Sir Charles Wheatstone war ein englischer Physiker und Erfinder vieler Geräte während der viktorianischen Zeit. Darunter befand sich der erste kommerziell erfolgreiche Telegraph , englische Ziehharmonika, Stereoskop und die Playfair-Chiffre.
Er ist am bekanntesten für seinen Beitrag zur Entwicklung der Wheatstone-Brücke zur Messung des elektrischen Widerstands.
Obwohl dies normalerweise mit Charles Wheatstone in Verbindung gebracht wird, wurde es tatsächlich von Samual Hunter Christie erfunden. Aber es war Wheatstone, der es erfolgreich populär machte.
Charles Wheatstone wurde am geboren 6. Februar 1802 in Gloucester, England. Er würde zum Professor für experimentelle Philosophie am King's College in London ernannt. 1834 .
Dies war das gleiche Jahr, in dem er sein Drehspiegelexperiment entwickelte, um die Geschwindigkeit der Elektrizität in einem Leiter zu messen.
In 1837 Mit Sir William Fothergill Cooke würde Wheatstone auch eine frühe Form des Telegraphen patentieren lassen.
Charles entwickelte auch seine eigenen Erfindungen, die von Musikinstrumenten wie seiner Ziehharmonika einer Art Akkordeon bis zum Stereoskop reichten, mit dem Bildern Tiefe verliehen wurde.
Charles Wheatstone initiierte auch die Verwendung von Elektromagneten und elektrischen Generatoren und entwickelte auch seine eigene Chiffre, die Playfair-Chiffre. Charles wurde zum Ritter geschlagen. 1868 und starb in Paris in 1875 .
frühe Jahre
Charles Wheatstone wurde in Barnwood, Gloucestershire am geboren 6. Februar 1802 . Sein Vater war ein Schuhmacher, der einige Verbindungen zur Musikindustrie hatte.
Vier Jahre später in 1806 Die Familie Wheatstone zog nach London, wo sein Vater Musikinstrumente herstellte und Unterricht gab.
Der Ruf seines Vaters wuchs schnell und einer seiner Schüler war keine andere als die Tochter des Prinzen von Wales, Prinzessin Charlotte. Charles 'Onkel eröffnete ebenfalls ein ähnliches Geschäft am Strand in London und er würde bald als Lehrling zu seinem Onkel kommen.
Charles Wheatstone würde schnell von der Akustik fasziniert sein und in die Werkstatt seines Vaters zurückkehren, um sie genauer zu studieren.
In 1823 Wheatstone veröffentlichte die Ergebnisse seiner Experimente. Bald darauf machte er sich einen Namen, indem er ein produktiver Erfinder wurde.
Eine seiner größten Erfindungen, die später perfektioniert wurde, war die bälgengeblasene englische Konzertina. Diese werden heute noch verwendet und werden auch noch von hergestellt. Wheatstone and Company .
Seine Arbeit an Musikinstrumenten würde sich zu einem Interesse entwickeln, das ihm ein Leben lang erhalten bleiben würde. Um diese Zeit entwickelte Charles auch ein Interesse an Optik.
In 1838 Charles erfand das Stereoskop, ein Gerät, das den Bildern Tiefe verlieh. Dieses Gerät wurde zu einem sehr populären wissenschaftlichen Spielzeug des 19. Jahrhunderts.
Wheatstones Stern steigt mit der verzauberten Leier und dem Mikrofon auf
In der zweiten Hälfte von 1821 , Charles Wheatstone wurde mit seiner Erfindung des " der Öffentlichkeit bekannt. Verzauberte Leier ". Ein Beispiel wurde in einem Musikgeschäft in der Pall Mall und in der Adelaide Gallery installiert.
Seine Leier bestand aus einem leierförmigen Gegenstand, der an einer Schnur an der Decke hing und die Klänge verschiedener Musikinstrumente ausstrahlte. Dazu gehörten ein Klavier, eine Harfe und ein Hackbrett.
In Wirklichkeit war seine Leier eine raffinierte Streich-Soundbox, in der die Klänge von echten Musikern über das Stahldraht-Stützkabel auf die Box übertragen wurden. Die echten Instrumente wurden außer Sichtweite gespielt und von Passanten gehört.
Wheatstone setzte seine Arbeit an der Akustik während dieser Zeit fort, wobei einige seiner Ergebnisse in der Thomsons Annal of Philosophy in 1823 .
Charles Wheatstone war einer der ersten Wissenschaftler, der offiziell erkannte, dass Schall tatsächlich durch Wellen durch Medien übertragen wurde.
