Іншыя артыкулы цыкла:
- Гісторыя рэле
- Гісторыя электронных кампутараў
- Гісторыя транзістара
- Гісторыя інтэрнэту
Тэлефон узнік выпадкова. Калі дзякуючы стогадоваму даследаванню магчымасцяў перадачы паведамленняў пры дапамозе электрычнасці, то на тэлефон людзі натрапілі ў пошуках палепшанага тэлеграфа. Таму даволі лёгка прызначыць праўдападобную, хоць і не зусім бясспрэчную, дату вынаходства тэлефона - год стагоддзя з дня ўтварэння ЗША, 1876-й.
І нельга сказаць, каб у тэлефона не было папярэднікаў. З 1830 года навукоўцы-даследчыкі шукалі шляхі ператварэння гуку ў электрычнасць, і электрычнасці ў гук.
Электрычны гук
У 1837 годзе , лекар і эксперыментатар на поле электрамагнетызму з Масачусеца, натыкнуўся на дзіўную з'яву. Ён змясціў ізаляваны спіральны провад паміж канцамі сталага магніта, а затым кожны з канцоў провада апусціў у ёмістасці з ртуццю, падлучаныя да батарэі. Кожны раз, калі ён размыкаў ці замыкаў контур, паднімаючы канец провада з ёмістасці ці апускаючы яго туды, магніт выпускаў гук, чутны з адлегласці ў метр. Пэйдж назваў гэта гальванічнай музыкай, і выказаў здагадку, што ўся справа ў «малекулярнай бязладзіцы», які адбываецца ў магніце. Пэйдж запусціў хвалю даследаванняў, прысвечаных двум аспектам гэтага адкрыцця: дзіўнай уласцівасці металічных матэрыялаў змяняць форму пры намагнічванні, і больш відавочнай генерацыі электрычнасцю гуку.
Нас асабліва цікавяць два даследаванні. Першае праводзіў Ёган Філіп Рэйс. Рэйс навучаў матэматыцы і дакладным навукам школьнікаў у інстытуце Гарньера каля Франкфурта, але ў вольны час займаўся даследаваннямі электрычнасці. Да таго часу некалькі электрыкаў ужо стварылі новыя варыянты гальванічнай музыкі, але Рэйс першым авалодаў алхіміяй двухбаковага пераводу гуку ў электрычнасць і назад.
Рэйс зразумеў, што дыяфрагма, якая нагадвае барабанную перапонку чалавека, можа пры вібрацыі замыкаць і размыкаць электрычны контур. Першы прататып прылады "telephon" ["дальнамоўца"], пабудаваны ў 1860 годзе, складаўся з выразанага з дрэва "вуха" з расцягнутай на ім мембранай, зробленай са свіной мачавой бурбалкі. Да ніжняй часткі мембраны быў далучаны плацінавы электрод, пры вібрацыі размыкае і замыкае контур з батарэяй. Прымачом была катушка з провада, наматанага вакол вязальнай спіцы, замацаванай на скрыпцы. Корпус скрыпкі ўзмацняў вібрацыі зменлівай форму іголкі, калі яна па чарзе намагнічваць і размагнічваць.
Позняя мадэль тэлефона Рэйса
Рэйс прыдумляў мноства ўдасканаленняў для ранняга прататыпа, і разам з іншымі эксперыментатарамі выявіў, што калі спяваць ці напяваць у яго што-небудзь, то перадаваны гук заставаўся вядомым. Словы адрозніць было цяжэй, і часта яны скажаліся і станавіліся незразумелымі. У шматлікіх паведамленнях аб удалай перадачы голасу выкарыстоўваліся такія распаўсюджаныя фразы, як «добрай раніцы» і «як справы», а іх можна было лёгка адгадаць. Асноўнай праблемай заставалася тое, што перадатчык Рэйса толькі размыкаў і замыкаў контур, але не рэгуляваў сілу гуку. У выніку можна было перадаваць толькі частату з фіксаванай амплітудай, а гэта не магло імітаваць усе тонкасці чалавечага голасу.
