Джованни Казелли

Джованни Казелли (итал. Giovanni Caselli; 25 апреля 1815, Сиена — 25 апреля 1891, Флоренция) — итальянский физик, изобретатель и католический священник. Наиболее известен как создатель пантелеграфа — одного из первых в мире устройств для передачи изображений на расстояние по электрическим проводам, работавшего на основе факсимильного принципа. Казелли считается одним из пионеров в области передачи визуальной информации, предвосхитившим появление факса и современного телевидения.

История

Ранние годы и образование Джованни Казелли родился в Сиене (Великое герцогство Тосканское) в семье адвоката. Получил начальное образование в иезуитской школе, после чего изучал физику и математику в университетах Сиены и Пизы. В 1835 году он вступил в орден пиаристов (пиаров) и в 1841 году был рукоположён в сан священника. В течение десяти лет Казелли преподавал физику и математику в различных колледжах ордена, в том числе во Флоренции.

Научная деятельность и создание пантелеграфа В середине 1850-х годов Казелли заинтересовался проблемой передачи изображений на расстояние. В 1856 году он сконструировал первый прототип устройства, названного им «пантелеграфом» (от греч. pan — «всё» и tele — «далеко»). В отличие от телеграфа, передававшего лишь буквенно-цифровые сообщения, пантелеграф был способен передавать рукописный или печатный текст, рисунки и схемы.

Создание пантелеграфа стало возможным благодаря взаимодействию научных кругов Тосканы. Казелли получил поддержку от великого герцога Тосканского Леопольда II и от знаменитого физика Леопольдо Нобили, который помог ему приобрести электромагниты для прототипа.

Первый прототип пантелеграфа Казелли продемонстрировал 27 апреля 1856 года в Париже, во Французской академии наук. Аппарат работал на основе электромеханического сканирования. Передаваемое изображение наносилось токопроводящими чернилами на металлический цилиндр. Игла, скользя по цилиндру, замыкала электрическую цепь в местах, покрытых чернилами, и размыкала на белых участках. Импульсы по проводам передавались на принимающий аппарат, где игла наносила рисунок на бумагу, покрытую раствором берлинской лазури, что давало синий отпечаток.

Развитие и коммерциализация Несмотря на успешную демонстрацию, во Франции изобретение первоначально не вызвало коммерческого интереса. В 1861 году Казелли обратился к российскому императору Александру II, который, оценив перспективу военной и государственной связи, распорядился испытать пантелеграф на линии между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Испытания прошли успешно, и в 1863 году была проложена линия между Санкт-Петербургом и Москвой.

В том же году Казелли вернулся во Францию, где при поддержке французского правительства проложил линию между Парижем и Марселем (длиной около 800 км). Коммерческая эксплуатация линии началась в 1865 году и продолжалась до 1867 года. Однако в 1867 году, в связи с началом Парижской всемирной выставки, линия была закрыта. Причины закрытия включали как технологические сложности (высокая стоимость медных проводов, низкая скорость передачи и проблемы с синхронизацией), так и конкуренцию со стороны более дешёвого и быстрого электромагнитного телеграфа Морзе.

Последующие годы и забытье После закрытия французской линии Казелли прекратил активные попытки внедрения пантелеграфа. Он вернулся в Италию и в 1870-х годах сосредоточился на религиозной и преподавательской деятельности. В 1880-х годах он опубликовал несколько трудов по богословию и метафизике.

Джованни Казелли скончался во Флоренции в день своего 76-летия — 25 апреля 1891 года. К тому времени его изобретение было почти забыто, и лишь в XX веке, с появлением факсимильной связи, его роль была заново оценена историками техники.

Устройство пантелеграфа Казелли

Принцип действия

Пантелеграф Казелли работал по принципу последовательного сканирования изображения (растр). Электрический сигнал формировался в зависимости от того, находилась ли считывающая игла на токопроводящем (тёмном) или непроводящем (светлом) участке изображения. Этот метод по сути являлся аналоговым факсимильным.

Основные компоненты

• Передающий аппарат: состоял из металлического барабана (цилиндра), на который наклеивался лист с изображением, нанесённым токопроводящими (на основе графита или серебра) чернилами. Барабан приводился во вращение часовым механизмом. Игла, расположенная на подвижном винтовом механизме, скользила по поверхности цилиндра по спирали, сканируя изображение.
• Принимающий аппарат: имел аналогичный барабан, вращающийся синхронно с передающим. К нему был прикреплён лист бумаги, пропитанный раствором берлинской лазури. При прохождении электрического тока через иглу и бумагу в местах контакта происходила химическая реакция, оставлявшая синий след.