Durch seine Experimente erkannte er auch formal, dass Schall schneller durch Feststoffe oder Flüssigkeiten als durch Luft übertragen wurde. Als er dies wusste, begann er über Möglichkeiten nachzudenken, Schall, Sprache oder Musik über große Entfernungen zu übertragen.
Wheatstone schätzte, dass sich der Schall in der Nähe bewegen sollte 320 km / s durch feste Stangen und schlug ein Telegraphensystem vor, das Sprache zwischen London und Edinburgh übertragen könnte. Er nannte seinen Vorschlag sogar ein "Telefon".
Charles Wheatstone arbeitete auch an einem Gerät, das schwache oder schwache Geräusche verstärken konnte, damit sie leichter gehört werden konnten. Es bestand aus zwei schlanken Stäben, die Vibrationen auf beide Ohren des Benutzers übertragen würden.
Dieses Gerät erhielt den Namen 'Mikrofon'.
Nach der Erfindung vieler weiterer Geräte von 1834 er hatte sich einen Namen gemacht. Dies führte dazu, dass ihm der Lehrstuhl für Experimentalphysik am King's College in London angeboten wurde.
Die ersten Vorträge von Charles Wheatstone waren aufgrund seines Hasses auf öffentliche Reden ein absoluter Misserfolg. Später beschränkte er sich auf sein Labor und beschränkte jegliche öffentliche Interaktion nur auf Demonstrationen.
Wheatstone baut den ersten Telegraphen
In 1834, Charles Wheatstone wurde erstmals als Professor für experimentelle Philosophie an das King's College London eingeladen. Im selben Jahr führte er wegweisende Experimente im Bereich Elektrizität durch.
Er erfand auch einen verbesserten Dynamo und zwei Geräte zur Messung und Regulierung des elektrischen Widerstands und Stroms.
Diese würden als Rheostat und verbesserte Wheatstone-Brücke bekannt werden.
Einige Jahre später war er erteilte Erlaubnis vom College Council zu bauen "eine Reihe von Eisen- und Kupferdrähten in den Gewölben des Kollegiums, um auf Rechnung und auf Kosten der Royal Society einige Experimente mit Elektrizität durchzuführen."
Charles Wheatstone hat sich mit William Fothergill Cooke zusammengetan, um im Juni einen Entwurf für ihren elektrischen Telegraphen zu patentieren. 1837 . Dies war genau zur gleichen Zeit wie der Aufstieg von Königin Victoria.
Fothergill war ein ehemaliger indischer Offizier, der von einer Demonstration eines experimentellen Telegraphenapparats an der Universität Heidelberg beeindruckt war.
Er war so beeindruckt, dass er sich entschied, auf sein Medizinstudium zu verzichten, um seine Zeit der Kommerzialisierung der neuen Technologie zu widmen.
Nach seiner Rückkehr nach London stellte William Fothergill im Januar einen frühen Telegraphen aus 1837 .
Seine Erfahrungen zeigten schnell, dass er keine wissenschaftlichen Kenntnisse hatte, die ihn dazu veranlassten, Michael Faraday und Peter Mark Roget zu konsultieren. Letzterer stellte ihn später Charles Wheatstone vor.
Fothergill machte kein Geheimnis aus seinen Absichten, einen funktionierenden Telegraphen zu entwickeln, um Geld zu verdienen, und schlug Charles vor, sich zusammenzuschließen. Charles widersetzte sich zunächst der Überzeugung, dass er als Mann der Wissenschaft seine Ergebnisse lieber veröffentlichen und nicht daraus Kapital schlagen würde.
In Mai 1837 Wheatstone gab schließlich nach und die beiden Männer bildeten eine offizielle Partnerschaft.
Wheatstone lieferte das wissenschaftliche Talent, während Cooke seine hervorragenden administrativen Fähigkeiten zur Verfügung stellte.
Wheatstone-Experimente zur Messung der Elektrizitätsgeschwindigkeit
Charles Wheatstone hat große Anerkennung für seinen Versuch erhalten, das zu messen Geschwindigkeit der Elektrizität in einem Draht. Dieses bahnbrechende Experiment sollte im Keller des King's College in durchgeführt werden 1834 .
Sein Experiment bestand aus einem Draht, der in der Mitte geschnitten wurde. Dies bildete eine Lücke, so dass ein Funke darüber springen musste, um die Schaltung zu vervollständigen.
Jedes der Drahtenden und geschnittenen Enden wurde dann mit den Polen eines mit Elektrizität gefüllten Leyden-Gefäßes verbunden. Dies würde es dem Gerät ermöglichen, theoretisch drei Funken zu erzeugen - einen in der Mitte und einen an jedem Ende vondas Kabel.
