Это было настоящим прорывом, особенно если учесть, что до этого информация передавалась с помощью курьеров, и на доставку сообщений уходили недели, а то и месяцы.
Оптический телеграф Шаппа оставил свой след не только в истории техники, но и в литературе. Александр Дюма в своем романе «Граф Монте-Кристо» описывает телеграф как «огромное насекомое с белым брюшком и коленчатыми черными лапами». В романе герой использует телеграф для передачи ложной информации, что подчеркивает один из главных недостатков системы — уязвимость к вмешательству извне. Телеграфистов можно было подкупить, а сигналы могли быть перехвачены, что делало систему несовершенной с точки зрения безопасности.
В России оптический телеграф появился позже, чем в Европе. В начале XIX века главным средством связи в Российской империи оставалась почта, а скорость передачи сообщений исчислялась неделями и месяцами. Однако в 1812 году, во время Отечественной войны, Наполеон установил оптический телеграф Шаппа в Москве, разместив его на колокольне Ивана Великого в Кремле. Это был первый случай использования оптического телеграфа в России.

Однако, независимо от Шаппа, русский изобретатель Иван Кулибин в том же 1794 году разработал собственную систему оптической связи, которую он назвал «дальнеизвещающая машина». Принцип тотже, что и у Шаппа, но Кулибин использовал систему зеркал и отражателей, которые могли направлять световые сигналы на большие расстояния. В отличие от оптических телеграфов, использующих дневной свет, машина Кулибина могла работать и в ночное время благодаря использованию искусственных источников света. К сожалению, его изобретение не получило поддержки властей и оказалось в Кунсткамере, где и было забыто.
Только в 1833 году, после декабрьского восстания 1825 года, император Николай I всерьез задумался о необходимости быстрой связи. На крыше Зимнего дворца в Санкт-Петербурге была установлена первая в России станция оптического телеграфа системы Пьера Шато. Оптический телеграф Пьера Шато был усовершенствованной версией оптического телеграфа, разработанной в начале XIX века. Этот телеграф использовал принцип передачи визуальных сигналов на большие расстояния, но в отличие от системы Шаппа, он был более компактным и мобильным. Это стало началом развития телеграфной связи в Российской империи.
Несмотря на все свои преимущества, оптический телеграф имел ряд существенных недостатков. Во-первых, он был крайне зависим от погодных условий. В туман, дождь или ночью передача сигналов была невозможна. Попытки использовать мощные фонари для ночной связи не дали стабильных результатов.
Во-вторых, система была абсолютно открытой — сигналы могли видеть все, что делало их уязвимыми для перехвата. Хотя коды передачи были секретными, всегда существовал риск утечки информации, особенно в условиях войны или политических интриг.
Если оптический телеграф Клода Шаппа стал первым шагом к созданию систем связи, то настоящий прорыв произошел с открытием электричества. Именно электричество проложило путь к современным телекоммуникациям, и ключевым моментом в этом процессе стало изобретение Алессандро Вольта в 1799 году - вольтов столб. Это открытие не только изменило представления о природе электричества, но и стало основой для создания первых электрических телеграфов.
Алессандро Вольта, итальянский ученый-самоучка, продолжил исследования Луиджи Гальвани, который изучал «животное электричество». Вольта обнаружил, что электричество можно генерировать, помещая два разных металла в кислую жидкость. Он создал устройство, которое назвал «электромоторным аппаратом», позже известное как вольтов столб. Это изобретение состояло из чередующихся медных и цинковых дисков, разделенных слоями ткани, пропитанных кислотой. Вольтов столб стал первым надежным источником постоянного электрического тока.
20 марта 1800 года Вольта представил свое изобретение Королевскому обществу в Лондоне. Уже в 1801 году Наполеон пригласил его в Париж, где Вольта продемонстрировал свои эксперименты. Наполеон был настолько впечатлен, что наградил Вольту золотой медалью и назначил ему годовое содержание. Это изобретение открыло новые горизонты для исследований в области электричества и стало основой для дальнейших открытий.