Рэйс лічыў, што яго працы павінны быць прызнаныя навукай, але так і не дабіўся гэтага. Яго прылада была папулярнай дзівоцтвам у асяроддзі навуковай эліты, і копіі з'яўляліся ў большасці цэнтраў гэтай эліты: у Парыжы, Лондане, Вашынгтоне. Але яго навуковую працу адпрэчыў часопіс прафесара Паггендорфа "Annalen der Physik" ["Аналы фізікі"] - адзін з найстарэйшых навуковых часопісаў і самы ўплывовы часопіс таго часу. Спробы Рэйса рэкламаваць тэлефон пры дапамозе тэлеграфных кампаній таксама праваліліся. Ён пакутаваў ад туберкулёзу, і хвароба, якая пагаршалася, утрымала яго ад далейшых сур'ёзных даследаванняў. У выніку ў 1873 годзе хвароба забрала яго жыццё і амбіцыі. І гэта не апошні раз, калі гэтае захворванне будзе перашкаджаць развіццю гісторыі тэлефона.
Пакуль Рэйс паляпшаў свой тэлефон, рабіў апошнія рыскі да свайго плённага даследавання слыхавой фізіялогіі: «Вучэнне аб слыхавых адчуваннях як фізіялагічная аснова для тэорыі музыкі» [1862]. Гельмгольц, у той час прафесар Гейдэльбергскага ўніверсітэта, быў гігантам навукі XIX стагоддзі, працуючы над фізіялогіяй зроку, электрадынамікай, тэрмадынамікай і інш.
Праца Гельмгольца толькі мімаходзь ставіцца да нашай гісторыі, але яе шкада прапускаць. У «Вучэнні пра слыхавыя адчуванні» Гельмгольц зрабіў для музыкі тое, што Ньютан зрабіў для святла – паказаў, як быццам бы адзінае адчуванне можна разабраць на складнікі. Ён даказаў, што адрозненні ў тэмбрах, ад скрыпкі да фагота, адбываецца толькі з адрозненняў адноснай сілы іх абертонаў (тонаў на падвойнай, патройны і да т.п. частаце ў адносінах да базавай ноце). Але для нашай гісторыі самае цікавае ў яго працы заключаецца ў характэрным інструменце, распрацаваным ім для дэманстрацыі:
Варыянт сінтэзатара Гельмгольца
Першую прыладу Гельмгольц замовіў у майстэрні Кёльна. Інакш кажучы, гэта быў сінтэзатар, здольны выдаваць гукі на аснове кампазіцыі простых тонаў. Самай яго дзіўнай магчымасцю была невытлумачальная здольнасць прайграваць галосныя гукі, якія ўсё абвыклі чуць толькі выходнымі з чалавечага рота.
Сінтэзатар працаваў ад біцця асноўнага камертону, які вібраваў на базавай ноце, замыкае і размыкае контур, апускаючы плацінавы провад у ёмістасць з ртуццю. Восем намагнічаных камертонаў, кожны з якіх вібравала са сваім абертонам, былі пахаваныя паміж канцоў электрамагніта, звязанага з контурам. Кожнае замыканне контуру ўключала электрамагніты, і падтрымлівала камертоны ў які вібруе стане. Побач з кожным камертонам знаходзіўся цыліндрычны рэзанатар, здольны ўзмацняць яго гудзенне да чутнага ўзроўню. У звычайным стане вечка на рэзанатары была зачыненая, і глушыла гук камертону. Калі адсунуць вечка ў бок, можна было пачуць гэты абертон, і такім чынам "згуляць" гук трубы, піяніна або галоснай літары "о".
Гэта прылада адыграе невялікую ролю ў стварэнні новага віду тэлефона.
Гарманічны тэлеграф
Адной з прынад для вынаходнікаў другой паловы XIX стагоддзі быў мультытэлеграф. Чым больш тэлеграфных сігналаў ўдавалася ўпіхнуць у адзін провад, тым большая была эфектыўнасць тэлеграфнай сеткі. Да пачатку 1870-х было вядома некалькі розных метадаў арганізацыі дуплекснай тэлеграфіі (адначасовай адпраўкі двух сігналаў у супрацьлеглых кірунках). Неўзабаве пасля гэтага Томас Эдысан палепшыў іх, стварыўшы квадруплекс, скамбінаваўшы дуплекс і дыплекс (адначасовую перадачу двух сігналаў у адным кірунку), дзякуючы чаму провад можна было выкарыстоўваць у чатыры разы больш эфектыўна.