Ein kleiner Spiegel wurde dann auf die Funktionsweise einer Uhr montiert, damit sie sich mit hoher Geschwindigkeit drehen konnte. Dadurch konnte Charles die Funken im beweglichen Spiegel beobachten.
Jeder der Punkte des Drahtes wurde dann so angeordnet, dass, wenn die resultierenden Funken augenblicklich waren, ihre Reflexionen im Spiegel eine gerade Linie sein sollten.
Als das Experiment durchgeführt wurde, wurde festgestellt, dass der mittlere Funke hinter den beiden anderen zurückblieb.
Dies zeigte an, dass es einen Moment später als die beiden anderen auftrat und dass sich die Elektrizität tatsächlich mit einer festgelegten Geschwindigkeit bewegte.
Der nächste Schritt bestand darin, zu versuchen, es zu quantifizieren. Dies wurde entdeckt, indem das Ausmaß der Verzögerung gemessen und mit der bekannten Geschwindigkeit des Spiegels verglichen wurde.
Next Wheatstone musste dies lediglich mit der Länge der Hälfte des Drahtes vergleichen.
Mit dieser Methode schätzte er die Geschwindigkeit auf ungefähr 288.000 Meilen pro Sekunde . Dies ist deutlich schneller als die derzeit bekannte Lichtgeschwindigkeit, aber zu diesem Zeitpunkt ein interessanter Versuch.
Warum der Telegraph ein Game Changer war
Kurz nach Gründung ihrer offiziellen Partnerschaft meldete das Duo einen Patent für einen Fünf-Nadel-Telegraphen an.
Ihr Telegraph, obwohl in erster Linie Charles Wheatstones Entwurf auf dem elektromagnetischen Prinzip beruhte und Strom durch eine Drahtspule leitete, um ein Magnetfeld zu erzeugen.
Jede Nadel war permanent magnetisiert, die dann abhängig von der Polarität des durchlaufenden Stroms durch das Magnetfeld der Spulen abgelenkt wurde. Jede Nadel hatte einen eigenen Draht und konnte sich unabhängig von ihren Nachbarn bewegen.
Die Nadeln wurden mit allen Buchstaben des Alphabets bis auf sechs auf einem rautenförmigen Display montiert. Der Absender schickte dann Nachrichten, wobei er die Nadeln auf die gewünschten Buchstaben richtete.
Interessanterweise musste jede Nachricht so gestaltet werden, dass die fehlenden Buchstaben vermieden wurden und für den Empfänger dennoch Sinn machten.
Höhere und untere Buchstabenreihen wurden mithilfe von Nadelpaaren 'ausgewählt'. Wenn jedes Nadelpaar zusammengedreht wird, muss der Bediener seine Pfade verfolgen und identifizieren, wo sie sich schneiden.
Im Juli desselben Jahres wurden Versuche für das neue Gerät zusammen mit einer neuen Eisenbahnstrecke zwischen Euston und Camden durchgeführt. Robert Stephenson war persönlich an den Tests am Ende der Strecke in Camden beteiligt.
Das Experiment hat gezeigt, dass die Technologie eine praktische Anwendung zum Senden von Nachrichten von Station zu Station ist.
Wheatstone und Cooke hatten erfolgreich eine Nachricht über Kabel mit Elektrizität gesendet, eine für die damalige Zeit wirklich unglaubliche Leistung.
Trotz des offensichtlichen Erfolgs waren die Eisenbahndirektoren von der neuen Technologie unbeeindruckt und baten um ihre Entfernung.
Der Telegraph verändert die Welt
Trotz ihres frühen kommerziellen Erfolgs wäre es ein Konkurrent aus dem gesamten Atlantik, der sich letztendlich durchsetzen würde.
Samual Morses Telegrafie-Apparat würde bald weltweit an Dominanz gewinnen, nachdem er in den USA unabhängig entwickelt wurde. 1837 .
Morses Apparat wurde zum De-facto-Standard für Europa in 1851 . Nur das Vereinigte Königreich mit seinem ausgedehnten Überseeimperium behielt das Cooke- und Wheatstone-System.
Öffentliche Meinung und Aufmerksamkeit für den Telegraphen nach der Gefangennahme des Mörders John Tawell in 1845 Dies machte ihn zum ersten Menschen in der Geschichte, der dank der Telekommunikationstechnologie festgenommen wurde.
