Погрузить информацию на этого "бегуна" и разгрузить его оказалось не так-то просто. Несколько десятилетий ушло на поиски практически пригодных решений

Оказалось, что открытие электрического тока и способов его получения еще не решало задачи передачи по проводам информации. Потребовалось еще два десятилетия, чтобы найти первое решение этой задачи. Далее последовала лавина усовершенствований и новых идей. Вот как все это было.

Датский физик Ганс Эрстед читал в Копенгагенском университете лекцию по электричеству и демонстрировал простой опыт. По проволочке пропускался ток, и по мере его увеличения проволочка раскалялась и даже сгорала. (Опыт Г. Эрстеда до сих пор повторяется миллионы раз, но называют его иначе - "сгорела пробка".)

Случилось так, что рядом с нагреваемой проволочки находился компас, не имевший отношения к опыту. Зоркий глаз одного из студентов заметил, что если по проволочке пропускают ток, то стрелка вздрагивает и немного поворачивается. Он попросил профессора объяснить это явление. Ответа, конечно, он не получил. Вот при каких обстоятельствах человеку впервые в явном виде открылось действие электрического тока на магнит. Может показаться, что, не приди зоркий студент в тот же день на лекцию или не окажись рядом компаса, явление не было бы открыто в тот день. Однако оно уже "висело в воздухе" и все равно вскоре было бы открыто, но при других обстоятельствах.

Фамилия студента осталась неизвестной, а явление, описанное Г. Эрстедтом и показанное во многих городах Европы, носит его имя.

Отклонение стрелки под действием тока сразу навело ученых и изобретателей на мысль об использовании этого явления для передачи буквенного текста. Если протянуть 32 провода и по каждому из них передавать свою букву, а на приемной стороне у каждого провода поместить по компасу, то, записывая буквы у отклоняющихся стрелок, можно осуществить передачу и прием сообщений. Конечно, при увеличении скорости передачи настанет момент, когда записывающий буквы оператор увидит одновременную пляску всех 32 стрелок и может не справиться с записью. Но это уже другая проблема.

Прокладывать для каждой буквы отдельный провод оказалось весьма дорогим и сложным делом. Выход из этого положения нашел русский ученый и изобретатель П. Шиллинг. В 1829 году он создал первый электромагнитный телеграф, в котором буквы определялись также положением магнитных стрелок, но число проводов было сокращено в пять раз. Каждая буква набиралась комбинацией токов, посылаемых по нескольким проводам. Это был первый в мире электрический кодовый сигнал.

Сейчас кодовое древо очень пышное. Оно имеет сотни ветвей-кодов, о которых мы еще будем говорить, но ствол его образовался из кода П. Шиллинга. Позже он сократил число проводов до двух. В его записках мы читаем: "Я нашел средство двумя знаками выразить все возможные речи и применить к сим двум знакам всякий телеграфный словарь или сигнальную книжку". То есть уже тогда была предложена двоичная азбука (0 и 1 или " + " и "-"), на которой сейчас работают и связь и ЭВМ.

Телеграф П. Шиллинга по распоряжению Николая I использовался для связи Зимнего дворца с кабинетами министров. Были начаты работы по установлению телеграфной связи между Петергофом и Кронштадтом с прокладкой кабеля по морскому дну. Но смерть ученого в 1837 году не позволила осуществить эти планы.

В 1835 году Россию посетил американский художник и изобретатель С. Морзе. Уже несколько лет он был увлечен идеей создания электрического телеграфа. В работах П. Шиллинга С. Морзе увидел воплощение частя своих еще не оформившихся идей, чем сильно огорчился, но и вдохновился на дальнейшее совершенствование уже достигнутого П. Шиллингом.

С. Морзе придумал свою телеграфную азбуку, которая состояла также лишь из двух "кирпичиков". Одним являлся короткий сигнал - точка, вторым, втрое большим - тире. Каждой букве присваивается определенная комбинация из этих двух кирпичиков.

