Bridging distance through telegraphy
Charles Wheatstone is perhaps most widely known not for telegraphy but for a device which he did not, in fact, invent: the Wheatstone bridge. Rather, he popularized practical use of an instrument developed by Samuel Hunter Christie in 1833, which Wheatstone realized could be used to measure the electrical resistance of a circuit.
Nevertheless, Wheatstone was an important innovator who created the world’s first public telegraph system. And to answer the question posed in September’s Pioneers’ Page, he was also the inventor of a popular musical instrument, the concertina.
The scientist invented the forerunner of the concertina,
the “Symphonium,” in 1829, and patented the concertina itself in 1844.
A musical background
Wheatstone was born into a musical family in 1802, in Gloucester in the west of England. After they moved to London, Charles was apprenticed in the family music shop. He helped to attract business by making an “Enchanted Lyre” which astonished customers by emitting the sounds of various musical instruments. In fact, the “telephonic” lyre was simply a sounding box suspended from a solid rod connected to instruments played out of sight on the floor above.
In 1823, Wheatstone proposed that a communications system be constructed between London and Edinburgh using sound transmitted through rods. However, it was the electrical production of signals that was to be the next focus of his research. Wheatstone became Professor of Experimental Physics at King’s College, London, in 1834 — the first person to hold that position. In the same year, he achieved fame when he made the first-ever measurement of the speed of electricity in a wire.
Schilling, Cooke and Wheatstone
There had been experiments with sending signals using electricity since the mid-18th century. Practical proposals only became possible, though, after the discovery by Hans Christian Øersted in 1820 that an electric current can deflect a magnet. This principle was employed by Baron Pavel Lvovitch Schilling, a Russian diplomat and engineer who, in 1832, made the world’s first electromagnetic telegraph, linking two rooms inside his home in St Petersburg. An Englishman, William Fothergill Cooke, heard about this invention in 1836 and became keen to commercialize it.
Cooke (1806–1879) tried designing a telegraph system, but could not make it work. He therefore proposed a partnership with Wheatstone, who could provide the scientific skills while Cooke contributed his business acumen. Wheatstone had already been working on an electromagnetic telegraph system and, in June 1837, the two men filed a joint patent in London. Their device used five needles, two of which were moved when a key completed or broke a circuit in a battery, sending electricity down the wire to an electromagnet at the other end. The deflected needles pointed to letters of the alphabet.
An experimental telegraph line, about 2.5 km long, was laid alongside railway tracks in north London. On 25 July 1837, Wheatstone sent the first message and Cooke replied. Wheatstone later recalled that “never did I feel such a tumultuous sensation before, as when, all alone in the still room, I heard the needles click and, as I spelled the words, I felt all the magnitude of the invention pronounced to be practicable beyond cavil or dispute.”
Capturing a world first
The system was used to create the world’s first commercial telegraph line in 1839, covering some 22 km along the Great Western Railway from London. It was extended in 1841, and the innovation was advertised as a public attraction. However, what really drew people’s attention to the potential of telegraphy was the capture of a murderer on 1 January 1845. John Tawell had killed his lover, Sarah Hart, in a town near the railway. To escape, he took a train to London. He might have succeeded, had not the police used the new telegraph to signal his description to the terminus. On his arrival, Tawell was arrested. He confessed to the crime and was subsequently hanged.
Moving to Morse
The five-needle telegraph had the advantage of not requiring a skilled operator, but it needed multiple circuits and this meant higher installation and maintenance costs. Wheatstone and Cooke made the device simpler, introducing a double-needle and then a single-needle telegraph. These needed skilled operators as they used a complex code to identify letters, based on deflections of the needles. By 1848, some 1600 km of railway were equipped with telegraph wires carrying messages from London to over 200 towns and cities across the United Kingdom.
Meanwhile, in the United States, Samuel Morse and Alfred Vail had also been working on electromagnetic telegraphy since the mid-1830s. Their system first went into operation in 1844 and marked a paper tape to show when electric current — and a message — was transmitted along a single wire. The “Morse code,” patented in 1840, allowed the paper “dots” and
“dashes” (and later sounds) to be translated into text. This simpler code than Wheatstone’s was eventually adopted as the international standard for sending messages.
Wheatstone also studied the possibility of laying telegraph lines below the sea. In 1840, he proposed such a link between Dover and Calais, and later conducted practical experiments. He was also an expert advisor on the laying of the first transatlantic telegraph line.
A legacy for computers
In 1841, Wheatstone patented a type-printing telegraph — the first of its kind — which used electric current to make a hammer press a letter onto paper. Later, he invented the automatic transmitter, which increased fivefold the number of words that could be sent per minute in Morse code. This was done by replacing the hand of the telegraph operator with a paper tape that had the code punched into it. This passed through a mechanism that controlled signal currents. Early computer designs followed this example by using punched paper tape to input data. In this way, Wheatstone helped to link the world of telegraphy with today’s information age.
Телеграф как предвестник компьютера
Сокращая расстояния с помощью телеграфа
Чарльз Уитстоун, наверно, лучше всего известен, благодаря изобретению, которое он самом деле не сделал: мосту Уитстоуна. Скорее он популяризировал практическое применение инструмента, придуманного Сэмуэлем Хантером Кристи в 1833 году, которое Уитстоун смог использовать для измерения электрического сопротивления в цепи. Тем не менее Уитстоун был большим рационализатором, создавшим первую в мире общественную телеграфную систему. А еще он придумал популярный музыкальный инструмент — концертину.
