Никто не понимал эту дилемму лучше, чем Томсон. Вот почему он находился на борту «Агамемнона» и наблюдал за прокладкой кабеля. За три года до последнего плавания лабораторные эксперименты, которые Томсон ставил в Глазго, привели его к выводу о том, что процесс передачи электрического сигнала на расстояние подчинялся «закону квадратов»: время прихода сигнала было прямо пропорционально квадрату длины кабеля. Кроме того, сила сигнала заметно истощалась по мере увеличения расстояния. И в данном случае в процессе создания надежной подводной системы связи надежды возлагались на установку самого толстого и хорошо изолированного – а еще самого дорогого – кабеля и чувствительного оборудования, которое должно было улавливать слабые сигналы на другом конце.
Он назвал закон квадратов «школьной выдумкой»: формула красиво смотрелась на страницах специализированных журналов, но рассыпалась на практике.
Но в 1858 году в отсутствие возможностей протестировать трансатлантический кабель эти заключения были весьма и весьма спорными. Веские финансовые соображения заставили инвесторов трансатлантического проекта проигнорировать мнение Томсона: целые состояния зависели от возможности осуществления мгновенной связи через океан (только представьте, что мог проделать биржевой спекулянт в Лондоне, быстро узнав о ценах на товары в Чикаго). Результаты работы Томсона сопровождались удручающим предупреждением о том, что по-настоящему надежный кабель может обойтись гораздо дороже и вряд ли стоит потраченных на него усилий. Невезение преследовало этот проект: главным критиком Томсона был его коллега – главный инженер трансатлантического проекта.
Доктор Уайлдмен Уайтхаус был отставным военным врачом и электриком-любителем. Это, конечно, ни в коей мере не дискредитировало его профессиональные навыки – девятнадцатый век был великой эпохой любительства в разных областях. Однако университетскому престижу Томсона Уайтхаус противопоставлял чисто популистский подход: он утверждал, что изучение вопросов в области электричества и связи «перестало быть исключительной привилегией философа». Основываясь на опыте своих собственных бесчисленных экспериментов, он назвал закон квадратов «школьной выдумкой»: формула красиво смотрелась на страницах специализированных журналов, но рассыпалась на практике. Томсон в ответ прошелся по притворным викторианским правилам приличия, но на своем экземпляре работы Уайтхауса надписал, что она «ошибочна почти в каждом пункте». Если результаты экспериментов Томсона требовали более прочного кабеля и более точного определения сигнала, Уайтхаус призывал к применению грубой силы. Как резюмировал позднее его решение один из специалистов: «Чем дальше должен был идти сигнал, тем ощутимее должен быть толчок, чтобы направить его туда». Чтобы справиться с прерыванием или замедлением сигнала, прикладывайте больше силы. Достоинством этого метода была простота, и он был дешевле, чем план Томсона – бесценное преимущество для проекта, существование которого зависело от количества вложенных в него инвестиций.
В итоге это привело к ничейному результату и фарсу. «Зеркальный гальванометр» Томсона, прибор, улавливавший слабые электрические сигналы, был установлен на обоих концах телеграфной линии, но Уайтхаус отсоединял его при любой возможности. Сам кабель был сделан ниже установленных стандартов прочности. На восточном конце линии, на острове Валентия, вблизи ирландского побережья, находился Уайтхаус, он устанавливал массивные, в пять футов длиной, индукционные катушки, чтобы направлять сигнал и подавать электричество в провода толчками мощностью в 2000 вольт.
Пока этот кабель грузили, а потом выгружали с корабля, на палубу – с палубы, разматывали и заматывали, опускали на дно моря, крепили четыре раза, соединяли и разъединяли, он уже был достаточно потрепан к тому моменту, как по нему пошел первый сигнал. А после того как его подвергли сильнейшему электрическому «обстрелу», осуществленному Уайтхаусом, изоляционный слой перегорел и вышел из строя за считанные дни. В последнем унылом сообщении, полученном на острове Валентия, было написано: «Сорок восемь слов. Правильно. Правильно». Большинство отправленных и полученных с помощью этой знаменитой телеграфной линии сообщений были именно такими: сообщения ради сообщений, телеграфия, такая же скучная, как самая блеклая пьеса Сэмюеля Беккета.
В некоторых газетах сам факт существования трансатлантического телеграфа воспринимался как «липа» или коммерческая уловка.
Действуя в нарушение инструкций руководства, Уайтхаус смонтировал участок сети, поместив его в трех километрах от берега и ища там возможные неполадки, на которые можно было списать обрыв связи. В последние дни существования проекта он был уволен за отказ исполнять приказы начальства, а в техническом отчете назван виновником срыва проекта (хотя позднее ученые оспаривали это решение на том основании, что кабель был изначально в плохом состоянии и ненадежен). В некоторых газетах сам факт существования трансатлантического телеграфа воспринимался как «липа» или коммерческая уловка. В последующие шесть лет сообщение через океан осуществлялось во многом так же, как на протяжении предыдущих четырех столетий – с помощью кораблей. Так было вплоть до 1866 года, когда наконец проложили надежный кабель.
