Edison kłamał. Wszyscy inni „geniusze” też. Przedstawiamy zapomnianych twórców wielkich wynalazków

Telegraf związał się w zbiorowej świadomości z nazwiskiem Samuela Morse’a. W rzeczywistości historia elektrycznej komunikacji na odległość sięga o wiele głębiej w przeszłość. Podobnie wygląda sytuacja z żarówką, powszechnie łączoną z Thomasem Edisonem.

Z kolei radio, którego wynalezienie przypisuje się kilku różnym osobom, a najczęściej Guglielmowi Marconiemu, do dziś bywa powodem gorących dyskusji pomiędzy zwolennikami poszczególnych wersji wydarzeń.

Elektryzujący eksperyment

W 1746 roku 180 gwardzistów Ludwika XV stanęło w Galerii Zwierciadlanej pałacu w Wersalu, trzymając się za ręce w obecności króla i dworu. To niecodzienne wydarzenie było częścią eksperymentu, przeprowadzonego przez Jeana-Antoine’a Nolleta. Celem uczonego było oszacowanie prędkości ładunków elektrycznych.

Galeria Zwierciadlana w Wersalu – oprawa godna przełomowych eksperymentów naukowych. Czy złagodziła ból żołnierzy użytych w roli królików doświadczalnych? (fot. Myrabella, CC BY-SA 3.0).

W tym celu poraził nieszczęsnych żołnierzy prądem. Gdy jeden z nich dotknął elektrody butelki lejdejskiej (rodzaj prymitywnego kondensatora), wszyscy jednocześnie doznali elektrycznego szoku. Oznaczało to, że elektryczność przemieszcza się na tyle szybko, by ludzkie zmysły nie były w stanie dostrzec żadnego opóźnienia.

Doświadczenie Nolleta zapoczątkowało długą serię prac nad wykorzystaniem elektryczności do przesyłania informacji. Propozycja skonstruowania telegrafu elektrostatycznego została po raz pierwszy zaprezentowana już w połowie XVIII wieku, w 1753 roku na łamach edynburskiego czasopisma „Scots Magazine”.

Wedle koncepcji przedstawionej przez anonimowego autora, ładunki elektryczne miały być przenoszone przewodami do stacji odbiorczej, powodując przyciąganie kawałków papieru z naniesionymi literami. Do końca wieku podejmowano kilka prób zbudowania takiego urządzenia, jednak dostępne wówczas środki techniczne nie pozwalały na skonstruowanie funkcjonalnego telegrafu.

Wiadomość w akwarium

Sytuacja poprawiła się po wynalezieniu prymitywnego ogniwa galwanicznego przez Alessandro Voltę w 1800 roku. Urządzenie wytwarzało silny prąd elektryczny, który mógł być przesyłany przewodami na duże odległości. Wciąż nie istniały jednak przyrządy, które pozwoliłyby w wygodny sposób odczytać wiadomość zakodowaną w impulsach elektrycznych.

Telegraf Samuela Thomasa von Sömmerringa (rys. domena publiczna).

W 1809 roku Samuel Thomas Sömmerring zademonstrował telegraf wykorzystujący w tym celu elektrolizę wody. Jego aparat miał formę szklanego akwarium, w którym zanurzony był zestaw elektrod z przypisanymi literami alfabetu. Pod wpływem elektryczności wokół elektrody wytrącały się bąbelki wodoru.

System ten nie nadawał się jednak do praktycznego zastosowania, głównie z uwagi na konieczność prowadzenia osobnego przewodu dla każdej litery, co podnosiło koszt budowy linii.

Magnetyczna igła

Przełom dokonał się w roku 1820, gdy duński fizyk Hans Christian Ørsted zaobserwował odchylenie magnetycznej igły umieszczonej w pobliżu przewodu, przez który płynął prąd. W 1832 roku odkrycie to zainspirowało Pawła Szylinga, dyplomatę pełniącego służbę w rosyjskiej ambasadzie w Monachium.

Wynalazca zbudował telegraf, który przesyłał wiadomość zakodowaną w ruchach igły magnetycznej. W rok później, w Getyndze z podobnym urządzeniem eksperymentowali Carl Friedrich Gauss i Wilhelm Weber.

