تلغراف كوك وويتستون

كان تلغراف كوك وويتستون نظام تلغراف كهربائي مبكر يعود تاريخه إلى ثلاثينيات القرن التاسع عشر اخترعه المخترع الإنجليزي ويليام فوثرجيل كوك والعالم الإنجليزي تشارلز ويتستون . كان شكلًا من أشكال التلغراف الإبري ، وأول نظام تلغراف يتم وضعه في الخدمة التجارية. يتكون جهاز الاستقبال من عدد من الإبر التي يمكن تحريكها بواسطة ملفات كهرومغناطيسية للإشارة إلى الحروف الموجودة على لوحة. وقد أعجب بهذه الميزة المستخدمون الأوائل الذين لم يكونوا راغبين في تعلم الرموز، وأصحاب العمل الذين لم يرغبوا في الاستثمار في تدريب الموظفين.

في الأنظمة اللاحقة، تم الاستغناء عن لوحة الحروف، وتم قراءة الرمز مباشرة من حركة الإبر. حدث هذا لأن عدد الإبر انخفض، مما أدى إلى رموز أكثر تعقيدًا. كان الدافع وراء التغيير هو الحاجة الاقتصادية لتقليل عدد أسلاك التلغراف المستخدمة، والتي كانت مرتبطة بعدد الإبر. أصبح التغيير أكثر إلحاحًا مع تدهور عزل بعض التركيبات المبكرة، مما تسبب في عدم صلاحية بعض الأسلاك الأصلية للاستخدام. كان النظام الأكثر نجاحًا لكوك وويتستون في النهاية هو نظام إبرة واحدة استمر في الخدمة حتى ثلاثينيات القرن العشرين.

لعبت برقية كوك وويتستون دورًا في القبض على القاتل جون تاويل . وبمجرد أن عُرف أن تاويل صعد إلى القطار المتجه إلى لندن، استُخدمت البرقية لإرسال إشارة إلى المحطة النهائية في بادينجتون واعتقاله هناك. وقد أحدثت حداثة هذا الاستخدام للتلغراف في مكافحة الجريمة قدرًا كبيرًا من الدعاية وأدت إلى زيادة القبول العام واستخدام التلغراف.

نشأت التلغراف من تعاون بين ويليام فوثرجيل كوك وتشارلز ويتستون ، المعروفين لدى تلاميذ المدارس من جسر ويتستون الذي يحمل نفس الاسم . لم يكن تعاونهما سعيدًا لأن أهدافهما اختلفت. كان كوك مخترعًا ورجل أعمال رغب في تسجيل براءات اختراعه واستغلال اختراعاته تجاريًا. من ناحية أخرى، كان ويتستون أكاديميًا لا يهتم بالمشاريع التجارية، وكان ينوي نشر نتائجه والسماح للآخرين بالاستفادة منها بحرية. ^[1] أدى هذا الاختلاف في النظرة في النهاية إلى نزاع مرير بين الرجلين حول مطالبات الأولوية للاختراع. تم رفع خلافاتهم إلى التحكيم مع تمثيل مارك إيزامبارد برونيل نيابة عن كوك وجون فريدريك دانييل نيابة عن ويتستون. اشترى كوك في النهاية حصة ويتستون مقابل الإتاوات. ^[2]

كان لدى كوك بعض الأفكار لبناء جهاز تلغراف قبل شراكته مع ويتستون واستشار العالم مايكل فاراداي للحصول على المشورة من الخبراء. في عام 1836، بنى كوك نظامًا تجريبيًا لقياس الكهرباء وجهاز تلغراف ميكانيكيًا يتضمن آلية عمل الساعة مع حاجز كهرومغناطيسي . ومع ذلك، فإن الكثير من المعرفة العلمية للنموذج الذي تم تطبيقه فعليًا جاء من ويتستون. تم التخلي عن أفكار كوك السابقة إلى حد كبير. ^[3]

