La méthode du «transfert rapide de données», ou l'origine du relais

Pour étudier l'histoire du relais, il faut d'abord comprendre l'origine du télégraphe électrique. De cette invention, l'histoire des télécommunications s'est développée, qui est devenue une source inépuisable d'appareils numériques et de technologies de l'information. Il n'est apparu qu'après de nombreuses tentatives, s'étalant sur un siècle entier, de transmettre des «informations» (ce que nous appelons aujourd'hui des informations) en utilisant l'électricité.

Mais d'abord, une explication importante doit être faite - les personnes qui seront discutées dans la description ont imaginé l'électricité en utilisant des catégories et des concepts complètement différents des nôtres. Nos manuels de physique ont emballé le passé hétéroclite dans un ensemble peigné de concepts et d'équations, excluant des siècles de développement et des conflits entre différentes écoles philosophiques. Par exemple, Om n'a jamais écrit la formule V = IR, et Maxwell n'a pas créé les équations de Maxwell.

Je n'essaierai pas d'étudier tous les rebondissements de l'histoire intellectuelle de l'électricité, mais j'essaierai de présenter les idées sous la forme dans laquelle elles existaient à l'époque, et non pas de la façon dont nous, en regardant en arrière, essayons de les insérer dans nos idées modernes.

Fluide électrique

Le phénomène d'attraction électrique est connu depuis l'Antiquité. Au VIe siècle avant JC Thales of Miletus a enregistré ses observations sur la façon dont le frottement d'un morceau d'ambre (en grec «électron» - nommé d'après l'étoile Electra de la famille des Pléiades dans la constellation du Taureau) sur les poils de chat, notant que les plumes et autres objets légers ont soudainement commencé à être attirés par l'ambre. Mais pendant de nombreux siècles, cette curiosité n'a pas attiré beaucoup d'attention.

Avec la croissance de la philosophie naturelle expérimentale aux XVII - XVIII siècles, les scientifiques ont commencé à s'intéresser beaucoup plus à la nature étrange. Selon la vision d'Aristote du monde, qui a dominé la philosophie européenne tout au long de la Renaissance, seuls des schémas clairement observés pouvaient conduire à une compréhension des vérités naturelles. De nouveaux expérimentateurs ont réfuté cette vue. Francis Bacon a écrit le contraire dans son ouvrage, The Great Restoration of Sciences, 1620:

Je voudrais que ma philosophie naturelle soit une histoire non seulement de nature libre et illimitée (quand elle est laissée à elle-même et fonctionne indépendamment), mais plutôt d'une histoire de la nature, éprouvant des limitations et des perturbations. Quand, selon l'idée et l'action d'une personne, elle est forcée de sortir de son état naturel, comprimée et transformée. La nature des choses se trahit plus facilement sous l'influence de l'homme que lorsqu'elle est à l'état libre.

Le physicien anglais William Hilbert a été le premier à inventer un terme qui tient compte du fait que «l'effet» sur l'ambre faisait partie d'un phénomène plus général. Dans son traité de 1600 «Sur l'aimant, les corps magnétiques et le grand aimant - la Terre», il a appelé ce phénomène «électrifié», ce qui signifie «se comporter comme de l'ambre». Il a décrit de nombreuses substances différentes qui ont montré la capacité d'attirer d'autres choses après le frottement, y compris les pierres précieuses, le verre et le soufre. Toujours selon l'ancien modèle de la matière, composé de quatre éléments, le feu, l'air, l'eau et la terre, Hilbert croyait que c'était la partie eau de ces substances qui leur donnait de l'énergie électrique [Gilbert, On the Magnet, trans. par P. Fleury Mottalay (1893), 74-85; JL Heilbron, L'électricité aux 17e et 18e siècles (1979), 169-79.]. Mais il ne pouvait pas imaginer que cette énergie puisse jamais être utilisée pour transmettre des messages. La force de gravité ne fonctionnait qu'à très courte distance.


Hilbert organise une démonstration électrique à la cour de la reine Elizabeth (un fragment d'une peinture du XIXe siècle)

Au début du XVIIIe siècle, de nouvelles méthodes de production d'électricité ont été inventées par d'autres. Il a été constaté qu'en posant sa main sur une balle en rotation, il était possible de créer une force électrique puissante et même de la transmettre à travers un fil. Quelques années plus tard, Stephen Gray a découvert qu'il pouvait effectuer ce transfert sur plusieurs centaines de mètres. D'autres machines électriques similaires ont été créées.


