Страница:
“Главнейшие приложения электричества”Госпиталье].
Принцип действия динамоэлектрической машины или просто динамо-машины,как ее теперь называют, разработан еще в 1832 году в приборе Пикси, состоявшем из обычного вращающегося магнита, полюсы которого попеременно приходили в соприкосновение с концами двух железных стержней, обмотанных изолированной проволокой, через которую пропускался электрический ток. Затем следовало много усовершенствований, и появились машины Сакстона, Кларка, Сименса и других. Первые машины состояли из множества вращающихся постоянных магнитов, приходивших в попеременное соприкосновение с концами электромагнитов, как в приборе Пикси. Принцип устройства динамо-машины окончательно определился, когда было выяснено, что для развития тока посредством магнитоэлектрической индукции нет надобности в постоянном магните и что для этого достаточна магнитная сила, сохраняющаяся в быстро вращающихся кусках мягкого железа. В 1867 году Сименс и Уинстон одновременно представили в Лондонское Королевское общество сочинения на тему “О превращении динамической энергии в электрическую без помощи постоянных магнитов”. Вскоре после этого Сименс внес большие улучшения в свою машину, вырабатывавшую сильный электрический ток без помощи постоянных магнитов. К 1871 году, когда Эдисон начал работу над изобретениями в своей первой мастерской в Ньюарке, динамо-машина была доведена уже до значительного совершенства стараниями Грамма, Сименса, Вильда и множества других изобретателей.
На его долю не пришлось быть новатором в этой отрасли электротехники. Но ему досталась не менее трудная задача – внести улучшение в такое устройство, над которым уже поработали до него столько даровитых изобретателей. Одновременно со своими работами по электрическому освещению он принялся и за усовершенствование динамо-машины как источника требовавшейся ему электровозбудительной силы. Улучшения, введенные Эдисоном в динамо-машину, были главным образом направлены к тому, чтобы упростить ее устройство, сократить количество излишних проводов и уменьшить бесполезное сопротивление частей. В результате получился совершенно оригинальный по своему наружному виду механизм, чрезвычайно компактный и развивающий громадную силу. На электротехническом заводе в Нью-Йорке, самом большом и занимающемся производством всех принадлежностей электрического освещения Эдисона для мирового рынка, изготавливаются динамо-машины его системы всех размеров, начиная от крошечной для домашнего употребления и кончая гигантскими механизмами для освещения городов.
Телефон, одно из самых поразительных изобретений нашего времени, настолько вошел теперь в общее употребление и стал такой неизбежной принадлежностью не только каждой конторы, но даже каждого большого ресторана, что кажется излишним входить в описание его. Телефон в сегодняшнем виде – американское изобретение, и он во многом обязан гению Эдисона теми усовершенствованиями, которые сделали этот прибор всеобщим достоянием.
Физическое явление, подавшее первую мысль о телефоне, было замечено Педжем в 1837 году, а именно: железный сосуд, через последовательные краткие промежутки времени намагничиваемый и размагничиваемый, может издавать звуки. На основании этого факта Рейс в 1861 году устроил свой первый телефон, представленный им Физическому обществу во Франкфурте. Применяя такие же приемы намагничивания к железной проволоке, он получал звуки, соответствующие числу колебаний, а следовательно, и диапазону тех звуков, которые поступали в приемник и на другом конце провода. Он утверждал, что может таким образом передавать и слова. Грей, Варлей, Поллард, Гарнье и многие другие после первого опыта Рейса старались добиться того, чтобы на другом конце приемника слышались членораздельные звуки и слова. Граам Белль, занимавшийся обучением глухонемых в Бостоне, первый открыл способ для передачи звуков человеческой речи с помощью электромагнитного тока.
В 1876 году в Филадельфии он демонстрировал свой телефон, состоявший из приемника с натянутой, как на барабане, перепонкой и железной пластинкой в середине, колебания которой, возбужденные звуками голоса, передавались через посредство индукционной катушки в особый резонатор на другом конце проводника. При помощи этого аппарата Беллю удалось явственно передавать членораздельные звуки и слова на небольшие расстояния. Изобретение Белля породило множество последователей, внесших усовершенствования в его прибор. Это были Юз, Сименс, Фелпс, Грей и другие. Их приборы были большею частью сложны и не оправдывали себя на практике, пока Эдисон в своем телефоне с угольной диафрагмой, основанном на принципе превращения звуковых волн в соответственные колебания электрического тока и обратно без посредства вибрирующей пластинки, не нашел самого простого решения и не сделал самого совершенного прибора.
На усовершенствование телефона с 1875 года Эдисон потратил несколько лет упорного и кропотливого труда и проделал множество опытов над разными веществами, пока не использовал угольной диафрагмы, составляющей суть всего устройства этого прибора. По его словам, заметки о ходе этих работ и опытов составили рукопись в несколько тысяч страниц.
Работая над телефоном, Эдисон изобрел множество остроумных приборов, основанных на дальнейшем развитии его принципа. Из них самый грандиозный по замыслу – морской телефон,разработкою которого он теперь занят. Изобретение основано на свойстве воды легко передавать звуки; водолазам в открытом море не раз случалось слышать шум пароходного винта на больших расстояниях, и Эдисон допускает возможность при помощи своего нового аппарата для усиления звука вести переговоры между судами в открытом море на расстоянии до семи миль, пользуясь звуками парового свистка, который он регулирует посредством особого механизма, основанного на принципе телефонной связи. При помощи этого же аппарата, по идее Эдисона, локомотивы смогут “выкрикивать” названия станций, а усиленные таким способом “голоса” с маяков у морских берегов – предупреждать суда о грозящей опасности.
Самое замечательное изо всех изобретений Эдисона и всегда соединяемое с его именем – это фонограф. Как уже было сказано, в некоторых случаях он имел даровитых предшественников, и славу многих из его открытий разделяют с ним европейские изобретатели; все это дало повод оспаривать самостоятельность многих из его работ; но фонограф признается исключительным достоянием его гениального ума. Недаром он как-то высказал своим приятелям еще в лаборатории Менло: “Я изобрел много машин, но эта (и он с нежностью положил руку на фонограф) – мое последнее дитя;я надеюсь, оно вырастет и будет мне поддержкою в старости”.