Учли ли все эти уроки Клод Шеннон и его коллеги девяносто лет спустя? Очень похоже на то: когда Артур Кларк на время оставил сочинение научно-фантастических романов, чтобы написать историю зарождения связи, начиная с рассказа о трансатлантическом кабеле, он посвятил ее начальнику Шеннона по «Лабораториям», Джону Пирсу, который «втравил» его в этот проект. Фиаско с телеграфной линией помогло вынести три важных урока, легшие в основу теории связи. И произошло это спустя долгое время после того, как детали этой истории забылись, а специфическая проблема осуществления трансатлантической телеграфной связи была более-менее решена.
Первое: связь – это борьба с шумом. Шум – это либо помехи, возникающие в телефонных проводах, либо внешние помехи, прерывающие передачу радиосигнала. Телеграфный сигнал прерывается в результате нарушения изоляции провода или его порчи. Это тот хаос, что вмешивается в наши разговоры, случайно или намеренно, не давая нам возможности понять друг друга. На коротких расстояниях или в относительно простой среде – к примеру, звонок Белла Уотсону в соседнюю комнату или наземная линия телеграфной связи от Лондона до Манчестера, – с шумом можно было справиться. Но по мере того, как расстояния возрастали, а средства отправки и хранения сообщений множились, усложнялись и задачи по устранению шума. А временные решения – варьировавшиеся от тонкого подхода Томсона до грубых методов Уайтхауса – были ситуативными и проверялись на практике лишь тогда, когда инженеры сталкивались с ними в работе. На определенных расстояниях или в определенных условиях идеальная точность казалась невозможной: в сфере связи постоянно присутствовали сомнения. Наконец Клод Шеннон и еще несколько человек догадались, что для решения проблемы с шумом можно использовать унифицированное решение.
Второе: существуют пределы грубой силы. Усиление подачи сигнала – способ решения проблемы телеграфной связи, предложенный Уайтхаусом, – было удобным подходом, когда дело касалось устранения шума. Крах этого метода в 1858 году дискредитировал самого Уайтхауса, но не принципы его работы: альтернативных решений тогда было мало. В лучшем случае это был затратный метод как с финансовой точки зрения, так и с точки зрения расходования энергии. В худшем случае он мог разрушить само средство связи, как это было с морским кабелем.
Третье: чтобы попытаться найти лучший способ осуществить эту затею, нужно было исследовать границы жесткого мира физики и невидимого мира сообщений. Предметом исследования была связь между свойствами сообщений – их восприимчивость к шуму, плотность, скорость, точность – и физической средой, через которую они проходили. Предложенный Томсоном закон квадратов был одной из первых петелек в этой цепочке мысли. Но этот закон относился только к потоку электричества, а не к природе сообщений, которые он передавал. Как наука объяснит это? С помощью научных методов получалось отследить скорость движения электронов по цепи, но идея, что передаваемое ими сообщение можно измерить и управлять им с относительной точностью, должна была родиться лишь в следующем столетии. Само понятие информации было старо, наука же о ней еще только зарождалась.
15. От интеллекта к информации
Поначалу информация была, скорее, предположениями и догадками, чем утверждениями – тем, что подразумевалось, но пока не было сформулировано. Она незримо присутствовала в обсуждениях. Ее можно было найти в исследованиях физиолога Германа фон Гельмгольца, который, подавая разряды электрического тока в мышцы лягушек, впервые определил скорость прохождения сигналов по нервным волокнам у животных – точно так же, как Томсон измерял скорость идущих по проводам сообщений. Также об информации шла речь в работах таких физиков, как Рудольф Клаузиус и Людвиг Больцман, которые первыми попытались найти способы измерить беспорядок – энтропию, – не подозревая о том, что однажды их методы можно будет применить к информации. Помимо всего прочего, информация присутствовала в сетях, которые частично были продуктом той первой попытки построить своеобразный информационный мост через Атлантику. Если мыслить практическими категориями, например, решая конкретную инженерную задачу соединить точки А и Б, то возникает вопрос, каково наименьшее количество проводов, которые нам нужно протянуть, чтобы обеспечить дневную норму сообщений. Как мы зашифруем секретный телефонный разговор? Все эти возникавшие вопросы показывали, что свойства самой информации постепенно становились понятными.
В те годы, когда Клод Шеннон был еще ребенком, всемирные коммуникационные сети были уже не просто проводами, передающими электрический ток, или носителями электронов, как во времена Томсона. Это были уже объединяющие континенты машины, возможно, самые сложные из всех существовавших на тот момент. Ламповые усилители, подключенные вдоль телефонных линий, добавляли мощи звуковым сигналам, которые в противном случае ослабели бы и потерялись на своем долгом тысячекилометровом пути. На самом деле, за год до рождения Шеннона Белл и Уотсон официально «открыли» трансконтинентальную телефонную линию, повторив свой первый звонок, но на этот раз Белл был в Нью-Йорке, а Уотсон – в Сан-Франциско. К тому времени, когда Шеннон стал лучшим в школе сигнальщиком, си