Але ці можна было далей павялічыць колькасць сігналаў? Арганізаваць які-небудзь акторуплекс, ці яшчэ больш? Тое, што гукавыя хвалі можна было ператвараць у электрычны ток і зваротна, прапаноўвала цікавую магчымасць. Што, калі выкарыстоўваць тоны рознай вышыні для стварэння акустычнага, гарманічнага, ці, паэтычна кажучы, музычнага тэлеграфа? Калі фізічныя ваганні рознай частаты можна перавесці ў электрычныя, а затым ізноў разабраць іх на першапачатковыя частоты з іншага боку, тады можна было б адпраўляць адначасова мноства сігналаў без узаемных перашкод. Сам гук быў бы тады толькі сродкам для дасягнення мэты, прамежкавым асяроддзем, фармавалай токі для таго, каб некалькі сігналаў магло існаваць у адным провадзе. Для прастаты я буду называць гэтую канцэпцыю гарманічным тэлеграфам, хаця ў той час выкарыстоўваліся розныя варыянты тэрмінаў.
Гэта быў не адзін спосаб стварэння мультыплексных сігналаў. У Францыі [у гонар якога названа адзінка сімвальнай хуткасці – бод / заўв. перакл.] да 1874 году прыдумаў машыну з які верціцца размеркавальнікам, па чарзе якія збіралі сігналы з некалькіх тэлеграфных перадатчыкаў. Цяпер мы назвалі б гэта мультыплексам з разбіццём па часе, а не па частотах. Але ў гэтага падыходу быў недахоп - ён не прывёў бы да стварэння тэлефаніі.
Да таго часу ў амерыканскай тэлеграфіі дамінавала Western Union, якая сфармавалася ў 1850-х у спробе ўхіліць невыгодную для ўсіх канкурэнцыю паміж некалькімі вялікімі тэлеграфнымі кампаніямі - да з'яўлення антыманапольнага заканадаўства можна было спакойна выкарыстоўваць такое тлумачэнні для апраўдання падобных зліццяў. Адзін з персанажаў нашай гісторыі апісаў гэта, як "верагодна, найбуйную з калі-небудзь існавалых карпарацый". Валодаючы тысячамі кіламетраў правадоў і марнуючы велізарныя сродкі на пабудову і падтрымку сетак, Western Union з вялікай цікавасцю сачыла за распрацоўкамі ў вобласці мультыплекснай тэлеграфіі.
Прарываў у тэлеграфнай справе чакаў і іншы гулец. , бостанскі юрыст і прадпрымальнік быў адным з галоўных прыхільнікаў перакладу амерыканскага тэлеграфа пад кантроль федэральнага ўрада. Хаббард лічыў, што тэлеграмы могуць каштаваць гэтак жа танна, як лісты, і быў настроены падарваць, па ім меркаванню, цынічную і вымагальніцкую манаполію Western Union. Законапраект Хаббарда не прапаноўваў цалкам нацыяналізаваць існуючыя тэлеграфныя кампаніі, як паступілі амаль усе еўрапейскія дзяржавы, а ўстанавіў бы спансаваную ўрадам тэлеграфную службу пад заступніцтвам паштовага міністэрства. Але вынік быў бы, хутчэй за ўсё, тым жа, і Western Union сышла б з гэтага бізнэсу. Да сярэдзіны 1870-х прасоўванне закона застопарылася, але Хаббард быў упэўнены, што кантроль над крытычным новым тэлеграфным патэнтам мог бы даць яму перавагу для прасоўвання сваёй прапановы ў Кангрэсе.
Гардзінер Грын Хаббард
У ЗША склаліся два унікальныя фактары: па-першае, кантынентальны маштаб Western Union. Ні ў адной еўрапейскай тэлеграфнай арганізацыі не было такіх працяглых ліній, а, такім чынам, і падстаў для распрацоўкі мультыплекснай тэлеграфіі. Па-другое, адкрытае пытанне кантролю ўрада над тэлеграфам. Апошняй еўрапейскай апорай была Брытанія, якая нацыяналізавала тэлеграф у 1870-м. Пасля гэтага нідзе акрамя ЗША ўжо не засталося месцаў, дзе маячыла б павабная перспектыва здзейсніць тэхналагічны прарыў і падарваць манаполію. Магчыма, з-за гэтага большая частка працы над гарманічным тэлеграфам вялася ў ЗША.
На прыз прэтэндавалі ў асноўным трое. Двое з іх былі ўжо масцітымі вынаходнікамі - и . Трэцім быў прафесар рыторыкі і выкладчык для глухіх па прозвішчы Бэл.
