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サー・チャールズ・ホイートストン（/ ˈ w iː t st ə n / ; [ 1 ] 1802年2月6日 - 1875年10月19日）は、イギリスの物理学者、発明家。サミュエル・ハンター・クリスティが発明したホイートストンブリッジの開発への貢献、そして電信技術の発展における主要人物として最もよく知られている。ホイートストンブリッジは、未知の電気抵抗を測定するために用いられる。その他の貢献としては、イングリッシュ・コンサーティーナ、立体鏡（三次元画像を表示する装置）、プレイフェア暗号（暗号化技術）などがある。
チャールズ・ウィートストンはグロスターのウェストゲートで生まれ、セント・メアリー・デ・ロード教会で洗礼を受けた。しかし、彼の死後しばらくして書かれた伝記では、洗礼場所をグロスターシャー州バーンウッドにある祖母の家に移してしまい、混乱を招いている。彼の父、W・ウィートストンは町で靴職人兼音楽販売業者だったが、彼の母は近隣の村の領主の子孫で、ロンドン社交界と繋がりがあった。彼の父は4年後、ロンドンのパル・モール128番地に移り住み、王室御用達のフルート教師となった。次男のチャールズは祖父母と暮らし、バーンウッドの村の学校に通い、その後ロンドンのいくつかの施設に通った。そのうちの1つはケニントンにあり、キャッスルメイン夫人が管理していたが、彼女は彼の急速な進歩に驚いた。彼は別の施設から逃げ出したが、実用的な電信機を発明した場所からそう遠くないウィンザーで捕まった。少年時代、彼は非常に内気で繊細で、自分の考え以外に誰も相手にせず、屋根裏部屋に引きこもることを好んだ。
彼が14歳頃になると、ロンドンのストランド通り436番地で楽器の製造販売を営む、同名の叔父のもとに徒弟奉公に出された。しかし、彼は手仕事や商売にはあまり興味を示さず、むしろ読書を好んだ。父親は彼のそうした姿勢を奨励し、最終的には叔父のもとから彼を引き取った。
15歳の時、ホイートストンはフランスの詩を翻訳し、2曲の歌を作曲した。そのうちの1曲は叔父に贈られ、叔父は甥の作品とは知らずにそれを出版した。彼が竪琴で演奏した数行は、バルトロッツィの版画のモットーとなった。彼は当時荒れ果てた未舗装の通りだったパル・モール近辺の古い古本屋によく通っていた。お小遣いのほとんどは、おとぎ話、歴史、科学など、彼の興味を引いた本を買うのに費やされた。
ある日、書店主を驚かせたことに、彼はボルタの電気に関する発見についての本を欲しがったが、値段がわからなかったので、小銭を貯めてその本を手に入れた。それはフランス語で書かれていたので、彼は辞書を買えるまでまた貯金しなければならなかった。それから彼はその本を読み始め、兄のウィリアムの助けを借りて、父親の家の裏にある台所で、自作の電池を使ってそこに書かれている実験を再現した。電池を作る際、少年哲学者たちは必要な銅板を買うお金が足りなくなった。彼らには銅貨が少ししか残っていなかった。これらの研究の主導者であったチャールズに、いい考えが浮かんだ。「小銭そのものを使わなければならない」と彼は言い、電池はすぐに完成した。
1847年2月12日、メリルボーンのクライストチャーチで、ウィートストンはエマ・ウェストと結婚した。彼女はトーントンの商人の娘で、容姿端麗だった。彼女は1866年に亡くなり、ウィートストンは5人の幼い子供を育てた。彼の家庭生活は穏やかで平穏だった。
公の場では寡黙で控えめだったホイートストンだが、私的な場では、得意とする研究の話になると明快で饒舌になり、小柄ながらも活発な体格と、質素ながらも知的な顔立ちには活気がみなぎっていた。ヘンリー・テイラー卿によれば、ある晩餐会でホイートストンがパーマストン卿に電信の性能について熱弁を振るっているのを目撃したという。「まさか！」とパーマストン卿は叫び、「それを大法官に伝えなければ！」と言い放ち、ウェストベリー卿に電気技師をつないで逃走させた。この時の会話を思い出したパーマストン卿は、いずれ大臣が議会でインドで戦争が勃発したかどうかを問われ、「ちょっと待ってください。総督に電報を打ってお知らせします」と答える時代が来るだろうと述べたのかもしれない。
