طريقة "النقل السريع للبيانات" ، أو أصل التتابع

لدراسة تاريخ التتابع ، يجب علينا أولاً فهم أصل التلغراف الكهربائي. من هذا الاختراع ، نما تاريخ الاتصالات ، الذي أصبح مصدرًا لا ينضب للأجهزة الرقمية وتكنولوجيا المعلومات. ظهر فقط بعد محاولات عديدة ، امتدت لقرن كامل ، لنقل "المعلومات" (ما نسميه الآن المعلومات) باستخدام الكهرباء.

ولكن أولاً ، يجب تقديم تفسير مهم واحد - الأشخاص الذين سيتم مناقشتهم في الوصف يتخيلون الكهرباء باستخدام فئات ومفاهيم مختلفة تمامًا عن فئاتنا. حشدت كتبنا الفيزيائية الماضي المتناغم في مجموعة ممزوجة من المفاهيم والمعادلات ، باستثناء قرون من التطور والصراعات بين المدارس الفلسفية المختلفة. على سبيل المثال ، لم يكتب Om أبدًا الصيغة V = IR ، ولم يقم ماكسويل بإنشاء معادلات ماكسويل.

لن أحاول دراسة جميع التقلبات والمنعطفات في التاريخ الفكري للكهرباء ، لكنني سأحاول تقديم الأفكار بالشكل الذي كانت موجودة فيه في ذلك الوقت ، وليس بالطريقة التي نحاول بها ، بالنظر إلى الوراء ، دفعها إلى أفكارنا الحديثة.

سائل كهربائي

ظاهرة الجذب الكهربائي معروفة منذ القدم. في القرن السادس قبل الميلاد سجل طاليس ميليتوس ملاحظاته حول كيفية احتكاك قطعة من الكهرمان (في "الإلكترون اليوناني" - سميت باسم النجم إلكترا من عائلة الثريا في كوكبة الثور) على شعر القط ، مشيرًا إلى أن الريش والأشياء الخفيفة الأخرى بدأت فجأة تنجذب إلى العنبر. ولكن لقرون عديدة ، لم يلق هذا الفضول الكثير من الاهتمام.

مع نمو الفلسفة الطبيعية التجريبية في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، بدأ العلماء في إظهار المزيد من الاهتمام بالطبيعة الغريبة. وفقًا لرأي أرسطو للعالم ، الذي هيمن على الفلسفة الأوروبية طوال عصر النهضة ، فإن الأنماط التي تمت ملاحظتها بوضوح فقط يمكن أن تؤدي إلى فهم الحقائق الطبيعية. وقد دحض المجربون الجدد هذا الرأي. كتب فرانسيس بيكون العكس في عمله ، الاستعادة الكبرى للعلوم ، 1620:

أود أن تكون فلسفتي الطبيعية قصة ليس فقط ذات طبيعة حرة وغير محدودة (عندما تُترك لنفسها وتعمل بشكل مستقل) ، ولكن أكثر من تاريخ الطبيعة ، وتعاني من قيود واضطرابات. عندما ، وفقا لفكرة وعمل شخص ما ، يتم إجبارها على الخروج من حالتها الطبيعية ، مضغوطة وتحولت. إن طبيعة الأشياء تنم عن نفسها بسهولة أكبر تحت تأثير الإنسان عنها عندما تكون في حالة حرة.

كان الفيزيائي الإنجليزي ويليام هيلبرت أول من اخترع مصطلحًا يأخذ في الاعتبار أن "التأثير" على الكهرمان كان جزءًا من ظاهرة أكثر عمومية. في أطروحته عن 1600 "على المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الكبير - الأرض" ، أطلق على هذه الظاهرة "المكهربة" ، والتي تعني "أن تتصرف مثل الكهرمان". ووصف العديد من المواد المختلفة التي أظهرت القدرة على جذب أشياء أخرى بعد الاحتكاك ، بما في ذلك الأحجار الكريمة والزجاج والكبريت. لا يزال يتبع النموذج القديم للمادة ، الذي يتكون من أربعة عناصر ، النار والهواء والماء والأرض ، يعتقد هيلبرت أن الجزء المائي من هذه المواد هو الذي أعطاهم طاقة كهربائية [جيلبرت ، على المغناطيس ، عبر. بقلم فليوري موتالاي (1893) ، 74-85 ؛ جي إل هايلبرون ، الكهرباء في القرنين السابع عشر والثامن عشر (1979) ، 169-79.]. لكنه لم يستطع أن يتخيل أن هذه الطاقة يمكن استخدامها لإرسال الرسائل. عملت قوة الجاذبية فقط على مسافات قصيرة جدا.


قام هيلبرت بمظاهرة كهربائية في محكمة الملكة إليزابيث (جزء من لوحة من القرن التاسع عشر)

مع بداية القرن الثامن عشر ، اخترع آخرون طرقًا جديدة لتوليد الكهرباء. وجد أن وضع يده على كرة دوارة ، كان من الممكن إنشاء قوة كهربائية قوية وحتى نقلها من خلال خيط. بعد بضع سنوات ، اكتشف ستيفن جراي أنه يمكنه إجراء هذا النقل لمئات الأمتار. تم إنشاء آلات كهربائية مماثلة أخرى.