Музыкальное наследие
Уитстоун родился в семье музыкантов в 1802 году в Глостере, на западе Англии. После их переезда в Лондон, Чарльз обучался в семейном музыкальном магазине. Он помог привлечь покупателей, придумав «Волшебную лиру», которая изумляла их, издавая звуки различных музыкальных инструментов. На самом деле «телефоническая» лира была просто звучащим ящиком, подвешенном на сплошном стержне, который был соединен с инструментами, игравшими этажом выше.
В 1823 году Уитстоун предложил создать систему связи между Лондоном и Эдинбургом при помощи звука, передаваемого по стержням. Однако следующее, чем он заинтересовался, стало электрическое произведение сигналов. В 1834 году Уитстоун стал Профессором Экспериментальной Физики в Королевском колледже в Лондоне – первым, кто занял эту должность. В том же году он получил известность, впервые в мире измерив скорость тока в проводе.
Шиллинг, Кук и Уитстоун
С середины XVIII-го века проводились эксперименты по передаче сигналов с помощью электричества. Однако практическое применение таких устройств стало возможным только после открытия в 1820 году Хансом Кристианом Ойрстедем того, что электрический ток может отклонять магнит. Этот принцип был использован бароном Павлом Львовичем Шиллингом, русским дипломатом и инженером, который в 1832 году создал первый в мире электромагнитный телеграф, соединив две комнаты в своем доме в Санкт-Петербурге. Англичанин Уильям Фотергилл Кук услышал об этом изобретении в 1836 году и задумал коммерциализировать его.
Кук (1806–1879) попытался создать телеграфную систему, но не смог заставить ее работать. Поэтому он предложил партнерство Уитстоуну, который отвечал бы за научную часть, в то время, как Кук приложил бы свои деловые качества. Уитстоун уже работал над электромагнитной телеграфной системой и в июне 1837 года эти два человека получили совместный патент в Лондоне. Их устройство использовало пять игл, две из которых двигались, когда ключ завершал или разрывал цикл в батарее, посылая ток по проводу на электромагнит на другом конце. Отклоненные иглы указывали на буквы алфавита.
Экспериментальная телеграфная линия, примерно 2,5 км длиной была проложена вдоль железнодорожных путей на севере Лондона. 25 июля 1837 года Уитстоун отправил первое сообщение, а Кук ответил. Позднее Уитстоун вспоминал, что «никогда прежде не имел я столь волнующих ощущений, как тогда, когда один в комнате я услышал стук иглы и, как только я произнес слово, я почувствовал все величие изобретения, которое определенно полезно без недостатков и разногласий».
Первый арест благодаря телеграфу
Эта система была использована в 1839 году для создания первой в мире коммерческой телеграфной линии длиной 22 км вдоль Большой Западной железной дороги из Лондона. В 1841 году она была увеличена, и это было использовано для привлечения общественного внимания. Однако то, что на самом деле привлекло общественное внимание к возможностям телеграфа, был арест убийцы 1 января 1845 года. Джон Тауэлл убил свою любовницу Сару Харт в городке неподалеку от железной дороги. Чтобы сбежать, он сел на поезд до Лондона. Ему могло бы повезти, если бы полиция не передала его приметы на вокзал при помощи телеграфа. После прибытия в Лондон Тауэлл был арестован. Он признался в преступлении и вскоре был повешен.
Переход на азбуку Морзе
Телеграф с пятью иголками имел преимущество в том, что на нем мог работать неквалифицированный оператор, но ему нужны были сложные электрические схемы, а это означало большие затраты на установку и обслуживание. Уитстоун и Кук сделали устройство проще, изобретя вначале двухигольчатый, а затем одноигольчатый телеграф. Они уже требовали квалификации от оператора, так как использовали сложный код для определения букв на основе отклонений игл. К 1848 году примерно 1600 км железнодорожных путей были снабжены телеграфными проводами, передающими сообщения из Лондона в более 200 городов по всему Соединенному Королевству..
Тем временем в США Сэмюель Морзе и Альфред Вейл также работали над электромагнитным телеграфом с середины 30-х годов XIX века. Их система впервые заработала в 1844 году и оставляла отметки на бумажной ленте, когда электрический ток – и сообщения – проходил по отдельному проводу. «Азбука Морзе», запатентованная в 1840 году, позволяла переводить «точки» и «тире» (а позднее звуки) в текстовый вид. Этот более простой по сравнению с кодом Уитстоуна код в конце концов был принят в качестве международного стандарта отправки сообщений.
Уитстоун также изучал возможность прокладки телеграфных линий под водой. В 1840 году он предложил провести такую линию между Дувром и Кале, а позднее провел практические эксперименты. Он также был экспертом консультантом при прокладке первой трансатлантической телеграфной линии.
Наследие для компьютеров
В 1841 году Уитстоун запатентовал телеграф с печатным вводом-выводом информации – первый в своем роде – в котором электрический ток использовался для того, чтобы заставить молоточек с буквой ударить по бумаге. Позднее он изобрел автоматический передатчик, который в пять раз увеличил количество слов, передаемых за минуту при помощи азбуки Морзе. При этом оператора заменила телеграфная лента с выдавленным на ней кодом. Она проходила через механизм, управляющий потоками сигналов. Первые модели компьютеров использовали тот же механизм, в них применяялась бумажная лента для ввода данных. Значит можно сказать, что Уитстоун помог соединить мир телеграфии с сегодняшним веком информации.
