مقالات أخرى في السلسلة:
- تاريخ التتابع
- تاريخ أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية
- تاريخ الترانزستور
- تاريخ الإنترنت
جاء الهاتف عن طريق الصدفة. لو بفضل قرن من البحث في إمكانيات نقل الرسائل باستخدام الكهرباء ، عثر الناس على الهاتف بحثًا عن تلغراف محسّن. لذلك من السهل تحديد تاريخ معقول ، وإن لم يكن مؤكدًا تمامًا ، لاختراع الهاتف ليكون عام الذكرى المئوية لتأسيس الولايات المتحدة ، 1876.
ولا يمكن القول أن الهاتف لم يكن له أسلاف. منذ عام 1830 ، كان العلماء يبحثون عن طرق لتحويل الصوت إلى كهرباء والكهرباء إلى صوت.
صوت كهربائي
في 1837 العام اكتشف طبيب ومختبر في مجال الكهرومغناطيسية من ماساتشوستس ظاهرة غريبة. وضع سلكًا ملفوفًا معزولًا بين طرفي مغناطيس دائم ، ثم خفض كل طرف من طرفي السلك في حاويات من الزئبق متصلة بالبطارية. في كل مرة يفتح فيها الدائرة أو يغلقها برفع أو خفض نهاية السلك من الحاوية ، يصدر المغناطيس صوتًا مسموعًا من مسافة متر. أطلق عليها بيج اسم الموسيقى الجلفانية ، واقترح أن الأمر كله يتعلق "بالاضطراب الجزيئي" الذي يحدث في المغناطيس. أطلق بيج موجة من البحث في جانبين من هذا الاكتشاف: الخاصية الغريبة للمواد المعدنية في تغيير شكلها عند الممغنطة ، وتوليد الصوت الأكثر وضوحًا عن طريق الكهرباء.
نحن مهتمون بشكل خاص بدراستين. أجرى الأول يوهان فيليب ريس. قام ريس بتدريس الرياضيات والعلوم الدقيقة لأطفال المدارس في معهد غارنييه بالقرب من فرانكفورت ، ولكن في أوقات فراغه كان يشارك في الأبحاث الكهربائية. بحلول ذلك الوقت ، كان العديد من الكهربائيين قد ابتكروا بالفعل إصدارات جديدة من الموسيقى الجلفانية ، لكن ريس كان أول من أتقن كيمياء الترجمة ثنائية الاتجاه للصوت إلى كهرباء والعكس صحيح.
أدرك ريس أن الحجاب الحاجز ، الذي يشبه طبلة الأذن البشرية ، يمكن أن يغلق ويفتح دائرة كهربائية عندما يهتز. يتكون النموذج الأولي لجهاز "الهاتف" ["مكبر الصوت الطويل"] ، الذي تم بناؤه عام 1860 ، من "أذن" منحوتة من الخشب مع غشاء مصنوع من مثانة خنزير ممتدة فوقها. تم توصيل قطب بلاتيني بالجزء السفلي من الغشاء ، والذي عند اهتزازه يفتح ويغلق الدائرة بالبطارية. كان جهاز الاستقبال عبارة عن ملف من الأسلاك ملفوف حول إبرة حياكة متصلة بكمان. قام جسم الكمان بتكثيف اهتزازات القلم المتغير للشكل حيث تمغنط بالتناوب وإزالة المغناطيسية.
طراز هاتف ريس الراحل
توصل ريس إلى العديد من التحسينات على النموذج الأولي ، ووجد مع مجرِّبين آخرين أنه إذا غنيت أو دمدت شيئًا ما فيه ، فإن الصوت المنقول يظل معروفًا. كان تمييز الكلمات أصعب وغالبًا ما أصبحت مشوهة وغير مفهومة. استخدمت العديد من التقارير عن عمليات نقل الصوت الناجحة عبارات شائعة مثل "صباح الخير" و "كيف حالك" ، ويمكن تخمينها بسهولة. ظلت المشكلة الرئيسية هي أن جهاز إرسال Reis يفتح ويغلق الدائرة فقط ، لكنه لا ينظم حجم الصوت. نتيجة لذلك ، لا يمكن إرسال سوى تردد بسعة ثابتة ، وهذا لا يمكن أن يقلد كل التفاصيل الدقيقة للصوت البشري.
اعتقد ريس أن العلم يجب أن يعترف بعمله ، لكنه لم يحقق ذلك أبدًا. كان جهازه يثير الفضول لدى النخبة العلمية ، وظهرت نسخ منه في معظم مراكز هذه النخبة: في باريس ولندن وواشنطن. لكن عمله العلمي رُفض من قبل البروفيسور بوجندورف Annalen der Physik [حوليات الفيزياء] ، وهي واحدة من أقدم المجلات العلمية وأكثر المجلات تأثيرًا في ذلك الوقت. كما فشلت محاولات ريس للإعلان عن الهاتف من خلال شركات التلغراف. كان يعاني من مرض السل ، وأدى تفاقم مرضه إلى إبعاده عن مزيد من البحث الجاد. نتيجة لذلك ، في عام 1873 ، أودى المرض بحياته وطموحاته. وهذه ليست المرة الأخيرة التي يعوق فيها هذا المرض تطور تاريخ الهاتف.