مولد الكرة الكبريتية أوتو فون غيريك ، تقريبا. 1660

بحلول ذلك الوقت ، بدأ العلماء في تكوين فكرة عن الكهرباء كسائل يتراكم ثم يتم استهلاكها ، تتدفق من مكان إلى آخر. على عكس جيلبرت ، لم يعتقدوا أنها مياه عادية ، لكنهم تخيلوها كنوع من المواد غير الملموسة. يعتقد البعض أن عدة سوائل مختلفة كانت مسؤولة عن الضوء والمغناطيسية والكهرباء وحتى الحياة. يعتقد البعض الآخر أنه لا يوجد سوى سائل أثيري واحد يتجلى بطرق مختلفة.

تم اكتشاف أفضل سعة لهذا السائل في عام 1746 مع اختراع ما يسمى. " بنوك ليدن " ، سميت باسم المدينة التي اشتهرت فيها لأول مرة. يتألف هذا الجهاز في شكله النهائي من مرطبان زجاجي ملفوف من الداخل والخارج بورق معدني ، ويخرج من المعدن رصاص من الأعلى ، مرتبط بالرقائق الداخلية.



إذا قمت بتوصيل آلة كهربائية بالطرف ، يمكن أن تخزن العلبة كميات كبيرة من السوائل الكهربائية ، كما لو تم سكبها في علبة. تم تصريف هذا السائل من خلال تصريف قوي عندما تم توصيل الإخراج بورقة خارجية.

بحلول ذلك الوقت ، ظهرت ثقافة فرعية علمية من "كهربائيين". بعد الحصول على مولد كهربائي وجرة ليدن ، يمكن للمرء أن يجرب الكهرباء بسهولة ، ولم يكن من الضروري على الإطلاق دراسة التفاصيل الدقيقة للسؤال الرياضي ؛ وإلى جانب ذلك ، كان من الممكن إجراء مظاهرات ملونة وزاهية. حتى أن بن فرانكلين ، أشهر هؤلاء الكهربائيين ، اقترح استخدام العديد من هذه الأجهزة ، المتصلة بسلسلة ، لقتل ثم إعداد الديك الرومي لتناول العشاء. أطلق على هذا التكوين عدة علب "بطارية" (على غرار بطارية البنادق):

يجب قتل الديك الرومي لتناول العشاء بصدمة كهربائية ، ثم تحميصه بمقبس كهربائي أمام نار مشتعلة بواسطة زجاجة كهربائية. من أجل صحة جميع الكهربائيين المشهورين في إنجلترا وهولندا وفرنسا وألمانيا ، تحتاج إلى الشرب من أكواب مشحونة تحت وابل من البنادق من بطارية كهربائية.

لمس قدرات علبة ليدن ، رأى العلماء أن السائل الكهربائي يمكن أن ينتقل لمسافات طويلة ، وعلى ما يبدو ، على الفور. أثبت المجربون ذلك في التجارب عن طريق إرسال الشحنات عبر وسائل الإعلام المختلفة ، بما في ذلك الأنهار والبحيرات. كانت المظاهرات الفرنسية لرئيس الدير جان أنطوان نوليه مشهورة بشكل خاص. أرسل تفريغًا من خلال 180 جنديًا من الحرس الملكي ، ثم على طول سلسلة من الرهبان الكارثوسيين بطول كيلومتر ونصف. كل من الرهبان متصلين مع الجيران ، ممسكين بسلك معدني في أيديهم . وبحلول ذلك الوقت ، أظهرت التجارب بالفعل أن الأسلاك المعدنية هي أفضل وسيلة للنقل - أنها "موصلات" للكهرباء.

أجهزة عرض

باستخدام أدوات جديدة - مولدات كهرباء قائمة على الاحتكاك وبنوك ليدن وأسلاك موصلة - بدأ العلماء في القيام بأول محاولاتهم لنقل الرسائل باستخدام الكهرباء. في عام 1753 ، أرسل شخص يحمل الأحرف الأولى من الاسم CM ، لم يتم تحديد هويته مطلقًا ، إلى مجلة سكوت [ مجلة مخصصة للأخبار الاسكتلندية ؛ أقدم إصدار منشور حاليًا ، تم نشر العدد الأول عام 1739 - تقريبًا. perev. ] خطته "طريقة النقل السريع للمعلومات". ووصف النظام باستخدام سلك واحد لكل حرف من الأبجدية. في نهاية كل سلك كانت كرة من مادة نباتية إسفنجية. عند نقل الشحنة من خلال السلك ، كان من المفترض أن تلتقط كرة مكهربة قطعة ورق مقابلة مع الحرف الموضح عليها. من غير المعروف من كان هذا S.M. وعما إذا كان قد تم بناء هذا الجهاز [EA Marland، Early Electrical Communication (1964)، 17-19].

