Эдисон. Электрическое освещение

ГЛАВА 1 Легенда о вундеркинде

Миф об изобретателе Эдисоне состоит из набора известных историй, призванных объяснить будущую блестящую судьбу героя, хотя большинство из них не имеют отношения к действительности. И все же можно установить основные события его детства: он родился в североамериканском пограничье в семье пионеров.

Семья обеднела из-за постройки железной дороги, так что Томас вынужден был работать с детских лет, а учиться ему пришлось самостоятельно и урывками: будущий изобретатель поставил себе цель завоевать новый мир, в котором царствуют технологии.

Томас Альва Эдисон родился 11 февраля 1847 года в американском городке Майлен (штат Огайо), на берегу реки, вытекающей из озера Гурон. Это была золотая эра плаваний по каналам Великих Озер на территории, граничащей с Канадой, в то время еще британской колонией. Томас стал седьмым сыном в браке Нэнси Элиот и Самуэля Огдена Эдисона. Его мать (1810-1871), происходившая из англо-шотландской семьи, до замужества работала школьной учительницей. Она была женщиной с характером, весьма умной и увлекающейся науками, несмотря на строгое религиозное образование, полученное от отца, баптистского проповедника. Семья Элиотов эмигрировала из Коннектикута в Канаду после американской войны за независимость (1775-1783) в поисках лучшей жизни. Прадед Элиот сражался под командованием генерала Джорджа Вашингтона в рядах Континентальной армии — ополчения, сформированного тринадцатью североамериканскими колониями, впоследствии превратившимися в Соединенные Штаты Америки.

Самуэль Огден Эдисон (1804-1896) происходил из семьи, среди членов которой были представители совершенно разных политических взглядов. Прадед Томаса Альвы бежал в Канаду, так как был приговорен к виселице за свои симпатии к англичанам во время войны за независимость. Его сын пошел по стопам своего отца и служил капитаном в английской армии во время войны против США 1812 года.

Сам же Самуэль Огден принял участие в восстании против преданного монархии правительства Канады, из-за чего ему пришлось, спасая свою жизнь, бросить семью и бежать в США. Эдисонам удалось вновь соединиться в Майлене, где они достигли процветания и — в известной степени — спокойствия, потому что пограничные конфликты между Канадой и США в то время пошли на убыль и вся область переживала экономический бум. Городок лежал на пути переселенцев, двигающихся с Востока на Запад, здесь останавливались дилижансы, полные золотоискателей и семей, отправившихся на поиски новой жизни. Кроме того, это был один из важнейших хлебных портов страны: по каналам на пароходах и парусниках зерно везли до озер Гурон и Эри, а дальше до самого Нью-Йорка. Отец Томаса Альвы обладал коммерческой жилкой и был полон предпринимательского духа. Когда родился его седьмой сын, он управлял лесопилкой, где вместе с ним работал канадский лесоруб, приплывший по морю к своему американскому другу, по имени Альва Бредли, в честь которого ребенок и получил свое второе имя. У Ала — как звали в детстве Эдисона — были красивые голубые глаза, круглое лицо и необыкновенно большая голова. Соседи считали его трудным ребенком, потому что он постоянно выкидывал разные штуки. Например, в возрасте шести лет Томас поджег амбар, «чтобы посмотреть, что будет», после чего чуть не сгорел весь городок. Отец называл его «маленьким занудным вопрошателем», потому что мальчик не переставая задавал разные вопросы, которые Самуэлю казались бессмысленными.

Благополучие семьи Эдисонов кончилось неожиданно, как и процветание всего Майлена, — это случилось в 1853 году, когда по берегу озера Эри провели железную дорогу. Опасаясь нового вида транспорта, власти города решили, что линия должна обойти Майлен стороной. Очень скоро выяснилось, насколько серьезную ошибку они допустили: вместе с поездами в обход города пошел и поток грузов. Самуэль Огден Эдисон не смог больше продолжать свою деятельность, и его семья начала стремительно скатываться в нищету. Надо было начинать все с нуля, и Эдисоны переехали в Порт-Гурон — портовый город, процветающий благодаря значительным запасам дров, угля и соли.

Семья переживала трудные времена. Именно тогда маленький Ал заболел скарлатиной, из-за чего стал терять слух. Одним из осложнений болезни мальчика было плохо залеченное воспаление среднего уха. В восемь лет Эдисон пошел в школу Порт-Гурона, где, как говорят, из-за слабого слуха и рассеянного внимания слыл последним учеником. Через три месяца его учитель решил, что нет смысла тратить на него время. Очевидно, оскорбленная мать забрала сына из школы и стала заниматься с ним дома. Мальчик демонстрировал большую тягу к знаниям и к девяти годам уже был заядлым читателем, хотя и в своеобразном стиле: его не слишком интересовали орфография и грамматика — дисциплины, к которым он будет равнодушен и когда станет взрослым.