بينما قام ريس بتحسين هاتفه ، وضع اللمسات الأخيرة على دراسته المثمرة لعلم وظائف الأعضاء السمعي: "عقيدة الأحاسيس السمعية كأساس فسيولوجي لنظرية الموسيقى" [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik] ، التي نُشرت عام 1862. كان هيلمهولتز ، أستاذًا بجامعة هايدلبرغ في ذلك الوقت ، عملاقًا للعلوم في القرن التاسع عشر ، حيث كان يعمل في فسيولوجيا الرؤية ، والديناميكا الكهربائية ، والديناميكا الحرارية ، إلخ.
يشير عمل هيلمهولتز فقط إلى تمرير تاريخنا ، لكن من المؤسف أن نفقده. في تدريس الأحاسيس السمعية ، فعل هيلمهولتز للموسيقى ما فعله نيوتن للضوء - أظهر كيف يمكن لإحساس فردي أن يتفكك إلى أجزائه المكونة. لقد أثبت أن الاختلافات في الأجراس ، من الكمان إلى الباسون ، تأتي فقط من الاختلافات في القوة النسبية لنغماتها (النغمات في التردد المزدوج ، الثلاثي ، إلخ. بالنسبة إلى النوتة الأساسية). لكن بالنسبة لقصتنا ، فإن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام في عمله يكمن في الأداة الرائعة التي طورها لأغراض العرض:
متغير مركب هيلمهولتز
طلب هيلمهولتز الجهاز الأول من ورشة عمل في كولونيا. ببساطة ، كان مُركِّبًا قادرًا على إنتاج الأصوات بناءً على تكوين النغمات البسيطة. كانت أكثر قدراته المدهشة هي القدرة التي لا يمكن تفسيرها على إعادة إنتاج أصوات الحروف المتحركة التي اعتاد الجميع على سماعها فقط من فم الإنسان.
كان جهاز المزج يعمل من ضربات الشوكة الرنانة الرئيسية ، ويهتز على النوتة الأساسية ، ويغلق ويفتح الدائرة ، ويغمر السلك البلاتيني في وعاء به زئبق. ثمانية شوكات ضبط ممغنطة ، كل منها تهتز بنغمتها الخاصة ، تقع بين نهايات مغناطيس كهربائي متصل بالدائرة. كل إغلاق للدارة كان يعمل على تشغيل المغناطيسات الكهربائية ، ويحافظ على الشوكات الرنانة في حالة اهتزاز. وبجانب كل شوكة رنانة ، كان هناك مرنان أسطواني قادر على تضخيم أزيزه إلى مستوى مسموع. في الحالة الطبيعية ، تم إغلاق غطاء الرنان ، وكتم صوت الشوكة الرنانة. إذا قمت بتحريك الغطاء إلى الجانب ، يمكنك سماع هذه النغمة ، وبالتالي "تشغيل" صوت أنبوب أو بيانو أو حرف متحرك "o".
سيلعب هذا الجهاز دورًا صغيرًا في إنشاء نوع جديد من الهواتف.
تلغراف متناسق
كان الرسم متعدد الصفحات أحد إغراءات المخترعين في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. كلما زادت إمكانية حشر إشارات التلغراف في سلك واحد ، زادت كفاءة شبكة التلغراف. بحلول أوائل سبعينيات القرن التاسع عشر ، عُرفت عدة طرق مختلفة لتنظيم التلغراف المزدوج (إرسال إشارتين في اتجاهين متعاكسين في نفس الوقت). بعد ذلك بوقت قصير ، قام توماس إديسون بتحسينها من خلال إنشاء رباعي الإرسال ، والجمع بين الازدواج وثنائي الإرسال (إرسال إشارتين في نفس الوقت في نفس الاتجاه) ، بحيث يمكن استخدام السلك أربع مرات أكثر كفاءة.
ولكن هل كان من الممكن زيادة عدد الإشارات؟ تنظيم نوع من نوع octoruplex ، أو حتى أكثر؟ يمكن تحويل الموجات الصوتية إلى تيار كهربائي والعكس صحيح مما يوفر إمكانية مثيرة للاهتمام. ماذا لو استخدمت نغمات ذات نغمات متفاوتة لإنشاء تلغراف صوتي أو متناسق أو موسيقي من الناحية الشعرية؟ إذا كان من الممكن تحويل الاهتزازات المادية ذات الترددات المختلفة إلى اهتزازات كهربائية ، ثم إعادة تفكيكها إلى تردداتها الأصلية من الجانب الآخر ، فسيكون من الممكن إرسال العديد من الإشارات في نفس الوقت دون تداخل متبادل. سيكون الصوت نفسه عندئذٍ مجرد وسيلة لتحقيق غاية ، وسيط وسيط لتشكيل التيارات بحيث يمكن أن توجد عدة إشارات في سلك واحد. من أجل البساطة ، سأشير إلى هذا المفهوم باسم التلغراف التوافقي ، على الرغم من استخدام اختلافات مختلفة من المصطلحات في ذلك الوقت.
لم تكن طريقة واحدة لإنشاء إشارات مضاعفة. في فرنسا [الذي سميت بعده وحدة معدل الرمز - الباود / تقريبًا. بحلول عام 1874 ، ابتكر آلة ذات موزع دوار يجمع الإشارات بالتناوب من العديد من أجهزة إرسال التلغراف. الآن نسميها تعدد إرسال زمني ، وليس تعدد إرسال تردد. لكن هذا النهج كان له عيب - فهو لن يؤدي إلى إنشاء الاتصالات الهاتفية.