ホイートストンは、自動電信機の完成後、1868年にナイトの称号を授与された。[ 2 ]彼はそれ以前にレジオンドヌール勲章シュヴァリエを授与されていた。国内外の学会から授与された約34の栄誉と賞状は、彼の科学的評価を証明している。1836年以来、彼は王立協会のフェローであり、1859年にはスウェーデン王立科学アカデミーの外国人会員に、1873年にはフランス科学アカデミーの外国人準会員に選出された。同年、彼はフランス産業振興協会からアンペール・メダルを授与された。1875年には土木学会の名誉会員に任命された。彼はオックスフォード大学で法学博士号、ケンブリッジ大学で法学博士号を取得していた。
1875年秋、パリ滞在中に海底ケーブル受信装置の改良に取り組んでいた彼は、風邪をひき、それが原因で肺炎を発症し、同年10月19日、73歳でパリにて死去した。パリの英国国教会礼拝堂で追悼式が行われ、アカデミーの代表団が参列した。遺体はロンドンのパーク・クレセントにある自宅（現在、青い銘板が設置されている）に運ばれ、ケンサル・グリーン墓地に埋葬された。
1821年9月、ホイートストンはパル・モールの楽器店とアデレード・ギャラリーで「魔法の竪琴」または「音響暗号電話」を展示し、世間の注目を集めた。これは、天井から紐で吊るされた模造竪琴で、ピアノ、ハープ、ダルシマーなど複数の楽器の音色を発するものであった。実際には単なる共鳴箱であり、紐は鋼鉄製の棒で、目にも耳にも届かない場所で演奏された複数の楽器の振動を伝達するものであった。この時期、ホイートストンは音とその伝達に関する数多くの実験を行った。彼の研究成果の一部は、トムソンの1823年版『哲学年報』に記録されている。
彼は、光が当時、光を伝えるエーテルの波動によって伝わると考えられていたように、音も大気の波動や振動によって伝わることを認識していた。水や、ガラス、金属、響きの良い木材などの固体は、音の変調を高速で伝達するため、彼はこの方法で音信号、音楽、または音声を長距離伝送する計画を考案した。彼は、固体の棒の中を音が毎秒200マイル（320 km/s ）で伝わると推定し、この方法でロンドンからエジンバラまで電信することを提案した。彼は自分の装置を「電話」とさえ呼んだ。 （ロバート・フックは1667年に出版された著書『ミクログラフィア』の中で、「私は、伸ばしたワイヤーの助けを借りて、音を非常に遠くまで瞬時に、あるいは光速に匹敵するほどの速さで伝播させることに成功したことを読者に保証できる」と記している。ワイヤーは必ずしもまっすぐである必要はなく、角度をつけて曲げても構わない。この性質は、何世紀も前に中国で知られていたとされる機械式電話、いわゆる恋人電話の基礎となっている。フックはまた、人間の聴覚を速める方法を見つける可能性についても検討した。）
1821年9月1日付の『レポジトリー・オブ・アーツ』誌に寄稿したある筆者は、「魔法の竪琴」について触れ、キングズ・シアターで上演され、ハノーバー・スクエア・ルームズや、ケニントンのホーンズ・タバーンでも楽しまれるオペラの実現を予見している。その振動は、パイプの中のガスのように、地下の導管を通って伝わるのだという。
ホイートストンは、音を遠くまで伝えるだけでなく、微弱な音を増幅するためのシンプルな装置を考案し、それを「マイクロフォン」と名付けた。それは2本の細い棒で構成され、機械的な振動を両耳に伝えるもので、ヒューズ教授の電気式マイクロフォンとは全く異なるものだった。
1823年、楽器職人であった叔父が亡くなり、ホイートストンは兄のウィリアムと共に事業を引き継いだ。チャールズは商業的な側面にはあまり興味がなかったが、その独創性は既存の楽器の改良や哲学的な玩具の考案に発揮された。彼はまた、独自の楽器も発明した。最も有名なものの一つがホイートストン・コンサーティーナである。これは6面体の楽器で、64個の鍵盤が単純な半音階運指のために論理的に配置されていた。イギリス製のコンサーティーナは彼の生涯を通じてますます有名になったが、人気がピークに達したのは20世紀初頭になってからだった。[ a ]
1827年、ホイートストンは「万華鏡」という装置を発表しました。これは、音を発する物体の振動を視覚的に捉えるための装置です。金属棒の先端に銀メッキされたビーズが取り付けられており、このビーズが光の「点」を反射します。棒が振動すると、この光の点が暗闇の中で渦巻く火花のように、空中に複雑な模様を描くのが見えます。ホイートストンの光度計は、おそらくこの装置から着想を得たものと思われます。光度計は、銀メッキされたビーズに反射する光の明るさを比較することで、2つの光源の明るさを判別し、細長い楕円を描くことで、光の点を平行線として表示します。
