El método de "transferencia rápida de datos", o el origen del relé

Para estudiar la historia del relé, primero debemos entender el origen del telégrafo eléctrico. A partir de esta invención, la historia de las telecomunicaciones ha crecido y se ha convertido en una fuente inagotable de dispositivos digitales y tecnología de la información. Apareció solo después de muchos intentos, durante un siglo entero, de transmitir "información" (lo que ahora llamamos información) usando electricidad.

Pero primero, debe hacerse una explicación importante: las personas que se discutirán en la descripción imaginaron la electricidad usando categorías y conceptos completamente diferentes a los nuestros. Nuestros libros de texto de física agruparon el pasado heterogéneo en un conjunto combinado de conceptos y ecuaciones, excluyendo siglos de desarrollo y conflictos entre diferentes escuelas filosóficas. Por ejemplo, Om nunca escribió la fórmula V = IR, y Maxwell no creó las ecuaciones de Maxwell.

No intentaré estudiar todos los giros y vueltas de la historia intelectual de la electricidad, pero trataré de presentar ideas en la forma en que existieron en ese momento, y no en la forma en que, mirando hacia atrás, tratamos de introducirlas en nuestras ideas modernas.

Fluido electrico

El fenómeno de la atracción eléctrica se conoce desde la antigüedad. En el siglo VI aC Thales Miletus registró sus observaciones de cómo la fricción de un pedazo de ámbar (en griego "electrón" - llamado así por la estrella Electra de la familia Pleiades en la Constelación de Tauro) en el pelo de gato, señalando que las plumas y otros objetos ligeros de repente comenzaron a atraer al ámbar. Pero durante muchos siglos esta curiosidad no atrajo mucha atención.

Con el crecimiento de la filosofía natural experimental en los siglos XVII - XVIII, los científicos comenzaron a mostrar mucho más interés en la extraña naturaleza. Según la visión del mundo de Aristóteles, que dominó la filosofía europea durante todo el Renacimiento, solo los patrones claramente observados podrían conducir a una comprensión de las verdades naturales. Nuevos experimentadores han refutado esta opinión. Francis Bacon escribió lo contrario en su trabajo, La Gran Restauración de las Ciencias, 1620:

Me gustaría que mi filosofía natural sea una historia no solo de naturaleza libre e ilimitada (cuando se deja sola y funciona de manera independiente), sino más bien una historia de la naturaleza, experimentando limitaciones y disturbios. Cuando, de acuerdo con la idea y la acción de una persona, es expulsada de su estado natural, comprimida y transformada. La naturaleza de las cosas se traiciona más fácilmente bajo la influencia del hombre que cuando está en un estado libre.

El físico inglés William Hilbert fue el primero en inventar un término que tiene en cuenta que el "efecto" en el ámbar era parte de un fenómeno más general. En su tratado de 1600 "Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra", llamó a este fenómeno "electrificado", que significa "comportarse como el ámbar". Describió muchas sustancias diferentes que mostraron la capacidad de atraer otras cosas después del frotamiento, incluidas las piedras preciosas, el vidrio y el azufre. Todavía siguiendo el antiguo modelo de la materia, que consta de cuatro elementos, fuego, aire, agua y tierra, Hilbert creía que era la parte del agua de estas sustancias lo que les daba energía eléctrica [Gilbert, On the Magnet, trans. por P. Fleury Mottalay (1893), 74-85; JL Heilbron, Electricidad en los siglos XVII y XVIII (1979), 169-79.]. Pero no podía imaginar que esta energía pudiera usarse para transmitir mensajes. La fuerza de gravedad funcionaba solo a distancias muy cortas.


Hilbert realiza una demostración eléctrica en la corte de la reina Isabel (un fragmento de una pintura del siglo XIX)

A principios del siglo XVIII, otros métodos para generar electricidad fueron inventados por otros. Se descubrió que al poner su mano sobre una bola que giraba, era posible crear una poderosa fuerza eléctrica e incluso transmitirla a través de un hilo. Unos años más tarde, Stephen Gray descubrió que podía llevar a cabo esta transferencia durante varios cientos de metros. Se crearon otras máquinas eléctricas similares.