Свое истинное призвание Эдисон открыл, когда мать подарила ему книжку о началах физики и химии, озаглавленную «Школьный сборник естественной и экспериментальной философии» педагога и популяризатора науки Ричарда Грина Паркера (1798-1869). Томас заперся в подвале и поставил там все опыты, которые описал автор. Многочисленные эксперименты, которые он проводил в детстве к неудовольствию родных, основывались на этой книге. В возрасте И лет юный Эдисон взялся за постройку домашнего телеграфа и научился бегло пользоваться азбукой Морзе. Он протянул телеграфную линию почти на километр от своего дома до дома своего друга с помощью стальной проволоки, пропущенной через дымовую трубу. В качестве прерывателя тока Томас использовал куски бронзы, а электрические батареи сделал сам. Похоже, все устройство функционировало без каких-либо проблем.

Когда Эдисону исполнилось 12, финансовое положение семьи заставило его пойти работать. Он начал свою трудовую деятельность на железной дороге, продавая газеты и бутерброды пассажирам поезда, следующего в Детройт. Поезд отправлялся из Порт-Гурона каждый день в 7:00 утра и прибывал в Детройт в 10:00. Так как обратный поезд отправлялся в 16:30, у мальчика было шесть с половиной свободных часов в Детройте, которые он проводил, ходя по магазинам и мастерским, а также читая книги в публичной библиотеке. Именно там он увлекся Виктором Гюго и прочитал фундаментальный труд Исаака Ньютона (1642-1727) «Математические начала». Ньютоновская физика, как впоследствии утверждал Эдисон, вызвала у него отвращение к математике, которое не покидало его всю оставшуюся жизнь. Главным талантом Эдисона было формулировать концепцию изобретения или, лучше сказать, понимать, как его можно реализовать и где найти специалистов, способных это сделать, пока сам он занимался поиском меценатов и убеждал их финансировать его проекты.

Единственный способ чего-нибудь добиться — это попробовать.

Томас Альва Эдисон

О работе Эдисона на железной дороге сохранилось множество историй, но одна из них оказалась решающей для его будущего. В конце 1862 года Ал заметил, что двухлетний сын Джеймса Маккензи, начальника станции Маунт-Клеменс, слишком близко подошел к путям перед приближающимся поездом. Мальчик со всех ног кинулся к маленькому ребенку и вытащил его почти из-под самого паровоза. Маккензи в знак признательности обучил Эдисона специальности телеграфиста и пообещал найти ему работу. Это был лучший подарок из всех, которые он мог сделать, потому что в 1861 году началась война за отделение южных штатов, и телеграфисты-операторы внезапно стали самыми востребованными специалистами.

Как и многие мальчишки его времени, Ал восхищался телеграфом, считая его величайшим изобретением в истории человечества. Он изводил станционных телеграфистов бесконечными вопросами, пытаясь понять, как с помощью электричества можно передавать сообщения по проводам. Но телеграфисты мало чем могли помочь Томасу, так как даже серьезные ученые того времени не могли похвастаться хорошим пониманием предмета, ведь оно подразумевало знания о строении атома и природе электрического заряда. Мальчик выяснил, что частичная глухота не мешает ему слышать зуммер телеграфа: напротив, она даже давала ему преимущество, позволяя ясно воспринимать сигнал передачи, не отвлекаясь на посторонние шумы. Возможно, под влиянием матери он никогда не воспринимал слабость своего слуха как недостаток: напротив, это помогало ему сконцентрироваться на чтении или опытах, повышая его внимательность.

Работая на железной дороге, Эдисон заинтересовался типографским делом и журналистикой. Он купил маленький устаревший печатный пресс и начал выпускать в почтовом вагоне что-то вроде местной газеты под названием «Уикли Херальд»(«Еженедельный вестник») — первое в мире издание, печатающееся в поезде. Газета была маленькой по формату, не больше носового платка, и состояла из одной страницы. В ней писали об изменениях в железнодорожном расписании, помещали местные новости и объявления дирекции железной дороги. Иногда в этом листке появлялись и новости, пришедшие «по проводу», потому что у Эдисона были друзья среди станционных телеграфистов, которые сообщали ему различные сведения до того, как те появлялись в «серьезных» газетах. Он был сам себе журналистом, корректором, печатником и продавцом. Как следствие, публикации страдали стилистическим несовершенством, орфографическими ошибками и плохим качеством печати. Говорят, что он бросил это дело после того, как стал помещать в листке сплетни, из-за которых возникли конфликты с затронутыми ими людьми.