1828年、ホイートストンはドイツの管楽器であるムントハーモニカを改良し、シンフォニウム（またはシンフォニオン[ b ]）を製作した。これは、ボタンキーが論理的に配置された口吹き式のフリーリード楽器で、1829年12月19日に特許を取得し[ 4 ] 、ふいごで吹くイギリスのコンサーティーナの先駆けとなった[ 5 ] 。携帯用ハーモニウムも彼の発明の一つで、1851年のロンドン万国博覧会で賞メダルを獲得した。彼はまた、デ・ケンペレンの伝声機を改良し、今世紀末までに歌ったり話したりする装置が科学の成果の一つになるだろうというデイヴィッド・ブリュースター卿の意見を支持した。
1834年、名声を確立していたホイートストンは、ロンドン大学キングス・カレッジの実験物理学教授に任命された。しかし、人前で話すことが大嫌いだったため、音に関する最初の講義は完全に失敗に終わった。演壇に立つと、彼は言葉に詰まり、話すことができず、時には聴衆に背を向け、壁に貼られた図表に向かってぶつぶつとつぶやくこともあった。実験室では彼は居心地の良さを感じ、その後は主に実験実演に専念するようになった。
彼は1834年に行われた偉大な実験、すなわち導線中の電気の速度の測定によって名声を得た。彼は導線を中央で切断し、火花が飛び越えられる隙間を作り、その両端を電気で満たされたライデン瓶の極に接続した。こうして、導線の両端と中央にそれぞれ1つずつ、計3つの火花が発生した。彼は小さな鏡を時計の機構に取り付け、高速で回転させ、そこに映る3つの火花の反射を観察した。導線の両端は、火花が瞬時に発生すれば反射が一直線になるように配置されていたが、中央の火花は他の2つの火花より一瞬遅れて現れたため、遅れて現れた。電気が導線の両端から中央まで伝わるのに一定の時間がかかったのだ。この遅れの量を測定し、既知の鏡の速度と比較することで、その時間が求められた。時間がわかれば、あとは導線の半分の長さと比較するだけで、電気の速度を求めることができた。彼の計算結果では、毎秒 288,000 マイルという速度が得られ、これは現在知られている光速 (毎秒 299,792.458 キロメートル (186,000 mi/s) ) よりも速いが、それでも興味深い近似値であった。[ 6 ] [ 7 ]
電気の「速度」は導体とその周囲の特性に依存することは、すでに一部の科学者によって認識されていました。フランシス・ロナルズは1816年に、埋設された電信ケーブル（空中線ではない）で信号の遅延を観察し、その原因は誘導であると概説しました。 [ 8 ]ホイートストンは若い頃にこれらの実験を目撃しており、それが明らかに彼自身の電信研究の刺激となりました。数十年後、電信が商業化された後、マイケル・ファラデーは、絶縁体で覆われ水に囲まれた海底電線内の電界の速度は、毎秒わずか144,000マイル（232,000 km/s）か、それ以下であることを説明しました。
ホイートストンの回転鏡装置は、後にレオン・フーコーとイポリット・フィゾーによって、空気中と水中における光の相対速度を測定するために、そして後に光速を測定するために用いられた。
ホイートストンらは、スペクトル輝線の発見と利用を通じて、初期の分光法にも貢献した。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
ジョン・マンローが1891年に書いたように、「1835年、英国科学振興協会のダブリン会議で、ホイートストンは、電気火花で金属が揮発すると、プリズムを通して調べた光が、その金属に特有の特定の光線を示すことを実証した。このように、火花の光を分析することで、火花点を形成した金属の種類を特定できる。この提案はスペクトル分析に大いに役立ち、ロベルト・ブンゼン、グスタフ・ロベルト・キルヒホフらが応用したことで、ルビジウムやタリウムなどのいくつかの新元素の発見につながり、天体に関する知識も増えた。」[ 12 ]
ホイートストンは棒の機械的振動によって情報を伝達するというアイデアを放棄し、電気電信に着手した。1835年、彼はシリング男爵のシステムについて講演し、電気電信が世界に大いに役立つ手段は既に知られていると宣言した。彼は独自の計画で実験を行い、テムズ川を横断する実験線を敷設するだけでなく、ロンドン・バーミンガム鉄道にも設置することを提案した。しかし、これらの計画が実行される前に、 1837年2月27日にコンジット・ストリートにある彼の家にウィリアム・クックが訪れ、それが彼の将来に重要な影響を与えた。