Générateur de boules de soufre Otto von Guericke , env. 1660

À ce moment-là, les scientifiques ont commencé à se faire une idée de l'électricité en tant que liquide qui s'accumule puis est consommé, circulant d'un endroit à un autre. Contrairement à Gilbert, ils ne pensaient pas que c'était de l'eau ordinaire, mais l'imaginaient comme une sorte de substance intangible. Certains croyaient que plusieurs fluides différents étaient responsables de la lumière, du magnétisme et de l'électricité, et même de la vie. D'autres pensaient qu'il n'y avait qu'un seul liquide éthéré qui se manifestait de différentes manières.

La meilleure capacité de ce liquide a été découverte en 1746 avec l'invention du soi-disant. "Les banques de Leiden ", du nom de la ville où elle est devenue célèbre. Cet appareil dans sa forme finie consistait en un bocal en verre, enveloppé à l'intérieur et à l'extérieur avec une feuille métallique, et avec un plomb métallique dépassant du dessus, connecté à la feuille intérieure.



Si vous connectez une machine électrique au terminal, la boîte peut stocker d'énormes quantités de fluide électrique, comme si elle était versée dans une boîte. Ce liquide a été évacué par une forte décharge lorsque la sortie a été connectée à une feuille externe.

À ce moment-là, une sous-culture scientifique des «électriciens» était apparue. Ayant obtenu un générateur électrique et un pot de Leyde, on pouvait facilement expérimenter l'électricité, et il n'était pas du tout nécessaire d'étudier les subtilités mathématiques de la question; et en plus, il était possible de tenir des démonstrations colorées et vives. Ben Franklin , le plus célèbre de ces électriciens, a même suggéré que plusieurs de ces appareils, reliés en chaîne, soient utilisés pour tuer puis préparer la dinde pour le dîner. Il a appelé cette configuration de plusieurs canettes «batterie» (semblable à une batterie de pistolets):

La dinde doit être tuée pour le dîner avec un choc électrique, puis rôtie avec une prise électrique devant un feu allumé par une bouteille électrique. Pour la santé de tous les célèbres électriciens d'Angleterre, des Pays-Bas, de France et d'Allemagne, vous devez boire dans des verres chargés sous une volée de pistolets d'une batterie électrique.

Touchant les capacités de la boîte de Leyde, les scientifiques ont vu que le fluide électrique peut être transmis sur de longues distances et, semble-t-il, instantanément. Les expérimentateurs l'ont prouvé lors d'expériences en envoyant des charges via divers médias, y compris les rivières et les lacs. Les manifestations françaises de l'abbé Jean-Antoine Nollet étaient particulièrement célèbres. Il a envoyé une décharge à travers 180 soldats de la garde royale, puis le long d'une chaîne de moines chartreux d'une longueur d'un kilomètre et demi. Chacun des moines s'est connecté avec les voisins, tenant un fil métallique dans leurs mains . D'ici là, les expériences avaient déjà montré que les fils métalliques étaient le meilleur moyen de transmission - qu'ils étaient des «conducteurs» pour l'électricité.

Projecteurs

À l'aide de nouveaux outils - générateurs électrostatiques à friction , bancs de Leyde et fils conducteurs - les scientifiques ont commencé à faire leurs premières tentatives pour transmettre des messages en utilisant l'électricité. En 1753, une personne portant les initiales CM, dont l'identité n'a jamais été identifiée, envoya au Scot's Magazine [un magazine consacré aux nouvelles écossaises; le plus ancien des livres actuellement publiés, le premier numéro a été publié en 1739 - env. perev. ] son ​​plan, "Méthode pour le transfert rapide d'informations." Il a décrit un système utilisant un fil pour chaque lettre de l'alphabet. À la fin de chaque fil se trouvait une boule de matière végétale spongieuse. Lors du transfert de charge à travers le fil, une balle électrifiée était censée ramasser un morceau de papier correspondant avec la lettre représentée. On ne sait pas qui était ce S.M. et si un tel dispositif a été construit [EA Marland, Early Electrical Communication (1964), 17-19].