В 1878 году в контору известного американского технического журнала “Scientific American” вошел молодой человек и поставил на стол перед издателями небольшую машину. Не говоря ни слова, он повернул несколько раз ручку, и машина сказала: “Здравствуйте! Как поживаете? Как вам нравится фонограф?” Машина, таким образом, говорила сама за себя и отрекомендовала себя как фонограф– аппарат, о котором тогда много писалось и говорилось, но мало было известно.
Это было его последнее изобретение, а молодой человек, принесший машину, был сам Эдисон, уже известный тогда изобретатель. Аппарат его был действительно замечательный, оригинальный и обещавший много применений в будущем. Общественное внимание было возбуждено: все желали видеть и слышать говорящую машину,которая теперь в усовершенствованной форме показывалась повсеместно, возбуждая общее удивление. Но она далеко не удовлетворяла требовательность изобретателя. В этом виде она представляла только интересную научную игрушку. Эдисон ожидал от своего изобретения гораздо большего; он утверждал, что его аппарат будет самым точным говорящим стенографом, передающим не только слова человеческой речи, но и все оттенки голоса, и что он заменит живою речью письмо. Эдисон верил, что речи великих государственных людей сохранятся для потомства, что голосами великих певиц и их пением будут наслаждаться отдаленные поколения в будущем; много еще чего ожидал он от своего фонографа, но последнему предстояло молчание в течение десяти лет. Наконец в 1888 году стало известно, что Эдисон достиг осуществления своей первой идеи: построил идеальный фонограф, который более чем удовлетворяет всем его требованиям, и что аппарат, казавшийся вначале только забавной игрушкой, с невероятной точностью повторяет не только человеческую речь, но передает все интонации голоса и всевозможные звуки. Все это оказалось верным. В течение десяти лет постоянного труда Эдисон не только довел фонограф до возможного совершенства, но благодаря электрическому освещению и другим своим изобретениям за это время достиг всемирной известности и большого богатства. В Нью-Йорке под его руководством начинает работу фабрика, снабженная самыми лучшими машинами и специальными приспособлениями для изготовления фонографов последнего усовершенствованного типа.
Описывая общее устройство этого аппарата и показываемые им результаты, мы будем пользоваться также изложением самого Эдисона, отличающимся ясностью и простотой. Вот что он говорит по поводу физических законов, обосновавших идею фонографа, и тех случайно замеченных им явлений, которые пробудили в нем первую мысль об этом изобретении.
“Со времен Лукреция движение атомов всегда привлекало особенное внимание философов и ученых, а волнообразные колебания света, теплоты и звука были предметом самого тщательного исследования в новейшей науке. Если мы вникнем в близкое соотношение этих движений с математическими законами и музыкальными звуками, то должны признать, что Пифагорово представление о вселенной как основанной на гармонии и числах довольно близко к правде.
Фонограф именно является иллюстрацией той истины, что речь человеческая подчиняется законам чисел, гармонии и ритма. Основываясь на таких законах, мы можем при помощи этого прибора запечатлеть в форме известного сочетания линий и точек всевозможные звуки и членораздельную речь со всеми малейшими оттенками и изменениями в голосе и по этим отпечаткам воссоздать, при желании, с полной точностью те же слова и звуки.
Чтобы сделать яснее понятие о сохранении отпечатка звука, я приведу еще несколько замечаний. Всем известно, какой ясный след в виде красивых изогнутых борозд оставляет на песчаном берегу самая легкая морская зыбь. Не менее знакомо явление, когда насыпанный на гладкую поверхность дерева или стекла песок под влиянием звуков фортепьяно размещается на этой поверхности в виде известного очертания линий или кривых, в точном соответствии с колебаниями этих звуков. Оба эти явления указывают на то, как легко частицы материи воспринимают переданное им движение или принимают отпечаток от самых слабых водяных, воздушных или звуковых волн. Но как бы ни были знакомы всем эти явления, до последнего времени они, по-видимому, не наводили на мысль, что звуковые волны, возбуждаемые человеческим голосом, оставят такой же точный отпечаток на каком-нибудь веществе, какой производит волна прилива на морском берегу.
Я случайно напал на открытие, что этого можно достигнуть, проделывая опыты совершенно с другой целью. Я был занят прибором, который автоматически передавал азбуку Морзе, причем лента с оттисками букв проходила через валик под трассирующей шпилькой. Пуская в ход этот прибор, я заметил, что при быстром вращении валика, по которому проходила лента с оттисками, слышался жужжащий ритмический звук.
Я пристроил к аппарату диафрагму с особым приспособлением, которая могла бы воспринимать звуковые волны моего голоса и оттиснула бы их на каком-нибудь мягком материале, укрепленном на валике. Я остановился на пропитанной парафином бумаге и получил прекрасные результаты. При быстром вращении валика оттиснутые на нем знаки, по которым проходил трассирующий штифт, повторяли вибрации моего голоса, и через особый передающий прибор с другой диафрагмой я явственно различил слова, как будто говорила сама машина; я сразу увидел тогда, что задача воспроизведения человеческого голоса механическим путем решена”.
Как уже было сказано, Эдисон потратил много лет на усовершенствование своего аппарата; оловянные пластинки, на которых трассировались при вращении валика голосовые вибрации, заменены в новейших приборах съемными восковыми цилиндрами; валик приводится в движение маленьким электрическим двигателем; устройство вибрирующих диафрагм приемникаи воспроизводителязвуков совершенно изменено, не говоря о многих мелких деталях, от которых зависело успешное действие прибора.