بحلول ذلك الوقت ، كانت شركة ويسترن يونيون تهيمن على التلغراف الأمريكي ، والتي تشكلت في خمسينيات القرن التاسع عشر في محاولة للقضاء على المنافسة غير المواتية بين عدد قليل من شركات التلغراف الكبيرة - قبل ظهور قوانين مكافحة الاحتكار ، كان من السهل استخدام مثل هذا التفسير لتبرير مثل هذه الاندماجات. وصفتها إحدى الشخصيات في قصتنا بأنها "ربما أكبر شركة على الإطلاق". مع آلاف الأميال من الأسلاك وإنفاق مبالغ ضخمة لبناء وصيانة الشبكات ، تابعت ويسترن يونيون باهتمام كبير التطورات في التلغراف المتعدد.
كان لاعب آخر ينتظر أيضًا اختراقات في مجال التلغراف. ، محامٍ ورجل أعمال من بوسطن ، وكان أحد المدافعين الرئيسيين عن وضع التلغراف الأمريكي تحت سيطرة الحكومة الفيدرالية. يعتقد هوبارد أن البرقيات يمكن أن تكون رخيصة مثل الرسائل ، وكان مصممًا على تقويض ما رآه احتكارًا ساخرًا وابتزازًا لـ Western Union. لم يقترح مشروع قانون هوبارد التأميم الكامل لشركات التلغراف الحالية ، كما فعلت جميع القوى الأوروبية تقريبًا ، ولكنه أنشأ خدمة تلغراف برعاية الحكومة تحت رعاية مكتب البريد. لكن النتيجة ستكون هي نفسها على الأرجح ، وستخرج ويسترن يونيون عن العمل. بحلول منتصف سبعينيات القرن التاسع عشر ، توقف تقدم التشريع ، لكن هوبارد كان واثقًا من أن السيطرة على براءة اختراع التلغراف الجديدة الحاسمة ستمنحه ميزة دفع اقتراحه من خلال الكونغرس.
جاردينر جرين هوبارد
هناك عاملان فريدان في الولايات المتحدة: أولاً ، النطاق القاري لـ Western Union. لم يكن لدى أي من منظمات التلغراف الأوروبية مثل هذه الخطوط الممتدة ، وبالتالي لا يوجد سبب لتطوير التلغراف المتعدد. ثانيًا ، السؤال المفتوح حول سيطرة الحكومة على التلغراف. كانت بريطانيا آخر معقل أوروبي ، حيث أممت التلغراف في عام 1870. بعد ذلك ، لم يعد هناك مكان في أي مكان باستثناء الولايات المتحدة حيث يلوح في الأفق الاحتمال المغري المتمثل في تحقيق اختراق تكنولوجي وتقويض الاحتكار. ربما لهذا السبب ، تم إنجاز الكثير من العمل على التلغراف التوافقي في الولايات المتحدة الأمريكية.
كان هناك ثلاثة متنافسين على الجائزة. اثنان منهم كانا بالفعل مخترعين محترمين - и . والثالث كان أستاذ البلاغة ومعلم الصم اسمه بيل.
رمادي
نشأ إليشا جراي في مزرعة في ولاية أوهايو. مثل العديد من معاصريه ، لعب التلغراف عندما كان مراهقًا ، ولكن في سن الثانية عشرة ، عندما توفي والده ، بدأ في البحث عن وظيفة يمكن أن توفره له. لفترة من الوقت كان متدربًا للحدادة ، ثم نجارًا في سفينة ، وفي 12 عامًا علم أنه يمكنه الحصول على التعليم في كلية أوبرلين دون التوقف عن النجارة. بعد خمس سنوات من الدراسة ، انخرط في مهنة كمخترع في مجال التلغراف. كانت براءة اختراعه الأولى عبارة عن مرحل ذاتي الضبط ، والذي ، باستخدام مغناطيس كهربائي ثانٍ بدلاً من زنبرك إرجاع المحرك ، يلغي الحاجة إلى ضبط حساسية المرحل بناءً على التيار في الدائرة.
إليشا جراي ، كاليفورنيا. 1878
بحلول عام 1870 كان بالفعل شريكًا في شركة للمعدات الكهربائية وعمل هناك كرئيس للمهندسين. في عام 1872 ، نقل هو وشريكه الشركة إلى شيكاغو وأعادوا تسميتها إلى شركة Western Electric Manufacturing Company. سرعان ما أصبحت ويسترن إلكتريك المورد الرئيسي لشركة ويسترن يونيون لمعدات التلغراف. نتيجة لذلك ، ستترك علامة ملحوظة في تاريخ الاتصالات الهاتفية.
في أوائل عام 1874 ، سمع جراي صوتًا غريبًا من حمامه. بدت وكأنها عواء ريوتومي تهتز ، فقط بصوت أعلى بكثير. الريوتومي (حرفيا "قاطع التدفق") كان جهازًا كهربائيًا معروفًا يستخدم علامة تبويب معدنية لفتح وإغلاق الدائرة بسرعة. نظر جراي إلى الحمام ، ورأى ابنه يحمل ملفًا حثيثًا متصلًا بريوتوم في يد واحدة ، ويفرك طلاء الزنك في الحمام باليد الأخرى ، والتي تطن بنفس التردد. غراي ، مفتونًا بهذه الفرصة ، تقاعد من وظيفته اليومية في Western Electric للعودة إلى الاختراع. بحلول الصيف ، كان قد طور برقية موسيقية كاملة الأوكتاف ، حيث كان من الممكن تشغيل الأصوات على غشاء مصنوع من حوض معدني عن طريق الضغط على مفاتيح لوحة المفاتيح.