في يناير 1837، اقترح كوك على مديري سكة حديد ليفربول ومانشستر تصميمًا لجهاز تلغراف ميكانيكي مكون من 60 رمزًا. ^[4] كان هذا معقدًا للغاية لأغراضهم؛ كانت الحاجة الفورية هي اتصال إشارة بسيط بين محطة ليفربول وبيت محرك النقل بالحبال في أعلى منحدر شديد الانحدار عبر نفق طويل خارج المحطة. كان النقل بالحبال إلى المحطات الرئيسية شائعًا في هذا الوقت لتجنب الضوضاء والتلوث، وفي هذه الحالة كان المنحدر شديد الانحدار بحيث لا يمكن للقاطرة الصعود دون مساعدة. كل ما كان مطلوبًا هو بضع إشارات بسيطة مثل إشارة إلى بيت المحرك لبدء السحب. طُلب من كوك بناء نسخة أبسط مع عدد أقل من الرموز، وهو ما فعله بحلول نهاية أبريل 1837. ^[5] ومع ذلك، قررت السكك الحديدية استخدام تلغراف هوائي مزود بصافرات بدلاً من ذلك. ^[6] بعد فترة وجيزة من ذلك، دخل كوك في شراكة مع ويتستون. ^[7]

في مايو 1837، حصل كوك وويتستون على براءة اختراع لنظام تلغراف يستخدم عددًا من الإبر على لوحة يمكن تحريكها للإشارة إلى أحرف الأبجدية. أوصت براءة الاختراع بنظام بخمس إبر، ولكن يمكن استخدام أي عدد من الإبر اعتمادًا على عدد الأحرف المطلوبة لترميزها. تم تركيب نظام بأربع إبر بين يوستون وكامدن تاون في لندن على خط سكة حديدية تم بناؤه بواسطة روبرت ستيفنسون بين لندن وبرمنغهام . تم عرضه بنجاح في 25 يوليو 1837. ^[8] كان هذا تطبيقًا مشابهًا لمشروع ليفربول. تم فصل العربات في كامدن تاون وسافرت تحت الجاذبية إلى يوستون. كان هناك حاجة إلى نظام للإشارة إلى غرفة المحرك في كامدن تاون لبدء سحب العربات مرة أخرى على المنحدر إلى القاطرة المنتظرة. كما هو الحال في ليفربول، تم رفض التلغراف الكهربائي في النهاية لصالح نظام هوائي بصافرات. ^[9]

حقق كوك وويتستون أول نجاح تجاري لهما مع تركيب التلغراف في عام 1838 على خط السكة الحديدية غريت ويسترن على مسافة 13 ميلاً (21 كم) من محطة بادينغتون إلى ويست درايتون . في الواقع، كان هذا أول تلغراف تجاري في العالم. ^[10] كان هذا نظامًا بخمس إبر وستة أسلاك ^[9] . تم تركيب الكابلات في الأصل تحت الأرض في قناة فولاذية. ومع ذلك، سرعان ما بدأت الكابلات في الفشل نتيجة لتدهور العزل. ^[11] كإجراء مؤقت، تم استخدام نظام الإبرتين مع ثلاثة من الأسلاك العاملة المتبقية تحت الأرض، والتي على الرغم من استخدام إبرتين فقط كان لديها عدد أكبر من الرموز. ^[12] نظرًا لأنه كان يجب تعلم الرمز الجديد، وليس مجرد قراءته من الشاشة، كانت هذه هي المرة الأولى في تاريخ التلغراف التي تتطلب مشغلي تلغراف ماهرين. ^[13]

عندما تم تمديد الخط إلى سلو في عام 1843، تم تركيب نظام إبرة واحدة وسلكين. ^[14] كما قام كوك بتغيير تشغيل الكابلات في أنابيب الرصاص المدفونة إلى نظام أقل تكلفة وأسهل في الصيانة لتعليق الأسلاك غير المعزولة على أعمدة من العوازل الخزفية، وهو النظام الذي حصل على براءة اختراعه، ^[15] والذي سرعان ما أصبح الطريقة الأكثر شيوعًا. ^[16] تم إجراء هذا التمديد على نفقة كوك الخاصة، حيث كانت شركة السكك الحديدية غير راغبة في تمويل نظام لا تزال تعتبره تجريبيًا. حتى هذه النقطة، أصر Great Western على الاستخدام الحصري ورفض إذن كوك لفتح مكاتب تلغراف عامة. أعطى اتفاق كوك الجديد للسكك الحديدية الاستخدام المجاني للنظام في مقابل حق كوك في فتح المكاتب العامة، وإنشاء خدمة تلغراف عامة لأول مرة. ^[17] تم فرض سعر ثابت (على عكس جميع خدمات التلغراف اللاحقة التي كانت تفرض رسومًا لكل كلمة) بقيمة شلن واحد ، لكن العديد من الأشخاص دفعوا هذا فقط لرؤية المعدات الغريبة. ^[18]

