II. От барабанов — к телеграфу
Едва человек осознал себя homo sapience, он начал общаться с себе подобными не только посредством примитивных сигналов, принятых в животном мире, — звуковых, тактильных, в виде жестов-знаков и пр., но и передавать информацию с помощью устного языка — то есть сложило набора звуков, дающих в комбинации огромное количество вариантов, соответствующих определенным понятиям. Вначале появляются односложные и двусложные слова. Ими обозначаются понятия, с которыми человеку приходится сталкиваться повседневно: жить, пить, лить, бить, брать, дать, есть, рот, нос, лоб, дом, пол, нож, день, ночь; вода, еда, рука, нога, земля, луна и т. д.
Вероятно, введение и освоение новых лексических единиц сосуществовало с языком жестов, с помощью которого также можно было передать достаточно большое количество понятий, обозначающих предметы, явления или формы движения.
И сегодня мы нередко жестикулируем, передавая с помощью рук и пальцев определенные приличные и не очень приличные понятия, действия или эмоциональное отношение к сказанному. Любопытно, что у разных народов одно и то же понятие может выражаться совершенно разными жестами. Скажем, арабы в знак отрицания приподнимают голову, а когда хотят выразить категорическое несогласие, кусают ноготь большого пальца правой руки и резко вытягивают ее вперед. Малайцы выражают несогласие, просто опуская глаза. Японцы покачивают ладонь из стороны в сторону. Европейцы в аналогичных случаях мотают головой. А у болгар, как известно, этот жест наоборот означает согласие, а кивок головой — отрицание. У итальянцев вообще очень распространена активная жестикуляция, которая во многом добавляет эмоциональное содержание к сказанному словами.
Параллельно с развитием языка слов и языка жестов, которые применялись при непосредственном, близком контакте, человек начал постепенно осваивать также способы передачи информации на расстояние, используя для этого как звук, так и визуальные средства. Понятно, что в лесу или в горах использовались преимущественно звуковые сигналы, на открытой местности — сигналы костров или язык жестов. Скажем, находясь на большой дистанции друг от друга, члены одного племени общались с помощью различных знаков, комбинируя положение рук, количество показываемых пальцев и т.п. Каждый из таких знаков имел свое определенное значение. С помощью сочетания разных знаков можно было передавать достаточно обширную, необходимую для практических целей информацию.
В ночное время для этой цели использовались костры, количество и расположение которых также обозначало определенные понятия. Как рассказывает одна из античных легенд, огни костров, зажигаемых поочередно на вершинах гор и холмов, были увидены Клитемнестрой, супругой Агамемнона, возглавлявшего осаду Трои. Согласно договоренности, костры эти извещали о победе греков и падении Трои. Это событие произошло за две тысячи лет до нашей эры. Позже сигнальные огни стали широко использоваться во время военных действий римлянами, пунами и другими древними народами.
Для передачи одной и той же информации можно было использовать как визуальную, так и аудиальную информацию. Скажем, весть о вторжении вражеского племени можно было передать, как тремя ударами в барабан, так и дымами трех костров.
Сложная информация передавалась сочетанием различных знаков или сигналов. В литературе, например, описаны виды свистового языка, когда с помощью свиста разного тембра и разной продолжительности сообщалась довольно обширная информация и велись развернутые диалоги. Некоторые африканские племена с помощью гонга, способного издавать два или три разных тона, могли передавать более 150 различных смысловых фраз, извещающих о событиях в деревне (о чьей-либо смерти, рождении ребенка, свадьбе, появлении чужеземца и т.п.), а также наиболее важные сигналы в связи с какой-либо ситуацией (появление чужих людей, пожар, богатая добыча и т.п.). Но надо иметь в виду, что для адекватного восприятия передаваемой таким образом информации принимающему ее, как теперь говорят, реципиенту надо знать, что означает каждый из звуковых сигналов.
Персидский царь Кир, живший в VI веке до н.э. передавал более сложную информацию, используя для этой цели большое количество людей, расставленных по цепочке на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от силы их голоса. Эти крикуны передавали приказания царя в отдаленные регионы, если возникала какая-либо чрезвычайная ситуация. Но поскольку живых передающих устройств было очень много, то, думается, не обходилось без искажения информации, пока она достигала своего адресата. А возможно, Кир уже тогда открыл интуитивно закон необходимой избыточности информации и дублировал свои инструкции несколько раз.
