Чарльз Уитстон

Сэр Чарльз Уитстон
Уитстон, нарисованный Сэмюэлем Лоуренсом в 1868 году.
Родившийся	( 1802-02-06 )6 февраля 1802 г. Барнвуд , Глостершир , Англия
Умер	19 октября 1875 г. (1875-10-19)(73 года) Париж , Франция
Известен	Мост Уитстона , шифр Плейфэра , ранний вклад в спектроскопию и телеграфию
Награды	Королевская медаль (1840, 1843) Медаль Альберта (1867) Медаль Копли (1868)
Научная карьера
Поля	Физика
Учреждения	Королевский колледж Лондона

Сэр Чарльз Уитстона / ж я т с т ə п / ^[1] FRS FRSE DCL ДНУ (6 февраля 1802 - 19 октября 1875), был английский ученый и изобретатель многих научных прорывов викторианской эпохи , в том числе английского концертино , стереоскоп (устройство для отображения трехмерного изображения), а также шифр Плайфаира (ые шифровании техник). Тем не менее, Уитстон наиболее известен своим вкладом в разработку моста Уитстона , первоначально изобретенногоСэмюэля Хантера Кристи , который используется для измерения неизвестного электрического сопротивления, и как важная фигура в развитии телеграфии .

Жизнь [ править ]

Чарльз Уитстон родился в Барнвуде , Глостершир . Его отец, У. Уитстон, продавал музыку в городе, а четыре года спустя переехал в Пэлл-Мэлл, 128, в Лондоне, где стал учителем игры на флейте. Чарльз, второй сын, учился в деревенской школе недалеко от Глостера, а затем в нескольких учреждениях Лондона. Один из них находился в Кеннингтоне и хранился у миссис Каслмейн, которая была поражена его быстрым прогрессом. От другого он убежал, но был схвачен в Виндзоре , недалеко от театра его практического телеграфа. В детстве он был очень застенчивым и чувствительным, любил уединяться на чердаке без какой-либо другой компании, кроме своих собственных мыслей.

Когда ему было около четырнадцати лет, он поступил в ученики к своему дяде и тезке, мастеру и продавцу музыкальных инструментов в 436 Strand, Лондон; но он не проявлял особого вкуса к ремеслу или бизнесу и больше любил изучать книги. Его отец поддержал его в этом и, наконец, снял его с дяди.

В возрасте пятнадцати лет Уитстон перевел французские стихи и написал две песни, одна из которых была передана его дяде, который опубликовал ее, не зная, что это сочинение его племянника. Некоторые его строчки на лире стали девизом гравюры Бартолоцци . Он часто посещал старую книжную лавку неподалеку от Пэлл Мэлл , которая тогда была обветшалой и немощеной улицей. Большую часть своих карманных денег он тратил на покупку книг, которые полюбились ему, будь то сказки, история или наука.

Однажды, к удивлению продавца, он возжелал книгу об открытиях Вольты в области электричества, но, не зная цены, он сэкономил свои гроши и получил эту книгу. Он был написан по-французски, и ему пришлось снова откладывать деньги, пока он не купил словарь. Затем он начал читать книгу и с помощью своего старшего брата Уильяма повторять описанные в ней эксперименты с самодельной батареей в буфетной за отцовским домом. При постройке батареи у мальчиков-философов не хватило денег на приобретение необходимых медных пластин. У них осталось всего несколько медных монет. Радостная мысль пришла в голову Чарльзу, который был лидером этих исследований: «Мы должны использовать сами гроши», - сказал он, и батарея вскоре была полностью заряжена.

В Крайстчерче, штат Мэрилебон , 12 февраля 1847 года Уитстон женился на Эмме Уэст. Она была дочерью торговца из Тонтона и имела красивую внешность. Она умерла в 1866 году, оставив на его попечение семью из пяти маленьких детей. Его домашняя жизнь была тихой и спокойной.

Несмотря на молчание и сдержанность на публике, Уитстон был ясным и многословным собеседником наедине, если брать на себя его любимые занятия, а его маленький, но активный человек, его простое, но умное лицо было полно воодушевления. Сэр Генри Тейлор рассказывает нам, что однажды он наблюдал, как Уитстон на вечеринке в Оксфорде искренне рассказывал лорду Пальмерстону о возможностях своего телеграфа. - Вы так не говорите! воскликнул государственный деятель. - Я должен заставить вас передать это лорд-канцлеру. Сказав это, он прицепил электрика к лорду Уэстбери и совершил побег. Воспоминание об этом интервью могло побудить Пальмерстона заметить, что наступает время, когда министра можно спросить в парламенте, разразилась ли война в Индии, и он ответил бы: «Погодите-ка; Я просто телеграфирую генерал-губернатору,и дайте вам знать ».