Код оказался настолько удачным, что с небольшими модификациями применяется до сих пор. Наибольшее применение он находит при приеме "на слух". Радист-слухач сверхвнимательно вслушивается в комбинации из точек и тире и, невзирая на слабость сигнала и сравнимые с ним помехи, почти без ошибок записывает передаваемый текст.

Вспоминаю, как мы по наивности решили превзойти радиста-слухача, заменив его автоматом с электронной схемой. В автомат вложили все достижения теории того времени и весь свой энтузиазм. И потерпели полное фиаско!

Пока сигнал гордо возвышался над помехами, человек и автомат почти не делали ошибок, и мы начали уже гордиться своим детищем. Но вот помехи стали наступать и сигнал начал тонуть в шумах. Автомат все чаще стал ошибаться. А радист, улыбаясь нам, писал и писал текст с очень небольшим числом ошибок. Наконец автомат стал печатать сплошную абракадабру, а слухач выдавал осмысленный текст, хотя и с ошибками.

И правда, разве мог наш примитивный (по сегодняшним оценкам) автомат соперничать с мозгом и слухом тренированного радиста. Ведь все накопленное эволюцией человека участвовало в селекции сигналов из шумов. Кроме того, код С. Морзе отлично сочетается с избирательными способностями мозга и слуха человека.

Естественно, что для передачи комбинаций из точек и тире достаточно было только двух проводов. А на концах поставить специальные устройства. На передаче С. Морзе применил телеграфный ключ, а на приеме записывающее приспособление - пишущий прием.

Посылая ток по проводам, можно заставить перо пишущего устройства опускаться на ленту при поступлении каждого сигнала, соответствующего точке и тире. Кроме того, С. Морзе применил идею ретрансляции телеграфных сигналов, выдвинутую Джозефом Генри с использованием известного каждому реле. Оно позволило неограниченно увеличить дальность действия телеграфа. В самом деле, если сигнал слабел, включалось реле, которое управляло другой батареей и тем самым усиливало слабеющий сигнал.

В 1843 году С. Морзе осуществил первую дальнюю телеграфную связь между Вашингтоном и Балтиморой (более 60 километров). Провода были подвешены на столбах и деревьях, а изоляторами служили горлышки от бутылок.

Так электрический ток стал переносчиком информации. Так появился новый очень быстрый бегун для переноса информации.

Что же такое электрический ток?

Любой проводник заполнен электронным... газом из хаотически движущихся электронов, которые в проводниках легко покидают орбиты своих атомов. Под действием приложенного напряжения (разности потенциалов) появляется некоторое упорядоченное движение этих электронов: от минуса к плюсу (а ток в цепи считается текущим от плюса к минусу). Это движение передается от одних электронов к другим. Чем сильнее ток, тем больше электронов движется.

Раньше думали, что такое упорядоченное движение электронов может переносить и энергию и информацию только в одну сторону. Но это было чистейшее заблуждение! Направление тока можно менять много раз в секунду, и он будет не, хуже выполнять свои функции. Ток с периодическим изменением направления получил название переменного и стал стремительно теснить постоянный. Переменный ток легко трансформировать, усиливать, фильтровать, что и обеспечило ему повсеместно применение.

Так появился новый стремительный носитель информации. А насколько он стремителен?

По сравнению с посыльными это, конечно, ураган. Но если сравнить со скоростью света, то электрический ток окажется в несколько раз медленнее. И тем не менее это гигантские скорости, и мы привыкли все считать, что практически ток мгновенно распространяется по проводнику. В самом деле, вы нажимаете кнопку звонка на входной двери и тотчас слышите его звук. В Москве произносите по телефону фразу, и ваш ленинградский собеседник тот же час слышит ее и отвечает на нее.

Всем хорош этот быстроногий разносчик информации, взятый человеком в услужение. А эволюция в своем слепом поиске давно его открыла и широко использует для передачи информации в самих живых организмах. Но есть у него дефект - он может бежать только по заранее проложенным рельсам: по проводам или кабелям. Неугомонному же человеку нужен был быстроногий бегун, двигающийся в любом направлении без всяких рельсов.

И такой бегун был найден!