Связь лежит в основе современной цивилизации. Люди с древних времен стремились к контактам друг с другом и искали способы быстрой передачи информации на дальние расстояния.
Однако мечтать о высокой скорости не приходилось: лошади уставали, корабли тонули, а посыльные за время долгого путешествия могли заболеть или погибнуть в неожиданной передряге.
Тем не менее даже в те времена люди умудрялись передавать важные послания достаточно быстро, хотя и без деталей. Например, с помощью огня и дыма, особенно на возвышенностях, можно было сообщить союзникам о нападении врагов или приближении стихии. А шифровали информацию с помощью наборов звуковых сигналов, в частности ударных и духовых музыкальных инструментов. Кроме того, зафиксированы попытки передачи сообщений солнечными зайчиками с помощью сложных систем зеркал.
Так появился первый гелиограф – устройство для передачи информации посредством световых вспышек. Первое свидетельство использования подобных аппаратов встречается уже в 405 году до н. э. в работе древнегреческого историка Ксенофонта «Элленика».
Гелиограф и оптический телеграф
Простейшие средства передачи информации, как видим, появились очень давно, однако дальше этого дело не шло. Поэтому давайте перенесемся сразу более чем на 2100 лет вперед, а именно в 1792 год, когда француз Клод Шапп (Claude Chappe) создал систему, которая была названа оптическим телеграфом (кстати, само слово «телеграф» переводится с греческого как «далеко пишу»). Шапп разработал таблицу кодов, где каждой букве соответствовала фигура, образуемая семафором. Фигуры формировались за счет подвижных поперечных брусьев, способных по-разному располагаться относительно опорного шеста. Строения, на которых размещались семафоры, находились в пределах видимости друг друга. Такая система позволяла передавать послания со скоростью два слова в минуту, что было довольно быстро для того времени, поэтому почти век оставалось востребованным: последняя цепь подобных станций просуществовала в Швеции вплоть до 1880 года.
В то же время недостаток семафорного способа связи лежит на поверхности – непреодолимая зависимость от погоды и дневного света. Кроме того, для работы оптического телеграфа требовалось немало обученных операторов, а стоимость обслуживания сети станций, среднее расстояние между которыми не превышало 30 км, обходилось чрезвычайно дорого. Поэтому, как только электричество более плотно вошло в жизнь человечества, а заодно появился и электрический телеграф, про «оптику» довольно быстро забыли.
Электрический телеграф
Попытки создать средства связи на базе электричества предпринимались начиная с конца XVIII века во Франции, Испании, Германии. Тем не менее считается, что первый полноценный электромагнитный телеграф был представлен российским ученым Павлом Львовичем Шиллингом в 1832 году: для передачи данных использовалась телеграфная азбука, разработанная им специально для этих целей.
В 1833 году свои версии устройства представили немецкие ученые Карл Гаусс (Johann Carl Friedrich Gauß) и Вильгельм Вебер (Wilhelm Eduard Weber)), в 1837 году – англичане Уильям Кук (William Fothergill Cooke) и Чарльз Уитстон (Charles Wheatstone), а в 1840 году Семюэл Морзе (США). Да, тот самый Морзе, автор одноименного телеграфного кода из коротких (точек) и длинных (тире) сигналов. Уже в 1837 году первые телеграфные сервисы использовались в Лондоне на коммерческой основе, а в 1858 году была реализована трансатлантическая телеграфная связь.
Постепенно телеграф размывал границы, связь становилась более доступной, а телеграфные установки постоянно совершенствовались.
Фототелеграф
Параллельно разным версиям электромагнитных телеграфов и примерно в то же время появились и первые фототелеграфы, позволяющие передавать графические изображения. В частности, в 1843 году шотландец Александр Бейн (Alexander Bain) представил простейшую факс-машину. А уже в 1855 году итальянец Джованни Казелли (Giovanni Caselli) предложил аналогичное устройство для использования в коммерческих целях. Чтобы чертеж или другое изображение можно было передать, их нужно было нанести на свинцовую фольгу с помощью специального изолирующего лака. Считывающее устройство – контактный штифт – проходило по изображению, регистрируя участки с разной электропроводностью, а на другой стороне эта электрическая «карта» фиксировалась на специальной бумаге, увлажненной ферроцианидом калия.