クックはマドラス軍の将校で、休暇で帰郷中にハイデルベルク大学で解剖学の講義に出席していた。1836年3月6日、彼はゲオルク・ムンケ教授による電信機のデモンストレーションを目撃し、その重要性に感銘を受け、医学の勉強を諦めて電信機の導入に全力を注いだ。彼はすぐにロンドンに戻り、1837年1月には3本の針を持つ電信機を展示することができた。科学的知識の不足を感じた彼は、マイケル・ファラデーとピーター・ロジェ（当時王立協会の事務局長）に相談し、ロジェは彼をホイートストンに紹介した。
2回目の面談で、クックはホイートストンに実用的な電信機を製作する意向を伝え、その方法を説明した。ホイートストンは、自身の証言によれば、その方法はうまくいかないだろうとクックに言い、独自の実験用電信機を製作した。最終的に、クックは共同事業を提案したが、ホイートストンは最初は乗り気ではなかった。彼は著名な科学者であり、研究成果を公表するだけで利益を得ようとは考えていなかった。一方、クックは、この計画で一攫千金を狙うことだけが目的だと宣言した。5月、二人は力を合わせることに合意し、ホイートストンは科学的な才能を、クックは経営的な才能を提供した。共同事業契約書は1837年11月19日付であった。ホイートストンの5針電信機[ 13 ]や、リレーで動作する警報装置など、二人の発明品について共同特許が取得された。この警報装置では、電流が針を水銀に浸すことで局所回路を完成させ、時計仕掛けの止め具を解除する仕組みになっていた。
主に、あるいは完全にホイートストンの功績による五針電信機は、シリングのものと類似しており、アンペールの原理に基づいていた。すなわち、電流は、開閉キーで電池の回路を閉じることによって回線に送られ、もう一方の端では、中心軸を中心に自由に回転する磁針を囲むコイルを通過する。キーによって電池の一方の極または他方の極が回線に接続されると、電流によって磁針が左右に偏向した。5つの独立した回路が5つの異なる磁針を駆動していた。これらの磁針は、ひし形をしたダイヤルの中央を横切るように一列に回転し、ダイヤルにはアルファベットの文字が配置されており、電流によって2つの磁針が偏向することで、文字が文字通り指し示されるようになっていた。
An experimental line, with a sixth return wire, was run between the Euston terminus and Camden Town station of the London and North Western Railway on 25 July 1837. The actual distance was only one and a half-miles (2.4 km), but spare wire had been inserted in the circuit to increase its length. It was late in the evening before the trial took place. Cooke was in charge at Camden Town, while Robert Stephenson and other gentlemen looked on; and Wheatstone sat at his instrument in a dingy little room, lit by a tallow candle, near the booking-office at Euston. Wheatstone sent the first message, to which Cooke replied: and "never" said Wheatstone, "did I feel such a tumultuous sensation before, as when, all alone in the still room, I heard the needles click, and as I spelled the words, I felt all the magnitude of the invention pronounced to be practicable beyond cavil or dispute."