Уитстон был посвящен в рыцари в 1868 году, после создания автоматического телеграфа. ^[2] Ранее он был удостоен звания кавалера Почетного легиона . Около тридцати четырех наград и дипломов отечественных или зарубежных обществ свидетельствовали о его научной репутации. С 1836 года он был членом Королевского общества, а в 1859 году он был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук , а в 1873 году - иностранным членом Французской академии наук . В том же году он был награжден медалью Ампера Французским обществом поощрения национальной промышленности. В 1875 году он стал почетным членом Института инженеров-строителей. Он был DCL Оксфорда и доктором юридических наук. Кембриджа.

Во время визита в Париж осенью 1875 года, когда он занимался совершенствованием своего приемного устройства для подводных кабелей, он простудился, вызвав воспаление легких - болезнь, от которой он умер в Париже 19 октября 1875 года. поминальная служба была проведена в англиканской капелле в Париже, и на ней присутствовал представитель Академии. Его останки были доставлены в его дом в Парк-Кресент в Лондоне (сегодня отмечены синей мемориальной доской ) и похоронены на кладбище Кенсал-Грин .

Музыкальные инструменты и акустика [ править ]

В сентябре 1821 года Уитстон привлек к себе всеобщее внимание, выставив «Зачарованную лиру» или «Акукриптофон» в музыкальном магазине в Пэлл-Мэлл и в галерее Аделаиды. Он состоял из имитирующей лиры, подвешенной к потолку на веревке, и издававшей звуки нескольких инструментов - фортепиано, арфы и цимбалы . На самом деле это была просто звуковая коробка, а шнур представлял собой стальной стержень, который передавал вибрации музыки от нескольких инструментов, которые играли вне поля зрения и в ушах. В это время Уитстон провел множество экспериментов со звуком и его передачей. Некоторые из его результатов сохранились в « Анналах философии Томсона» за 1823 год.

Он признал, что звук распространяется волнами или колебаниями атмосферы, поскольку тогда считалось, что свет создается волнами светоносного эфира . Вода и твердые тела, такие как стекло, металл или звонкое дерево, передают модуляции с высокой скоростью, и он разработал план передачи с помощью этого средства звуковых сигналов, музыки или речи на большие расстояния. Он подсчитал, что звук будет распространяться через твердые стержни со скоростью 200 миль в секунду (320  км / с ), и предложил таким образом телеграфировать из Лондона в Эдинбург . Он даже назвал свое устройство «телефоном». ( Роберт Гук , в его Micrographia, опубликованная в 1667 году, пишет: «Могу заверить читателя, что с помощью растянутой проволоки я за мгновение распространил звук на очень значительное расстояние или с таким же быстрым движением, как движение света». При этом не обязательно, чтобы провод был прямым; он мог быть изогнут в углы. Это свойство лежит в основе механического телефона любовника, который, как говорят, был известен китайцам много веков назад. Гук также рассматривал возможность найти способ улучшить наши слуховые способности.)

Писатель из Хранилища искусств от 1 сентября 1821 года, говоря о «Зачарованной лире», видит перспективу представления оперы в Королевском театре и наслаждения ею в Залах на Ганновер-сквер или даже в таверне «Рога» в Кеннингтоне. . Вибрации должны распространяться по подземным проводникам, как газ в трубах.

И если музыка может быть исполнена таким образом, - замечает он, - возможно, слова речи могут быть восприимчивы к тем же средствам распространения. Красноречие совета, дебаты в парламенте, вместо того, чтобы быть прочитанным только на следующий день, - но мы потеряемся в поисках этой любопытной темы.

Помимо передачи звуков на расстояние, Уитстон изобрел простой инструмент для усиления слабых звуков, которому он дал название «микрофон». Он состоял из двух тонких стержней, которые передавали механические колебания в оба уха, и сильно отличался от электрического микрофона профессора Хьюза.