Als sich das Telegrafennetzwerk auf andere Branchen ausbreitete, wurde dies deutlich. Der Telegraph ist seit langem als die Technologie anerkannt, die während der Zeit eine Revolution in der Nachrichtenproduktion und -verteilung brachte. 19. Jahrhundert .
In 1851 Ein Kabel wurde zwischen Großbritannien und dem europäischen Festland verlegt.
Dies inspirierte Paul Julius Reuter, seine Nachrichtenagentur von Aachen nach London zu verlegen. Reuters würde, wie wir heute wissen, die weltweite Versorgung mit telegraphischer Intelligenz für den Rest des Jahrhunderts dominieren.
Kabel wurden allmählich unter dem Atlantik verlegt 1866 und auch in andere Ecken der Welt.
Dies würde letztendlich dazu führen, dass London zum weltweiten Produktionszentrum für Kabel wird. Das war es auch. argumentiert dass das wachsende Netzwerk von Telegrafiekabeln zur Festigung der britischen Dominanz im Welthandel beigetragen hat.
Es entstand eine völlig neue Branche, die Frauen als Telegrafenangestellte neue Arbeitsmöglichkeiten eröffnete. Dies führte zu dauerhaften Veränderungen in der Gesellschaft, die das Leben von Millionen von Menschen auf der ganzen Welt revolutionierten.
Cooke und Wheatstone beenden ihre Partnerschaft
Die Partnerschaft zwischen Cooke und Charles Wheatstone wurde angespannt 1841 .
Zwischen den beiden Männern kam es zu einem Streit über ihren relativen Anteil an der Ehre, den Telegraphen zu erfinden.
Zur Beilegung des Streits war ein Schiedsverfahren erforderlich, und die Frage wurde dem berühmten Ingenieur Marc Isambard Brunel vorgelegt. Isambards Vater und Professor Daniell vom King's College.
Ersteres sollte zugunsten von Cooke argumentieren, letzteres für Wheatstone.
Das Ergebnis des Schiedsverfahrens war für beide Parteien unbefriedigend.
Sie beschlossen, Cooke für seine Arbeit bei der Bekanntmachung der Technologie, aber nicht für ihre Schaffung, und für Wheatstone die Anerkennung seiner großartigen Arbeit bei der physischen Erstellung des Geräts anzuerkennen.
Zum Schluss :-
'Es ist die vereinte Arbeit zweier Herren, die für gegenseitige Unterstützung so gut qualifiziert sind, dass wir den raschen Fortschritt zuschreiben müssen, den diese wichtige Erfindung in den letzten fünf Jahren seit ihrer Verbindung gemacht hat.'
Mit dieser Entschließung erklärten sie effektiv, dass der Nadeltelegraph tatsächlich eine gemeinsame Produktion war. Keine Partei konnte ein größeres Eigentum an der Technologie beanspruchen.
Ihre jeweiligen Anteile an dem Unternehmen könnten mit denen eines Autors und seines Herausgebers verglichen werden. Trotz dieses und anderer Streitigkeiten blieben die beiden Partner.
Cooke konzentrierte sich auf Marketing und Geschäftsangelegenheiten, während Wheatstone noch viele Jahre an Telegraphen bastelte.
Charles entwickelte 1840 die erste seiner vielen Arten von Zifferntelegraphen mit Buchstaben.
in 1841 kam der Typendruck-Telegraph; dann führte er ein automatisches Sende- und Empfangssystem ein. Wheatstone studierte ebenfalls U-Boot-Telegraphie Experimentieren mit einem tatsächlichen Line-In 1844 in der Swansea Bay.
Die Wheatstone-Brücke
Von allen Geräten, für die Charles Wheatstone am bekanntesten ist, ist das erste, das mir in den Sinn kommt, eines, das nicht von ihm stammt. Es wurde ursprünglich von Samual Hunter Christie in erfunden. 1833 wer hat es im veröffentlicht Philosophische Transaktionen desselben Jahres
In 1843 er brachte Christies Methode wieder ins Rampenlicht, nachdem er ein Jahrzehnt lang weitgehend ignoriert worden war.
Er reichte der Royal Society ein wichtiges Papier ein, in dem er einfache und praktische Formeln zur Berechnung von Strom und Widerstand nach dem Ohmschen Gesetz vorstellte.
Wheatstone führte auch eine Widerstandseinheit in Form eines Fußes Kupferdraht ein, der herumwog 6,5 Gramm Damit zeigte er erfolgreich, wie es angewendet werden kann, um die Länge des Drahtes anhand seines Widerstands zu messen.