In spite of this trial, however, the directors of the railway treated the 'new-fangled' invention with indifference, and requested its removal. In July 1839, however, it was favoured by the Great Western Railway, and a line erected from the Paddington station terminus to West Drayton railway station, a distance of thirteen miles (21 km). Part of the wire was laid underground at first, but subsequently all of it was raised on posts along the line. Their circuit was eventually extended to Slough in 1841, and was publicly exhibited at Paddington as a marvel of science, which could transmit fifty signals a distance of 280,000 miles per minute (7,500 km/s). The price of admission was a shilling (£0.05), and in 1844 one fascinated observer recorded the following:
グレート・ウェスタン鉄道の終点からスラウまで、つまり18マイルにわたって完璧な通信が行われている。電線は一部は地下の管の中にあり、また一部は空中に高く張られているが、後者が断然最良の方法だと彼は言う。天候が電線に影響しないかと尋ねたところ、彼は影響しないと言った。激しい雷雨でベルが鳴るかもしれないが、それ以上ではないとのことだった。私たちは小さな部屋に案内された（私たちとは、ドラモンド夫人、フィリップス嬢、ハリー・コドリントン、そして私のことで、その後ミルマン夫妻とリッチ氏も同席した）。そこには、さまざまな種類の電信機が入った木製のケースがいくつかあった。ある種類の電信機では、すべての単語が綴られており、各文字が順番に特定の位置に置かれると、機械が電気液を線路に沿って流し、スラウで文字が表示される仕組みになっていたが、彼はその仕組みについては説明できなかった。それぞれの単語の後には、スラウから「了解しました」という合図が送られてきて、単語の終わりから確かに 1 秒以内に届きました。……別の装置が、届いたメッセージを印刷するので、誰もベルに反応しなくても……メッセージが失われることはありません。これは、電気流体によって小さなハンマーが目の前の文字を叩き、持ち上げられた文字が多面体の筆記用紙（新しい発明で、押すと消えない黒い跡が残る黒い紙）に当たり、それによって下の白い紙に印が残るという仕組みです。これが最も独創的で、どうやらウィートストン氏のお気に入りだったようです。彼はとても親切に説明してくれましたが、彼自身もよく理解しているので、私たちがそれについてほとんど知らないことに気づかず、あまりにも速く話すので、無知な人たちは何もかもついていけません。ドラモンド夫人は、彼の思考の速さと発明力は素晴らしいと言っていました。彼はあまりにも多くのものを発明するので、アイデアの半分も実行に移すことができず、それらを他人に拾って使わせ、その功績は他人のものになってしまう。[ 14 ]
1845年、通信技術によって逮捕された最初の人物となった殺人犯ジョン・タウェルの逮捕後、人々はこの新しい発明に熱狂した。同年、ホイートストンは改良型の装置を2種類発表した。それは「単針式」と「複針式」で、いずれも針の連続的な偏向によって信号が送られる仕組みだった。このうち、1本のワイヤーしか必要としない単針式は現在でも使用されている。