К 16 годам, приобретя определенный опыт работы с телеграфом и с азбукой Морзе, Эдисон решил попробовать себя в качестве «бродячего телеграфиста», странствующего по истерзанной кровавой Гражданской войной стране. За пять лет он исколесил тысячи километров по всей территории США и Канады, живя в съемных чуланах и превращая их в мастерские-лаборатории. Охваченный желанием раскрыть тайны электричества, Эдисон много времени посвящал чтению старых номеров Scientific American, записывая на бумаге приходящие ему идеи и строя электрические цепи. Родня будущего изобретателя с опаской наблюдала за его страстью к разнообразным железкам, проводам и клеммам, которыми постоянно были набиты карманы Томаса, хотя временами, когда возникала какая- нибудь техническая проблема, они оказывались полезными.

В эти годы Эдисон, работая телеграфистом в печатных изданиях, познакомился с серьезными журналистами и издателями, например с главой агентства «Ассогииэйтед Пресс». Кроме того, Томас разработал систему свободной записи сообщений типографскими буквами, что невероятно облегчило чтение телеграмм. Работая в своем телеграфном офисе в Индианаполисе, он изготовил своего рода ретранслятор электрических сигналов, который отправлял сообщения с помощью синхронизированных старых кодификаторов Морзе. Телеграммы можно было получать со скоростью 50 слов в минуту и отправлять со скоростью 25 слов в минуту. У изобретателя не было ни времени, ни денег на то, чтобы развить свои идеи, но он приобрел известность как телеграфист и талантливый телеграфный техник. В 1867 году Эдисон решил, что наступило время найти себе стабильную работу в крупном телеграфном агентстве: хорошая зарплата позволила бы ему помогать родителям, а также заниматься своими проектами. Телеграф должен был послужить пропуском в лучшую жизнь.

В середине XIX века западный мир вступил в эпоху неудержимой индустриализации, основы которой были заложены на полвека ранее и которая продолжалась затем еще полвека. Изобретение телеграфа стало одним из первых практических применений электричества.

Мать Эдисона, Нэнси Элиот, лично занималась его образованием. Книга о физике и химии, которую она подарила ему, помогла Эдисону найти свое призвание.

Фотография юного Эдисона в те времена, когда он работал продавцом газет.

Дом Эдисонов в Майлене, штат Огайо.

Первые телеграфные провода протянулись по тем линиям, которые уже были намечены раньше: вдоль железных дорог, использующих паровую тягу. И те и другие бурно распространялись, покрывая все большие пространства своими сетями, сокращая, как казалось, расстояния и изменяя при этом такие категории, которые в течение веков оставались практически незыблемыми — время и скорость.

О статическом электричестве было уже давно известно, но его использование оставалось весьма ограниченным. Такое электричество невозможно было генерировать и передавать в достаточном количестве и в достаточной мощности, чтобы оно смогло приводить в движение какие-нибудь устройства. То есть для практического применения статическое электричество было непригодно, оставаясь до того времени исключительно лабораторным явлением. Изобретенная в 1745 году двумя профессорами — немцем Эвальдом Георгом фон Клейстом (1700-1748) и голландцем Питером ван Мюссенбруком (1692-1761) — «лейденская банка» представляла собой первый электрический конденсатор, с помощью которого можно было накапливать большое количество энергии в виде статического заряда.

В 1753 году в журнале «Скоте Мэгазин» вышла статья о телеграфии, подписанная «аноним», автором которой был, по всей видимости, шотландский физик Чарльз Моррисон. Она содержала подробное описание первого телеграфного аппарата, основанного на статическом электричестве. Система состояла из стольких пар металлических проводов, сколько букв насчитывается в английском алфавите, то есть 26 пар изолированных друг от друга проводов. Каждая пара заканчивалась шариком, вырезанным из сердцевины бузины, который, электризуясь, притягивал листок с изображением соответствующей буквы, когда на другой конец проводов подавался электрический разряд, вырабатываемый электростатической машиной. Телеграф Моррисона являлся весьма несовершенным механизмом: он был способен передавать сообщения лишь из одной комнаты дома в другую — из-за малой мощности и плохой управляемости статического электричества. Во второй половине XVIII века и в начале следующего столетия многие исследователи предпринимали попытки передавать сообщения с помощью электрического сигнала, идущего по проводам.