مرسل
المتلقي
كان التلغراف الموسيقي حداثة ليس لها قيمة تجارية ظاهرة. لكن جراي أدرك أن القدرة على نقل أصوات ذات نغمات مختلفة عبر سلك واحد أعطته احتمالين. باستخدام جهاز إرسال بتصميم مختلف قادر على التقاط الصوت من الهواء ، كان من الممكن إنشاء تلغراف صوتي. مع مستقبل آخر قادر على تقسيم الإشارة المجمعة إلى مكوناتها ، كان من الممكن عمل تلغراف متناسق - أي ، تلغراف متعدد الإرسال قائم على الصوت. قرر التركيز على الخيار الثاني ، لأن صناعة التلغراف لها مطالب واضحة. تم تأكيد اختياره بعد التعرف على هاتف ريس ، والذي بدا أنه لعبة فلسفية بسيطة.
صنع جراي جهاز استقبال التلغراف التوافقي من مجموعة من المغناطيسات الكهربائية المتزاوجة مع شرائط معدنية. تم ضبط كل شريط على تردد معين وتم إصداره عند الضغط على الزر المقابل في جهاز الإرسال. يعمل جهاز الإرسال على نفس مبدأ التلغراف الموسيقي.
قام جراي بتحسين أجهزته خلال العامين التاليين وأخذها إلى المعرض. كان العنوان الرسمي للحدث". كان المعرض العالمي الأول الذي يقام في الولايات المتحدة وتزامن مع احتفالات الأمة المئوية ، فيما يتعلق بما يسمى. التعرض المئوية. حدث ذلك في فيلادلفيا في صيف عام 1876. هناك ، أظهر جراي اتصالاً "ثمانيًا" (أي إرسال ثماني رسائل في نفس الوقت) على خط تلغراف مُعد خصيصًا من نيويورك. وقد أشاد حكام المعرض بشدة بهذا الإنجاز ، ولكن سرعان ما طغت عليه معجزة أكبر.
اديسون
، رئيس ويسترن يونيون ، علم بسرعة التقدم الذي أحرزه جراي ، مما جعله يشعر بالتوتر الشديد. في أحسن الأحوال ، مع نجاح جراي ، سيتحول الوضع إلى ترخيص براءات اختراع باهظ التكلفة. في أسوأ الحالات ، ستصبح براءة اختراع جراي أساسًا لإنشاء شركة منافسة ستهز هيمنة ويسترن يونيون.
لذلك في يوليو 1875 ، سحب أورتن الآس من جعبته ، وهو توماس إديسون. نشأ إديسون جنبًا إلى جنب مع التلغراف ، وقضى عدة سنوات كمشغل تلغراف ، ثم أصبح مخترعًا. كان أعلى انتصار له في ذلك الوقت هو الاتصال الرباعي ، الذي مولته ويسترن يونيون قبل عام. الآن أورتن يأمل أن يحسن اختراعه ويتجاوز ما تمكن جراي من القيام به. قدم إلى إديسون وصفًا لهاتف ريس ؛ درس إديسون أيضًا أعمال هيلمهولتز ، التي تُرجمت مؤخرًا إلى الإنجليزية.
كان إديسون في ذروة شكله ، وتناثرت منه أفكار مبتكرة مثل شرارات من سندان. في العام التالي ، أظهر طريقتين مختلفتين للتلغراف الصوتي - الأول كان مشابهًا لتلغراف جراي ، واستخدم الشوكات الضبطية أو القصب الاهتزازي لإنشاء أو إدراك التردد المطلوب. فشل إديسون في جعل مثل هذا الجهاز يعمل بمستوى مقبول.
أما الطريقة الثانية ، التي أطلق عليها اسم "المرسل الصوتي" ، فكانت مختلفة تمامًا. بدلاً من استخدام القصب الاهتزازي لنقل ترددات مختلفة ، استخدمها لنقل النبضات على فترات مختلفة. قام بتقسيم استخدام السلك بين أجهزة الإرسال حسب الوقت بدلاً من التردد. يتطلب هذا تزامنًا مثاليًا للاهتزاز في كل زوج من أجهزة الاستقبال والإرسال حتى لا تتداخل الإشارات. بحلول أغسطس 1876 ، عمل رباعي الاتجاه على هذا المبدأ ، على الرغم من أن الإشارة أصبحت عديمة الفائدة على مسافة تزيد عن 100 ميل. كان لديه أيضًا أفكار لتحسين هاتف ريس ، والذي وضعه جانبًا مؤقتًا.
ثم سمع إديسون عن الإحساس الذي أحدثه رجل اسمه بيل في المعرض المئوي في فيلادلفيا.
جرس
ولد في إدنبرة ، اسكتلندا ، ونشأ في لندن تحت إشراف صارم من جده. مثل جراي وإديسون ، طور اهتمامه في مرحلة المراهقة بالتلغراف ، لكنه سار بعد ذلك على خطى والده وجده ، واختار الكلام البشري باعتباره شغفه الرئيسي. صنع جده الإسكندر اسمًا لنفسه على خشبة المسرح ، ثم بدأ بتدريس الخطابة. كان والده ، ألكسندر ميلفيل ، مدرسًا أيضًا ، حتى أنه طور ونشر نظامًا صوتيًا أطلق عليه "الكلام المرئي". اختار ألكساندر الأصغر (أليك ، كما كان يُدعى في العائلة) ، تعليم الصم التحدث على أنه مهنته.