من هذه النقطة فصاعدًا، بدأ استخدام التلغراف الكهربائي في النمو على خطوط السكك الحديدية الجديدة التي تم بناؤها من لندن. تم تجهيز سكة حديد لندن وبلاك وول (تطبيق آخر يتم جره بالحبال) بتلغراف كوك وويتستون عندما تم افتتاحه في عام 1840، وتبعه العديد من التطبيقات الأخرى. ^[19] كانت المسافة المتضمنة في سكة حديد بلاك وول (أربعة أميال) بعيدة جدًا بالنسبة لإشارات البخار، وأيد المهندس روبرت ستيفنسون بشدة الحل الكهربائي. ^[20] في فبراير 1845، تم الانتهاء من خط بطول 88 ميلًا من ناين إلمز إلى جوسبورت على طول سكة حديد لندن وساوث ويسترن ، وهو أطول بكثير من أي خط آخر حتى ذلك الوقت. دفعت الأميرالية نصف تكلفة رأس المال و1500 جنيه إسترليني سنويًا لتلغراف خاص ذي إبرتين على هذا الخط لتوصيله بقاعدته في بورتسموث ، ليحل أخيرًا محل التلغراف البصري . ^[21] في سبتمبر 1845، شكل الممول جون لويس ريكاردو وكوك شركة التلغراف الكهربائي . اشترت هذه الشركة براءتي اختراع كوك وويتستون وأسست شركة التلغراف بقوة. في عام 1869، تم تأميم الشركة وأصبحت جزءًا من مكتب البريد العام . ^[22] أثبت التلغراف ذو الإبرة الواحدة نجاحًا كبيرًا في السكك الحديدية البريطانية، ولا يزال هناك 15000 جهاز قيد الاستخدام في نهاية القرن التاسع عشر. وظل بعضها في الخدمة في ثلاثينيات القرن العشرين. ^[23]

كان التلغراف كوك وويتستون مقتصرًا إلى حد كبير على المملكة المتحدة والإمبراطورية البريطانية. ومع ذلك، فقد استُخدم أيضًا في إسبانيا لفترة من الوقت. ^[24] بعد تأميم قطاع التلغراف في المملكة المتحدة، استبدل مكتب البريد ببطء الأنظمة المتنوعة التي ورثها، بما في ذلك تلغراف كوك وويتستون، بنظام تلغراف مورس. ^[25]

تم القبض على المشتبه به في جريمة القتل جون تاويل بعد استخدام رسالة برقية من سلاو إلى بادينغتون في الأول من يناير 1845. ويُعتقد أن هذا هو أول استخدام للتلغراف للقبض على قاتل. وكانت الرسالة:

لقد وقعت جريمة قتل في سالت هيل، وقد شوهد القاتل المشتبه به وهو يأخذ تذكرة من الدرجة الأولى إلى لندن بالقطار الذي غادر سلاو في الساعة 7:42 مساءً، وهو يرتدي زي كويكر ومعطفًا كبيرًا يصل طوله إلى قدميه تقريبًا، وهو في المقصورة الأخيرة من مقصورة الدرجة الثانية ^[26]

لم يدعم نظام كوك وويتستون علامات الترقيم أو الأحرف الصغيرة أو بعض الحروف. حتى نظام الإبرتين أغفل الحروف J وQ وZ؛ ومن هنا جاءت الأخطاء الإملائية في كلمتي "just" و"Quaker". تسبب هذا في بعض الصعوبات لمشغل الاستقبال في بادينغتون الذي طلب مرارًا وتكرارًا إعادة الإرسال بعد استلام KWA والذي افترض أنه خطأ. استمر هذا حتى اقترح صبي صغير السماح لمشغل الإرسال بإكمال الكلمة، وبعد ذلك تم فهمها. بعد وصوله، تبعه أحد المحققين إلى مقهى قريب وتم القبض عليه هناك. أعطى التغطية الصحفية لهذه الحادثة قدرًا كبيرًا من الدعاية للتلغراف الكهربائي وجعلته في مرمى البصر العام. ^[26]