Позже для передачи звуковых словесных сообщений стал использоваться рупор, что позволило увеличить расстояние между живыми передатчиками.
Со временем технология передачи сигналов на большие расстояния становилась все более изобретательной. Так, в 1794 году, когда шла война между Францией и Австрией, французам удалось наладить оптическую связь между Парижем и Лиллем, расстояние между которыми составляет более 200 км. Принцип этого своего рода оптического телеграфа состоял в том, что на расположенных в пределах видимости высоких мачтах крепились два сигнальных крыла. С помощью веревок каждое из крыльев приводилось в определенное положение, обозначая ту или иную букву алфавита. Получив соответствующий знак «телеграфисты» передавали его дальше, ставя крылья на своем столбе в соответствующее положение и т.д. За одну минут один такой знак проходил через 10-12 станций. И сообщение о победе французов достигло Парижа всего лишь за час.
Конечно, быстрее всего информация передается с помощью человеческой речи. Но до изобретения радио возможности транслировать человеческую речь на дальнее расстояние не было, и прибегали к самым разным способам передачи текста. Например, в сохранявшейся до последних пор на флоте сигнализации флажным семафором каждое положение рук сигнальщика соответствует одной букве. Но, конечно же, скорость передачи текста таким способом значительно уступает скорости передачи информации с помощью речи. Самый быстрый и искусный сигнальщик способен передать в минуту не более 60-70 знаков. А это в 20-25 раз медленней, чем речевое сообщение. Поэтому на флоте, параллельно с флажным семафором, используются сигналы, составленные из одного, двух или трех флагов. Каждый флаг или сочетание флагов соответствуют в этом случае целой фразе. То есть принцип передачи информации таким образом — идеографический. Сообщаемая «фраза», конечно же, должна быть стандартной и нести однозначное сообщение.
Первотолчком, послужившим в дальнейшем основанием для ряда величайших открытий девятнадцатого века, стало получение экспериментальным путем немецким физиком Генрихом Герцом (1857-1894) электромагнитных волн. Случилось это в 1888 году. В результате дальнейших опытов выяснилось, что электромагнитные волны во многом схожи со световыми волнами: и те, и другие распространяются прямолинейно, имеют свойство отражаться и преломляться, при прохождении через среду сопровождаются процессами дифракции, интерференции, дисперсии и пр. А главное — скорость распространения электромагнитных волн такая же, как скорость света — порядка 300000 км в сек.
Впервые догадка о волновой природе света была высказана в середине XVII века ученым Гюйгенсом. Но лишь спустя сто лет, в 1865 году английский физик Максуелл доказал, что свет — это не что иное, как электромагнитные волны весьма малой длины. Волны же, открытые Герцом, отличались от световых волн лишь большей длиной.
Способ передавать электромагнитные сигналы и записывать их на бумаге изобрел американец Сэмуэль Морзе (1791-1872). Морзе был в свое время довольно известным художником-портретистом. В Белом Доме по сей день висит портрет президента США Джеймса Монро кисти С.Морзе.
Случилось так, что в тот период, когда художник, находясь в столице, работал на портретом знаменитого генерала Лафайета, его жена, проживавшая в 500 км от Вашингтона, заболела и вскорости умерла. Известие об этом С.Морзе получил лишь 7 дней спустя. Горю и отчаянию художника не было предела. Его постоянно терзала мысль о том, что если бы он узнал о болезни жены раньше, то смог бы помочь ей или, в крайнем случае, быть рядом в последние минуты жизни любимого человека. Неустанно размышляя о том, как можно было бы преодолеть пространство и время, Морзе начал экспериментировать с магнитом и электричеством.
Первый самопишущий электромагнитный аппарат был сконструирован им в 1835 году. Передача сигналов в этом приборе производилась при помощи клопфера. Замыкание и размыкание ключа передавалось на приемный аппарат. Постоянный ток, проходя через электромагнит, передавался на якорь рычажка и то приподнимал, то опускал его конец. На конце же рычажка было прикреплено колесико, опущенное в корытце с краской. Приподнимаясь, колесико касалось движущейся на роликах бумажной ленты и оставляло на ней следы. Первая телеграмма, отправленная Морзе 24 мая 1844 года на довольно значительное расстояние, содержала четыре слова «What hath God wrought» (Это сделал Бог).