Заинтересовавшись открытиями, сделанными в 1791 году анатомом Луиджи Гальвани (1737-1798) и связанными с электрическими импульсами в мышцах животных при их контакте с разными металлами, Вольта решил, что причина кроется в протекающей в мышечных тканях определенной химической реакции. Он начал свои эксперименты с поисков комбинаций веществ, вырабатывающих электричество. Вольта ставил опыты с различными сочетаниями металлов, обеспечив контакт между ними не через мышечные ткани, а через различные растворы. Ученый помещал металлические элементы в банки с раствором поваренной соли или кислотой. Чтобы жидкость не разливалась, банки он заполнял чередующимися дисками из меди и цинка, которые разделялись пропитанными электролитом дисками из картона или войлока. Вольта открыл, что такие пачки-батареи дисков производят непрерывный электрический ток благодаря протекающей в электролите (жидком элементе) окислительно-восстановительной реакции, при которой электроны от электрода-восстановителя переходят к электроду-окислителю. Гальванические батареи стали первым в истории устройством, вырабатывающим электрический ток.

Электростатические генераторы производили электричество путем трения (например, кожи о стекло), но они не могли выработать достаточное количество энергии для использования ее в промышленных целях. По этой причине требовалось найти способ надежной и постоянной генерации электричества.

РИСУНОК 1: Эффект Эрстеда.

Когда компас помещают возле провода, по которому течет электрический ток, его стрелка отклоняется и принимает положение, перпендикулярное проводу.

РИСУНОК 2: Ампер открыл, что намотанный на цилиндрическую катушку провод, по которому пропущен ток, ведет себя как магнит. Катушка с обмоткой из изолированного провода называется соленоидом.

Появление электрической батареи Алессандро Вольты (1745-1827) в 1800 году дало новый импульс электрической телеграфии. Батарея Вольты производила постоянный электрический ток, в первых моделях — низкой мощности, но в количестве значительно большем и в гораздо более удобном для использования виде, чем статическое электричество, применявшееся ранее. Сразу же такие батареи стали основным источником электричества для ученых и изобретателей. Тем не менее, чтобы сконструировать полностью работоспособную телеграфную систему связи, необходимо было сделать еще несколько важных научных открытий. Как только стал доступен эффективный источник энергии, возникла еще одна проблема: при передаче электричества часть его терялась, проходя по проводнику. Ее решение стало намечаться, когда английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) обнаружил потери электроэнергии в виде выделения тепла. Но даже и после открытия этого эффекта науке и технике не сразу удалось справиться с его негативными последствиями.

И вот в 1811 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) открыл явление, свидетельствующее об определенной связи между электричеством и магнетизмом: протекающий по проводнику электрический ток отклонял стрелку компаса, которая представляла собой не что иное, как магнит (см. рисунок 1). Француз Андре-Мари Ампер (1775-1836) продолжил исследования Эрстеда. Он обнаружил, что провод, через который проходит электрический ток, ведет себя подобно магниту: два параллельных провода, через которые ток протекает в одном направлении, притягиваются, а если ток в них течет в противоположных направлениях, то они отталкиваются. Французский ученый выяснил, что провод, намотанный на цилиндрическую катушку, по которому пропущен электрический ток, ведет себя как намагниченный брусок: он притягивает или отталкивает намагниченные предметы (см. рисунок 2). Все особенности магнитных явлений могут быть объяснены с помощью взаимных сил, возникающих при движении электрических зарядов.

Когда электрический ток протекает по проводу, он создает вокруг себя магнитное поле, однако поле, возникающее вокруг одиночного проводника, довольно слабое (А). Если обмотать провод вокруг катушки, то количество линий магнитного поля возрастает, так что поле получается более интенсивным (В).

Магнитное поле становится еще более сильным, если внутрь катушки поместить железный стержень (С).

В 1825 году экспериментатор в области электричества Уильям Стёрджен (1783-1850) изобрел электромагнит. Его новаторская идея состояла в том, чтобы взять кусок железа в форме подковы и обмотать его проволокой. Когда через обмотку пропускался ток, индуцируемое железом магнитное поле могло поднять вес в 20 раз больше, чем вес самого устройства. Если ток прекращался, магнитные свойства исчезали. Стёрджен регулировал мощность своего электромагнита путем изменения силы тока. Таким образом, это стало первым опытом по применению электрической энергии, способной выполнять контролируемую работу. Изобретение электромагнита в дальнейшем не только открыло дорогу телеграфу, но и дало возможность построить электродвигатель и множество других устройств, на которых основывались технологии последующих лет.