بحلول نهاية ستينيات القرن التاسع عشر كان يدرس علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء في كلية لندن الجامعية. درست معه طالبة تدعى ماري إكليستون ، كان سيتزوجها. لكنه بعد ذلك تخلى عن التعلم والحب. توفي اثنان من إخوته بمرض السل ، وطالب والد أليك هو وبقية أفراد أسرته بالهجرة إلى العالم الجديد من أجل الحفاظ على صحة ابنه الوحيد. امتثل بيل ، رغم أنه كان مترددًا ومستاءًا بشأن ذلك ، وأبحر في عام 1860.
بعد اختراق بسيط في أونتاريو ، وجد ألكساندر ، ليس بدون صلات والده ، وظيفة كمدرس في مدرسة للصم في بوسطن. هناك ، بدأت خيوط مستقبله تنسج.
أولاً ، كان لديه طالبة ، مابيل هوبارد ، فقدت سمعها في سن الخامسة بسبب الحمى القرمزية. تلقى بيل دروسًا خاصة حتى بعد أن أصبح أستاذاً لعلم وظائف الأعضاء الصوتية والخطابة في جامعة بوسطن ، وكان مابل من بين طلابه الأوائل. كانت تبلغ من العمر أقل من 16 عامًا وقت التدريب ، وأصغر من بيلا بعشر سنوات ، وفي غضون بضعة أشهر وقع في حب هذه الفتاة. سنعود إلى قصتها لاحقًا.
في عام 1872 ، جدد بيل اهتمامه بالإبراق. قبل بضع سنوات ، أثناء وجوده في لندن ، علم بيل بتجارب هيلمهولتز. لكن بيل أساء فهم إنجاز هيلمهولتز ، معتقدًا أنه لم يخلق أصواتًا معقدة فحسب ، بل قام أيضًا بنقلها باستخدام الكهرباء. لذلك أصبح بيل مهتمًا بالتلغراف التوافقي - مشاركة السلك من خلال عدة إشارات يتم إرسالها على عدة ترددات. ربما مستوحى من الأخبار التي تفيد بأن ويسترن يونيون قد اكتسبت فكرة التلغراف المزدوج من جوزيف ستيرنز ، زميله في بوسطن ، أعاد بيل النظر في أفكاره وبدأ ، مثل إديسون وغراي ، في محاولة تنفيذها.
ذات مرة ، أثناء زيارته لمابيل ، لمس الخيط الثاني من مصيره - وهو يقف بجانب البيانو ، أظهر لعائلتها خدعة تعلمها في شبابه. إذا كنت تغني نغمة واضحة على البيانو ، فسوف يرن الوتر المقابل ويعيدها إليك. أخبر والد مابل أن إشارة التلغراف المضبوطة يمكن أن تحقق نفس التأثير ، وشرح كيف يمكن استخدامها في التلغراف المتعدد. ولم يكن بيل ليجد مستمعًا أفضل ضبطًا لقصته: لقد ردد صداها بفرح وفهم على الفور الفكرة الرئيسية: "هناك هواء واحد للجميع ، وهناك حاجة إلى سلك واحد فقط" ، أي انتشار الموجة للتيار في يمكن لسلك نسخ الانتشار في موجات الهواء المصغرة الناتجة عن صوت معقد. كان جاردينر هوبارد مستمع بيل.
هاتف
والآن أصبحت القصة مربكة للغاية ، لذلك أخشى اختبار صبر القراء. سأحاول تتبع الاتجاهات الرئيسية دون الانغماس في التفاصيل.
عمل بيل ، بدعم من هوبارد ووالد آخر من طلابه ، بجد على التلغراف التوافقي دون الإعلان عن تقدمه. قام بالتناوب بين العمل الغاضب وفترات الراحة عندما فشلت صحته ، أثناء محاولته أداء واجباته الجامعية ، وتعزيز نظام "الكلام المرئي" لوالده ، والعمل كمدرس. استأجر مساعدًا جديدًا ، ميكانيكي متمرس من ورشة بوسطن الميكانيكية لتشارلز ويليامز - تجمع الأشخاص المهتمون بالكهرباء هناك. حث هوبارد بيل ، ولم يتردد حتى في استخدام يد ابنته كحافز ، ورفض الزواج منها حتى قام بيل بتحسين تلغرافه.
في صيف عام 1874 ، بينما كان بيل يقضي إجازة بالقرب من منزل العائلة في أونتاريو ، كان بيل يشعر بالعيد الغطاس. اندمجت العديد من الأفكار التي كانت موجودة في اللاوعي في واحد - الهاتف. أفكاره لم تتأثر على أقل تقدير - أول جهاز تسجيل صوتي في العالم يرسم موجات صوتية على زجاج مدخن. أقنع هذا بيل بأن أي صوت معقد يمكن اختزاله في حركات نقطة في الفضاء ، مثل حركة التيار عبر سلك. لن نتطرق إلى التفاصيل الفنية ، لأنها لا تتعلق بالهواتف التي تم إنشاؤها بالفعل ، كما أن التطبيق العملي لتطبيقها أمر مشكوك فيه. لكنهم أخذوا تفكير بيل في اتجاه جديد.
رسم تخطيطي لهاتف بيل "التوافقيات" الأصلي (غير مبني)
وضع بيل هذه الفكرة جانبًا لبعض الوقت ، كما توقعه شركاؤه ، لمتابعة هدف إنشاء تلغراف متناسق.