電信技術の発展は、二つの事実から読み取ることができる。1855年、サンクトペテルブルクでニコライ2世が午後1時頃に崩御したという訃報は、数時間後には英国上院で伝えられた。また、1890年のオークス競馬の結果は、馬がゴールポストを通過してからわずか15秒後にニューヨークに届いた。
1841年、電信機の発明における功績をめぐり、クックとホイートストンの間で意見の相違が生じた。この問題は、クック側からは著名なエンジニア、マーク・イザムバード・ブルネル、ホイートストン側からはキングス・カレッジのダニエル教授（ダニエル電池の発明者）による仲裁に委ねられた。彼らは、電信機を国家的に重要な事業として導入した功績をクックに、研究によって国民が電信機を受け入れる準備を整えた功績をホイートストンに与えた。そして、「この重要な発明が、両者が協力し始めてから5年間で急速に進歩したのは、互いに助け合うのに非常に適任な二人の紳士の共同作業によるものだと言わざるを得ない」という言葉で結論づけた。この決定は曖昧ではあるが、針式電信機は共同の成果であると断言している。発明は主にホイートストンによるものであったとしても、普及に大きく貢献したのはクックであった。彼らの事業におけるそれぞれの役割は、著者と出版社の関係に例えられるかもしれないが、クック自身が実際の発明作業にも関わっていたという点が異なる。
1836年から1837年にかけて、ホイートストンは海底電信についてかなり深く考え、1840年には下院鉄道委員会で、ドーバーからカレーまでの計画路線の実現可能性について証言した。彼はケーブルの製造と敷設のための機械も設計していた。1844年の秋、JD ルウェリンの協力を得て、彼はスウォンジー湾に絶縁電線を沈め、船からマンブルズ灯台までその電線を通して信号を送った。翌年、彼はイギリス海峡を横断する予定の電線の被覆材としてグッタペルカの使用を提案した。
1840年、ホイートストンはアルファベット式電信機、すなわち「ホイートストンABC装置」の特許を取得した。これは段階的に動作し、文字盤上にメッセージの文字を表示する装置だった。1841年に特許を取得した活字印刷式電信機にも、同じ原理が用いられた。これは活字で電報を印刷する最初の装置だった。この装置は2つの回路で動作し、活字が回転すると、電流によって作動するハンマーが紙に目的の文字を押し付ける仕組みになっていた。
電信技術の導入は非常に進展しており、1845年9月2日には電気電信会社が登記され、ホイートストンはクックとの共同事業契約書により、両者の共同発明の使用料として3万3000ポンドを受け取った。
1859年、ホイートストンは貿易委員会から大西洋海底ケーブルに関する報告書の作成を依頼され、1864年には、1865年と1866年に成功した海底ケーブルの建設に関して、アトランティック・テレグラフ社に助言を行った専門家の一人となった。
1870年、様々な会社によって運営されていた英国の電信線は、郵便局に移管され、政府の管理下に置かれた。
ホイートストンはさらに自動送信機を発明した。これは、メッセージの信号をまず紙片（パンチテープ）に打ち抜き、それを送信キーに通して信号電流を制御するものである。メッセージの送信に手の代わりに機構を用いることで、彼は1分間に約100語、つまり通常の5倍の速度で電報を送ることができた。郵便電報サービスでは、この装置が報道電報の送信に用いられており、近年大幅に改良され、現在ではロンドンからブリストルまで1分間に600語、ロンドンとアバディーン間でも1分間に400語の速度でメッセージが送られている。1886年4月8日の夜、グラッドストンがアイルランド自治法案を提出した際、セント・マーティンズ・ル・グランの中央局から100台のホイートストン送信機によって150万語ものメッセージが送信された。キーを作動させる紙片を移動させてメッセージを送信するという計画は、もともと1846年にアレクサンダー・ベインによって特許取得されましたが、熟練した機械技師であり有能な実験家であったオーガスタス・ストローの助けを借りたホイートストンが、このアイデアを初めて実用化しました。このシステムはしばしばホイートストン穿孔機[ 15 ]と呼ばれ、株式市場のティッカーテープの先駆けとなりました[ 16 ]。