Generador de bolas de azufre Otto von Guericke , aprox. 1660

En ese momento, los científicos comenzaron a formar una idea de la electricidad como un líquido que se acumula y luego se consume, fluyendo de un lugar a otro. A diferencia de Gilbert, no pensaron que fuera agua ordinaria, pero la imaginaron como una especie de sustancia intangible. Algunos creían que varios fluidos diferentes eran responsables de la luz, el magnetismo y la electricidad, e incluso de la vida. Otros creían que solo había un líquido etéreo que se manifestaba de diferentes maneras.

La mejor capacidad para este líquido se descubrió en 1746 con la invención del llamado. " Leiden banks ", llamado así por la ciudad donde se hizo famoso por primera vez. Este dispositivo en su forma final consistía en un frasco de vidrio envuelto por dentro y por fuera con una lámina de metal, y con un cable de metal que sobresalía desde arriba, conectado a la lámina interior.



Si conecta una máquina eléctrica al terminal, la lata puede almacenar grandes cantidades de líquido eléctrico, como si se vierte en una lata. Este líquido se descargó a través de una descarga fuerte cuando la salida se conectó a una lámina externa.

Para entonces, había aparecido una subcultura científica de "electricistas". Habiendo obtenido un generador eléctrico y un frasco de Leyden, uno podía experimentar fácilmente con electricidad, y no era necesario estudiar las sutilezas matemáticas de la pregunta; Además, fue posible realizar demostraciones coloridas y vívidas. Ben Franklin , el más famoso de esos electricistas, incluso sugirió que varios de estos dispositivos, conectados en una cadena, se usen para matar y luego preparar el pavo para la cena. Llamó a esta configuración de varias latas "batería" (similar a una batería de pistolas):

El pavo debe ser sacrificado para la cena con una descarga eléctrica, y luego asado con una toma de corriente frente a un fuego encendido por una botella eléctrica. Para la salud de todos los electricistas famosos en Inglaterra, Holanda, Francia y Alemania, debe beber de vasos cargados bajo una descarga de armas de una batería eléctrica.

Al tocar las capacidades de la lata de Leyden, los científicos vieron que el fluido eléctrico se puede transmitir a largas distancias y, al parecer, al instante. Los experimentadores probaron esto en experimentos enviando cargos a través de varios medios, incluidos ríos y lagos. Las manifestaciones francesas del abad Jean-Antoine Nollet fueron especialmente famosas. Envió una descarga a través de 180 soldados de la Guardia Real, y luego a lo largo de una cadena de monjes cartujos con una longitud de un kilómetro y medio. Cada uno de los monjes se conectó con los vecinos, sosteniendo un alambre de metal en sus manos . Para entonces, los experimentos ya habían demostrado que los cables metálicos eran el mejor medio para la transmisión, que eran "conductores" de la electricidad.

Proyectores

Usando nuevas herramientas ( generadores electrostáticos basados ​​en fricción , bancos de Leiden y cables conductores), los científicos comenzaron a hacer sus primeros intentos de transmitir mensajes usando electricidad. En 1753, alguien con las iniciales CM, cuya identidad nunca fue identificada, fue enviado a Scot's Magazine [una revista dedicada a las noticias escocesas; el más antiguo de los publicados actualmente, el primer número se publicó en 1739 - aprox. perev. ] su plan, "Método para la transferencia rápida de información". Describió un sistema que usa un cable para cada letra del alfabeto. Al final de cada cable había una bola de material vegetal esponjoso. Al transferir la carga a través del cable, se suponía que una bola electrificada recogería un trozo de papel correspondiente con la letra representada en él. No se sabe quién era este S.M. y si tal dispositivo fue construido [EA Marland, Early Electrical Communication (1964), 17-19].