Шэры
Эліша Грэй вырас на ферме ў Агаё. Як многія яго сучаснікі, у малалецтве ён гуляўся з тэлеграфіяй, але ў 12 гадоў, калі памёр яго бацька, ён пачаў шукаць занятак, які мог бы яго забяспечыць. Некаторы час ён быў вучнем каваля, затым суднавым цесляром, а ў 22 гады ён даведаўся, што можа атрымаць адукацыю ў Аберлінскім каледжы, не спыняючы цеслярства. Пасля пяці гадоў навучання ён пагрузіўся ў кар'еру вынаходніка ў вобласці тэлеграфіі. Першым яго патэнтам стала самоподстраивающееся рэле, якое, выкарыстаючы другі электрамагніт замест спружыны, якая вяртае якар, ухіліла неабходнасць падладкі адчувальнасці рэле ў залежнасці ад сілы току ў контуры.
Эліша Грэй, ок. 1878 г.
Да 1870-га ён ужо быў партнёрам у кампаніі, якая вырабляе электрычнае абсталяванне, і працаваў там галоўным інжынерам. У 1872 годзе яны з партнёрам перанеслі кампанію ў Чыкага і перайменавалі ў Western Electric Manufacturing Company. Неўзабаве Western Electric стала асноўным пастаўшчыком тэлеграфнага абсталявання для Western Union. У выніку яна пакіне прыкметны след у гісторыі тэлефаніі.
У пачатку 1874 года Грэй пачуў дзіўны гук са сваёй ваннай. Гучаў ён як завыванне вібруючага рэатама, толькі значна мацней. Рэотам (літаральна «абрывальнік струменя») быў добра вядомай электрычнай прыладай, якая выкарыстоўвала металічны язычок для хуткага размыкання і замыкання контуру. Зазірнуўшы ў ванную, Грэй убачыў свайго сына, які трымае ў адной руцэ індукцыйную шпульку, злучаную з реотомом, а другой рукой які труць цынкавае пакрыццё ванны, якая гудзела з той жа частатой. Грэй, зацікаўлены адкрытым магчымасцямі, адышоў ад штодзённай працы ў Western Electric, каб зноў заняцца вынаходніцтвам. Да лета ён распрацаваў поўнаактаўны музычны тэлеграф, пры дапамозе якога можна было прайграваць гукі на дыяфрагме, зробленай з металічнага таза, націскаючы на клавішы клавіятуры.
Перадатчык
Прыёмнік
Музычны тэлеграф быў навінкай без відавочнай камерцыйнай каштоўнасці. Але Грэй зразумеў, што магчымасць перадачы гукаў рознай танальнасці па адным провадзе давала яму дзве магчымасці. З перадатчыкам іншай канструкцыі, здольным улоўліваць гук з паветра, можна было стварыць галасавы тэлеграф. З іншым прымачом, здольным падзяляць камбінаваны сігнал на кампаненты, можна было зрабіць гарманічны тэлеграф - гэта значыць, мультыплексны тэлеграф на аснове гуку. Ён вырашыў сканцэнтравацца на другім варыянце, паколькі ў тэлеграфнай індустрыі былі відавочныя запыты. Ён зацвердзіўся ў сваім выбары, даведаўшыся аб тэлефоне Рэйса, які, як здавалася, быў простай філасофскай цацкай.
Прымач гарманічнага тэлеграфа Грэй вырабіў з набору электрамагнітаў, спалучаных з металічнымі палоскамі. Кожная палоска была настроена на пэўную частату, і гучала, калі на перадатчыку націскалі адпаведную кнопку. Перадатчык працаваў на тым самым прынцыпе, што і музычны тэлеграф.
Грэй паляпшаў свой апарат наступныя два гады і павёз яго на выставу. Афіцыйна мерапрыемства называлася“. Гэта была першая сусветная выстава, праведзеная ў ЗША, і яна супала са святкаваннем стагоддзя нацыі, у сувязі з чым на ёй была прадстаўлена т.зв. "Стагадовая экспазіцыя". Праходзіла яна ў Філадэльфіі ўлетку 1876 гады. Там Грэй прадэманстраваў «октруплекснае» злучэнне (гэта значыць, перадачу васьмі паведамленняў адначасова) на спецыяльна падрыхтаванай тэлеграфнай лініі з Нью-Ёрка. Гэтае дасягненне атрымала высокую адзнаку ў суддзяў выставы, але неўзабаве яго зацямніла яшчэ большы цуд.