Für diese bahnbrechende Arbeit wurde er von der Royal Society mit einer Medaille ausgezeichnet.
auch in 1843 Charles hat ein Gerät erfunden, mit dem das Thermometer des Barometers über eine Distanz mithilfe elektrischer Kontakte mit Quecksilber abgelesen werden kann.
Ein Tontelegraph, bei dem die Signale durch Glockenschläge gegeben wurden, wurde im Mai dieses Jahres auch von Cooke und Wheatstone patentiert.
Charles Wheatstones Playfair-Chiffre
Charles Wheatstone drehte auch seine Hand zu Chiffren . Eine solche Chiffre war die sehr ungewöhnliche Playfair-Chiffre, die er erfunden hat 1854 .
Es erhielt seinen Namen von seinem engen Freund Lord Playfair, der es bei seinen Kollegen weithin bewarb.
Die Chiffre würde sich als sehr sicher erweisen und wurde von vielen Militärs bis weit in den 2. Weltkrieg hinein verwendet.
Sein lang anhaltender Erfolg war ein Beweis für seine Resistenz gegen Kryptoanalyse und den Einfallsreichtum von Wheatstone.
Trotzdem wurden schließlich Methoden entwickelt, um es zu knacken, und es wurde schließlich eingestellt. Wheatstone wurde auch in die Interpretation von Chiffriermanuskripten im British Museum eingezogen.
Seine Erfahrung auf diesem Gebiet würde ihn letztendlich dazu bringen, eine Kryptografiemaschine zu bauen, die Nachrichten in Chiffren umwandeln könnte. Diese Chiffren würden dann nur interpretiert, wenn eine entsprechende Maschine zum Dekodieren verwendet würde.
Diese Verschlüsselung war eine manuelle symmetrische Verschlüsselungstechnik, die die weltweit erste Digraph-Substitutionsverschlüsselung war.
Bei der Playfair-Technik werden Buchstabenpaare anstelle von Einzelbuchstaben verschlüsselt, wie dies bei einfacheren Substitutions-Chiffren der Fall war.
Diese Verschlüsselung von Buchstabenpaaren machte es unglaublich schwer zu brechen, da die Frequenzanalyse für einfache Substitutions-Chiffren einfach nicht funktionieren würde.
Die Chiffre hatte mehr als 600 mögliche Bigramme im Vergleich zu 26 mögliche Monogramme in Einzelbuchstabenersetzung.
Mit dem Aufkommen digitaler Verschlüsselungsgeräte während des Zweiten Weltkriegs wurde die Playfair-Chiffre nicht mehr verwendet. Sie wird heute als unsicher angesehen, da moderne Computer sie leicht beschädigen können.
Charles Wheatstone: Letzte Tage und Vermächtnis
Charles Wheatstone würde weiterhin für mehr als das King's College verbunden sein 40 Jahre . Er ging nie offiziell in den Ruhestand und hörte später im Leben auf, ein Gehalt zu beziehen.
In 1875, Fast zehn Jahre nach dem Tod seiner Frau erlag Charles auf einer Reise nach Paris einer Bronchitis. Er war im Herbst dieses Jahres nach Paris gereist, um sein Empfangsinstrument für U-Boot-Kabel zu perfektionieren.
Während dieser Zeit dort bekam er Erkältung, die zu einer Entzündung seiner Lunge führte. Charles Wheatstone starb am 19. Oktober 1875 .
In der anglikanischen Kapelle wurde ein kurzer Gedenkgottesdienst abgehalten, bevor seine sterblichen Überreste zur Beerdigung nach Großbritannien zurückgebracht wurden.
Er schloss sich vielen angesehenen Kollegen des berühmten Kensal Green Cemetry an, wo er ganz in der Nähe von Isambard Kingdom Brunel begraben liegt.
Im Gegensatz zu Brunels Grab. Wheatstone ist ziemlich schwer zu finden. Es wurde auch über die Jahre nicht gepflegt. Wenn Sie jemals in der Gegend sind und diesem großen Mann Ihren Respekt erweisen möchten diese Anleitung sollte von unschätzbarem Wert sein.
Viele seiner Besitztümer, persönlichen Bibliotheken und Instrumente zählen zusammen 2000 Artikel wurden in seinem Testament an das King's College übergeben.
Charles Wheatstone war einer der produktivsten Erfinder und Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts.
Viele seiner Kreationen werden heute noch in irgendeiner Form verwendet. Seine und Cookes Entwicklung der Telegraphie hat nicht zuletzt den Weg für moderne Telekommunikation wie Mobiltelefone geebnet.
Via : ThoughtCo. , Britannica , VictorianWeb