В 1823 году его дядя, изготовитель музыкальных инструментов, умер, и Уитстон со своим старшим братом Уильямом переняли бизнес. Чарльзу не нравилась коммерческая часть, но его изобретательность нашла выход в усовершенствовании существующих инструментов и в изобретении философских игрушек. Он также изобрел собственные инструменты. Одной из самых известных была концертина Уитстона . Это был шестигранный инструмент с 64 клавишами. Эти клавиши предназначены для простых хроматических аппликатур. Английская концертина становилась все более известной на протяжении всей его жизни, однако своего пика популярности она достигла лишь в начале 20 века.

В 1827 году Уитстон представил свой « калейдофон » - устройство для визуализации вибраций звучащего тела, видимых глазу. Он состоит из металлического стержня, на конце которого находится посеребренная бусина, отражающая «пятно» света. Когда стержень вибрирует, пятно описывает сложные фигуры в воздухе, как искра, кружащаяся в темноте. Его фотометр, вероятно, был предложен этим прибором. Он позволяет сравнивать два источника света по относительной яркости их отражений в посеребренной бусине, которая описывает узкий эллипс, так что пятна образуются параллельными линиями.

В 1828 году Уитстон усовершенствовал немецкий духовой инструмент, названный Mundharmonika , пока он не стал популярной гармошкой, запатентованной 19 декабря 1829 года. ^[3] Портативная фисгармония - еще одно из его изобретений, получивших призовую медаль на Большой выставке 1851 года. Он также усовершенствовал говорящую машину Де Кемпелена и поддержал мнение сэра Дэвида Брюстера , что до конца этого столетия певческий и говорящий аппарат станет одним из завоеваний науки.

В 1834 году Уитстон, завоевавший себе репутацию, был назначен на кафедру экспериментальной физики в Королевском колледже Лондона . Его первый курс лекций по звуку был полным провалом из-за его отвращения к публичным выступлениям. На трибуне он был косноязычным и неспособным, иногда поворачивался спиной к публике и бормотал под схемы на стене. В лаборатории он чувствовал себя как дома и с тех пор ограничивал свои обязанности в основном демонстрацией.

Скорость электричества [ править ]

Он добился известности благодаря великому эксперименту, проведенному в 1834 году - по измерению скорости электрического тока в проводе. Он разрезал провод посередине, чтобы образовалась щель, через которую могла бы перескочить искра, и соединил ее концы с полюсами лейденской банки.заполнен электричеством. Таким образом возникли три искры, по одной на каждом конце провода, а другая - в середине. Он установил крохотное зеркало на часы, чтобы оно вращалось с большой скоростью, и наблюдал за отражением в нем трех своих искр. Концы провода были расположены так, что если бы искры были мгновенными, их отражения были бы в одной прямой; но было видно, что средний отставал от остальных, потому что это было мгновением позже. Электричеству потребовалось определенное время, чтобы пройти от концов провода до середины. Это время было найдено путем измерения величины запаздывания и сравнения ее с известной скоростью зеркала. Получив время, ему достаточно было сравнить его с длиной половины провода, и он смог найти скорость электричества. Его результаты дали расчетную скорость 288,000 миль в секунду, то есть быстрее, чем то, что мы теперь знаем как скорость света (299 792,458 километров в секунду (186 000 миль / с)), но, тем не менее, это было интересное приближение.

Некоторые ученые уже поняли, что «скорость» электричества зависит от свойств проводника и его окружения. Фрэнсис Рональдс наблюдал замедление сигнала в своем подземном электрическом телеграфном кабеле (но не в воздушной линии) в 1816 году и обозначил его причину как индукцию. ^[4] Уитстон был свидетелем этих экспериментов в юности, которые, по-видимому, послужили стимулом для его собственных исследований в области телеграфии. Спустя десятилетия, после того, как телеграф был коммерциализирован, Майкл Фарадей описал, как скорость электрического поля в подводном проводе, покрытом изолятором и окруженном водой, составляет всего 144000 миль в секунду (232000 км / с) или даже меньше.

Устройство вращающегося зеркала Уитстона было впоследствии использовано Леоном Фуко и Ипполитом Физо для измерения скорости света .