كان اعتقال تاويل الذي حظي بتغطية إعلامية واسعة النطاق أحد حدثين جلبا التلغراف إلى اهتمام عام أكبر وأديا إلى استخدامه على نطاق واسع خارج إشارات السكك الحديدية. كان الحدث الآخر هو الإعلان عن ولادة ألفريد إرنست ألبرت ، الابن الثاني للملكة فيكتوريا ، عبر التلغراف . نُشر الخبر في صحيفة التايمز بسرعة غير مسبوقة بلغت 40 دقيقة بعد الإعلان. ^[27]

نظام كتلة الإشارة هو نظام أمان للقطارات يقسم المسار إلى كتل ويستخدم الإشارات لمنع دخول قطار آخر إلى كتلة حتى يغادر قطار موجود بالفعل في الكتلة. اقترح كوك النظام في عام 1842 في السكك الحديدية التلغرافية أو الطريق الواحد كطريقة أكثر أمانًا للعمل على خطوط مفردة . في السابق، كان فصل القطارات يعتمد على جدول زمني صارم فقط، والذي لم يكن قادرًا على مراعاة الأحداث غير المتوقعة. ربما كان أول استخدام للعمل بالكتل في عام 1839 عندما قام جورج ستيفنسون بتثبيت تلغراف كوك وويتستون في نفق كلاي كروس في سكة حديد نورث ميدلاند . تم تركيب الأدوات الخاصة بالعمل بالكتل في عام 1841. ^[28] أصبح العمل بالكتل هو القاعدة ويظل كذلك حتى يومنا هذا، باستثناء أن التكنولوجيا الحديثة سمحت باستبدال الكتل الثابتة بكتل متحركة في أكثر خطوط السكك الحديدية ازدحامًا. ^[29]

كان التلغراف الذي اخترعه كوك وويتستون يتألف من عدد من الإبر المغناطيسية التي يمكن تحريكها لمسافة قصيرة إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة عن طريق الحث الكهرومغناطيسي من لفيفة تنشيط. وكان اتجاه الحركة يتحدد من خلال اتجاه التيار في أسلاك التلغراف. وكانت اللوحة تتميز بشبكة على شكل ماسة مع حرف عند كل تقاطع للشبكة، وكانت مرتبة بحيث عندما يتم تنشيط إبرتين فإنها تشير إلى حرف معين.

إن عدد الأسلاك المطلوبة بواسطة نظام كوك وويتستون يساوي عدد الإبر المستخدمة. توصي براءة اختراع كوك وويتستون بخمس إبر، وكان هذا هو العدد في نماذج العرض التوضيحي المبكرة الخاصة بهما. يعتمد عدد الرموز التي يمكن الحصول عليها باستخدام رمز مشابه للرمز الذي يستخدمه نظام الإبر الخمس على عدد الإبر المتاحة؛ وبتعميم، من الممكن ترميز الرموز باستخدام عدد من الإبر. ^[30] لذا: ${\displaystyle x}$${\displaystyle f(x)=x(x-1)}$

عدد الإبر	الرموز الممكنة
${\displaystyle 2}$	${\displaystyle 2}$
${\displaystyle 3}$	${\displaystyle 6}$
${\displaystyle 4}$	${\displaystyle 12}$
${\displaystyle 5}$	${\displaystyle 20}$
${\displaystyle 6}$	${\displaystyle 30}$
${\displaystyle 7}$	${\displaystyle 42}$
${\displaystyle 8}$	${\displaystyle 56}$
${\displaystyle 9}$	${\displaystyle 72}$
${\displaystyle 10}$	${\displaystyle 90}$