Эдысан
, прэзідэнт Western Union, даволі хутка даведаўся аб прагрэсе Грэя, што прымусіла яго моцна панервавацца. У лепшым выпадку пры поспеху Грэя сітуацыя абернецца вельмі дарагім ліцэнзаваннем патэнта. У горшым выпадку патэнт Грэя стане асновай для стварэння канкуруючай кампаніі, якая пахіснуць панаванне Western Union.
Таму ў ліпені 1875 года Ортан дастаў туза з рукава, а менавіта Томаса Эдысана. Эдысан рос бок аб бок з тэлеграфіяй, правёў некалькі гадоў у ролі аператара тэлеграфа, а затым стаў вынаходнікам. Яго найвышэйшым трыўмфам на той час была квадруплексная сувязь, створаная на грошы Western Union годам раней. Цяпер Ортан спадзяваўся, што той палепшыць сваё вынаходства і перасягне тое, што ўдалося зрабіць Грэю. Ён падаў Эдысан апісанне тэлефона Рэйса; таксама Эдысан праштудзіраваў працу Гельмгольца, нядаўна перакладзеную на ангельскую.
Эдысан быў на піку формы, і інавацыйныя ідэі сыпаліся з яго, як іскры з кавадлы. У наступным годзе ён паказаў два розныя падыходы да акустычнага тэлеграфа - першы быў падобны на тэлеграф Грэя, і выкарыстаў камертоны або якія вібруюць язычкі для стварэння або ўспрыманні патрэбнай частаты. Эдысан не ўдалося прымусіць такі апарат працаваць на прымальным узроўні.
Другі падыход, які ён назваў "акустычным перадатчыкам", быў зусім іншым. Замест выкарыстання якія вібруюць язычкоў для перадачы розных частот, ён выкарыстоўваў іх для перадачы імпульсаў з рознымі інтэрваламі. Ён дзяліў выкарыстанне провада паміж перадатчыкамі па часе, а не па частаце. Гэта патрабавала ідэальнай сінхранізацыі вібрацый у кожнай пары прымач-перадатчык, каб сігналы не накладваліся. Да жніўня 1876 гады на гэтым прынцыпе ў яго працаваў квадруплекс, хоць на адлегласці ў больш за 100 міль сігнал станавіўся бескарысны. У яго былі і ідэі наконт паляпшэння тэлефона Рэйса, якія ён часова адклаў.
А затым Эдысан пачуў аб сенсацыі, вырабленай на Стогадовай экспазіцыі ў Філадэльфіі чалавекам па імі Бэл.
Бэл
нарадзіўся ў Эдынбургу, Шатландыя, а вырас у Лондане пад чулым кіраўніцтвам свайго дзядулі. Як Грэй і Эдысан, у малалецтве ён выявіў цікавасць да тэлеграфа, але затым пайшоў па слядах свайго бацькі і дзеда, абраўшы сваім галоўным запалам чалавечую прамову. Яго дзед, Аляксандр, зрабіў сабе імя на сцэне, а затым стаў выкладаць прамоўніцкаму мастацтва. Бацька, Аляксандр Мэлвіл, таксама быў выкладчыкам, і нават распрацаваў і апублікаваў фанетычную сістэму, названую ім «бачная гаворка». Малодшы Аляксандр (Алек, як яго звалі ў сям'і), абраў сваім заняткам навучанне глухіх гаворкі.
Да канца 1860-х ён займаўся анатоміяй і фізіялогіяй ва ўніверсітэцкім каледжы Лондана. Разам з ім вучылася студэнтка Мары Эклстан, на якой ён збіраўся ажаніцца. Але затым ён адмовіўся і ад навучання, і ад кахання. Два яго браты памерлі ад туберкулёзу, і бацька Алека запатрабаваў, каб ён разам з сям'ёй, якая засталася, эміграваў у Новае Святло, каб захаваць здароўе адзінаму сыну. Бэл падпарадкаваўся, хоць супраціўляўся і абураўся з гэтай нагоды, і падняў ветразі ў 1870 году.
Пасля невялікай халтуркі ў Антарыё Аляксандр не без сувязяў бацькі знайшоў працу выкладчыка школы глухіх у Бостане. Там пачалі заплятацца ніткі яго будучыні.
Спачатку ў яго з'явілася вучаніца Мэйбл Хаббард, якая страціла слых у пяць гадоў з-за шкарлятыны. Бэл займаўся прыватным рэпетытарствам нават пасля таго, як стаць прафесарам вакальнай фізіялогіі і прамоўніцкага мастацтва ў Бостанскім Універсітэце, і Мэйбл была ў ліку яго першых вучаніц. Падчас навучання ёй было крыху менш за 16 гадоў, на дзесяць гадоў менш, чым Бэлу, і за некалькі месяцаў ён закахаўся ў гэтую дзяўчыну. Мы яшчэ вернемся да яе гісторыі.