立体視は、1838 年にホイートストンによって初めて記述されました。[ 17 ] 1840 年に、彼は両眼視の説明に対して王立協会の王立メダルを授与されました。この研究は、立体図を作成し、立体鏡を製作することにつながりました。彼は、物体の立体感は、両眼で異なる視点から撮影された物体の 2 つの別々の画像が心の中で組み合わされることによって得られることを示しました。したがって、レンズまたは鏡の配置である立体鏡では、異なる点から撮影された同じ物体の 2 つの写真が組み合わされて、物体が立体的に見えるようになります。サー・デイビッド・ブリュースターは、鏡をなくし、レンズを使用して現在の形にすることで立体鏡を改良しました。
「擬似スコープ」（ホイートストンがギリシャ語の ψευδίς σκοπειν から造語した用語）は 1852 年に導入され、[ 18 ]ある意味で立体鏡の逆であり、固体の物体が中空に見え、近い物体が遠くにあるように見える。そのため、胸像は仮面のように見え、窓の外に生えている木は部屋の中に生えているように見える。その目的は、立体視の理論を検証し、現在では実験心理学と呼ばれる分野の調査を行うことであった。
1840年、ホイートストンは、弾丸の速度や星の通過時間を測定するために、微小な時間間隔を計測するクロノスコープを発表しました。この装置では、電流によって電磁石が作動し、動く紙の上に鉛筆で出来事の瞬間を記録しました。この装置は、1秒の7300分の1（137マイクロ秒）や、物体が1インチ（25mm ）の高さから落下するのにかかる時間を識別できたと言われています。
1840年11月26日、彼は王立協会の図書館で電磁時計を展示し、標準時計から複数のローカル時計に正確な時刻を分配する計画を提案した。これらの時計の回路は、標準時計の軸によって作動するキーまたは接点メーカーによって通電され、針は電磁力によって修正される予定だった。翌年1月、アレクサンダー・ベインは電磁時計の特許を取得し、その後、ホイートストンが自分のアイデアを盗用したと訴えた。ベインは1840年8月から12月までホイートストンの機械技師として働いていたようで、その期間中に電気時計のアイデアをホイートストンに伝えたと主張したが、ホイートストンは5月にその方向で実験を行ったと主張した。ベインはさらに、電磁印刷電信機のアイデアを盗んだとしてホイートストンを非難したが、ホイートストンは、その装置は自分の電磁電信機の改良版に過ぎないことを示した。
1840年、アレクサンダー・ベインは『メカニクス・マガジン』の編集者に自身の経済的な問題を相談した。編集者は彼をチャールズ・ホイートストン卿に紹介した。ベインはホイートストンに自分の模型を見せたが、意見を求められたホイートストンは「ああ、これ以上これらのものを開発する必要はない！将来性はない」と答えた。3か月後、ホイートストンは王立協会で電気時計を実演し、それが自分の発明だと主張した。しかし、ベインはすでにその特許を申請していた。ホイートストンはベインの特許を阻止しようとしたが失敗した。ホイートストンが電気電信会社設立のための議会法を組織した際、貴族院はベインを召喚して証言を求め、最終的に会社にベインに1万ポンドを支払い、マネージャーの職を与えるよう強制し、ホイートストンは辞任を余儀なくされた。
ホイートストンの最も独創的な装置の一つは、1848年の英国科学振興協会の会合で展示された「極時計」である。これは、空の光が太陽の位置から90度の角度の平面で偏光しているという事実を、デイヴィッド・ブリュースター卿が発見したことに基づいている。したがって、その偏光面を発見し、北に対する方位角を測定することで、太陽が地平線の下にある場合でもその位置を特定し、見かけの太陽時を求めることができる。