Фонограф последнего типа, сделавшийся уже предметом фабричного производства, величиной с обыкновенную швейную машину, по наружному виду напоминает маленький токарный станок с самоточкой. Главный шпиндель снабжен самой мелкой микроскопической резьбой по его длине между подшипниками и продолжен с одного конца, куда надеваются прессованные восковые цилиндры, на которых в виде незаметных для невооруженного глаза мелких винтообразных бороздок с углублениями трассируются вибрации человеческого голоса или других звуков. Параллельно с главным шпинделем укреплен другой, по которому ходит подвижной суппорт, снабженный с одной стороны рычагом с гайкою на конце, охватывающей упомянутый волочильный винт, передающий таким образом горизонтальное поступательное движение суппорту; с другой стороны того же суппорта имеется качающийся рычаг с двумя звуковыми диафрагмами, укрепленными на конце его во вращающейся на стержне рамке, так что та или другая из них могут быть приведены в соприкосновение с поверхностью воскового цилиндра. Одна из этих диафрагм, воспринимающая вибрации, опускается на цилиндр, когда хотят говорить в фонограф; другая, воспроизводящая звуки, обратно – когда он сам должен говорить. Первая из них состоит из металлической круглой рамки, как в объективе бинокля, в которой укреплено тончайшее стекло в толщину самого тонкого шелка (соответствующее барабанной перепонке уха) с металлическим штифтиком посередине, сообщающимся со свободным концом маленького рычага, укрепленного на окружности рамки; в говорящей диафрагмев центре стекла также поставлен штифтик, но упирающийся в изогнутый конец тончайшей стальной проволоки, который идет по бороздкам воскового цилиндра; другой конец ее также укреплен на окружности рамки. Главный шпиндель фонографа приводится в равномерное вращательное движение с помощью маленького электрического двигателя, установленного на общей станине в конце прибора (для действия его достаточно одного элемента Грене); для уравнения скорости двигатель снабжен весьма чувствительным регулятором. На конце качающегося рычага с диафрагмами приспособлен особый режущий инструмент для сглаживания поверхности воскового цилиндра до начала воспроизведения звуков.
При употреблении прибора первым долгом пускают в ход упомянутый резец; потом он разобщается, суппорт с диафрагмами устанавливается в начале хода волочильного винта, воспринимающая диафрагмаопускается на восковой цилиндр, и одновременно с вращением последнего ее вибрации от передаваемых ей через трубку звуков сообщаются штифту, который, медленно подвигаясь вместе с нею в горизонтальном направлении, трассирует соответствующие этим звуковым вибрациям линии и углубления на поверхности цилиндра. Когда хотят, чтобы фонограф повторил сказанное, отводят воспринимающуюи опускают на тот же восковой цилиндр говорящую диафрагмуи, установив подвижной суппорт в его первоначальном положении, опять пускают в ход прибор. Проходя по бороздкам и углублениям, уже сделанным в цилиндре, изогнутая игла говорящей диафрагмысообщает соответствующие вибрации стеклу – и мы слышим в точности воспроизведенные звуки человеческой речи со всеми их мельчайшими оттенками.
Прибор не только передает очень точно сказанное и прочитанное, говор толпы, аплодисменты, но даже самый тихий шепот, все несовершенства при пении, кашель, свист и т. п. Все это достигнуто путем скрупулезной (в пределах сотых долей миллиметра) отделки его частей. В последних приборах, построенных Эдисоном, внимание его было сосредоточено на передаче самых мелких оттенков звука и тембра голоса; усиление звука отодвинулось на второй план.
Следует добавить, что отпечатки звуковых волн на восковом цилиндре аппарата представляют собой до того мелкие бороздки и углубления, что их можно разглядеть только при значительном увеличении. Маленькие восковые цилиндры с твердой внутренней оболочкой делаются разных размеров, начиная с дюйма в длину; на последнем помещается двести слов, следующий – в 400 слов и т. д. О числе передаваемых звуковых колебаний можно понять из того, что английскому слову hallo (здравствуй) соответствует до 75 тысяч вибраций при обыкновенном тембре мужского голоса. По словам Эдисона, весь роман Диккенса “Николас Никкльби” может уместиться на четырех цилиндрах по четыре дюйма в диаметре и восьми дюймов длиною. Они очень легки, и для пересылки их по почте приспособлен особый футляр.
По собственному опыту мы можем утверждать, что первое впечатление, производимое говорящим фонографом, совершенно незабываемо. Составителю этого очерка пришлось, в числе шести других приглашенных, видеть и слышать этот удивительный аппарат на квартире Ю. Блока (представителя Эдисона), который демонстрировал и объяснял нам его во всех подробностях.
Упомянутый прибор последнего типа вполне соответствовал только что описанному. Говорящие диафрагмыбыли соединены толстой гуттаперчевой трубкой со штативом, от которого шли меньшего диаметра трубки, разветвляющиеся вилкой со стеклянными наконечниками; эти последние вставлялись в уши.
Первым было соло на корнет-а-пистоне, исполненное на одном из нью-йоркских концертов, и соло на пикколо. Закрыв глаза, можно было представить себя сидящим в концертном зале – до того отчетливо, звучно, со всеми мельчайшими оттенками фонограф передавал музыку, прозвучавшую на другом полушарии около года тому назад. Тут же мы прослушали итальянскую арию, исполненную в Нью-Йорке известной певицей. Этот номер из программы фонографа был еще поразительнее: все интонации голоса и нюансы, даже несовершенства исполнения были слышны с удивительной ясностью, как будто артистка пела в той же комнате. Но поразительнее всего было то, что после исполнения каждой музыкальной пьесы слышались аплодисменты, крики “браво” и тот шум многочисленной толпы, к которому мы привыкли в общественных собраниях. При этом Ю. Блок сообщил нам высказанное Рубинштейном мнение о великом значении фонографа для музыкального мира. По его словам, музыкальным исполнителям весьма полезно почаще прослушивать себя на фонографе, от которого не скроются ни одна фальшивая нота, ни одно отклонение в голосе. Тот же фонограф передал сцену из “Отелло”, разыгранную в домашнем кругу Южиным и Ленским, причем монологи Яго и Отелло прерывались по временам смехом, от которого, под влиянием шуток одного из присутствующих, видимо, не могли удержаться талантливые артисты. Гнусливое пение американского негра под аккомпанемент banjo (вроде балалайки) и музыка уличного оркестра производили самое комическое впечатление. Иллюзия была до того сильна, что можно было себя представить на улицах одного из больших американских городов. В числе пересказов фонографа были декламации стихотворений на приеме в богатом доме; сквозь возгласы и шум разговора большого общества слышался чей-то густой смех.