Pero durante los siguientes cien años, otros siguieron sus pasos. En 1774, el físico suizo Georges Louis Lesage propuso un sistema de 26 hilos similar al descrito por el misterioso S.M. En ella se ubicaron 26 cartas a modo de clavicordio [el sistema se encontraba en su casa y transmitía mensajes entre dos habitaciones, aprox. perev. ] Pensó en presentar este sistema a Federico el Grande , "para que él mismo apreciara su utilidad", pero incluso si pudiera hacerlo, el monarca no la impresionó, ya que no se sabe nada más sobre ella.


Cómo se vería un telégrafo de Lesage (de un grabado del siglo XIX). Presta atención al auto eléctrico a la derecha.

Veinte años después, el español Don Francisco Salva propuso un sistema de mensajería directamente al cuerpo humano. El receptor tuvo que aferrarse al cable y recibir mensajes directamente cuando el otro extremo del cable aceptaría la descarga de un frasco de Leyden. No explicó cómo podría encontrar voluntarios que aguantaran el cable todo el día esperando una descarga eléctrica. Más tarde construyó un sistema más humano que creó chispas entre los pedazos de papel de aluminio, que demostró a la corte española [John Joseph Fahie, Una historia de la telegrafía eléctrica, hasta el año 1837 (1884), 89-91, 101-108].

Hay muchos más ejemplos de este uso de electricidad del siglo XIX.

Tales experimentadores con un telégrafo aparecieron en la periferia de la ciencia eléctrica. Franklin, Volt, Faraday y otros científicos que investigaron la naturaleza profunda de la electricidad no estaban interesados ​​en los métodos de transmisión de información. Fue una era de "proyectores", personas con planes grandiosos, desde la fundación de una colonia escocesa en el istmo de Panamá hasta la realización del antiguo sueño de la transmutación alquímica. Fueron ridiculizados por Jonathan Swift , que llenó la Academia en Lagado de Gulliver's Travels con personas que intentaron en vano extraer los rayos del sol de los pepinos y estaban ocupados con otras tonterías [Jonathan Swift, Gulliver's Travels (1726), pt. 3] Proyectores como Lesage y Salva enfrentaron varios obstáculos para un sistema práctico y eficiente que necesitaba:

1. Fuente confiable. Los autos eléctricos y las latas de Leyden eran dispositivos demasiado exigentes y potencialmente peligrosos, incapaces de proporcionar un flujo suave de fluido eléctrico (lo que llamaríamos una corriente constante). Además, en términos modernos, dieron demasiado voltaje, que se expresó en grandes pérdidas en un cable mal aislado.

2. Formas efectivas de detectar una señal y traducirla a un idioma. El problema consistió en dos partes: la construcción de un detector suficientemente sensible y el método de codificación del lenguaje en este detector. La mayoría de los proyectores electricistas intentaron representar directamente las letras del alfabeto en ese extremo del cable, ya sea usando un cable para cada letra, o dispositivos como ruedas sincronizadas o muchas agujas apuntando a la letra deseada.

3. Una plataforma conceptual que guía los experimentos en la dirección correcta. Om no desarrolló su famosa ley hasta 1827, y fuera de Alemania se conoció solo en la década de 1840. Hasta ese momento, era muy difícil entender por qué ciertas combinaciones de cable, fuente eléctrica y detector funcionaban maravillosamente, mientras que otras fallaban por completo.

En las siguientes secciones, descubriremos cómo se han superado estos obstáculos en las próximas décadas, y principalmente como resultado de los efectos secundarios para resolver problemas completamente diferentes. Pero primero, debemos considerar un dispositivo con el cual se compararán todos los intentos de transmitir información utilizando electricidad, el telégrafo. Porque hasta la aparición del telégrafo que nos es familiar a todos, existía dicho dispositivo:



Que leer:

• John Joseph Fahie, Una historia de la telegrafía eléctrica, hasta el año 1837 (1884)
• Thomas J. Hankins, Ciencia y la Ilustración (1985)
• JL Heilbron, Electricidad en los siglos XVII y XVIII (1979)
• EA Marland, Early Electrical Communication (1964)