W 1837 roku konstrukcja telegrafu została dopracowana przez Anglików: Williama Cooke’a i Charlesa Wheatstone’a. Zastosowali oni zestaw pięciu magnetycznych igieł, umieszczonych na romboidalnej tarczy z naniesionymi literami alfabetu. Zestaw przełączników umożliwiał manipulowanie parą igieł po drugiej stronie linii tak, aby wskazywały na konkretną literę.

Był to pierwszy telegraf, który znalazł komercyjne zastosowanie. Wykorzystano go w 1838 roku do obsługi ruchu kolejowego pomiędzy stacjami Paddington i West Drayton. Największą wadą urządzenia była konieczność łączenia stacji aż sześcioma przewodami.

Telegraf Williama Fothergilla Cooke’a I Charlesa Wheatstone’a (fot. Geni, CC BY-SA 4.0).

Tej wady pozbawiony był telegraf Samuela Morse’a, opracowany w tym samym czasie po drugiej stronie Atlantyku. Aparat potrzebował tylko dwóch przewodów, jednak zostało to okupione znacznie trudniejszą obsługą. Operator musiał znać specjalny alfabet, złożony z kropek i kresek kreślonych na papierowej taśmie.

Na falach eteru

Istnienie fal elektromagnetycznych zostało przewidziane przez Jamesa Clerka Maxwella w połowie lat sześćdziesiątych XIX wieku. W listopadzie 1886 roku potwierdził je ostatecznie eksperyment przeprowadzony przez Heinricha Hertza, dwudziestopięcioletniego fizyka z politechniki w Karlsruhe.

Zastosowana aparatura nadawcza miała niewielki zasięg, a przyrząd użyty do detekcji fal był daleki od doskonałości, toteż uczony nie widział praktycznego zastosowania dla swojego odkrycia. Jego sukces wywołał jednak poruszenie w świecie nauki, a liczni naśladowcy rozpoczęli własne eksperymenty na tym polu. Sam Hertz nie doczekał zapoczątkowanego przez siebie przewrotu w technice – zmarł przedwcześnie w 1894 roku.

Sukces miał wielu ojców

W kilka miesięcy później odkryte przez Niemca fale zostały po raz pierwszy użyte do przesłania wiadomości telegraficznej. Dokonał tego angielski fizyk, Sir Oliver Lodge, w trakcie jednego ze swoich wykładów w British Association.

Było to możliwe dzięki udoskonalonej wersji koherera – czułego detektora fal, opracowanego cztery lata wcześniej przez Édouarda Branly’ego. Lodge nie dostrzegł jednak w swojej aparaturze finansowego potencjału i nie zdążył na czas wystąpić o patent. Był przede wszystkim uczonym, a nie przedsiębiorcą.

Oliver Lodge (z prawej) w czasie pierwszej radiowej transmisji telegraficznej (fot. domena publiczna).

W Rosji koherera użył Aleksander Popow, budując w 1895 roku urządzenie przeznaczone do odbioru fal wytwarzanych przez wyładowania atmosferyczne. Zbliżająca się burza uruchamiała dzwonek elektryczny zainstalowany w pracowni badacza. W kolejnych latach Popow pracował nad przesyłaniem depesz telegraficznych drogą radiową.

W tym samym czasie, w Stanach Zjednoczonych Nikola Tesla eksperymentował z łącznością radiową i techniką prądów wielkiej częstotliwości. Prace te miały fundamentalne znaczenie dla późniejszego rozwoju radiotechniki. W 1898 roku duże poruszenie wywołała przeprowadzona przez Teslę prezentacja zdalnie sterowanego modelu łodzi.

Miano wynalazcy radia jest często mylnie przypisywane Włochowi Guglielmo Marconiemu. Rozpoczął on swoje eksperymenty na przełomie 1894 i 1895 roku jako student fizyki na Uniwersytecie w Bolonii. Wykorzystana przez niego aparatura składała się z tych samych elementów, których używali wcześniej m.in. Hertz i Lodge.

Urzędnicy brytyjskiej poczty sprawdzają radiotelegraf Marconiego (fot. Cardiff Council Flat Holm Project, CC BY 3.0).