Mais au cours des cent prochaines années, d'autres ont suivi ses traces. En 1774, le physicien suisse Georges Louis Lesage propose un système à 26 fils similaire à celui décrit par le mystérieux S.M. 26 lettres y étaient placées à la manière d'un clavecin [le système se tenait dans sa maison et transmettait des messages entre deux pièces - env. perev. ]. Il a pensé à présenter ce système à Frédéric le Grand , «afin qu'il en apprécie lui-même l'utilité», mais même s'il pouvait le faire, elle n'a pas été impressionnée par le monarque, car on ne sait plus rien d'elle.


À quoi pourrait ressembler un télégraphe Lesage (d'après une gravure du XIXe siècle). Faites attention à la voiture électrique à droite.

Vingt ans plus tard, l'Espagnol Don Francisco Salva a proposé un système de messagerie directement au corps humain. Le récepteur devait s'accrocher au fil et recevoir des messages directement lorsque l'autre extrémité du fil accepterait la décharge d'un pot de Leyde. Il n'a pas expliqué comment il pouvait trouver des volontaires qui s'accrocheraient au fil toute la journée en attendant un choc électrique. Il a ensuite construit un système plus humain qui a créé des étincelles entre des morceaux de papier d'aluminium, qu'il a démontré à la cour espagnole [John Joseph Fahie, A History of Electric Telegraphy, to the Year 1837 (1884), 89-91, 101-108].

Il existe de nombreux autres exemples de cette utilisation de l'électricité du 19e siècle.

De tels expérimentateurs avec un télégraphe sont apparus à la périphérie de la science électrique. Franklin, Volt, Faraday et d'autres scientifiques qui ont étudié la nature profonde de l'électricité n'étaient pas intéressés par les méthodes de transmission de l'information. C'était une ère de "projecteurs", des gens aux plans grandioses, de la fondation d'une colonie écossaise sur l'isthme de Panama à la réalisation de l'ancien rêve de transmutation alchimique. Ils ont été ridiculisés par Jonathan Swift , qui a rempli l'Académie de Lagado de Gulliver's Travels avec des gens qui tentaient en vain d'extraire les rayons du soleil des concombres et étaient occupés à d'autres bêtises [Jonathan Swift, Gulliver's Travels (1726), pt. 3]. Des projecteurs tels que Lesage et Salva ont rencontré plusieurs obstacles à un système pratique et efficace qui nécessitait:

1. Source fiable. Les voitures électriques et les canettes Leyden étaient des appareils trop pointilleux et potentiellement dangereux, incapables de fournir un flux fluide de fluide électrique (ce que nous appellerions un courant constant). De plus, en termes modernes, ils ont donné trop de tension, qui s'est traduite par de lourdes pertes sur un fil mal isolé.

2. Des moyens efficaces pour détecter un signal et le traduire dans une langue. Le problème se composait de deux parties: la construction d'un détecteur suffisamment sensible et la méthode de codage du langage dans ce détecteur. La plupart des électriciens-projecteurs ont essayé de représenter directement les lettres de l'alphabet à cette extrémité du fil, soit en utilisant un fil pour chaque lettre, soit des dispositifs tels que des roues synchronisées ou de nombreuses aiguilles pointant vers la lettre souhaitée.

3. Une plateforme conceptuelle guidant les expériences dans la bonne direction. Om n'a développé sa célèbre loi qu'en 1827, et en dehors de l'Allemagne, elle n'est devenue connue que dans les années 1840. Jusque-là, il était très difficile de comprendre pourquoi certaines combinaisons de fils, de sources électriques et de détecteurs fonctionnaient à merveille, tandis que d'autres échouaient complètement.

Dans les sections suivantes, nous découvrirons comment ces obstacles ont été surmontés au cours des prochaines décennies, et principalement en raison d'effets secondaires dans la résolution de problèmes complètement différents. Mais d'abord, nous devons considérer un appareil avec lequel toutes les tentatives de transmission d'informations utilisant l'électricité - le télégraphe - seront comparées. Car jusqu'à l'apparition du télégraphe que nous connaissons tous, il existait un tel appareil:



Que lire:

• John Joseph Fahie, A History of Electric Telegraphy, to the Year 1837 (1884)
• Thomas J. Hankins, Science et Lumières (1985)
• JL Heilbron, L'électricité aux 17e et 18e siècles (1979)
• EA Marland, Early Electrical Communication (1964)