لكن روتين الضبط الدقيق سرعان ما ملله ، وسئم قلبه من العديد من العقبات العملية التي وقفت في طريقه من نموذج أولي إلى نظام عملي ، وانجذب أكثر فأكثر نحو الهاتف. كان الصوت البشري هو شغفه الأول. في صيف عام 1875 ، اكتشف أن القصب المهتز لا يمكنه فقط إغلاق وفتح الدائرة بسرعة بطريقة مفتاح التلغراف ، ولكن أيضًا إنشاء تيار مستمر يشبه الموجة أثناء التحرك في مجال مغناطيسي. شارك واتسون بفكرته عن هاتف ، وقاموا معًا ببناء النموذج الأول للهاتف وفقًا لهذا المبدأ - أثار الحجاب الحاجز الذي يهتز في مجال مغناطيس كهربائي تيارًا شبيهًا بالموجة في الدائرة المغناطيسية. كان هذا الجهاز قادرًا على نقل بعض الأصوات المكتومة. لم يتأثر هوبارد بالجهاز وأمر بيل بالعودة إلى العمل الحقيقي.
هاتف المشنقة البدائي لبيل في صيف عام 1875
لكن مع ذلك أقنع بيل هوبارد وبقية الشركاء بأن الفكرة يجب أن تكون مسجلة ببراءة اختراع ، حيث يمكن استخدامها في التلغراف المتعدد. وإذا تقدمت بالفعل بطلب للحصول على براءة اختراع ، فلن يمنع أحد من ذكر إمكانية استخدام جهاز للاتصالات الصوتية فيها. ثم في يناير ، أضاف بيل آلية جديدة للجيل الحالي إلى مسودة براءة الاختراع: مقاومة متغيرة. لقد أراد توصيل الحجاب الحاجز المهتز الذي يستقبل الصوت بوصلة بلاتينية ارتفعت وسقطت من حاوية حمضية تحتوي على جهة اتصال ثابتة أخرى. عندما غرق التلامس المتحرك بشكل أعمق ، اتصلت مساحة سطح أكبر بالحمض ، مما قلل من مقاومة التيار المتدفق بين جهات الاتصال - والعكس صحيح.
رسم بيل لمفهوم ناقل المقاومة المتغير للسوائل
قدم هوبارد ، مع علمه أن جراي كان في أعقاب بيل ، طلب براءة اختراع موجة حالية إلى مكتب براءات الاختراع في صباح يوم 14 فبراير دون انتظار التأكيد النهائي من بيل. وفي عصر اليوم نفسه ، وصل محامي جراي ببراءة اختراعه. يحتوي أيضًا على اقتراح لتوليد تيار موجة باستخدام مقاومة متغيرة للسائل. كما أشار إلى إمكانية استخدام الاختراع لكل من الإرسال البرقية والصوتية. لكنه وصل متأخرا عدة ساعات من أجل التدخل في براءة اختراع بيل. إذا كان ترتيب الوصول مختلفًا ، لكانت هناك جلسات استماع مطولة حول الأولويات قبل منح البراءة. نتيجة لذلك ، في 7 مارس ، مُنح بيل براءة الاختراع رقم 174 ، "تحسينات في التلغراف" ، والتي وضعت حجر الأساس للهيمنة المستقبلية لنظام بيل.
لكن هذه القصة الدرامية لم تكن خالية من السخرية. في 14 فبراير 1876 ، لم يقم بيل ولا جراي ببناء نموذج عملي للهاتف. لم يجربها أحد حتى ، باستثناء محاولة بيل القصيرة في يوليو (تموز) الماضي ، والتي لم تكن فيها مقاومة متغيرة. لذلك ، لا ينبغي اعتبار البراءات علامات بارزة في تاريخ التكنولوجيا. هذه اللحظة الحاسمة في تطوير الاتصالات الهاتفية كمؤسسة تجارية لم يكن لها علاقة بالهاتف كجهاز.
لم يكن حتى إرسال براءة الاختراع حتى تمكن بيل وواتسون من العودة إلى الهاتف ، على الرغم من مطالب هوبارد المستمرة بمواصلة العمل على التلغراف المتعدد. قضى بيل وواتسون شهورًا في محاولة الحصول على فكرة مقاومة المتغيرات السائلة للعمل ، وتم استخدام هاتف مبني على هذا المبدأ لنقل العبارة الشهيرة: "السيد واتسون ، تعال إلى هنا ، أريد أن أراك."
لكن المخترعين واجهوا باستمرار مشاكل مع موثوقية هذه المرسلات. لذلك بدأ بيل وواتسون العمل على أجهزة إرسال جديدة باستخدام مبدأ المغنطيسي الذي جربوه في صيف عام 1875 ، باستخدام حركة الحجاب الحاجز في مجال مغناطيسي لإثارة تيار مباشر. كانت الميزة هي البساطة والموثوقية. كان العيب هو أن الطاقة المنخفضة لإشارة الهاتف كانت نتيجة اهتزازات الهواء الناتجة عن صوت المتحدث. هذا يحد من مسافة العمل الفعالة لجهاز الإرسال المغناطيسي. ومع وجود جهاز ذو مقاومة متغيرة ، فإن الصوت يعدل التيار الناتج عن البطارية ، والذي يمكن أن يكون قوياً بشكل تعسفي.