Американский ученый Джозеф Генри (1797-1878) открыл электромагнитную индукцию, опираясь на опыт датчанина Эрстеда, лишь затем, чтобы вскоре узнать, что англичанин Майкл Фарадей опередил его всего на несколько месяцев. Электромагнитная индукция заключается в том, что изменяемое магнитное поле создает электродвижущую силу и в состоянии привести в движение электрические заряды. В 1831 году, когда Фарадей использовал это явление при создании первого в мире электрического генератора, Генри довел свои опыты до логического конца, явив миру противоположный по отношению к изобретению его коллеги прибор — электродвигатель. В жизни Фарадея и Генри прослеживалось и много других параллелей: оба они происходили из бедных семей и оба рано пошли работать, вынужденно оставив учебу. Тем не менее они пробили себе дорогу благодаря своим способностям и таланту. В честь Генри в Международной системе единиц названа единица индуктивности «генри». Один генри (Гн) определяется как электрическая индуктивность в замкнутом контуре, в котором создается электродвижущая сила, равная 1 вольту, когда электрический ток, проходящий через контур, изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.

Около 1825 года американский ученый и изобретатель Джозеф Генри усовершенствовал электромагнит Стёрджена, использовав железную проволоку с изоляцией, что позволило наматывать ее гораздо плотнее и увеличивало количество витков без риска вызвать короткое замыкание. Так он увеличил силу магнитного поля и тем самым мощность электромагнита. Кроме того, важным элементом стало реле, которое Генри изобрел несколько позднее (см. рисунок 3). Комбинация этих двух компонентов позволила ему создать первую работающую систему электрической телеграфии.

Реле — это электромеханическое устройство, используемое как размыкатель электрического контура. С помощью электромагнита оно приводит в действие контакты, которые позволяют замыкать и размыкать электрические цепи. Генри применил реле в своем телеграфе для преобразования входного сигнала низкой мощности в новый сигнал. Таким образом стало возможным отправлять на большие расстояния сообщения, составленные из цепочки электрических импульсов. Это произошло в начале 1830-х годов.

Электромагнитное реле Джозефа Генри в двух разных положениях.

Как случалось во многих областях техники во время промышленной революции, многочисленные изобретатели из разных стран работали параллельно друг с другом над развитием эффективных систем электрической телеграфии. В годы, последовавшие за изобретением Генри, появилось множество других похожих изобретений, которые не работали. В этот период новаторской лихорадки первый, кто публиковал свои научные изыскания, тем самым устанавливал свое авторство, и в то же время тот, кто первым получал патент на изобретение, владел всеми правами, дававшими экономические выгоды. Джозеф Генри, который в 1831 году изобрел телеграф, не хотел патентовать его, считая, что любое знание должно свободно распространяться по миру. И только Самуэль Финли Морзе (1791-1872), взяв для этого кредит, изготовил первую надежно работающую модель телеграфа в 1844 году. Он воспользовался помощью Генри, предоставленной ему без колебаний, — помощью, которую Морзе нехотя вынужден был принять.

Морзе не являлся ни ученым, ни изобретателем: он был художником — пейзажистом и портретистом — с определенным интересом к науке, и постепенно его захватила страсть к электричеству. Когда он учился в Йельском университете, то заметил, что при размыкании электрического контура, по которому течет ток, возникают искры в прерывателе, и задумался о том, как этот эффект можно использовать для коммуникации.

В своем путешествии по Европе с 1829 по 1832 год Морзе познакомился с последними достижениями в области электрической телеграфии, а на обратном пути из Лондона в Нью-Йорк придумал собственную систему. Он слышал о работе, которую англичанин Фарадей опубликовал об индукции, и в своем долгом плавании на пароходе через Атлантику нашел способ применения нового элемента — электромагнита. Морзе не знал, что Джозеф Генри уже использовал его в своей модели телеграфа. В январе следующего года он устроил первую публичную демонстрацию своего прибора. В возрасте 41 года Морзе оставил живопись и полностью посвятил себя экспериментам, чтобы сконструировать телеграф, который можно было бы использовать с коммерческой выгодой, и привлечь к своим работам внимание публики и правительства. Для достижения этой цели требовалась помощь специалиста.

Сигналы азбуки Морзе состоят из комбинаций точек и тире, с помощью которых обозначаются все буквы алфавита и цифры.