По окончании опытов с фонографом все мы вышли на улицу в каком-то чаду и долго еще не могли прийти в себя от только что испытанных впечатлений; действительность тут как будто в самом деле переходила в область вымысла.
Во время своих объяснений устройства фонографа Ю. Блок сообщил нам, что аппарат этот будет предоставлен в пользование публики с оплатой абонемента, как телефон, но что изготовление его будет производиться исключительно на нью-йоркском заводе, о котором уже говорилось. Сам Эдисон собирается в скором времени приехать в Россию.
Применения фонографа неисчислимы, и этому маленькому аппарату, кажется, предстоит сделать переворот в современной жизни.
Фонограф будет вести переписку, он сделается товарищем писателя и композитора, станет принимать свидетельские показания в судах и заменит газетного репортера. С его помощью сохранятся для потомства речи великих ораторов и голоса знаменитых певиц; он явится чтецом слепых и станет обучать грамоте детей, наконец, он будет сохранять нам голоса родных и умерших друзей. В Нью-Йорке уже создана компания для “печатания” на восковых цилиндрах сочинений любимых авторов… Одним словом, трудно представить себе ту будущность, которая ожидает эту машину.
Репортер одной английской газеты при свидании с Эдисоном обратился к нему с вопросом, можно ли будет записывать при помощи фонографа человеческие мысли. Великий изобретатель подумал немного и отвечал: “Да, пожалуй, можно, но что будет с обществом: ведь все люди разбегутся тогда и попрячутся друг от друга”.
Одно из последних известных изобретений Эдисона – тазиметр,прибор для измерения минимальных повышении температуры. Он так чувствителен, что посредством его можно определять температуру звезд и короны солнца при затмениях; он показывает также самые неуловимые изменения влажности. Тазиметр основан на том явлении, замеченном Эдисоном еще при разработке его телефона, что углерод под влиянием электрического напряжения проявляет поразительную чувствительность, расширяясь и сжимаясь при малейших колебаниях температуры. В главных своих чертах он состоит из угольной пуговки, помещенной между металлическими пластинками, через которые и, следовательно, через уголь пропускается электрический ток; кусок твердой резины (или желатина для определения влажности) установлен таким образом, что он плотно прилегает к обеим металлическим пластинкам. Все это устройство сообщается с гальванометром и электрической батареей. При повышении температуры резина расширяется и сдавливает обе пластинки, следовательно, и заключенную между ними угольную пуговку; при этом проходящий ток усиливается, и стрелка гальванометра соответственно отклоняется. При понижении температуры происходит обратное явление. В случае замены резины желатином малейшее увеличение влажности действует таким же образом на показания гальванометра. По словам Эдисона, чувствительность этого прибора, в соединении с тонким гальванометром, удивительна, и он может показывать изменения в температуре до одной миллионной градуса. Приехав по приглашению профессора Лангли в Питтсбургскую обсерваторию, Эдисон применил этот прибор к определению температуры звездных спектров; применение это было настолько удачным, что теперь оказывается возможным с его помощью определять температуру самых отдаленных звезд, приводя в фокус их тепловые лучи, собирая их в аппарате на пластинках, сжимающих углерод. Самые неуловимые изменения во влажности также отмечаются этим прибором, так что он оставляет далеко позади все существующие гигрометры и психрометры.
Насколько известно, Эдисон в последнее время занят усовершенствованием машины для сортировки руды. Это одно из его старых изобретений, и до восьмидесяти машин его системы уже работают в Америке; но они приспособлены пока только для железной руды. Предстоящая задача Эдисона, как он высказывался, – сделать такие машины пригодными для обработки руд, содержащих золото и серебро.
В последние годы опять пробудился интерес к электродвигателям, чему немало способствовали успехи электрического освещения; тысячи подобных машин, начиная с самых маленьких для домашнего употребления и кончая механизмами в двадцать сил и более, работают теперь в разных местах Америки и Европы, действуя в небольших мастерских, типографиях и применяясь на городских конках и небольших железных дорогах.
Вполне вероятно, что Эдисон, столько сделавший для расширения сферы применения электричества и в числе прежних изобретений которого уже встречается весьма остроумный вариант электродвигателя, направит свои гениальные силы и в эту многообещающую отрасль техники.
ГЛАВА VI
Принцип действия динамоэлектрической машины или просто динамо-машины,как ее теперь называют, разработан еще в 1832 году в приборе Пикси, состоявшем из обычного вращающегося магнита, полюсы которого попеременно приходили в соприкосновение с концами двух железных стержней, обмотанных изолированной проволокой, через которую пропускался электрический ток. Затем следовало много усовершенствований, и появились машины Сакстона, Кларка, Сименса и других. Первые машины состояли из множества вращающихся постоянных магнитов, приходивших в попеременное соприкосновение с концами электромагнитов, как в приборе Пикси. Принцип устройства динамо-машины окончательно определился, когда было выяснено, что для развития тока посредством магнитоэлектрической индукции нет надобности в постоянном магните и что для этого достаточна магнитная сила, сохраняющаяся в быстро вращающихся кусках мягкого железа. В 1867 году Сименс и Уинстон одновременно представили в Лондонское Королевское общество сочинения на тему “О превращении динамической энергии в электрическую без помощи постоянных магнитов”. Вскоре после этого Сименс внес большие улучшения в свою машину, вырабатывавшую сильный электрический ток без помощи постоянных магнитов. К 1871 году, когда Эдисон начал работу над изобретениями в своей первой мастерской в Ньюарке, динамо-машина была доведена уже до значительного совершенства стараниями Грамма, Сименса, Вильда и множества других изобретателей.