ولكن على مدى المائة عام التالية ، سار آخرون على خطاه. في عام 1774 ، اقترح الفيزيائي السويسري جورج لويس ليساج نظامًا مكونًا من 26 سلكًا مشابهًا لما وصفه الغامض س.م. تم وضع 26 حرفًا فيه على شكل عازف القيثارة [ وقف النظام في منزله ونقل الرسائل بين غرفتين - تقريبًا. perev. ]. فكر في تقديم هذا النظام إلى فريدريك الكبير ، "حتى يقدر هو نفسه فائدته" ، ولكن حتى لو استطاع القيام بذلك ، لم يعجبها الملك ، حيث لا يوجد شيء معروف عنها أكثر.


ما قد يبدو عليه تلغراف ليساج (من نقش من القرن التاسع عشر). انتبه إلى السيارة الكهربائية الموجودة على اليمين.

بعد عشرين عامًا ، اقترح الإسباني دون فرانسيسكو سالفا نظامًا للرسائل مباشرة على جسم الإنسان. كان على المتلقي التمسك بالسلك واستقبال الرسائل مباشرة عندما يقبل الطرف الآخر من السلك تفريغ برطمان Leyden. ولم يوضح كيف يمكنه العثور على متطوعين يحتفظون بالسلك طوال اليوم في انتظار صدمة كهربائية. قام لاحقًا ببناء نظام أكثر إنسانية خلق شرارات بين قطع من رقائق القصدير ، والتي قدمها للمحكمة الإسبانية [John Joseph Fahie، A History of Electric Telegraphy ، حتى عام 1837 (1884) ، 89-91 ، 101-108].

هناك العديد من الأمثلة على هذا الاستخدام للكهرباء من القرن التاسع عشر.

ظهر مثل هؤلاء المجربون مع التلغراف في محيط العلوم الكهربائية. لم يكن فرانكلين وفولت وفاراداي وغيرهم من العلماء الذين درسوا في الطبيعة العميقة للكهرباء مهتمين بأساليب نقل المعلومات. لقد كانت حقبة من "أجهزة العرض" ، الأشخاص الذين لديهم خطط فخمة ، من تأسيس مستعمرة اسكتلندية على برزخ بنما إلى تحقيق الحلم القديم في التحويل الكيميائي. لقد سخر منهم جوناثان سويفت ، الذي ملأ الأكاديمية في لاغادو من رحلات جاليفر بأشخاص حاولوا عبثًا استخراج أشعة الشمس من الخيار وكانوا مشغولين بهراء آخر [جوناثان سويفت ، رحلات جاليفر (1726) ، نقطة. 3]. واجهت أجهزة العرض مثل Lesage و Salva عوائق عديدة أمام نظام عملي وفعال يحتاج إلى:

1. مصدر موثوق. كانت السيارات الكهربائية وعلب ليدن من الصعب إرضاءها ومن المحتمل أن تكون أجهزة خطرة ، غير قادرة على توفير تدفق سلس للسوائل الكهربائية (ما نسميه تيارًا ثابتًا). علاوة على ذلك ، من الناحية الحديثة ، أعطوا الكثير من الجهد ، والذي تم التعبير عنه في خسائر فادحة على سلك معزول بشكل سيئ.

2. طرق فعالة لاكتشاف الإشارة وترجمتها إلى لغة. تتكون المشكلة من جزأين: بناء كاشف حساس بما فيه الكفاية وطريقة ترميز اللغة في هذا الكاشف. حاول معظم الكهربائيين - الكشافات تمثيل حروف الأبجدية مباشرة على هذا الطرف من السلك ، إما باستخدام سلك واحد لكل حرف ، أو أجهزة مثل العجلات المتزامنة أو العديد من الإبر التي تشير إلى الحرف المطلوب.

3. منصة مفاهيمية توجه التجارب في الاتجاه الصحيح. لم يطور أوم قانونه الشهير حتى عام 1827 ، وخارج ألمانيا أصبح معروفًا فقط في أربعينيات القرن التاسع عشر. حتى ذلك الوقت ، كان من الصعب جدًا فهم سبب عمل تركيبات معينة من الأسلاك والمصدر الكهربائي والكاشف بشكل رائع ، بينما فشل البعض الآخر تمامًا.

في الأقسام التالية ، سنكتشف كيف تم التغلب على هذه العقبات على مدى العقود القادمة ، ومعظمها نتيجة الآثار الجانبية في حل مشاكل مختلفة تمامًا. لكن أولاً ، نحتاج إلى التفكير في جهاز تتم فيه مقارنة جميع محاولات نقل المعلومات باستخدام الكهرباء - التلغراف. لأنه حتى ظهور التلغراف المألوف لنا جميعًا ، كان هناك مثل هذا الجهاز:



ماذا تقرأ:

• جون جوزيف فاهي ، تاريخ التلغراف الكهربائي حتى عام 1837 (1884)
• توماس ج. هانكينز ، العلم والتنوير (1985)
• جي إل هايلبرون ، الكهرباء في القرنين السابع عشر والثامن عشر (1979)
• EA Marland ، الاتصالات الكهربائية المبكرة (1964)