عملت المغناطيسات الجديدة بشكل أفضل بكثير من الصيف الماضي ، وقرر جاردينر أنه قد يكون هناك شيء ما لفكرة الهاتف بعد كل شيء. من بين وسائل التسلية الأخرى ، كان عضوًا في لجنة معرض ماساتشوستس للتعليم والعلوم في المعرض المئوي القادم. استخدم نفوذه لمنح بيل مكانًا في معرض وفي مسابقة حيث حكم الحكام على الاختراعات الكهربائية.
جهاز إرسال مغناطيسي بيل / واتسون. يتحرك الحجاب الحاجز المعدني المهتز D في المجال المغناطيسي للمغناطيس H ويحث تيارًا في الدائرة
المتلقي
وصل الحكام إلى بيل فورًا بعد دراسة تلغراف جراي التوافقي. تركهم عند جهاز الاستقبال وانتقل إلى أحد أجهزة الإرسال الموجودة على بعد مائة متر أسفل المعرض. اندهش محاورو بيل لسماع غنائه وكلماته تخرج من صندوق معدني صغير. كان أحد القضاة مواطن بيل ، وهو اسكتلندي (الذي حصل لاحقًا على لقب اللورد كلفن). بحماسة ، ركض عبر القاعة إلى بيل ليخبره أنه سمع كلماته ، ثم أعلن لاحقًا أن الهاتف "أكثر الأشياء المدهشة التي شاهدها في أمريكا". كان إمبراطور البرازيل حاضرًا أيضًا ، الذي ضغط الصندوق على أذنه أولاً ، ثم قفز من كرسيه وهو يصرخ: "أسمع ، أسمع!"
أدت الضجة التي أحدثها بيل في المعرض إلى أن يتابع إديسون أفكاره السابقة في الإرسال الهاتفي. لقد انقض على الفور على العيب الرئيسي لجهاز بيل - جهاز إرسال ضعيف مغناطيسي. كان يعلم من تجاربه مع المربعات الرباعية أن مقاومة رقائق الفحم تتغير مع الضغط. بعد العديد من التجارب مع التكوينات المختلفة ، طور جهاز إرسال مقاومة متغير يعمل على هذا المبدأ. بدلاً من تحرك موجات الضغط في سائل التلامس ، ضغط صوت السماعة على "زر" الفحم ، وغير مقاومته ، وبالتالي ، قوة التيار في الدائرة. لقد كانت أكثر موثوقية وأسهل في التنفيذ من أجهزة الإرسال السائلة التي صممها بيل وجراي ، وكانت مساهمة حاسمة في نجاح الهاتف على المدى الطويل.
ومع ذلك ، كان بيل أول من صنع الهاتف ، على الرغم من المزايا الواضحة في الخبرة والمهارات التي يتمتع بها منافسوه. لقد كان الأول ليس لأنه تمت زيارته من خلال رؤية لم يصل إليها الآخرون - لقد فكروا أيضًا في الهاتف ، لكنهم اعتبروه غير مهم مقارنة بالتلغراف المحسن. كان بيل هو الأول لأنه أحب الصوت البشري أكثر من التلغراف ، لدرجة أنه قاوم رغبات شركائه حتى يتمكن من إثبات عمل هاتفه.
وماذا عن التلغراف التوافقي الذي بذل جراي وإديسون وبيل الكثير من الجهد والتفكير فيه؟ إلى الآن لم يتم انجاز شيء. ثبت أن الحفاظ على الهزازات الميكانيكية على طرفي السلك مضبوطة تمامًا أمر صعب للغاية ، ولم يعرف أحد كيفية تضخيم الإشارة المجمعة بحيث تعمل على مسافات طويلة. لم يكن الأمر كذلك حتى منتصف القرن العشرين ، بعد أن بدأت التكنولوجيا الكهربائية التي بدأت مع تمكين الراديو من ضبط الترددات والتضخيم منخفض الضوضاء ، حيث أصبحت فكرة تركيب إشارات متعددة ليتم نقلها عبر سلك واحد الواقع.
وداعا بيل
على الرغم من نجاح الهاتف في العرض ، لم يكن هوبارد مهتمًا ببناء نظام هاتف. في الشتاء التالي ، عرض على ويليام أورتن ، رئيس ويسترن يونيون ، شراء جميع حقوق الهاتف بموجب براءة اختراع بيل مقابل 100 دولار.رفض أورتن ، متأثرًا بمزيج من كراهية هوبارد ومخططاته البريدية ، والثقة بالنفس ، و عمل إديسون على الهاتف ، وكذلك الاعتقاد بأن الهاتف ، مقارنة بالتلغراف ، يعني القليل جدًا. فشلت المحاولات الأخرى لبيع فكرة الهاتف ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى مخاوف من التكاليف الضخمة للتقاضي بشأن حقوق براءات الاختراع إذا تم تسويقها. لذلك ، في يوليو 000 ، أسس بيل وشركاؤه شركة بيل للهواتف لتنظيم الخدمة الهاتفية بأنفسهم. في نفس الشهر ، تزوجت بيل أخيرًا من مابيل جاردينر في منزل عائلتها ، ونجحت بما يكفي للفوز بمباركة والدها.
