Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир - Стивен Джонсон

из которых произошло в физике, а другое – в анатомии. Приблизительно с 1500 года учёные работали над предположением, что звук распространяется в виде невидимых волн. К восемнадцатому веку в подробных книгах по анатомии было представлено строение человеческого уха, а также описано, каким образом звуковые волны проходят через слуховой проход и вызывают вибрации в барабанной перепонке. В 1850-х годах парижский типограф Эдуард-Леон Скотт де Мартенвиль случайно наткнулся на одну из тех книг и в результате загорелся интересом к биологии и физике звука.

Скотт де Мартенвиль изучал стенографию – способ письма посредством особых знаков и целого ряда сокращений, дающий возможность быстро записывать устную речь. В то время стенография являлась самой передовой формой технологии записи голоса; ни одна другая система не фиксировала устную речь с такой же точностью и скоростью. Когда Скотт посмотрел на подробные иллюстрации внутреннего уха, у него зародилась догадка: а что если процесс расшифровки человеческого голоса можно автоматизировать? Что было бы, если бы вместо человека, записывающего слова, появилось бы устройство, фиксирующее звуковые волны?

Скотт приступил к работе над устройством, пропускающим звуковые волны через рогообразный аппарат с пергаментной мембраной на конце. Волны вызывали вибрации в пергаменте, которые, в свою очередь, передавались на иглу, сделанную из жёсткой щетины свиньи. В результате игла оставляла полоски на странице, покрытой чёрной сажей от масляных ламп. Своё изобретение Скотт назвал «фоноавтографом».

Сегодня нам кажется очевидным, что звукозаписывающее устройство должно включать в себя функцию, позволяющую прослушивать запись. Но в 1850-х годах эта идея не была интуитивно понятной. И дело не столько в том, что Скотт забыл или не смог изобрести воспроизведение. Суть в том, что сама идея даже не приходила ему в голову. Он смотрел на звукозапись через призму стенографии, опираясь на колебания, а не на звучание. Учитывая, что с помощью стенографии человек читал любую записанную информацию, Скотт решил, что то же самое произойдёт и с фоноавтографом. Машина будет записывать звуковые волны человеческой речи, а люди научатся «читать» эти загогулины точно так же, как они научились читать стенографию.

Эдуард-Леон Скотт де Мартенвиль запатентовал фоноавтограф в марте 1857 года, за двадцать лет до того, как Томас Эдисон изобрёл фонограф.

В некотором смысле Скотт вовсе не пытался изобрести устройство для записи звука. Он хотел изобрести идеальный способ транскрипции. Вот только для того, чтобы её прочитать, нужно было выучить совершенно новый язык. К сожалению, наш нейронный инструментарий не включает в себя способность читать звуковые волны. Чтобы декодировать записанное аудио, нам пришлось бы преобразовать его обратно в звук и расшифровать посредством барабанной перепонки, а не сетчатки глаза.

Меня слышно?

В 1872 году другой изобретатель изменил первоначальный проект Скотта, включив в него ухо, взятое от трупа. В ходе своих изысканий он нашёл способ улавливать и передавать звук человеческого голоса по уже существовавшим телеграфным проводам. Этим изобретателем был Александр Грэхем Белл, который прославился благодаря телефону.

До появления телефона люди чаще всего общались друг с другом посредством почтовой службы, поэтому изобретение Белла произвело настоящую революцию. Телефон сократил огромные расстояния между нами и сблизил мир, даже несмотря на то, что первая трансатлантическая линия, по которой обычные граждане могли звонить из Северной Америки в Европу и наоборот, была проложена ещё только в 1956 году. Эта система могла обслуживать всего лишь двадцать четыре одновременных звонка. Вот такая пропускная способность для объединённого населения в несколько сотен миллионов человек на двух континентах: два десятка одновременных межатлантических разговоров.

Невидимое становится слышимым

Вероятно, самым значимым наследием телефона стала инновационная организация, выросшая на его основе: Bell Labs – исследовательская группа, первоначально созданная Александром Грэмом Беллом в 1880-х годах. Bell Labs сыграла решающую роль в разработке почти всех основных технологий двадцатого века. Радиоприёмники, вакуумные лампы, транзисторы, телевизоры, солнечные батареи, коаксиальные кабели, лазерные лучи, микропроцессоры, компьютеры, сотовые телефоны, оптика – все эти важнейшие инструменты современной жизни возникли благодаря идеям, первоначально созданным в Bell Labs. Не зря её называли «фабрикой идей».

Александр Грэм Белл (1847–1922), пишет за своим столом в своем кабинете в Вашингтоне, 1913. Белл считал, что телефон будут использовать с целью трансляции живой музыки. По его задумке оркестр должен был выступать на одном конце линии, а слушатели – наслаждаться музыкой через телефонный динамик. Точно так же, как и Эдисон со своим фонографом, Белл предполагал, что телефонное устройство станет средством коммуникации. Он верил, что люди будут отправлять звуковые письма, записанные на восковом цилиндре фонографа. Что ж, конечный результат этих двух легендарных изобретателей оказался полной противоположностью первоначальных идей.

Когда человек говорил в трубку, звуковые волны превращались в электрические импульсы, а потом, уже на другом конце, снова становились звуковыми волнами.

С появлением телефона мы переступили важнейший порог в истории технологии: компонент физического мира, в данном случае звук, был представлен в виде электрической энергии. Преобразуясь в электрическую энергию, звуковые волны смогли преодолевать огромные расстояния с поразительной скоростью. Вот только назвать этот процесс безошибочным было нельзя. Перемещаясь из города в город по медным проводам, электрические импульсы подвергались затуханию, потере сигнала и шуму. Усилители, как мы позже увидим, помогали бороться с проблемой и улучшали сигналы по мере их прохождения. И всё же главной целью считался чистый сигнал, не ухудшающийся по мере прохождения импульсов по телефонной сети. Интересно, что путь, который в конечном итоге привёл к этой цели, начался с другой задачи: не сделать звучание голосов чистым, а сохранить переговоры в тайне.

Кто звонит?

Во время Второй мировой войны легендарный британский математик Алан Тьюринг и А. Б. Кларк из Bell Labs работали над созданием защищённой линии связи. Система под кодовым названием SIGSALY записывала звуковую волну двадцать тысяч раз в секунду, но вместо того, чтобы преобразовывать запись в электрический сигнал или канавку в восковом цилиндре, она превращала информацию в числа, кодируя её в цифровой форме на двоичном языке нулей и единиц – языке, который используют все современные компьютеры.

Впервые о возможностях цифрового программирования узнали викторианский изобретатель Чарльз Бэббидж и его соратница Ада Лавлейс. В 1830-х годах Бэббидж создал устройство под названием «Аналитическая машина», которую многие считают первым программируемым компьютером. А вот Лавлейс, будучи блестящим математиком в эпоху, когда молодым женщинам активно препятствовали изучать