На его долю не пришлось быть новатором в этой отрасли электротехники. Но ему досталась не менее трудная задача – внести улучшение в такое устройство, над которым уже поработали до него столько даровитых изобретателей. Одновременно со своими работами по электрическому освещению он принялся и за усовершенствование динамо-машины как источника требовавшейся ему электровозбудительной силы. Улучшения, введенные Эдисоном в динамо-машину, были главным образом направлены к тому, чтобы упростить ее устройство, сократить количество излишних проводов и уменьшить бесполезное сопротивление частей. В результате получился совершенно оригинальный по своему наружному виду механизм, чрезвычайно компактный и развивающий громадную силу. На электротехническом заводе в Нью-Йорке, самом большом и занимающемся производством всех принадлежностей электрического освещения Эдисона для мирового рынка, изготавливаются динамо-машины его системы всех размеров, начиная от крошечной для домашнего употребления и кончая гигантскими механизмами для освещения городов.
Телефон, одно из самых поразительных изобретений нашего времени, настолько вошел теперь в общее употребление и стал такой неизбежной принадлежностью не только каждой конторы, но даже каждого большого ресторана, что кажется излишним входить в описание его. Телефон в сегодняшнем виде – американское изобретение, и он во многом обязан гению Эдисона теми усовершенствованиями, которые сделали этот прибор всеобщим достоянием.
Физическое явление, подавшее первую мысль о телефоне, было замечено Педжем в 1837 году, а именно: железный сосуд, через последовательные краткие промежутки времени намагничиваемый и размагничиваемый, может издавать звуки. На основании этого факта Рейс в 1861 году устроил свой первый телефон, представленный им Физическому обществу во Франкфурте. Применяя такие же приемы намагничивания к железной проволоке, он получал звуки, соответствующие числу колебаний, а следовательно, и диапазону тех звуков, которые поступали в приемник и на другом конце провода. Он утверждал, что может таким образом передавать и слова. Грей, Варлей, Поллард, Гарнье и многие другие после первого опыта Рейса старались добиться того, чтобы на другом конце приемника слышались членораздельные звуки и слова. Граам Белль, занимавшийся обучением глухонемых в Бостоне, первый открыл способ для передачи звуков человеческой речи с помощью электромагнитного тока.
В 1876 году в Филадельфии он демонстрировал свой телефон, состоявший из приемника с натянутой, как на барабане, перепонкой и железной пластинкой в середине, колебания которой, возбужденные звуками голоса, передавались через посредство индукционной катушки в особый резонатор на другом конце проводника. При помощи этого аппарата Беллю удалось явственно передавать членораздельные звуки и слова на небольшие расстояния. Изобретение Белля породило множество последователей, внесших усовершенствования в его прибор. Это были Юз, Сименс, Фелпс, Грей и другие. Их приборы были большею частью сложны и не оправдывали себя на практике, пока Эдисон в своем телефоне с угольной диафрагмой, основанном на принципе превращения звуковых волн в соответственные колебания электрического тока и обратно без посредства вибрирующей пластинки, не нашел самого простого решения и не сделал самого совершенного прибора.
На усовершенствование телефона с 1875 года Эдисон потратил несколько лет упорного и кропотливого труда и проделал множество опытов над разными веществами, пока не использовал угольной диафрагмы, составляющей суть всего устройства этого прибора. По его словам, заметки о ходе этих работ и опытов составили рукопись в несколько тысяч страниц.
Работая над телефоном, Эдисон изобрел множество остроумных приборов, основанных на дальнейшем развитии его принципа. Из них самый грандиозный по замыслу – морской телефон,разработкою которого он теперь занят. Изобретение основано на свойстве воды легко передавать звуки; водолазам в открытом море не раз случалось слышать шум пароходного винта на больших расстояниях, и Эдисон допускает возможность при помощи своего нового аппарата для усиления звука вести переговоры между судами в открытом море на расстоянии до семи миль, пользуясь звуками парового свистка, который он регулирует посредством особого механизма, основанного на принципе телефонной связи. При помощи этого же аппарата, по идее Эдисона, локомотивы смогут “выкрикивать” названия станций, а усиленные таким способом “голоса” с маяков у морских берегов – предупреждать суда о грозящей опасности.
Самое замечательное изо всех изобретений Эдисона и всегда соединяемое с его именем – это фонограф. Как уже было сказано, в некоторых случаях он имел даровитых предшественников, и славу многих из его открытий разделяют с ним европейские изобретатели; все это дало повод оспаривать самостоятельность многих из его работ; но фонограф признается исключительным достоянием его гениального ума. Недаром он как-то высказал своим приятелям еще в лаборатории Менло: “Я изобрел много машин, но эта (и он с нежностью положил руку на фонограф) – мое последнее дитя;я надеюсь, оно вырастет и будет мне поддержкою в старости”.
В 1878 году в контору известного американского технического журнала “Scientific American” вошел молодой человек и поставил на стол перед издателями небольшую машину. Не говоря ни слова, он повернул несколько раз ручку, и машина сказала: “Здравствуйте! Как поживаете? Как вам нравится фонограф?” Машина, таким образом, говорила сама за себя и отрекомендовала себя как фонограф– аппарат, о котором тогда много писалось и говорилось, но мало было известно.