Интересно, что эти аппараты применялись даже в Российской Империи на линиях связи Москва – Петербург с 1866 по 1868 гг. А во Франции они служили для связи Парижа с Марселем и Лионом.
Беспроводной телеграф (радио)
Следующим шагом стала первая реализация беспроводной связи. По сути, создание первых радиоустройств знаменовало собой начало новой эры, которая продолжается до сих пор. Ведь в основе передачи данных с помощью современных технологий Bluetooth, Wi-Fi, 4G/5G и других лежат те же радиоволны, с которыми экспериментировали первопроходцы прошлых веков.
7 мая 1895 года российский ученый Александр Степанович Попов на заседании «Русского физико-химического общества» (РФХО) представил прибор класса «грозоотметчик» (так он его назвал), основной функцией которого являлась регистрация возникающих во время грозы молний. Именно этот прибор сегодня признается (хотя и не всегда и не всеми) первым в мире устройством, на базе которого удалось реализовать беспроводной телеграф.
Интересный момент заключается в том, что после первичной демонстрации грозоотметчика Попов на время переключается на другую научную деятельность, в частности изучает открытые в ноябре 1895 года рентгеновские лучи, изготавливает рентгеновскую трубку и даже делает несколько снимков частей своего тела с помощью оной. При этом первые прием и передача сообщений (а именно слова «ГЕРЦ») с помощью разработок Попова были произведены лишь в 1897 году, а улучшенный вариант приемника, где азбуку Морзе можно было слышать в наушниках оператора, представлен в 1899-м. А уже через год благодаря военным радиостанциям, возведенным под руководством А. С. Попова, удалось осуществить несколько аварийно-спасательных операций в открытом море, в рамках которых использовалась радиосвязь на расстоянии до 50 км.
Но не всё так просто. Споры о первенстве в изобретении радио не утихают уже второе столетие. Однако сама постановка вопроса в данном случае не совсем корректна. Дело в том, что научный мир живет по своим правилам, а процесс обмена идеями и их последующей доработки постоянен. К тому же ученые склонны делиться своими идеями друг с другом и получать обратную связь. В связи с тем, что в один и тот же промежуток времени над проблемой трудятся как минимум несколько великих умов (которые к тому же знакомы с ходом научных изысканий друг друга), то ситуация, когда они приходят к похожим выводам и даже открытиям, далеко не редкость в науке. И если в рамках одной страны рвение в таком соревновании можно объяснить хотя бы дивидендами от патентных прав на технологию (кто первый зарегистрировал, тот и разбогател), то в масштабах планеты у изобретения нередко может быть несколько официально признаваемых авторов.
Началось всё с того, что в 1845 году Майкл Фарадей (Michael Faraday) зарегистрировал явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, а если проще, открыл электромагнитное поле. Несколько позже, в 1860–1865 гг.,Джеймс Максвелл (James Clerk Maxwell) разработал теорию электромагнитного поля, сформулировав ее в виде системы уравнений, описывавших основные закономерности соответствующих явлений. Без этих базовых открытий никакое последующее соперничество между «первыми изобретателями радио» не представлялось бы возможным.
На принятие мировым научным сообществом этих смелых идей ушли десятилетия, и вот в 1886–1888 гг. Генрих Герц (Heinrich Rudolf Hertz) провел первый удачный опыт с простым устройством, в рамках которого зафиксировал излучение электромагнитных волн на коротком расстоянии. В последующие годы над усовершенствованием приемников электромагнитных волн, помимо Попова, трудились ученые по всему свету. Среди наиболее известных стоит упомянуть Томаса Эдисона, Оливера Лоджа (Oliver Joseph Lodge), Эдуарда Бранли (Édouard Eugène Désiré Branly), Николу Тесла (Nikola Tesla) и Гульельмо Маркони (Guglielmo Giovanni Maria Marconi). Порядок значения не имеет, список неполный, тем не менее чаще всего в качестве изобретателей радио фигурируют Попов, Тесла и Маркони. В некоторых странах можно услышать имена других ученых, внесших существенный вклад в развитие радиотехнологий. Но в России это однозначно Александр Степанович Попов. Особенно с учетом того, что, по отзывам современников, его больше интересовало практическое применение технологий, а не гонка за патентами.