Спектроскопия [ править ]

Уитстон и другие также внесли свой вклад в раннюю спектроскопию через открытие и использование спектральных эмиссионных линий. ^{[5] [6] [7]}

Как писал Джон Манро в 1891 году: «В 1835 году на заседании Британской ассоциации в Дублине Уитстон показал, что, когда металлы улетучиваются в электрической искре, их свет, исследуемый через призму, обнаруживает определенные лучи, которые для них характерны. Таким образом, Тип металлов, образующих точки искрения, может быть определен путем анализа света искры. Это предположение оказалось очень полезным в спектральном анализе и, примененное Робертом Бунзеном , Густавом Робертом Кирхгофом и другими, привело к открытию нескольких новых элементов, таких как рубидий и таллий , а также расширяет наши знания о небесных телах ». ^[8]

Телеграф [ править ]

Уитстон отказался от идеи передачи интеллекта с помощью механической вибрации стержней и занялся электрическим телеграфом . В 1835 году он читал лекции по системе барона Шиллинга и заявил, что уже известны средства, с помощью которых электрический телеграф может принести большую пользу миру. Он провел эксперименты по собственному плану и не только предложил проложить экспериментальную линию через Темзу, но и проложить ее на лондонско-бирмингемской железной дороге. Однако до того, как эти планы были осуществлены, его посетил мистер Уильям Фотергилл Кук в своем доме на Кондуит-стрит 27 февраля 1837 года, что оказало большое влияние на его будущее.

Сотрудничество с Куком [ править ]

Г-н Кук был офицером мадрасской армии, который, находясь дома в отпуске, посещал лекции по анатомии в Гейдельбергском университете , где 6 марта 1836 года он стал свидетелем демонстрации с телеграфом профессора Георга Вильгельма Мунке , и был так впечатлен его важностью, что отказался от медицинских исследований и посвятил все свои усилия работе по внедрению телеграфа. Вскоре после этого он вернулся в Лондон и смог продемонстрировать телеграф с тремя иглами в январе 1837 года. Чувствуя недостаток научных знаний, он проконсультировался с Майклом Фарадеем и Питером Марком Роже (в то время секретарем Королевского общества), последний из которых прислал его к Уитстону.

Во время второго интервью г-н Кук сказал Уитстону о своем намерении выпустить рабочий телеграф и объяснил свой метод. Уитстон, согласно его собственному заявлению, заметил Куку, что этот метод не действует, и создал свой собственный экспериментальный телеграф. Наконец, Кук предложил им вступить в партнерство, но Уитстон поначалу не хотел этого делать. Он был хорошо известным ученым и намеревался опубликовать свои результаты, не пытаясь извлечь из них выгоду. Кук, с другой стороны, заявил, что его единственной целью было заработать состояние на этой схеме. В мае они согласились объединить свои силы, Уитстон внес свой вклад в науку, а Кук - в административный талант. Партнерский договор был датирован 19 ноября 1837 года. На их изобретения был получен совместный патент, в том числе напятиигольный телеграф Уитстона ^[9] и сигнализация срабатывала с помощью реле, в котором ток, погружая иглу в ртуть, замыкал локальную цепь и освобождает фиксатор часового механизма.

Пятиигольный телеграф, созданный в основном, если не полностью, благодаря Уитстону, был подобен телеграфу Шиллинга и основывался на принципе, сформулированном Андре-Мари Ампером.- то есть ток подавался в линию, замыкая цепь батареи с помощью замыкающего и размыкающего ключа, а на другом конце он проходил через катушку провода, окружающую магнитную иглу, которая могла свободно вращаться вокруг ее центра. В зависимости от того, какой полюс батареи прикладывался к леске с помощью ключа, ток отклонял иглу в ту или иную сторону. Было пять отдельных контуров, приводящих в действие пять разных игл. Последние поворачивались рядами по центру циферблата в форме ромба, а буквы алфавита располагались на нем таким образом, что на букву буквально указывал ток, отклоняющий к себе две иглы.

Ранние установки [ править ]

Экспериментальная линия с шестым обратным проводом была проложена между конечной остановкой Юстон и станцией Камден-Таун на лондонской и Северо-Западной железной дороге 25 июля 1837 года. Фактическое расстояние составляло всего полмили (2,4 км), но запасное. в цепь был вставлен провод, чтобы увеличить ее длину. Суд состоялся поздно вечером. Мистер Кук руководил Кэмден-таун, а г-н Роберт Стивенсони другие джентльмены смотрели; Уитстон сидел за своим инструментом в маленькой темной комнатушке, освещенной сальной свечой, недалеко от кассы в Юстоне. Уитстон отправил первое сообщение, на которое Кук ответил, и `` никогда, - сказал Уитстон, - я не испытывал такого беспокойного ощущения раньше, как когда, оставшись один в тихой комнате, я услышал щелчок иголок, и когда я начал писать слова , Я чувствовал, что все масштабы изобретения объявлены осуществимыми без всяких придирок и споров ».