Это было его последнее изобретение, а молодой человек, принесший машину, был сам Эдисон, уже известный тогда изобретатель. Аппарат его был действительно замечательный, оригинальный и обещавший много применений в будущем. Общественное внимание было возбуждено: все желали видеть и слышать говорящую машину,которая теперь в усовершенствованной форме показывалась повсеместно, возбуждая общее удивление. Но она далеко не удовлетворяла требовательность изобретателя. В этом виде она представляла только интересную научную игрушку. Эдисон ожидал от своего изобретения гораздо большего; он утверждал, что его аппарат будет самым точным говорящим стенографом, передающим не только слова человеческой речи, но и все оттенки голоса, и что он заменит живою речью письмо. Эдисон верил, что речи великих государственных людей сохранятся для потомства, что голосами великих певиц и их пением будут наслаждаться отдаленные поколения в будущем; много еще чего ожидал он от своего фонографа, но последнему предстояло молчание в течение десяти лет. Наконец в 1888 году стало известно, что Эдисон достиг осуществления своей первой идеи: построил идеальный фонограф, который более чем удовлетворяет всем его требованиям, и что аппарат, казавшийся вначале только забавной игрушкой, с невероятной точностью повторяет не только человеческую речь, но передает все интонации голоса и всевозможные звуки. Все это оказалось верным. В течение десяти лет постоянного труда Эдисон не только довел фонограф до возможного совершенства, но благодаря электрическому освещению и другим своим изобретениям за это время достиг всемирной известности и большого богатства. В Нью-Йорке под его руководством начинает работу фабрика, снабженная самыми лучшими машинами и специальными приспособлениями для изготовления фонографов последнего усовершенствованного типа.
Описывая общее устройство этого аппарата и показываемые им результаты, мы будем пользоваться также изложением самого Эдисона, отличающимся ясностью и простотой. Вот что он говорит по поводу физических законов, обосновавших идею фонографа, и тех случайно замеченных им явлений, которые пробудили в нем первую мысль об этом изобретении.
“Со времен Лукреция движение атомов всегда привлекало особенное внимание философов и ученых, а волнообразные колебания света, теплоты и звука были предметом самого тщательного исследования в новейшей науке. Если мы вникнем в близкое соотношение этих движений с математическими законами и музыкальными звуками, то должны признать, что Пифагорово представление о вселенной как основанной на гармонии и числах довольно близко к правде.
Фонограф именно является иллюстрацией той истины, что речь человеческая подчиняется законам чисел, гармонии и ритма. Основываясь на таких законах, мы можем при помощи этого прибора запечатлеть в форме известного сочетания линий и точек всевозможные звуки и членораздельную речь со всеми малейшими оттенками и изменениями в голосе и по этим отпечаткам воссоздать, при желании, с полной точностью те же слова и звуки.
Чтобы сделать яснее понятие о сохранении отпечатка звука, я приведу еще несколько замечаний. Всем известно, какой ясный след в виде красивых изогнутых борозд оставляет на песчаном берегу самая легкая морская зыбь. Не менее знакомо явление, когда насыпанный на гладкую поверхность дерева или стекла песок под влиянием звуков фортепьяно размещается на этой поверхности в виде известного очертания линий или кривых, в точном соответствии с колебаниями этих звуков. Оба эти явления указывают на то, как легко частицы материи воспринимают переданное им движение или принимают отпечаток от самых слабых водяных, воздушных или звуковых волн. Но как бы ни были знакомы всем эти явления, до последнего времени они, по-видимому, не наводили на мысль, что звуковые волны, возбуждаемые человеческим голосом, оставят такой же точный отпечаток на каком-нибудь веществе, какой производит волна прилива на морском берегу.
Я случайно напал на открытие, что этого можно достигнуть, проделывая опыты совершенно с другой целью. Я был занят прибором, который автоматически передавал азбуку Морзе, причем лента с оттисками букв проходила через валик под трассирующей шпилькой. Пуская в ход этот прибор, я заметил, что при быстром вращении валика, по которому проходила лента с оттисками, слышался жужжащий ритмический звук.
Я пристроил к аппарату диафрагму с особым приспособлением, которая могла бы воспринимать звуковые волны моего голоса и оттиснула бы их на каком-нибудь мягком материале, укрепленном на валике. Я остановился на пропитанной парафином бумаге и получил прекрасные результаты. При быстром вращении валика оттиснутые на нем знаки, по которым проходил трассирующий штифт, повторяли вибрации моего голоса, и через особый передающий прибор с другой диафрагмой я явственно различил слова, как будто говорила сама машина; я сразу увидел тогда, что задача воспроизведения человеческого голоса механическим путем решена”.
Как уже было сказано, Эдисон потратил много лет на усовершенствование своего аппарата; оловянные пластинки, на которых трассировались при вращении валика голосовые вибрации, заменены в новейших приборах съемными восковыми цилиндрами; валик приводится в движение маленьким электрическим двигателем; устройство вибрирующих диафрагм приемникаи воспроизводителязвуков совершенно изменено, не говоря о многих мелких деталях, от которых зависело успешное действие прибора.
Фонограф последнего типа, сделавшийся уже предметом фабричного производства, величиной с обыкновенную швейную машину, по наружному виду напоминает маленький токарный станок с самоточкой. Главный шпиндель снабжен самой мелкой микроскопической резьбой по его длине между подшипниками и продолжен с одного конца, куда надеваются прессованные восковые цилиндры, на которых в виде незаметных для невооруженного глаза мелких винтообразных бороздок с углублениями трассируются вибрации человеческого голоса или других звуков. Параллельно с главным шпинделем укреплен другой, по которому ходит подвижной суппорт, снабженный с одной стороны рычагом с гайкою на конце, охватывающей упомянутый волочильный винт, передающий таким образом горизонтальное поступательное движение суппорту; с другой стороны того же суппорта имеется качающийся рычаг с двумя звуковыми диафрагмами, укрепленными на конце его во вращающейся на стержне рамке, так что та или другая из них могут быть приведены в соприкосновение с поверхностью воскового цилиндра. Одна из этих диафрагм, воспринимающая вибрации, опускается на цилиндр, когда хотят говорить в фонограф; другая, воспроизводящая звуки, обратно – когда он сам должен говорить. Первая из них состоит из металлической круглой рамки, как в объективе бинокля, в которой укреплено тончайшее стекло в толщину самого тонкого шелка (соответствующее барабанной перепонке уха) с металлическим штифтиком посередине, сообщающимся со свободным концом маленького рычага, укрепленного на окружности рамки; в говорящей диафрагмев центре стекла также поставлен штифтик, но упирающийся в изогнутый конец тончайшей стальной проволоки, который идет по бороздкам воскового цилиндра; другой конец ее также укреплен на окружности рамки. Главный шпиндель фонографа приводится в равномерное вращательное движение с помощью маленького электрического двигателя, установленного на общей станине в конце прибора (для действия его достаточно одного элемента Грене); для уравнения скорости двигатель снабжен весьма чувствительным регулятором. На конце качающегося рычага с диафрагмами приспособлен особый режущий инструмент для сглаживания поверхности воскового цилиндра до начала воспроизведения звуков.