Чтобы разработать ее, Морзе и Вейл взялись за детальное изучение английского языка. Буквам, используемым в этом языке чаще других, они присвоили более короткие сочетания символов, а встречающимся реже — более длинные. Однако нынешняя система довольно сильно отличается от первоначальной.

Из-за особенностей конструкции первого телеграфа Морзе при передаче невозможно было произвести длинные импульсы, так что тире изображалось двумя точками, интервал между которыми был больше обычного. Например, буквы о и i кодировались двумя точками каждая, а отличались длиной пробела между ними: более длинный в «о», и более короткий в «i» Уже в XIX веке европейские операторы считали, что изначальный код Морзе провоцирует слишком много ошибок, и стремились усовершенствовать его. Таким образом, нынешняя система сигналов, состоящих из очень кратких импульсов и импульсов чуть длиннее, была принята уже после Морзе и имеет европейские корни. В сегодняшнем коде одно тире равно по длительности трем точкам, пробел между сигналами одной буквы равен точке, пробел между двумя буквами равен трем точкам, то есть одному тире, а пробел между двумя словами — пяти точкам.

Таким экспертом стал Альфред Л. Вейл (1807-1859), приглашенный Морзе в качестве компаньона, — они оба вложили в дело свои собственные средства. Вейл помог Морзе оформить его идеи, и вместе они сконструировали телеграфную систему, которая вскоре была принята во всем мире из-за своей простоты и легкости в управлении. Даже изобретение, до сих пор носящее имя Морзе, то есть азбука из точек и тире, на самом деле является плодом сотрудничества двух компаньонов. В эти годы изобретатель часто общался с Генри и внимательно следил за результатами его работ в данной области. Морзе долго не удавалось заручиться поддержкой для проводки телеграфных линий в США, но в конце концов он добился того, что Конгресс одобрил проект закона, по которому на постройку телеграфной линии длиной 60 км выделялись 30 тысяч долларов.

Наконец, 24 мая 1844 года Морзе послал из Верховного суда США (Вашингтон) в Балтимор (Мэриленд), где в этот момент находился Альфред Вейл, свое первое знаменитое сообщение, цитату из Библии: What hath God wrought («Что сделал Бог»). Правительство одобрило принятие телеграфа Морзе.

Схема ключа телеграфа Морзе. А: связь с одним из проводов линии, подсоединенным к рычагу. В: контакт, замыкающий контур на приемном аппарате. С: контакт, направляющий электрический ток в линию. О: пружина, удерживающая ключ в незамкнутом состоянии.

Данная система имела ряд преимуществ по сравнению с альтернативами, появившимися примерно в это же время. Хотя некоторые конкурирующие модели превосходили телеграф Морзе по скорости передачи или не нуждались в последовательной передаче, у них имелись другие проблемы: например, они генерировали много ошибок или же были сложны в использовании. После разработки кодировки (с ее небольшими улучшениями в дальнейшем) система Морзе оказалась самой простой и эффективной.

Телеграфный аппарат Морзе в общем состоял из двух элементов: ключа и приемника. Ключ (см. рисунок 4) представлял собой металлический рычаг с точкой опоры, связанной с одним из проводов линии, качающийся между двумя контактами. Один из них был связан с другим проводом линии через батарею, а другой соединен с приемником собственной станции. Пружина удерживала рукоятку рычага в верхнем положении, замыкая контур приемника. Когда оператор приводил в действие рычаг, приемник оказывался выключенным из цепи другим контактом. Таким образом на другую станцию направлялся электрический импульс, регистрируемый ее приемником. На ключ надо было давить в вертикальном направлении, нажимая на рукоятку. Скорость операторов могла достигать 20-25 слов в минуту, они работали без перерыва максимум полчаса, после чего делалась пауза: такую деятельность часто сопровождали боли в плече и предплечье, которые, бывало, становились постоянными, особенно это касалось проблем с сухожилиями.

Приемник телеграфа Морзе работал следующим образом. Когда на ключ (М) передающей станции давили, замыкался электрический контур, который связывал передающую станцию с принимающей — обе были заземлены (Т). Ток проходил из батареи (В) передающей станции по линии передачи (L) до электромагнита (Е) принимающей станции. Электромагнит притягивал металлическую деталь, на конце которой находилась игла (Р), так что она придавливала бумажную ленту (С) к ролику, смоченному чернилами (RI). Бумажная лента протягивалась специальными валиками (RA) таким образом, что в зависимости от длительности импульса на ленте оставалась точка или тире.