Однако, несмотря на этот судебный процесс, руководители железной дороги безразлично отнеслись к «новомодному» изобретению и потребовали его удаления. Однако в июле 1839 года он был одобрен Великой Западной железной дорогой , и линия была построена от конечной станции Паддингтон до железнодорожной станции Вест-Дрейтон на расстоянии тринадцати миль (21 км). Часть проволоки сначала была проложена под землей, но впоследствии вся ее подняли на столбах вдоль линии. В конечном итоге их кругооборот был расширен до Слаув 1841 году и был публично представлен в Паддингтоне как чудо науки, способное передавать пятьдесят сигналов на расстояние 280 000 миль в минуту (7500 км / с). Плата за вход составляла шиллинг (0,05 фунта стерлингов), и в 1844 году один увлеченный наблюдатель записал следующее:

"Он идеально подходит от конечной остановки Грейт-Вестерн до Слау - то есть восемнадцати миль; провода в одних местах проходят под землей в трубах, а в других - высоко в воздухе, что, по его словам, в последний раз далеко. лучший план. Мы спросили, не повлияла ли погода на провода, но он сказал, что нет; сильная гроза может вызвать звонок, но не более того. Нас отвели в маленькую комнату (мы миссис Драммонд, мисс Филипс, Гарри Кодрингтон и меня - а потом Милманов и мистера Рича), где было несколько деревянных ящиков с разными типами телеграфов. Каждое слово записывалось по- разному , и поскольку каждая буква по очереди помещалась в определенное положение, механизм заставлял электрический ток течь. пробегвниз по линии, где письмо показывалось в Слау, с помощью какого механизма он не мог попытаться объяснить. После каждого слова из Слау приходил знак, означающий «Я понимаю», который, безусловно, приходил менее чем через одну секунду после конца слова ... Другой печатает сообщения, которые оно приносит, так что, если никто не обратил внимания на звонок, .... сообщение не пропадет. Это происходит из-за того, что электрическая жидкость заставляет небольшой молоток ударять по представившейся букве, поднятая буква ударяется о разную писчую бумагу (новое изобретение, черная бумага, которая при нажатии оставляет несмываемую черную отметку). означает, что отпечаток остается на белой бумагепод. Это было самое изобретательное из всех и, очевидно, любимое блюдо мистера Уитстона ; он был очень добродушен в объяснении, но сам понимает это настолько хорошо, что не может почувствовать, как мало мы об этом знаем, и идет слишком быстро, чтобы такой невежественный народ не мог следовать за ним во всем. Миссис Драммонд сказала мне, что он замечателен своей быстротой, с которой он думает, и своей изобретательностью; он изобретает так много вещей, что не может воплотить половину своих идей в жизнь , но оставляет их на усмотрение и использование другими, которые заслуживают их уважения » ^[10].

Общественное внимание и успех [ править ]

Общественность приняла новое изобретение после поимки убийцы Джона Тэуэлла , который в 1845 году стал первым человеком, арестованным в результате применения телекоммуникационных технологий. В том же году Уитстон представил две усовершенствованные формы устройства, а именно «одинарный» и «двойной» игольчатые инструменты, в которых сигналы подавались последовательными отклонениями игл. Из них до сих пор используется одноигольный инструмент, для которого требуется только одна проволока. ^{[ необходима цитата ]}

О развитии телеграфа можно судить по двум фактам. В 1855 году о смерти императора Николая в Санкт-Петербурге около часа дня было объявлено в Палате лордов несколько часов спустя. Результат «Дубов» 1890 года был получен в Нью-Йорке через пятнадцать секунд после того, как лошади прошли победный пост.