При употреблении прибора первым долгом пускают в ход упомянутый резец; потом он разобщается, суппорт с диафрагмами устанавливается в начале хода волочильного винта, воспринимающая диафрагмаопускается на восковой цилиндр, и одновременно с вращением последнего ее вибрации от передаваемых ей через трубку звуков сообщаются штифту, который, медленно подвигаясь вместе с нею в горизонтальном направлении, трассирует соответствующие этим звуковым вибрациям линии и углубления на поверхности цилиндра. Когда хотят, чтобы фонограф повторил сказанное, отводят воспринимающуюи опускают на тот же восковой цилиндр говорящую диафрагмуи, установив подвижной суппорт в его первоначальном положении, опять пускают в ход прибор. Проходя по бороздкам и углублениям, уже сделанным в цилиндре, изогнутая игла говорящей диафрагмысообщает соответствующие вибрации стеклу – и мы слышим в точности воспроизведенные звуки человеческой речи со всеми их мельчайшими оттенками.
Прибор не только передает очень точно сказанное и прочитанное, говор толпы, аплодисменты, но даже самый тихий шепот, все несовершенства при пении, кашель, свист и т. п. Все это достигнуто путем скрупулезной (в пределах сотых долей миллиметра) отделки его частей. В последних приборах, построенных Эдисоном, внимание его было сосредоточено на передаче самых мелких оттенков звука и тембра голоса; усиление звука отодвинулось на второй план.
Следует добавить, что отпечатки звуковых волн на восковом цилиндре аппарата представляют собой до того мелкие бороздки и углубления, что их можно разглядеть только при значительном увеличении. Маленькие восковые цилиндры с твердой внутренней оболочкой делаются разных размеров, начиная с дюйма в длину; на последнем помещается двести слов, следующий – в 400 слов и т. д. О числе передаваемых звуковых колебаний можно понять из того, что английскому слову hallo (здравствуй) соответствует до 75 тысяч вибраций при обыкновенном тембре мужского голоса. По словам Эдисона, весь роман Диккенса “Николас Никкльби” может уместиться на четырех цилиндрах по четыре дюйма в диаметре и восьми дюймов длиною. Они очень легки, и для пересылки их по почте приспособлен особый футляр.
По собственному опыту мы можем утверждать, что первое впечатление, производимое говорящим фонографом, совершенно незабываемо. Составителю этого очерка пришлось, в числе шести других приглашенных, видеть и слышать этот удивительный аппарат на квартире Ю. Блока (представителя Эдисона), который демонстрировал и объяснял нам его во всех подробностях.
Упомянутый прибор последнего типа вполне соответствовал только что описанному. Говорящие диафрагмыбыли соединены толстой гуттаперчевой трубкой со штативом, от которого шли меньшего диаметра трубки, разветвляющиеся вилкой со стеклянными наконечниками; эти последние вставлялись в уши.
Первым было соло на корнет-а-пистоне, исполненное на одном из нью-йоркских концертов, и соло на пикколо. Закрыв глаза, можно было представить себя сидящим в концертном зале – до того отчетливо, звучно, со всеми мельчайшими оттенками фонограф передавал музыку, прозвучавшую на другом полушарии около года тому назад. Тут же мы прослушали итальянскую арию, исполненную в Нью-Йорке известной певицей. Этот номер из программы фонографа был еще поразительнее: все интонации голоса и нюансы, даже несовершенства исполнения были слышны с удивительной ясностью, как будто артистка пела в той же комнате. Но поразительнее всего было то, что после исполнения каждой музыкальной пьесы слышались аплодисменты, крики “браво” и тот шум многочисленной толпы, к которому мы привыкли в общественных собраниях. При этом Ю. Блок сообщил нам высказанное Рубинштейном мнение о великом значении фонографа для музыкального мира. По его словам, музыкальным исполнителям весьма полезно почаще прослушивать себя на фонографе, от которого не скроются ни одна фальшивая нота, ни одно отклонение в голосе. Тот же фонограф передал сцену из “Отелло”, разыгранную в домашнем кругу Южиным и Ленским, причем монологи Яго и Отелло прерывались по временам смехом, от которого, под влиянием шуток одного из присутствующих, видимо, не могли удержаться талантливые артисты. Гнусливое пение американского негра под аккомпанемент banjo (вроде балалайки) и музыка уличного оркестра производили самое комическое впечатление. Иллюзия была до того сильна, что можно было себя представить на улицах одного из больших американских городов. В числе пересказов фонографа были декламации стихотворений на приеме в богатом доме; сквозь возгласы и шум разговора большого общества слышался чей-то густой смех.
По окончании опытов с фонографом все мы вышли на улицу в каком-то чаду и долго еще не могли прийти в себя от только что испытанных впечатлений; действительность тут как будто в самом деле переходила в область вымысла.
Во время своих объяснений устройства фонографа Ю. Блок сообщил нам, что аппарат этот будет предоставлен в пользование публики с оплатой абонемента, как телефон, но что изготовление его будет производиться исключительно на нью-йоркском заводе, о котором уже говорилось. Сам Эдисон собирается в скором времени приехать в Россию.
Применения фонографа неисчислимы, и этому маленькому аппарату, кажется, предстоит сделать переворот в современной жизни.