أليك مع زوجته مابل وطفلين على قيد الحياة - توفي اثنان من أبنائه في سن الطفولة (سي 1885)
في العام التالي ، غير أورتن رأيه بشأن الهاتف وأنشأ شركته الخاصة ، شركة American Speaking Phone Company ، على أمل أن تحمي براءات اختراع إديسون وغراي وآخرين الشركة من هجمات بيل القانونية. أصبحت تهديدًا قاتلًا لمصالح بيل. تتمتع Western Union بميزتين رئيسيتين. أولا ، موارد مالية كبيرة. كانت شركة Bell في حاجة إلى المال لأنها أجرت المعدات لعملائها ، الأمر الذي تطلب منها سداده لعدة أشهر. ثانيًا ، الوصول إلى جهاز إرسال Edison محسّن. لا يمكن لأي شخص قارن جهاز الإرسال الخاص به بجهاز بيل أن يفشل في ملاحظة وضوح وحجم صوت الأول. لم يكن أمام شركة بيل أي خيار سوى مقاضاة أحد المنافسين لانتهاك براءات الاختراع.
إذا كان لدى Western Union حقوق لا لبس فيها في جهاز الإرسال الوحيد عالي الجودة المتاح ، فسيكون لها نفوذ قوي للتوصل إلى اتفاق. لكن فريق بيل اكتشف براءة اختراع سابقة لجهاز مماثل لمهاجر ألماني. وشرائه. لم يتم إعطاء الأولوية لبراءة اختراع إديسون إلا بعد سنوات عديدة من المعارك القانونية. نظرًا لعدم نجاح الإجراءات ، في نوفمبر 1879 ، وافقت Western Union على نقل جميع حقوق براءات الاختراع للهاتف والمعدات وقاعدة المشتركين الحالية (55 شخص) إلى شركة Bell. في المقابل ، طلبوا 000٪ فقط من إيجار الهاتف لمدة 20 عامًا مقبلة ، وكذلك أن بيل لا ينبغي أن يدخل في مجال التلغراف.
سرعان ما استبدلت شركة Bell أجهزة Bell بنماذج محسنة تستند أولاً إلى براءة اختراع Berliner ثم على براءات الاختراع التي تم الحصول عليها من Western Union. بحلول الوقت الذي انتهى فيه التقاضي ، كانت المهنة الرئيسية لبيل هي الشهادة في دعاوى البراءات ، والتي كان هناك الكثير منها. بحلول عام 1881 كان قد تقاعد تمامًا. مثل مورس ، وعلى عكس إديسون ، لم يكن منشئ أنظمة. تولى ثيودور فيل ، المدير النشط الذي سرقه جاردينر من الخدمة البريدية ، إدارة الشركة وقادها إلى الهيمنة الوطنية.
في البداية ، لم تنمو شبكة الهاتف بنفس الطريقة التي تنمو بها شبكة التلغراف. تطورت الأخيرة من خلال التنقل من مركز تجاري إلى آخر ، وتغطي مسافة 150 كيلومترًا في المرة الواحدة ، والبحث عن أعلى تركيز للعملاء ذوي القيمة العالية ، وبعد ذلك فقط تكملة الشبكة بروابط إلى الأسواق المحلية الأصغر. نمت شبكات الهاتف مثل البلورات من نقاط نمو صغيرة ، من عدة عملاء يقعون في مجموعات مستقلة في كل مدينة وحي ، وببطء ، على مدى عقود ، اندمجت في الهياكل الإقليمية والوطنية.
كانت هناك عائقان أمام الاتصالات الهاتفية على نطاق واسع. أولاً ، كانت هناك مشكلة المسافة. حتى مع أجهزة الإرسال المضخمة ذات المقاومة المتغيرة ، التي تم إنشاؤها على أساس فكرة إديسون ، كان نطاق التلغراف والهاتف لا يضاهى. كانت إشارة الهاتف الأكثر تعقيدًا أكثر عرضة للضوضاء ، وكانت الخصائص الكهربائية للتيارات المتقلبة أقل شهرة من تلك الخاصة بالتيار المباشر المستخدم في التلغراف.
ثانيًا ، كانت هناك مشكلة في الاتصال. كان هاتف Bell عبارة عن جهاز اتصال واحد لواحد ، ويمكنه توصيل نقطتين بسلك واحد. بالنسبة إلى التلغراف ، لم تكن هذه مشكلة. يمكن لمكتب واحد أن يخدم العديد من العملاء ، ويمكن بسهولة توجيه الرسائل من المكتب المركزي إلى خط آخر. لكن لم تكن هناك طريقة سهلة لتحويل محادثة هاتفية. في التجسيد الأول للهاتف ، كان بإمكان الأشخاص الثالث واللاحقين الاتصال فقط بالشخصين اللذين كانا يتحدثان من خلال ما سيُطلق عليه لاحقًا "هاتف مقترن". بمعنى ، إذا كانت جميع أجهزة المشتركين متصلة بخط واحد ، فيمكن لكل منهم التحدث (أو التنصت) مع الآخرين.
سنعود إلى مشكلة المسافة في الوقت المناسب. في سوف نتعمق في مشكلة الاتصالات وعواقبها ، والتي كان لها تأثير على تطوير التتابع.
ماذا تقرأ
- روبرت ف.بروس ، بيل: ألكسندر جراهام بيل وفتح العزلة (1973)
- ديفيد أ. هونشل ، "إليشا جراي والهاتف: حول مساوئ أن تكون خبيرًا" ، التكنولوجيا والثقافة (1975).
- بول إسرائيل ، إديسون: حياة الاختراع (1998)
- جورج ب. بريسكوت ، الهاتف الناطق ، الفونوغراف الحديث ، وحداثة أخرى (1878)
المصدر: www.habr.com