Приемник представлял собой еще один рычаг (см. рисунок 5). Возле него был электромагнит, а на его конце располагалась игла, которая в пассивном состоянии находилась на очень маленьком расстоянии от бумажной ленты, намотанной на барабан, приводившийся в движение часовым механизмом. Когда электромагнит (соединенный с линией при разомкнутом положении ключа) получал электрический импульс, он притягивал рычаг, что изменяло положение иглы. Она опускалась на бумажную полосу и придавливала ее к смоченному чернилами ролику. На полоске оставался след, длина которого зависела от длительности импульса: так получались точки, тире и пробелы между ними.

Телеграфная связь стала большим бизнесом. Она заменила курьеров, посыльных, почтовые клиперы и вообще все средства связи, которые предполагали физическое перемещение сообщения. Так как создание крупных телеграфных сетей требовало титанических вложений, то в конце концов дело оказалась в руках огромных корпораций, и прежде всего главного гиганта в этой области — компании «Вестерн Юнион Телеграф», которая возвращала свои инвестиции, получая деньги от пользователей телеграфа. После долгой истории исследований, проб и ошибок информацию, наконец, можно было передавать по проводам на большие расстояния практически мгновенно.

Конец Гражданской войны принес с собой экономический бум в северных штатах страны, и в крупных городах благосостояние людей стало заметно расти. Бостон превратился в экономический и культурный центр, а также в город, где жили многие американские изобретатели. С помощью своего друга Эдисон устроился на работу в местное отделение огромной корпорации «Вестерн Юнион», которая еще во время войны закончила прокладку первой трансконтинентальной телеграфной линии. В Бостоне Эдисон, в поисках разных деталей и инструментов, посещал городские мастерские, где завел знакомства с некоторыми изобретателями и начал делиться с ними своими идеями предпринимательских проектов. Так он получил поддержку бизнесменов и помощь технических специалистов, позволившую ему разработать свое первое оригинальное и коммерчески перспективное изобретение: автоматический счетчик голосов. Первый свой патент Эдисон получил 1 июня 1869 года.

В эпоху, когда голосования проводились подсчетом поднятых рук, что оставляло место для многочисленных ошибок, его изобретение позволяло быстро регистрировать выбор каждого члена в законодательной палате с помощью двух кнопок: ДА и НЕТ. Депутаты нажимали на кнопку, а количество голосов считалось автоматически в течение нескольких секунд, причем составлялся список проголосовавших так или иначе.

РИС. 6

Изобретение отличалось крайней простотой (см. рисунок 6). Кнопки, расположенные перед каждым депутатским местом, посылали сигнал в центральную регистрирующую машину, деталями которой были штампы с фамилиями всех депутатов. Машина распределяла штампы на две колонки по формату обычной страницы: ДА и НЕТ.

Оператор помещал лист химически обработанной бумаги на эту страницу и прокатывал роликом. Благодаря химическим реагентам имена отпечатывались на бумаге. Как можно видеть на рисунке 6, А обозначает две колонки с именами членов палаты на металлических штампах, одна озаглавлена словом ДА, другая — НЕТ. Обе содержат имена всех голосующих, то есть по два штампа с каждым именем, один напротив другого. В — это металлический цилиндр, он перемещается по двум направляющим из каучука или твердой резины (С), a D — источник энергии. Устройство работает так: панель с именами и валик включены в цепь с помощью проводов, которые можно видеть на рисунке. Когда голосующие нажимают на свои кнопки, штампы с их именами замыкают одну из цепей (колонку ДА или колонку НЕТ). При движении валика по направляющим из изолирующего материала на обработанной химическими реактивами бумаге отпечатываются только имена со штампов, находящихся под напряжением.

Эдисон представил свое изобретение на рассмотрение комиссии Конгресса США, которая его отвергла. По-видимому, во время демонстрации устройство работало не слишком надежно, и кроме того, председатель комиссии утверждал, что лучше подсчитывать голоса медленно, с помощью поднятия рук, отмечая по очереди каждого из голосующих — «чтобы иметь возможность убедить наших коллег изменить мнение, если они ошиблись». Несмотря на эту начальную неудачу, данная конструкция стала предшественником современных систем подсчета голосов.

Это изобретение — последнее, что нам тут нужно.

Член Конгресса США — о счетчике голосов Эдисона

Последующие попытки Эдисона в Бостоне занять место в мире изобретателей также не имели успеха. Страдая от постоянной нехватки денег, он уже подумывал о том, чтобы попробовать себя на каком-нибудь другом поприще. В июне он сел на корабль до Нью-Йорка, куда и прибыл на рассвете следующего дня. В кармане у него было пусто — последние свои доллары, взятые взаймы, Эдисон потратил на билет в один конец.