في الطرف المرسل كان هناك صفان من الأزرار، زوج من الأزرار لكل ملف في كل صف. يختار المشغل زرًا واحدًا من كل صف. يربط هذا اثنين من الملفات بالأطراف الموجبة والسالبة للبطارية على التوالي. تم توصيل الأطراف الأخرى للملفات بأسلاك التلغراف ومن ثم إلى أحد طرفي الملفات في محطة الاستقبال. تم تجميع الأطراف الأخرى للملفات المستقبلة معًا أثناء وضع الاستقبال. وبالتالي يتدفق التيار عبر نفس الملفين عند كلا الطرفين وينشط نفس الإبرتين. مع هذا النظام يتم تنشيط الإبر دائمًا في أزواج وتدور دائمًا في اتجاهين متعاكسين. ^[31]

كان التلغراف ذو الخمس إبر مع عشرين موضعًا محتملًا للإبرة أقل من ستة أكواد ليكون قادرًا على ترميز الأبجدية الكاملة. كانت الحروف المحذوفة هي C وJ وQ وU وX وZ. ^[32] كانت نقطة البيع الرائعة لهذا التلغراف هي أنه كان سهل الاستخدام ولا يتطلب تدريبًا كبيرًا للمشغل. لا يوجد رمز يجب تعلمه، حيث تم عرض الحرف المرسل بشكل واضح لكل من المشغل المرسل والمستقبل.

في مرحلة ما، تمت إضافة القدرة على تحريك إبرة واحدة بشكل مستقل. وقد تطلب هذا موصلًا إضافيًا للعودة المشتركة، ربما عن طريق عودة أرضية . ^[9] أدى هذا إلى زيادة مساحة الكود المتاحة بشكل كبير، ولكن استخدام أكواد عشوائية كان سيتطلب تدريبًا أكثر شمولاً للمشغل نظرًا لأنه لا يمكن قراءة الشاشة بمجرد رؤيتها من الشبكة كما كانت الحال مع الأكواد الأبجدية البسيطة. وبسبب هذا، تم استخدام الوظيفة الإضافية فقط لإضافة أرقام عن طريق توجيه إبرة إلى الرقم المطلوب المحدد حول حافة اللوحة. ^[33] أثبتت الحاجة الاقتصادية لتقليل عدد الأسلاك في النهاية أنها حافز أقوى من بساطة الاستخدام ودفعت كوك وويتستون إلى تطوير التلغرافات ذات الإبرتين والإبرة الواحدة. ^[12]

يتطلب التلغراف ذو الإبرتين ثلاثة أسلاك، سلك لكل إبرة وعودة مشتركة. كان الترميز مختلفًا إلى حد ما عن التلغراف ذي الخمس إبر وكان لابد من تعلمه، بدلاً من قراءته من شاشة. يمكن للإبر التحرك إلى اليسار أو اليمين إما مرة واحدة أو مرتين أو ثلاث مرات في تتابع سريع، أو مرة واحدة في كلا الاتجاهين في تتابع سريع. يمكن تحريك أي من الإبرتين، أو كليهما معًا. أعطى هذا إجمالي 24 رمزًا، تم أخذ أحدها بواسطة رمز التوقف. وبالتالي، تم حذف ثلاثة أحرف: J وQ وZ، والتي تم استبدالها بـ G وK وS على التوالي. ^[26]

في الأصل، تم تجهيز التلغراف بجرس يرن عندما يريد مشغل آخر لفت الانتباه. وقد ثبت أن هذا الجرس مزعج للغاية لدرجة أنه تمت إزالته. وقد تبين أن نقر الإبرة على نهايتها كان كافياً لجذب الانتباه. ^[34]

تم تطوير هذا النظام ليحل محل التلغراف متعدد الأسلاك الفاشل على خط بادينغتون إلى ويست درايتون. لم يتطلب سوى سلكين ولكن رمزًا أكثر تعقيدًا وسرعة نقل أبطأ. بينما احتاج نظام الإبرتين إلى رمز مكون من ثلاث وحدات (أي ما يصل إلى ثلاث حركات للإبر لتمثيل كل حرف)، استخدم نظام الإبرة الواحدة رمزًا مكونًا من أربع وحدات ولكن كان لديه ما يكفي من الرموز لتشفير الأبجدية بأكملها. مثل نظام الإبرتين السابق، تتكون وحدات الرمز من انحرافات سريعة للإبرة إما إلى اليسار أو اليمين في تتابع سريع. تضرب الإبرة عمودًا عندما تتحرك، مما يتسبب في رنينها. تم توفير نغمات مختلفة للحركات اليسرى واليمنى حتى يتمكن المشغل من سماع اتجاه الإبرة دون النظر إليها. ^[23]