Различия с Куком [ править ]

В 1841 году между Куком и Уитстоном возникла разница в доле каждого в честь изобретения телеграфа. Вопрос был передан в арбитраж известного инженера Марка Исамбара Брунеля.от имени Кука и профессора Даниэля из Королевского колледжа, изобретателя батареи Даниэля, со стороны Уитстона. Они наградили Кука заслугой за то, что он представил телеграф как полезное предприятие, обещающее иметь национальное значение, а Уитстону - за то, что он своими исследованиями подготовил публику к его принятию. В заключение они сказали: «Именно благодаря совместным усилиям двух джентльменов, столь хорошо подготовленных для взаимопомощи, мы должны приписать быстрый прогресс, достигнутый этим важным изобретением за пять лет с тех пор, как они были связаны». Решение, пусть и нечеткое, объявляет игольчатый телеграф совместным производством. Если он в основном был изобретен Уитстоном, то в основном он был введен Куком.Их соответствующие доли в предприятии можно сравнить с долями автора и его издателя, если бы не тот факт, что сам Кук имел долю в фактическом произведении изобретения.

Дальнейшие работы над телеграфами [ править ]

В период с 1836 по 187 год Уитстон много думал о подводных телеграфах, и в 1840 году он дал показания Железнодорожному комитету Палаты общин о целесообразности строительства предлагаемой линии от Дувра до Кале . Он даже сконструировал оборудование для изготовления и прокладки кабеля. Осенью 1844 года с помощью мистера Дж. Д. Ллевеллина он погрузил отрезок изолированного провода в залив Суонси и через него передал сигнал с лодки на маяк Мамблз. В следующем году он предложил использовать гуттаперчу для покрытия предполагаемого провода через Ла-Манш .

В 1840 году Уитстон запатентовал алфавитный телеграф или «инструмент Уитстона ABC», который двигался шаг за шагом и отображал буквы сообщения на циферблате. Тот же принцип был использован в его типографском телеграфе, запатентованном в 1841 году. Это был первый аппарат, печатавший телеграммы шрифтом. Он работал по двум схемам, и по мере того, как тип вращался, молоток, приводимый в действие током, нажимал нужную букву на бумаге.

Введение телеграфа продвинулось настолько далеко, что 2 сентября 1845 года была зарегистрирована компания Electric Telegraph Company , и Уитстон по договору о партнерстве с Куком получил сумму в 33000 фунтов стерлингов за использование их совместных изобретений.

В 1859 году Уитстон был назначен Советом по торговле докладывать об атлантических кабелях, а в 1864 году он был одним из экспертов, консультировавших Atlantic Telegraph Company по вопросам строительства успешных линий 1865 и 1866 годов.

В 1870 году электрические телеграфные линии Соединенного Королевства, обслуживаемые различными компаниями, были переданы почтовому отделению и переданы под контроль правительства.

Уитстон изобрел автоматический передатчик., в котором сигналы сообщения сначала вырезаются на полосе бумаги, которая затем пропускается через отправляющий ключ и управляет сигнальными токами. Заменив механизм руки при отправке сообщения, он смог передать телеграфом около 100 слов в минуту, что в пять раз превышает обычную скорость. В службе почтового телеграфа этот аппарат используется для отправки телеграмм прессе, и в последнее время он был настолько усовершенствован, что теперь сообщения отправляются из Лондона в Бристоль со скоростью 600 слов в минуту и ​​даже 400 слов в минуту между Лондоном. и Абердин. В ночь на 8 апреля 1886 года, когда г-н Гладстон представил свой законопроект о самоуправлении в Ирландии, 100 передатчиков Уитстона передали с центральной станции Сен-Мартен-ле-Гран не менее 1 500 000 слов.План отправки сообщений бегущей полосой бумаги, которая приводит в действие клавишу, был первоначально запатентован Бэйном в 1846 году; но Уитстон, которому помогал г-н Огастес Стро, опытный механик и способный экспериментатор, был первым, кто претворил эту идею в жизнь. Эту систему часто называют перфоратором Уитстона.^[11] и является предшественником ленты тикеров фондового рынка ^[12]

Оптика [ править ]

Стереопсис был впервые описан Уитстоном в 1838 году. ^[13] В 1840 году он был награжден Королевской медалью Королевского общества за объяснение бинокулярного зрения , исследование, которое привело его к созданию стереоскопических рисунков и построению стереоскопа . Он показал, что наше впечатление солидности достигается за счет комбинации в уме двух отдельных изображений объекта, сделанных обоими нашими глазами с разных точек зрения. Таким образом, в стереоскопе, состоящем из линз или зеркал, две фотографии одного и того же объекта, сделанные с разных точек, объединяются таким образом, чтобы объект выделялся твердым аспектом. Сэр Дэвид Брюстер улучшил стереоскоп, отказавшись от зеркал и приведя его в существующую форму с линзами.