Одним из первых, кто воспользовался открытием Вольта, был британский химик Уильям Николсон. В 1800 году он вместе с Энтони Карлайлом открыл явление электролиза — разложение воды на водород и кислород под действием электрического тока. Это открытие вдохновило учёных на создание первых электрических телеграфов, использующих электролиз для передачи сигналов.
Когда в 1809-м году Австрия вторгается в Баварию, баварский король Максимилиан взывает о помощи к своему союзнику Наполеону. Франция к тому времени обставлена башнями оптического телеграфа, и французские части приходят на помощь очень быстро.
Король Максимилиан впечатлен возможностями оптического телеграфа, но тот сильно зависит от погоды и времени суток. Король дает указание баварской Академии наук подумать над альтернативой, и член Академии доктор Земмеринг (Sömmerring) решает попробовать электрический ток. Таким попыткам к тому времени уже более 50 лет, но Земмеринг использует последние научные открытия. Одно из которых - вольтов столб. Так появился пузырьковый телеграф.
Как это работало
Вызывающий подсоединял два сигнальных провода к батарее.
На принимающей станции с двух соответствующих контактов выделялись пузырьки, которые скапливались под «ложкой». Когда газов набиралось достаточно, ложка всплывала, шарик на другом ее конце падал и бил по звонку. Телеграфист просыпался и понимал, что кто-то хочет с ним связаться.
После этого передающий последовательно соединял источник тока с теми буквами, которые хотел передать, а принимающий следил за тем, где идут пузырьки и записывал сообщение.
Пользуясь током обоих направлений, Земмеринг мог передавать одновременно две буквы. На передающем конце один провод подсоединялся к положительному, а другой к отрицательному полюсу вольтова столба. Соответственно, на приемном конце сначала записывалось буквенное обозначение провода, от которого отделялось больше газа водорода, а затем второго провода, от которого отделялось вдвое меньше пузырьков кислорода.
Систему испытали на работоспособность на расстоянии в несколько километров. Один экземпляр отправили во Французскую Академию наук, неоднократно демонстрировали коронованным особам, убрали цифры, избавились от сигнального провода… Но не сложилось. А в 1820-м Эрстед заметил отклонение стрелки компаса рядом с проводником, и развитие телеграфа пошло другим путем.
Это открытие вызвало сенсацию в научном мире, так как оно противоречило ньютоновской механике, где силы действовали по прямым линиям. Эрстед показал, что магнитное поле действует по окружности вокруг проводника с током.
Уже через два месяца французский ученый Андре-Мари Ампер предложил использовать отклонение магнитной стрелки для передачи сигналов. Он разработал концепцию электромагнитного телеграфа, состоящего из 30 магнитных стрелок, каждая из которых управлялась двумя проводами. Хотя этот проект так и не был реализован, Ампер внес огромный вклад в науку, открыв основные характеристики электричества — напряжение и ток, которые теперь измеряются в вольтах и амперах.
А дальше открытия идут один за другим, формируя теоретическую основу для понимания взаимосвязи электричества и магнетизма. Например,
В 1820 году немецкий профессор Иоганн Саломон Кристоф Швайгер изобрел первый гальванометр — устройство для измерения силы тока. Оно состояло из магнитной стрелки, окруженной катушкой провода. Это изобретение стало важным инструментом для изучения электричества.
В 1825 году итальянский физик Леопольдо НобилИ создал астатический гальванометр, который не зависел от магнитного поля Земли. Это значительно повысило точность измерений. В том же году британский физик Уильям Стерджен построил первый электромагнит, состоящий из подковообразного железного сердечника с катушками на концах. Это изобретение стало основой для создания более мощных электромагнитов, которые позже использовались в телеграфах.
В 1826 году немецкий физик Георг Симон Ом сформулировал закон, который теперь носит его имя. Он показал, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Этот закон стал фундаментальным для понимания электрических цепей и их проектирования.
В 1828 году американский физик Джозеф Генри усовершенствовал электромагнит Стерджена, используя изолированную медную проволоку. Он также разработал первое реле, которое стало важным компонентом телеграфных систем. Эти открытия сделали возможным создание практических электромагнитных телеграфов.
В 1831 году британский ученый Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока в проводнике при изменении магнитного поля. Это открытие стало основой для создания генераторов электричества и предсказания существования электромагнитных волн. Фарадей предвидел, что эти волны могут быть использованы для передачи информации на расстоянии, что позже привело к изобретению радио. Вспоминаете выпуск про Герца?
Ганс Христиан Эрстед, Андре-Мари Ампер и Майкл Фарадей, заложили теоретическую основу для понимания взаимосвязи электричества и магнетизма. Однако практическое применение этих знаний для передачи информации на расстояние стало возможным благодаря трудам таких изобретателей, как Павел Шиллинг, Карл Гаусс, Уильям Кук и, конечно, Сэмюэл Морзе, чей телеграфный аппарат и азбука Морзе получили широкое распространение. Но об этом мы поговорим в следующих выпусках! Всем пока, пока!

Этот выпуск подготовили: ведущая - Ирина Маркова, звукорежиссер - Алексей Попов.