Скорость и характеристики

• Скорость передачи: около 1-1,5 минут для передачи изображения размером 10×10 см (примерно 30 строк на сантиметр разрешающей способности)
• Дальность связи: до 800 км на экспериментальных линиях (медный провод сечением 1-2 мм²)
• Пропускная способность: примерно одна страница за 2-3 минуты (при скорости 1 об/с барабана)
• Точность: воспроизводились только штриховые изображения (без полутонов)

Применение

Военная и правительственная связь

Первые линии пантелеграфа использовались для передачи рукописных приказов, карт и чертежей. В Российской империи линия Санкт-Петербург — Москва была использована для оперативной передачи военных донесений. Во время Гражданской войны в США (1861-1865) Казелли предлагал свои услуги правительству США, но договорённость не была достигнута.

Коммерческая эксплуатация

Единственная коммерческая линия — Париж — Марсель — использовалась французскими биржевыми маклерами и предпринимателями для быстрой передачи подписей и подлинных документов, заключения сделок. В 1866 году по линии прошло около 20 000 передач.

Культурное значение

Пантелеграф Казелли стал первым устройством, позволившим передавать изображение (в том числе портреты и рисунки) на расстояние без использования визуального оптического сигнала. В 1865 году инженер передал через пантелеграф портрет императора Наполеона III и рисунок Джона Ватта — эти изображения сохранились как исторические документы.

Критика и ограничения

Несмотря на принципиальную новизну, пантелеграф Казелли столкнулся с рядом технических ограничений:

• Высокая стоимость: требовался толстый медный провод очень низкого сопротивления (более 10 кг меди на каждый километр линии), что делало устройство экономически невыгодным для коммерческого использования по сравнению с телеграфом Морзе, который обходился в 5-10 раз дешевле.
• Низкая надёжность: синхронизация двух барабанов была крайне нестабильной, особенно на больших расстояниях, что приводило к искажению изображения.
• Ограничения по материалу: требовались специальные чернила (токопроводящие) и химически обработанная бумага (с берлинской лазурью), что снижало практичность.
• Медлительность: одна страница передавалась за 2-3 минуты, тогда как телеграфный аппарат за то же время передавал тысячи букв.

Историки отмечают, что пантелеграф Казелли был технологически опередившим своё время: он был разработан до открытия фотоэффекта (1887) и появления электрических ламп, которые обеспечили бы более совершенные способ фотоэлектрического считывания.

Интересные факты

• Казелли был не только изобретателем, но и духовным писателем. Он опубликовал теологические трактаты «О вере» (1868) и «Метафизика и физика» (1885).
• Название «пантелеграф» было предложено самим Казелли, чтобы подчеркнуть способность передавать любые (πάν — «всё») изображения.
• При передаче изображений на линии Санкт-Петербург — Москва из-за синхронной работы использовались два одинаковых часовых механизма, которые запускались одновременно.
• В 1862 году английский физик Чарльз Ренарт назвал пантелеграф Казелли «величайшим изобретением века», хотя через пять лет он уже был вытеснен телеграфом.
• В России о Казелли вспомнили в 1950-е годы, когда разрабатывались первые отечественные факсимильные аппараты, и в статье «Технический энциклопедический словарь» (1955) его назвали «пионером факсимильной связи».

Источники

• Michael Brian Schiffer. The Portable Radio in American Life. — University of Arizona Press, 1991. — (Краткое упоминание пантелеграфа в контексте истории связи).
• Болотовский Б. М. Очерки истории физики в XIX веке: телеграф и электричество. — М.: Мир, 1995. (Раздел о Казелли и пантелеграфе).
• Federico Giannini. Giovanni Caselli e il suo pantelegrafo. — Florence: Accademia delle Scienze, 2010. (Монография на итальянском языке о жизни и изобретениях Казелли).
• «Пантелеграф Казелли» // Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн, 2002. — С. 245-247.
• G. Pelosi, C. Pinzani. The Pantelegraph of Giovanni Caselli: An Example of the First 19th Century Fax Machine // Proceedings of the IEEE, 2004. — Vol. 92, No. 4. — P. 703-708.