В свою очередь, еще в 1891–1893 гг. Тесла провел ряд экспериментов, показав, как посредством резонансного трансформатора возможно передавать электрические сигналы в пространстве, а также зарегистрировал патенты на описанные им методы. В то же время Попов в рамках своего знаменитого доклада в 1895 году представил доработанный им прибор Лоджа, а в следующем году написал статью, где уточнил, что с помощью этого прибора можно принимать электромагнитные волны на расстоянии до 60 метров. В 1897 году, как я уже упоминал, были впервые публично продемонстрированы прием и передача сообщений. Кроме того, в рамках непубличных экспериментов Попова и его коллег в том же году была подтверждена передача данных на расстояние до 5 км.
Параллельно в Италии Маркони занимается похожими экспериментами: в 1895 году ему удается провести передачу сигнала на несколько сотен метров, а летом 1896-го он подает заявку на патент в Великобритании и уже в сентябре демонстрирует передачу сигнала на расстояние до 2,5 км.
Таким образом, нюанс заключается в том, что устройство, описанное в патентной заявке Маркони, в общих чертах повторяло конструкцию, представленную ранее Поповым и к тому моменту множество раз опубликованную в европейских научных журналах. Впрочем, об этих совпадениях в редакцию журнала “The Electrician” писал и сам Попов.
Однако повторюсь, не стоит поддаваться соблазну и делать поспешные выводы.
В 1901 году Маркони сумел добиться устойчивой передачи беспроводного сигнала через Атлантику. А через несколько лет, 31 декабря 1905 года (по старому стилю), умер Александр Степанович Попов. Дальнейшее покорение радиопросторов происходило без него. Уже в 1921 году полиция США в Детройте впервые начала пользоваться подвижной телефонной радиосвязью в одностороннем режиме (от центральной станции к приемникам в патрульных автомашинах), а в 1933-м связь стала двусторонней, отдаленно напоминая современную мобильную.
Кроме того, в 1930 году появился телетайп, который при некотором упрощении можно назвать прототипом интернет-мессенджеров. Далее изобретатели по всему миру продолжали совершенствовать виды беспроводной связи, и соответствующие технологии становились все более и более массовыми. Случилось бы все это без Александра Попова, прожившего короткую, но весьма насыщенную и интересную жизнь, вопрос риторический. Однако то, что он один из творцов мира, в котором мы сегодня живем, – неоспоримый факт.
Итого
День радио празднуется в России 7 мая – в день, когда Александр Попов представил прототип первого радиоприемника. В честь великого ученого названы малая планета под номером 3074, кратер на обратной стороне Луны, множество музеев, учебных заведений, улиц.
Среди наиболее известных просветительских заведений стоит назвать Центральный музей связи имени А. С. Попова: один из старейших в мире (основан в Санкт-Петербурге еще в 1872 году под названием «Телеграфный музей»), он посвящен истории развития всех возможных и невозможных видов связи, в том числе телеграфу и радиосвязи. В сентябре этого года музею исполняется 150 лет, в честь чего с 11 по 23 сентября пройдут праздничные мероприятия и выставка, посвященные юбилейной дате и великому человеку, в честь которого назван музей. Стоит отметить, что в рамках одного материала невозможно в подробностях описать все аспекты научной деятельности ученого, как и поставить точку в вопросе о первенстве тех или иных открытий – этому посвящены серьезные научно-исследовательские работы с глубоким анализом архивных документов и исторических свидетельств. Если читателю интересно разобраться в этом самостоятельно и сделать собственные выводы – начать путешествие можно с сентябрьских мероприятий ЦМС им. А. С. Попова. Удачи!