Заслугой Морзе стало не только изобретение телеграфного аппарата, но и специальной азбуки, которая получила со временем имя своего изобретателя. Комбинируя длинный и короткий сигналы, оставлявшие на ленте соответственно тире и точки, Морзе передал в такой закодированной форме все буквы английского языка. Фактически он предвосхитил одну из главных идей современной теории информации, а именно идею двоичного кода. Понимая, что для быстрой передачи информации в каждой букве не должно быть слишком много точек и тире, Морзе изобретательно комбинировал два знака, лишь в редких случаях доводя их общее количество до четырех. Проведя исследование частотного использования каждой из букв в английской речи, он дал самые короткие или удобные для запоминания и восприятия сигналы наиболее употребительным буквам. Скажем, буква «е» обозначалась одной точкой, «i» — двумя точками; буква «t» — одним тире, «т» — двумя; буква «а» — точкой и тире, и т.д. Зато редко встречающиеся в английских словах буквы получили наибольшее количество знаков: «z» — два тире, две точки; «q» — два тире, точка, тире; «х» — тире, две точки, тире.
Интуитивно Морзе действовал согласно так называемому закону минимизации усилий, сформулированному позже ученым Ципфом. Суть этого закона применительно к языку заключается в том, что наиболее употребительные слова имеют наименьшее количество знаков, либо имеют тенденцию со временем сокращаться или заменяться другим, более коротким словом. Скажем, в американском варианте английского языка сплошь и рядом в разговорном языке многие ходовые слова сокращаются до одного слога: вместо doctor — doc, вместо veterinar — vet, вместо professor — prof и т.д. То же происходит во французском (арраr вместо appartement, resto вместо restaurant, perso вместо personel и т.д.) и в других языках.
Спустя десять лет после первых опытов Морзе американский изобретатель Д.Юз в 1855 г. создает аппарат, который вместо кодированных знаков уже мог печатать понятные всем буквы алфавита, то есть это было предтечей телетайпа.
Новым средством коммуникации на расстоянии, еще в большей степени, чем телеграф, изменившем жизнь людей и стиль человеческого общения, стал телефон. Патент на это изобретение получил 7 марта 1876 года американский преподаватель школы глухонемых Александр Белл (1847 — 1922). Надо сказать, на приоритет в этой области претендовало несколько человек, прекрасно понимавших, насколько перспективно это техническое новшество. В частности, некто Э.Грей из Чикаго, чьи исследования как профессионального физика поддерживались правительством США, подавший заявку на патент на 2 часа позже Белла, затеял против Белла судебный процесс, и только после 600 с лишним слушаний судом было принято решение поставить в этом деле точку и признать официально автором изобретения Белла. Белл между тем не терял времени даром. После опытов по практическому применению своей аппаратуры он основал фирму «Белл телефон компани» и открыл в штате Коннектикут первую в мире телефонную станцию.
Поскольку телефонное дело считалось чисто техническим предприятием, то на первой телефонной станции работали исключительно молодые люди в жилетках. Они занимались тем, что соединяли абонента с вызываемым номером с помощью штепселя, к которому подсоединялся провод, так называемая «шнуровая пара». К началу 80-х годов в США уже насчитывалось 20 местных и несколько междугородных телефонных станций.
В Германии, где Белл не пользовался патентной защитой, на основе его изобретения стали выпускаться телефоны фирмы Сименс. Первая городская станция в Берлине открылась в 1881 г. В России же действовал патент Белла, за который приходилось платить немалые деньги.
Вы заметили, как часто изобретения в области коммуникации совершались лицами, не имевшими практически никакого отношения к науке и технике? То же самое произошло и с изобретением автоматической телефонной связи. Некто А.Стоуджер, работавший гробовщиком в Канзас-Сити, видя что его скорбный бизнес начал давать сбой, решил, что упадок спроса на его изделия связан с тем, что персонал телефонной станции сообщает содержание его разговоров конкурирующей фирме. Подозрительный гробовщик начал размышлять на тему, как бы сделать так, чтобы убрать невольного посредника, то есть людей, участвующих в соединении абонентов. В конце концов он изобрел искатель, позволявший абоненту осуществлять нужное соединение без телефониста, а с помощью номеронабирателя на своем аппарате. Идея автоматизированной связи постепенно совершенствовалась, развивалась, и к концу XX века была внедрена почти повсюду.