この時計は望遠鏡で構成されており、接眼レンズにはニコルプリズム（二重像プリズム） 、対物レンズには薄いセレナイト板が用いられていた。筒を北極、すなわち地球の自転軸に平行な方向に向け、接眼レンズのプリズムを回転させて色が全く見えなくなるまで調整すると、プリズムと共に目盛りの付いた脚部を移動する指標によって示される回転角度から時刻が読み取れた。この装置は腕時計が普及している国ではあまり役に立たないが、1875年から1876年にかけて行われたナレス大尉率いる北極探検隊の装備の一部であった。
1843年、ホイートストンは王立協会に「ボルタ回路の定数を決定するためのいくつかの新しいプロセスの説明」と題する重要な論文を提出した。この論文には、導体の電気抵抗を測定するためのよく知られた天秤の説明が含まれており、これは現在でもホイートストンのブリッジまたは天秤と呼ばれているが、最初に考案したのはウーリッジ王立陸軍士官学校のサミュエル・ハンター・クリスティで、 1833年のフィロソフィカル・トランザクションズに発表された。 [ 19 ]この方法は、ホイートストンが注目するまで無視されていた。[ 20 ]
彼の論文には、オームの法則による電流と抵抗の計算のためのシンプルで実用的な公式が満載されている。彼は抵抗の単位として、1フィートの銅線が100グレイン（6.5g）の重さであるとし、抵抗によってワイヤーの長さを測定するためにどのように適用できるかを示した。彼はその論文で学会からメダルを授与された。[ 21 ]同年、彼は水銀による電気接触によって、温度計や気圧計の読み取り値を遠隔で記録できる装置を発明した。ベルの打撃によって信号を送る音声電信機も、同年5月にクックとホイートストンによって特許を取得した。
ホイートストンの並外れた独創性は、暗号の発明にも表れていた。彼は当時としては珍しいプレイフェア暗号を考案し、友人のプレイフェア卿にちなんで名付けた。この暗号は少なくとも第一次世界大戦中は複数の国の軍隊で使用され、第二次世界大戦中にはイギリスの情報機関でも使用されていたことが知られている。[ 22 ]
当初は暗号解読が困難だったが、最終的には解読方法が開発された。彼はまた、大英博物館に所蔵されている暗号写本の解読にも携わった。彼は、メッセージを暗号に変換する暗号機、すなわち、その暗号を解読用に調整された対応する機械に入力することによってのみ解読できる機械を考案した。
1840年、ホイートストンは連続電流を生成するための磁気電気発電機を発表した。
1867年2月4日、彼はダイナモ電気機械における反作用の原理を論文として王立協会に発表したが、C・W・シーメンス氏が10日前に全く同じ発見を報告しており、両方の論文は同じ日に発表された。
その後、ヴェルナー・フォン・ジーメンス、サミュエル・アルフレッド・ヴァーリー、そしてホイートストンが、それぞれ数ヶ月の間に独立してこの原理にたどり着いていたことが明らかになった。ヴァーリーは1866年12月24日に特許を取得し、ジーメンスは1867年1月17日にこの原理に注目し、ホイートストンは同日、王立協会でその動作を実演した。
ホイートストンは生涯を通じて、さまざまな技術における自身の役割をめぐって他の科学者とさまざまな論争に巻き込まれ、時には実際よりも多くの功績を主張しているように見えた。前述のウィリアム・フォザーギル・クック、アレクサンダー・ベイン、デイヴィッド・ブリュースターの他に、キュー天文台のフランシス・ロナルズもその一人だった。ホイートストンは、ロナルズが1840年代に天文台で発明・開発した大気電気観測装置を製作し、また、同天文台に最初の自動記録式気象観測機器を設置したと多くの人に誤って信じられていた（例えば、Howarth、p158を参照）。[ 23 ] [ 24 ]
ホイートストンは、1847年2月12日にメリルボーンのクライストチャーチで、故ジョン・フック・ウェストの娘である未婚女性のエマ・ウェストと結婚した。結婚は許可証によるものであった。[ 25 ]
1994年、ブリティッシュ・レール・クラス20の機関車20187は、ブリティッシュ・レール・テレコミュニケーションズによってサー・チャールズ・ウィートストーンと命名された。[ 26 ]
ウィキクォートにあるチャールズ・ホイートストンに関する引用文