« Псевдоскоп » (Уитстон придумал термин от греческого ψευδίς σκοπειν) был введен в 1852 году ^[14] и в некотором роде противоположен стереоскопу, поскольку заставляет твердый объект казаться пустым, а более близкий - быть дальше; таким образом, бюст кажется маской, а дерево, растущее за окном, выглядит так, как если бы оно росло внутри комнаты. Его цель состояла в том, чтобы проверить его теорию стереозрения и провести исследования того, что теперь будет называться экспериментальной психологией.

Время измерения [ править ]

В 1840 году Уитстон представил свой хроноскоп для измерения минутных интервалов времени, который использовался для определения скорости пули или прохождения звезды. В этом устройстве электрический ток приводил в действие электромагнит, который отмечал момент происшествия с помощью карандаша на движущейся бумаге. Говорят, что он был способен различать 1/7300 доли секунды (137 микросекунд) и время, необходимое телу, чтобы упасть с высоты в один дюйм (25 мм).

26 ноября 1840 года он выставил свои электромагнитные часы в библиотеке Королевского общества и предложил план распределения точного времени со стандартных часов по ряду местных хронометров. Их цепи должны были быть наэлектризованы с помощью ключа или контактного устройства, приводимого в действие оправкой эталона, а их руки должны были корректироваться с помощью электромагнетизма. Следующий январь Александр Бейнполучил патент на электромагнитные часы и впоследствии поручил Уитстону перенять его идеи. Похоже, что Бейн работал механистом у Уитстона с августа по декабрь 1840 года, и он утверждал, что в то время он передал Уитстону идею электрических часов; но Уитстон утверждал, что он экспериментировал в этом направлении в течение мая. Бэйн также обвинил Уитстона в краже его идеи электромагнитного печатного телеграфа; но Уитстон показал, что этот прибор был всего лишь модификацией его собственного электромагнитного телеграфа.

В 1840 году Александр Бейн рассказал редактору журнала «Механика» о своих финансовых проблемах. Он представил его сэру Чарльзу Уитстону. Бэйн продемонстрировал свои модели Уитстону, который, когда его спросили, сказал: «О, мне не следует беспокоиться о дальнейшем развитии этих вещей! В них нет будущего». ^{[ необходима цитата ]}Три месяца спустя Уитстон продемонстрировал Королевскому обществу электрические часы, заявив, что это его собственное изобретение. Однако Bain уже подал заявку на патент на него. Уитстон пытался заблокировать патенты Bain, но потерпел неудачу. Когда Уитстон организовал парламентский акт об учреждении компании Electric Telegraph Company, Палата лордов вызвала Бейна для дачи показаний и в конечном итоге вынудила компанию выплатить Бейну 10 000 фунтов стерлингов и дать ему работу в качестве менеджера, в результате чего Уитстон ушел в отставку.

Полярные часы [ править ]

Одним из самых гениальных устройств Уитстона были «Полярные часы», выставленные на заседании Британской ассоциации в 1848 году. Они основаны на факте, открытом сэром Дэвидом Брюстером , что свет неба поляризован в плоскости под углом. девяноста градусов от положения солнца. Отсюда следует, что, обнаружив эту плоскость поляризации и измерив ее азимут относительно севера, можно определить положение солнца, хотя и ниже горизонта, и получить видимое солнечное время.

Часы состояли из подзорной трубы с призмой Николя (двойного изображения) для окуляра и тонкой пластинки селенита для прицельного стекла. Когда трубка была направлена ​​на Северный полюс, то есть параллельно оси Земли, и призма окуляра поворачивалась до тех пор, пока не исчезал цвет, угол поворота, показанный указателем, перемещающимся вместе с призмой по градуированной конечности , дал час дня. Устройство мало пригодно в стране, где часы надежны; но он был частью оборудования северной полярной экспедиции 1875–1876 годов под командованием капитана Нареса.

Мост Уитстона [ править ]

В 1843 году Уитстон представил Королевскому обществу важный документ, озаглавленный «Отчет о нескольких новых процессах определения констант вольтовой цепи». Он содержал экспозицию хорошо известных весов для измерения электрического сопротивления проводника, которые до сих пор называются мостом Уитстона или весами, хотя они были впервые изобретены Сэмюэлем Хантером Кристи из Королевской военной академии в Вулвиче, который опубликовал об этом в « Philosophical Transactions» за 1833 год. ^[15] Этим методом пренебрегали, пока Уитстон не обратил на него внимание. ^[16]

Его статья изобилует простыми и практичными формулами для расчета токов и сопротивлений по закону Ома . Он ввел единицу сопротивления, а именно фут медной проволоки весом сто гран (6,5 г), и показал, как ее можно применить для измерения длины проволоки по ее сопротивлению. За свою работу он был награжден Обществом медалью. ^[17] В том же году он изобрел устройство, которое позволяло регистрировать показания термометра или барометра на расстоянии с помощью электрического контакта, создаваемого ртутью. Звуковой телеграф, в котором сигналы подавались ударами колокола, также был запатентован Куком и Уитстоном в мае того же года.

Криптография [ править ]

Замечательная изобретательность Уитстона проявилась также в изобретении шифров. Он был ответственен за тогдашний необычный шифр Playfair , названный в честь его друга лорда Playfair . Он использовался вооруженными силами нескольких стран, по крайней мере, во время Первой мировой войны, и, как известно, использовался во время Второй мировой войны британскими спецслужбами. ^[18]

Первоначально он был устойчив к криптоанализу, но со временем были разработаны методы его взлома. Он также принимал участие в интерпретации шифровальных рукописей в Британском музее. Он изобрел криптограф или машину для превращения сообщения в шифрование, которое можно было интерпретировать, только поместив шифровальщик в соответствующую машину, настроенную для его расшифровки.

Как математик-любитель , Уитстон опубликовал математическое доказательство в 1854 году (см. Куб (алгебра) ).

Электрические генераторы [ править ]

В 1840 году Уитстон представил свою магнитоэлектрическую машину для генерации непрерывных токов.

4 февраля 1867 года он опубликовал принцип реакции в динамо-электрической машине в статье для Королевского общества; но г-н Сименс сообщил об идентичном открытии десятью днями ранее, и обе статьи были прочитаны в один день.

Впоследствии выяснилось, что Вернер фон Сименс , Самуэль Альфред Варлей и Уитстон независимо друг от друга пришли к этому принципу с разницей в несколько месяцев. Варлей запатентовал его 24 декабря 1866 года; Сименс обратил на это внимание 17 января 1867 года; и Уитстон продемонстрировал его в действии в Королевском обществе в указанную дату.

Споры по поводу изобретения [ править ]

Уитстон на протяжении всей своей жизни был вовлечен в различные споры с другими учеными относительно своей роли в различных технологиях, и иногда казалось, что ему доверяют больше, чем он должен. Помимо упомянутых выше Уильяма Фотергилла Кука , Александра Бэйна и Дэвида Брюстера , в их число также входил Фрэнсис Рональдс из обсерватории Кью . Многие ошибочно полагали, что Уитстон создал прибор для наблюдения за атмосферным электричеством, который Рональдс изобрел и разработал в обсерватории в 1840-х годах, а также установил там первые автоматические записывающие метеорологические приборы (см., Например, Howarth, p158). ^{[19] [20]}

Личная жизнь [ править ]

Уитстон женился на Эмме Уэст, старой деве, дочери умершего Джона Гука Уэста, в Крайст-Черч, Мэрилебон , 12 февраля 1847 года. Брак был заключен по лицензии. ^[21]

См. Также [ править ]

• Уильям Фотергилл Кук
• Телеграф Кука и Уитстона
• Оливер Хевисайд

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Научные труды сэра Чарльза Уитстона (1879 г.)
• Эта статья включает текст из книги «Герои телеграфа » Джона Манро (1849–1930) в 1891 году, которая теперь находится в открытом доступе и доступна на этом сайте..

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Чарльза Уитстона .

В Wikisource есть оригинальные работы, написанные Чарльзом Уитстоном или о нем.

• Цитаты, связанные с Чарльзом Уитстоном в Wikiquote
• Биографические материалы в веб-архиве Pandora
• Биографический очерк в Институте технологий обучения
• Могила в Кенсал-Грин, Лондон
• Чарльз Уитстон из Cyber ​​Philately
• Чарльз Уитстон в Открытой библиотеке