Фонограф будет вести переписку, он сделается товарищем писателя и композитора, станет принимать свидетельские показания в судах и заменит газетного репортера. С его помощью сохранятся для потомства речи великих ораторов и голоса знаменитых певиц; он явится чтецом слепых и станет обучать грамоте детей, наконец, он будет сохранять нам голоса родных и умерших друзей. В Нью-Йорке уже создана компания для “печатания” на восковых цилиндрах сочинений любимых авторов… Одним словом, трудно представить себе ту будущность, которая ожидает эту машину.
Репортер одной английской газеты при свидании с Эдисоном обратился к нему с вопросом, можно ли будет записывать при помощи фонографа человеческие мысли. Великий изобретатель подумал немного и отвечал: “Да, пожалуй, можно, но что будет с обществом: ведь все люди разбегутся тогда и попрячутся друг от друга”.
Одно из последних известных изобретений Эдисона – тазиметр,прибор для измерения минимальных повышении температуры. Он так чувствителен, что посредством его можно определять температуру звезд и короны солнца при затмениях; он показывает также самые неуловимые изменения влажности. Тазиметр основан на том явлении, замеченном Эдисоном еще при разработке его телефона, что углерод под влиянием электрического напряжения проявляет поразительную чувствительность, расширяясь и сжимаясь при малейших колебаниях температуры. В главных своих чертах он состоит из угольной пуговки, помещенной между металлическими пластинками, через которые и, следовательно, через уголь пропускается электрический ток; кусок твердой резины (или желатина для определения влажности) установлен таким образом, что он плотно прилегает к обеим металлическим пластинкам. Все это устройство сообщается с гальванометром и электрической батареей. При повышении температуры резина расширяется и сдавливает обе пластинки, следовательно, и заключенную между ними угольную пуговку; при этом проходящий ток усиливается, и стрелка гальванометра соответственно отклоняется. При понижении температуры происходит обратное явление. В случае замены резины желатином малейшее увеличение влажности действует таким же образом на показания гальванометра. По словам Эдисона, чувствительность этого прибора, в соединении с тонким гальванометром, удивительна, и он может показывать изменения в температуре до одной миллионной градуса. Приехав по приглашению профессора Лангли в Питтсбургскую обсерваторию, Эдисон применил этот прибор к определению температуры звездных спектров; применение это было настолько удачным, что теперь оказывается возможным с его помощью определять температуру самых отдаленных звезд, приводя в фокус их тепловые лучи, собирая их в аппарате на пластинках, сжимающих углерод. Самые неуловимые изменения во влажности также отмечаются этим прибором, так что он оставляет далеко позади все существующие гигрометры и психрометры.
Насколько известно, Эдисон в последнее время занят усовершенствованием машины для сортировки руды. Это одно из его старых изобретений, и до восьмидесяти машин его системы уже работают в Америке; но они приспособлены пока только для железной руды. Предстоящая задача Эдисона, как он высказывался, – сделать такие машины пригодными для обработки руд, содержащих золото и серебро.
В последние годы опять пробудился интерес к электродвигателям, чему немало способствовали успехи электрического освещения; тысячи подобных машин, начиная с самых маленьких для домашнего употребления и кончая механизмами в двадцать сил и более, работают теперь в разных местах Америки и Европы, действуя в небольших мастерских, типографиях и применяясь на городских конках и небольших железных дорогах.
Вполне вероятно, что Эдисон, столько сделавший для расширения сферы применения электричества и в числе прежних изобретений которого уже встречается весьма остроумный вариант электродвигателя, направит свои гениальные силы и в эту многообещающую отрасль техники.
ГЛАВА VI
В ЖИЗНИ И ЗА РАБОТОЙ
В Ньюарке. – Женитьба Эдисона. – Переселение в Менло-Парк. – Его новые мастерские. – Фабрика изобретений. – Его способ работы. – В мастерской. – Наружность и характер Эдисона. – Простота в жизни. – Переселение в Орандж. – Новые лаборатории и мастерские Эдисона. – Эдисон на Парижской выставке. – Разговорскорреспондентом. – Американский адрес Гладстону, переданный фонографом. – Заключение
о 1876 года Эдисон работал в своей большой мастерской в Ньюарке (в штате Нью-Джерси), о которой уже было сказано в четвертой главе и откуда вышли главные его изобретения, связанные с телеграфом. Здесь же в 1873 году произошло очень важное событие в его жизни. Он женился на одной из своих работниц. Вся история этой женитьбы настолько оригинальна и настолько характеризует самого Эдисона, что мы приводим довольно подробный рассказ о его сватовстве.
Эдисон в это время был занят опытами над автоматическим телеграфным прибором, к которому была приспособлена клавиатура для прокалывания телеграфных знаков на бумажной ленте. В числе работниц, которые оперировали с новым аппаратом, была одна серьезного вида, очень красивая девушка, Мери Стильвел, внимательная к делу и не отрывавшая глаз от своей работы. Как-то раз Эдисон долго смотрел на нее, так что под влиянием его упорного взгляда Мери опустила руки с клавиатуры прибора и тоже взглянула на него. По лицу Эдисона пробежала улыбка, и он спросил ее коротко:
о 1876 года Эдисон работал в своей большой мастерской в Ньюарке (в штате Нью-Джерси), о которой уже было сказано в четвертой главе и откуда вышли главные его изобретения, связанные с телеграфом. Здесь же в 1873 году произошло очень важное событие в его жизни. Он женился на одной из своих работниц. Вся история этой женитьбы настолько оригинальна и настолько характеризует самого Эдисона, что мы приводим довольно подробный рассказ о его сватовстве.
Эдисон в это время был занят опытами над автоматическим телеграфным прибором, к которому была приспособлена клавиатура для прокалывания телеграфных знаков на бумажной ленте. В числе работниц, которые оперировали с новым аппаратом, была одна серьезного вида, очень красивая девушка, Мери Стильвел, внимательная к делу и не отрывавшая глаз от своей работы. Как-то раз Эдисон долго смотрел на нее, так что под влиянием его упорного взгляда Мери опустила руки с клавиатуры прибора и тоже взглянула на него. По лицу Эдисона пробежала улыбка, и он спросил ее коротко: