Читать книгу "Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс"

В 1837 г. Чарльз Уитстон и Вильям Фотерджилл Кук представили более практичную разновидность телеграфа, протянув его на расстояние двух километров вдоль железной дороги между Юстоном и Меловой Фермой в Лондоне, которая сама была проложена незадолго до того. Похожая пробная телеграфная линия вдоль Большой Западной железной дороги между Паддингтоном и Уэст-Дрейтоном, протянутая два года спустя, была доведена до Слоу в 1843 г. Названный телеграф вскоре после своего открытия привлек внимание общественности благодаря Джону Тэвеллу, который, убив женщину в Слоу, сел на поезд, направлявшийся в Лондон, намереваясь скрыться. Однако он ничего не знал о телеграфе на станции и его сообразительных сотрудниках, которые успели сообщить о нем в столицу. Полиция арестовала убийцу, когда он выходил из поезда в Паддингтоне.

Тем временем в 1838 г. в Англию прибыл американский изобретатель Сэмюэль Морзе, намереваясь запатентовать собственную систему телеграфа. Уитстон использовал все имевшиеся у него связи, чтобы претензии его американского конкурента были отвергнуты, и Морзе пришлось удовольствоваться местом в Вестминстерском аббатстве, с которого он наблюдал за коронацией королевы Виктории, перед тем как ни с чем вернуться в Соединенные Штаты. Там ему удалось запатентовать телеграфный код, который до сих пор носит его имя.

Как бы скромно ни начиналась история телеграфа, дальнейшее его развитие ускорялось по мере того, как различные изобретатели ставили перед собой задачу преодоления все больших расстояний. Логика этого процесса была примерно та же, что и у разработчиков летательных аппаратов примерно 50 лет спустя: вначале нужно преодолеть Ла-Манш, затем Атлантический океан. Проведение подводных кабелей представляло значительно бо́льшие трудности по сравнению с наземными, которые можно было просто закапывать в землю или натягивать между столбами. В случае прокладки телеграфных проводов по морскому дну приходилось заготавливать кабели большой протяженности, наматывать их на барабаны, чтобы затем разматывать в море со специально оборудованных кораблей. В 1850 г. Джекобу и Джону Уоткинсу Бреттам удалось успешно проложить медный кабель с гуттаперчевой изоляцией между Дувром и Кале, но связь прервалась уже через день. Говорят, что какой-то рыбак, выловивший поврежденный кабель и увидевший сверкающий металл внутри, подумал, что отыскал золото. Более надежным оказался кабель, проложенный через год, из изолированных друг от друга проволок, защищенный слоями пеньки и смолы и усиленный железной проволокой. В течение следующего десятилетия Британию уже соединяла телеграфная связь с Ирландией, Дания была соединена со Швецией, Италия – с Африкой через Корсику. Ньюфаундленд связь соединила с Новой Шотландией через пролив Кабота, а оттуда по материку с Нью-Брансуиком, штатом Мэн и остальной Северной Америкой. Теперь, чтобы соединить телеграфом Европу и Америку, оставалось только связать кабелем Ирландию и Ньюфаундленд, которые разделяли 2000 миль Атлантического океана.

Технические требования для связи на такое огромное расстояние через глубокие океанские воды были для того времени колоссальны. Возможности посылать сигнал по кабелю через промежуточные пункты, как в случае с наземным кабелем, не было, поэтому медный провод должен был единой длиной протянуться на все 2000 миль. Исходя из этого центральной задачей стало минимизировать потери сигнала из-за сопротивления в проволоке и последствий погружения в морскую воду, которая сама по себе является очень хорошим проводником. Шотландский физик Уильям Томсон, позднее ставший лордом Кельвином, был назначен научным консультантом Атлантической телеграфной компании. Ему доставляло огромное удовольствие заниматься проблемой, позволявшей продемонстрировать свои познания в новейшей теории электромагнетизма и применить их в практических целях. Вот что он писал своему другу Герману Гельмгольцу.

Это самый прекрасный предмет, доступный для математического анализа. Невозможны никакие неудовлетворительные приблизительные подходы. Каждая практическая деталь, как, например, недостаточная изоляция, сопротивление в отправляющем сообщение инструменте и инструменте принимающем, различия между степенью изоляции, на которую способна гуттаперча, с одной стороны, и покрытие из смолы и пакли вокруг нее – с другой… порождает новые проблемы с интересными математическими особенностями.

Томсон был сторонником использования более плотной медной проволоки и пропускания по ней меньших токов, которые могли бы улавливаться с помощью чувствительных детекторов, но руководство компании предпочло более дешевый вариант пропускания более сильных сигналов по проволоке с меньшим сечением.

Первая попытка соединить Европу с Америкой была назначена на лето 1857 г. – на тот же год, когда над читальным залом Британского музея было завершено строительство самого большого в мире медного купола. В августе громадный корабль ВМС Великобритании «Агамемнон» и американский фрегат «Ниагара» в сопровождении флотилии ряда более мелких суден отплыли из Валентии у западного побережья Ирландии. На борту находилось 1200 мотков медной проволоки длиной в две мили каждый, соединенных в восемь отрезков по 300 миль. Кабель весил примерно тонну на одну морскую милю. Большая часть названного веса приходилась на внешнее упрочнение стальных проводов и изоляцию. Сама медь, находившаяся в проводе не толще карандашного грифеля, весила лишь 107 фунтов на милю.

Когда завершались последние приготовления к путешествию, Томсон сделал свое очередное открытие принципиального значения: проводимость меди в огромной степени зависит от степени ее очистки. Чуть ли не перед самой посадкой на корабль Томсон выступил в Королевском Обществе с докладом «Об электрической проводимости различных разновидностей технической меди», в котором он изложил свои последние открытия. Однако никто не обратил особого внимания на информацию, представленную в его выступлении. Несмотря на недобрые предчувствия, вызванные его новыми находками, Томсон добросовестно выполнял на борту «Агамемнона» свои обязанности советника компании «Атлантик телеграф». В это же время Сэмюэль Морзе, незадолго до того переживший травму ноги, боролся с морской болезнью на борту «Ниагары».

Скорее всего, телеграф в любом случае так бы и не заработал, но на расстоянии 400 миль от Валентии кабель порвался, и работы пришлось прервать на зиму. На следующее лето были сделаны еще две попытки завершить работы с использованием тех же кораблей и того же кабеля. Первую попытку пришлось прервать из-за не характерных для этого времени года сильных штормов. Вторая попытка вроде бы завершилась вполне успешно, однако торжествовать было рано, так как связь прервалась менее чем через месяц. После обмена взаимными обвинениями началось расследование, которое показало, что кабель был поврежден из-за попыток увеличить силу сигнала путем использования более высокого напряжения, чем то, для которого он был предназначен, – именно тот тип аварии, которого с самого начала и опасался Томсон.

Англо-американские отношения настолько ухудшились во время Гражданской войны в США, что президент Линкольн предпочел даже вести переговоры с царем Александром II относительно прокладки кабеля из Аляски в Сибирь и далее по территории России в Европу, чем продолжать развивать атлантический проект. Как бы то ни было, постоянный трансатлантический кабель был все-таки проложен в 1866 г. пароходом Брунеля «Грейт-Истерн». Корреспондент «Таймс» сравнил пароход со «слоном, который тащит паутинку». Кроме того, предыдущий кабель также починили, создав таким образом запасную линию и успокоив вконец изнервничавшихся держателей акций телеграфного предприятия, что на сей раз связь будет по-настоящему устойчивой. Проект этих кабелей был изменен в соответствии с предложениями Томсона. Все куски кабеля предварительно проверялись на степень очистки меди и проводимость.