تم تحسين الرموز وتكييفها مع استخدامها. بحلول عام 1867 تمت إضافة أرقام إلى رمز الإبرة الخمس. تم تحقيق ذلك من خلال توفير سلك سادس للعودة المشتركة مما يجعل من الممكن تحريك إبرة واحدة فقط. مع الأسلاك الخمسة الأصلية، لم يكن من الممكن تحريك الإبر إلا في أزواج ودائمًا في اتجاهات متعاكسة حيث لم يكن هناك سلك مشترك متوفر. من الناحية النظرية، من الممكن وجود المزيد من الرموز مع إشارات العودة المشتركة، ولكن لا يمكن استخدامها جميعًا بشكل ملائم مع شاشة عرض مؤشر الشبكة. تم العمل على الأرقام عن طريق وضع علامات عليها حول حافة الشبكة الماسية. عند تنشيط الإبر من 1 إلى 5 إلى اليمين، تشير إلى الأرقام من 1 إلى 5 على التوالي، وإلى اليسار الأرقام من 6 إلى 9 و0 على التوالي. تم توفير زرين إضافيين على أجهزة التلغراف لتمكين توصيل العودة المشتركة إما بالطرف الموجب أو السالب للبطارية وفقًا للاتجاه المطلوب لتحريك الإبرة. ^[36]

وبحلول عام 1867 أيضًا، ظهرت رموز لـ Q () و ز () ^{[ملاحظة 3]} تمت إضافتها إلى الكود ذي الإبرة الواحدة، ولكن ليس، على ما يبدو، بالنسبة لـ J. ومع ذلك، فإن الرموز الخاصة بـ Q (), ز ()، و ج () تم وضع علامة عليها على ألواح التلغرافات الإبرية اللاحقة، إلى جانب رموز مكونة من ست وحدات لتحويل الأرقام () وتحول الحرف (). ^[37] تمت إضافة العديد من الرموز المركبة لعناصر تحكم المشغل مثل الانتظار والتكرار . هذه المركبات تشبه العلامات الاحترافية الموجودة في شفرة مورس حيث يتم تشغيل الحرفين معًا دون فجوة حرفية. تعد رموز تحويل الرقم والإبرة ذات الإبرتين أيضًا مركبات، وهذا هو السبب في كتابتها بشريط علوي. ^[38]

• بوشامب، كين، تاريخ التلغراف ، IET، 2001 ISBN 0852967926 . 
• باورز، برايان، السير تشارلز ويتستون: 1802-1875 ، IET، 2001 ISBN 0852961030 . 
• بولر، بيتر جيه؛ موروس، إيفان رايس، صناعة العلم الحديث: دراسة تاريخية ، مطبعة جامعة شيكاغو، 2010 ISBN 0226068625 . 
• بيرنز، راسل دبليو، الاتصالات: تاريخ دولي للسنوات التكوينية ، IEE، 2004 ISBN 0863413277 . 
• كوك، ويليام ف.، السكك الحديدية التلغرافية أو الطريق الوحيد ، سيمبكين، مارشال وشركاه، 1842 OCLC  213732219.
• دافي، مايكل سي، السكك الحديدية الكهربائية: 1880-1990 ، IEE، 2003، ISBN 9780852968055 . 
• غيليمين، أميدي، تطبيقات القوى الفيزيائية، ماكميلان وشركاه، 1877 OCLC  5894380237.
• هوردمان، أنطون أ.، التاريخ العالمي للاتصالات ، جون وايلي وأولاده، 2003 ISBN 0471205052 . 
• كييف، جيفري إل.، التلغراف الكهربائي: تاريخ اجتماعي واقتصادي ، ديفيد وتشارلز، 1973 OCLC  655205099.
• ميرسر، ديفيد، الهاتف: قصة حياة التكنولوجيا ، مجموعة جرينوود للنشر، 2006 ISBN 031333207X . 
• شافنر، تاليافيرو بريستون، دليل التلغراف، بودني وراسل، 1859.