Чарльз Уитстон — физик, изобретатель, универсальный ученый викторианской эпохи

В этом году отмечается 220 лет со дня рождения Чарльза Уитстона, английского физика, изобретателя, который внес важный вклад в развитие электротехники и телеграфной связи. Кроме того, ученый достиг впечатляющих результатов в области акустики, фотографии, шифрования и даже создания музыкальных инструментов.

Чарльз Уитстон (06.02.1802–19.10.1875) с детства увлекался чтением книг по физике и очень рано начал экспериментировать с помощью самодельных приборов. Отец будущего ученого был мастером и продавцом в музыкальном магазине, а дядя имел небольшую фабрику по производству музыкальных инструментов. Подростком Чарльз поработал на фабрике дяди и познакомился с этим ремеслом. Уитстон увлекся созданием оригинальных музыкальных инструментов и выступал с концертами. Изобретенная им в 1829 г. концертина (или концертино) приобрела широкую популярность во всем мире. Эта маленькая гармоника с мехами имела нежный и певучий звук, на ней играли в салонах, клубах, а народные музыканты выступали с ним в балаганах, цирках и на концертных эстрадах.

Работы молодого изобретателя привлекли внимание видных ученых того времени — физиков Г. Эрстеда и М. Фарадея, астронома Дж. Гершеля. Знакомство с ними привело к тому, что Уитстон занялся наукой. В 1823 г. он опубликовал первую работу, где описывал свои опыты в области акустики. В 1833 г. Уитстон объяснил акустические фигуры Хладни, а в 1837 г. установил, что тембр звука определяется относительной интенсивностью обертонов. Для наглядного изучения звуковых колебаний сконструировал физический прибор — калейдофон. Его интересовали вопросы передачи звука на расстояние, волновые колебания и др.

Затем Уитстон увлекся изучением электричества. В 1834 г. он осуществил первые измерения скорости протекания тока в проводниках методом быстро вращающегося зеркала. В 1835 г., исследуя спектр электрической искры, ученый пришел к выводу, что тот зависит лишь от материала электродов и не зависит от газа, в котором проскакивает искра. Им были созданы первые реостаты с переменным сопротивлением, что стало важным вкладом в развитие электротехники. В 1838 г. Уитстон сконструировал стереоскоп (с зеркалами), а в 1843 г. изобрел метод измерения электрического сопротивления (мостик Уитстона), который широко применяется до сих пор.

Но известным его сделали изобретения в области электрической телеграфной связи. В 1837 г. совместно с изобретателем Уильямом Куком Уитстон получил патент на телеграфный аппарат с пятью стрелками. В том же году Уитстон и Кук построили первую в мире телеграфную линию на Бирмингемской железной дороге длиной 60 км. Однако пятистрелочный аппарат был неудобен в эксплуатации, и Уитстон усовершенствовал его, количество стрелок сократилось сначала до двух, потом до одной.

Однако главное изобретение Уитстона в области телеграфии — первый в мире действующий автоматический приемо-передающий телеграфный аппарат. Текст, записанный кодом Морзе (комбинации точек и тире), сначала набивали на бумажной ленте с помощью перфоратора. Затем такую ленту запускали в трансмиттер — передающий телеграфный аппарат. Отверстия в ленте (точки и тире) вызывали размыкание и замыкание электрической цепи, и в приемном аппарате сообщение снова записывалось на ленту кодом Морзе. В 1858 г. Уитстон создал трансмиттер, а к 1867 г. закончил работу над приемным устройством. Автоматические телеграфные аппараты Уитстона существенно увеличивали скорость передачи телеграмм и долгое время применялись на телеграфных линиях, в том числе и в нашей стране. В экспозиции Центрального музея связи можно увидеть перфоратор и передающий телеграфный аппарат системы Уитстона.

За успехи в науке Чарльз Уитстон был удостоен ряда наград, а также был избран в Шведскую королевскую Академию наук (1859), стал иностранным членом Французской академии наук (1873) и почетным членом Института инженеров-строителей (1875). Королева Виктория посвятила ученого в рыцари (1868).

Чарльз Уитстон был одним из выдающихся изобретателей своего времени, универсальным ученым, отличавшимся широтой научных интересов. Он сочетал научные исследования с коммерческими патентными заявками, серьезные научные открытия с изобретениями музыкальных инструментов и «философских» игрушек.

Уитстон всю жизнь посвятил науке и даже будучи тяжело больным, продолжал работу над очередным своим проектом для подводных кабелей.

Научно-техническая библиотека Музея связи имени А.С. Попова располагает интересными материалами, рассказывающими о жизни и изобретениях этого выдающегося человека. Это статьи отечественных и иностранных авторов: Atherton W.A. «Pioneers. Charles Wheatstone (1802–1875) – Master of telegraphy» (Electronics&Wireless World. 1987. № 4); Лебедев В. И. «Чарльз Уитстон» (Вестник связи. Электросвязь. 1945. № 11); Бабаш А. В. и др. «Криптографические идеи XIX века» (Защита информации. Конфидент. 2004. № 1,2); Шарле Д. Л. «Две юбилейные даты в истории подводных кабельных линий связи» (Вестник связи. 2001. № 8) и др.

Информация об испытаниях автоматического телеграфа Ч. Уитстона на российских линиях содержится в периодических изданиях «Электричество», «Сборник распоряжений по телеграфному ведомству», «Почтово-телеграфный журнал». С биографией ученого и перечнем его изобретений знакомят книги В. С. Виргинского, В.Ф. Хотеенкова «Очерки истории науки и техники 1870–1917 гг.» (М., 1988); Ю. А. Храмова «Физики: Биографический справочник» (М.1983) и ряд других.