В то время когда телеграф завоевывал США, посвященные в таинства азбуки Морзе составляли своего рода братство. Прибыв в Нью-Йорк, Эдисон связался с инженером-телеграфистом Франклином Л. Поупом (1840-1895), которого знал по работе в «Вестерн Юнион» в Бостоне. Поуп объездил всю страну в качестве художника и журналиста знаменитого журнала Scientific American. Впоследствии он стал одним из самых известных инженеров-электриков в стране, а также председателем Института инженеров-электриков (английская аббревиатура AIEE), важнейшего нормативного органа в области электрической энергии в США.

С самого начала торговли золотом на бирже Нью-Йорка по улицам, где находились банки, акционерные общества и брокерские конторы, с максимально возможной скоростью носились курьеры, доставляя сведения о котировках. В 1867 году Самуэль С. Лоу (1824-1921) совместно с Франклином Л. Поупом изобрел механический указатель цен на золото. Это устройство представляло собой результат эволюции телеграфа и показывало котировки с помощью пластинок с гравированными цифрами, которые, вращаясь, складывались в числа. Прибор быстро распространился по брокерским фирмам на абонементной основе, что стало весьма выгодным бизнесом. Вскоре появилась его усовершенствованная версия. Эдвард А. Калахан (1838-1912) из компании «Американ Телеграф» изобрел первый телеграфный указатель, который мог распечатывать данные, то есть первую машину, печатающую котировки. Именно листок с данными из телеграфной печатающей машины породил известный биржевой термин — тикер (от англ, stock ticker).

Поуп принял Эдисона в своем доме в Элизабет (штат Нью- Джерси) и стал его учителем. В тот период он работал на компанию «Голд Индикатор», которая распространяла оперативную информацию о ценах на золото с помощью указателей котировок — автоматических телеграфов, постоянно посылавших котировки, что позволяло следить за изменениями на рынке. Во время войны за отделение южных штатов золото было очень востребованным товаром, а в послевоенный период инфляции и нестабильности услуги указателей котировок стали продаваться сотням биржевых агентов, у которых от них зависел успех коммерческих операций. Поуп привел своего юного друга в «Голд Индикатор», чтобы тот попытался получить там работу.

Президент «Голд Индикатор» Самуэль С. Лоу принял Эдисона на должность технического инспектора в июне 1869 года с окладом, который тогда казался целым состоянием и который молодой человек по большей части вложил в реализацию своих изобретений и проектов. Три месяца спустя, 24 сентября 1869 года, разразилась «черная пятница». Финансисты-спекулянты Джей Гулд (1836-1892) и Джеймс Фиск (1834-1872) попытались приобрести огромное количество золота, чтобы манипулировать его ценой и захватить рынок. В течение недели цены на этот металл скакали в невероятном диапазоне, что сказалось и на стоимости зерна, и в пятницу, когда по приказу президента Улисса С. Гранта вмешалось правительство, цены рухнули. Через некоторое время после этих лихорадочных дней, за которыми последовала череда судебных процессов, Самуэль Лоу решил оставить фирму и продал свои патенты компании «Вестерн Юнион», составившей новое акционерное общество под названием «Голд энд Сток Телеграф Компани».

Новый президент интересовался инновационными и оригинальными идеями и предложил хорошую должность Эдисону, который уже продемонстрировал свою техническую компетентность и изобретательность, внеся несколько усовершенствований в аппараты фирмы. Эдисон знал, что он может и больше. Он был убежден: старый указатель, только показывающий котировки, является весьма несовершенным инструментом, и можно изобрести устройство, превосходящее его по характеристикам, то есть машину, печатающую котировки, которые отображаются на бумажной ленте, — как те, что уже были в ходу, только лучше. Тем не менее у него не было желания дарить такой улучшенный аппарат крупной корпорации вроде «Вестерн Юнион». Если уж им надо, пусть платят. Эдисон отказался от должности и присоединился к Франклину Поупу. В конце концов молодой человек стал независимым изобретателем, приобретшим свои знания в сердце самого большого мегаполиса США, в Нью-Йорке. Фирма «Поуп, Эдисон и Компания» родилась вместе с желанием смело броситься в гущу битвы за новейшие технологии, такие как печатающая машина для котировок или телеграфные системы в целом. А молодой Эдисон, казалось, уже был готов поймать свой успех за хвост.