Marconi zdołał na tyle zwiększyć zasięg łączności, że możliwe stało się komercyjne zastosowanie radiotelegrafu. W 1896 roku młody wynalazca wyjechał do Wielkiej Brytanii, gdzie uzyskał patent na swoje urządzenie. W rok później powołano do życia Wireless Telegrach and Signal Company, a korzyści oferowane przez nowy wynalazek dostrzegła brytyjska marynarka, co ostatecznie zagwarantowało Marconiemu sukces.

Początki światła elektrycznego

Pomysł wykorzystania elektryczności do oświetlania pomieszczeń pojawił się już na początku XIX stulecia. Fizyk Humphry Davy zademonstrował metodę wytwarzania jasnego łuku elektrycznego „płonącego” pomiędzy dwiema elektrodami.

Satyryczny rysunek przedstawiający jeden z wykładów Humphry’ego Davy’ego (akwaforta autorstwa Jamesa Gillraya, ze zbiorów Wellcome Library, no. 544797i, CC BY 4.0).

Od lat 40. XIX wieku podejmowano próby skonstruowania lampy w oparciu o to zjawisko, osiągając tylko częściowe sukcesy. Generowane światło było jasne i szybko męczyło wzrok, toteż nie nadawało się do oświetlania pomieszczeń. W dodatku elektrody wypalały się w ciągu zaledwie kilku godzin i musiały być wymieniane.

Eksperymentowano także z inną koncepcją. Wiedziano, że przewody wykonane z niektórych materiałów żarzą się pod wpływem prądu elektrycznego. Zbudowanie funkcjonalnej żarówki wymagało znalezienia substancji, która będzie świeciła dostatecznie jasno, nie przepalając się natychmiast.

Thomas Alva Edison na portrecie Abrahama Archibalda Andersona (domena publiczna).

Z uwagi na wysoką temperaturę drucik żarowy należało chronić przed utlenianiem, umieszczając go w szklanej bańce pozbawionej powietrza lub wypełnionej neutralnym gazem. Jedne z pierwszych eksperymentów na tym polu zostały przeprowadzone w 1840 roku przez Brytyjczyka Williama Grove’a.

Problem żarówki frapował uczonych przez kolejne cztery dekady, dopiero w 1878 został on rozwiązany niezależnie przez Anglika Josepha Swana i Amerykanina Thomasa Edisona. Doprowadziło to do kilkuletniej walki o prawa patentowe, zakończonej ostatecznie w 1883 roku porozumieniem i nawiązaniem między nimi współpracy.

Zakończenie

Większość wynalazków w historii powstała dzięki zaangażowaniu wielu ludzi. Byli wśród nich zarówno fizycy odkrywający prawa rządzące wszechświatem, inżynierowie konstruujący nowe urządzenia lub ich części składowe, jak również przedsiębiorcy odpowiedzialni za rynkowy sukces nowych rozwiązań technicznych. Do tej ostatniej kategorii należy dziś Elon Musk, przedstawiany czasem jako „nowy Edison”.

W popularnym dyskursie często wyolbrzymia się osiągnięcia niektórych z tych osób, a zupełne pomija innych. Niekiedy jest to motywowane względami politycznymi lub narodową dumą. Warto jednak pamiętać, że rzeczywistość zwykle jest dużo bardziej skomplikowana, a sukces – jak to zwykle bywa – ma wielu ojców.

Inspiracja:

Artykuł został zainspirowany książką Ashlee Vance’a pod tytułem Elon Musk. Biografia twórcy PayPal, Tesla, SpaceX (Znak Horyzont 2016).

Bibliografia:

1. Ken Beauchamp, History of telegraphy, Institution of Electrical Engineers, London 2001.
2. Andrzej Kajetan Wróblewski, Historia Fizyki. Od czasów najdawniejszych do współczesności, PWN, Warszawa 2009.
3. Bolesław Orłowski, Powszechna historia techniki, Wyd. Mówią Wieki, Warszawa 2010.
4. Tom Standage, The Victorian Internet. The remarkable story of the telegraph and the nineteenth century’s online pioneers, Walker and Co., New York 1998.