У 1872 годзе Бэл аднавіў сваю цікавасць да тэлеграфіі. За некалькі гадоў да гэтага, яшчэ будучы ў Лондане, Бэл даведаўся пра эксперыменты Гельмгольца. Але Бэл няправільна зразумеў дасягненне Гельмгольца, палічыўшы, што той не толькі стварыў, але і перадаў складаныя гукі пры дапамозе электрычнасці. Так Бэл захапіўся гарманічным тэлеграфам - сумесным выкарыстаннем провада некалькімі сігналамі, якія перадаюцца на некалькіх частотах. Магчыма, будучы натхнёным навінамі аб тым, што Western Union набыла ідэю дуплекснага тэлеграфа ў Джозэфа Стэрнса, яго земляка з Бостана, Бэл перагледзеў свае ідэі і, як Эдысан і Грэй, пачаў імкнуцца рэалізаваць іх.
Аднойчы ў гасцях у Мэйбл ён зачапіў другую нітку свайго лёсу - стоячы побач з фартэпіяна, ён паказаў яе сям'і трук, якому навучыўся ў юнацтве. Калі праспяваць у фартэпіяна чыстую ноту, то адпаведная струна зазвініць і прайграе яе вам у адказ. Ён распавёў айцу Мейбл, што настроены тэлеграфны сігнал можа дасягнуць таго ж эфекту, і патлумачыў, як гэта можна выкарыстоўваць у мультыплекснай тэлеграфіі. І Бэл не знайшоў бы слухача, лепш настроенага на яго гісторыю: той рэзаніраваў з радасцю і імгненна зразумеў галоўную думку: «Паветра для ўсіх адзін, і провад патрэбен толькі адзін», гэта значыць, хвалевы распаўсюд току ў провадзе можа ў мініяцюры капіяваць распаўсюджванне ў паветры хваляў, спароджаных складаным гукам. Слухачом Бэла быў Гардынер Хаббард.
Тэлефон
І зараз гісторыя становіцца вельмі заблытанай, так што я баюся адчуваць цярпенне чытачоў. Паспрабую адсачыць асноўныя тэндэнцыі, не ўвязваючы ў дэталях.
Бэл, які падтрымліваецца Хаббардам і бацькам яшчэ аднаго з яго студэнтаў, старанна працаваў над гарманічным тэлеграфам, не абвяшчаючы сваіх поспехаў. Шалёную працу ён чаргаваў з перыядамі адпачынку, калі яго падводзіла здароўе, спрабуючы пры гэтым выконваць свае ўніверсітэцкія абавязкі, прасоўваць сістэму «бачнай гаворкі» яго бацькі і працаваць рэпетытарам. Ён наняў новага асістэнта, , дасведчанага механіка з бостанскай механічнай майстэрні Чарльза Ўільямса тамака збіраліся якія цікавяцца электрычнасцю людзі. Хаббард падганяў Бэла, і не саромеўся нават выкарыстоўваць руку сваёй дачкі ў якасці стымулу, адмаўляючыся выдаць яе замуж да таго часу, пакуль Бэл не ўдасканаліць свой тэлеграф.
Улетку 1874 гады падчас адпачынку недалёка ад сямейнай хаты ў Антарыё на Бэла найшло азарэнне. Некалькі думак, якія існавалі ў яго ў падсвядомасці, зліліся ў адну - тэлефон. На яго думкі не ў апошнюю чаргу паўплываў – першая ў свеце гуказапісвальная прылада, якая малявала гукавыя хвалі на закураным шкле. Гэта пераканала Бэла, што гук любой складанасці можна звесці да рухаў кропкі ў прасторы, такі, як рух току па провадзе. На тэхнічных падрабязнасцях затрымлівацца не будзем, бо яны не маюць дачынення да рэальна створаных тэлефонаў і практычнасць іх ужывання сумнеўная. Але яны накіравалі мысленне Бэла ў новым напрамку.
Малюнак канцэпцыі першапачатковага варыянту тэлефона Бэла з «гармонікі» (не быў пабудаваны)
Бэл на час адклаў гэтую ідэю, каб, як чакалі ад яго партнёры, пераследваць мэту стварэння гарманічнага тэлеграфа.
Але руціна па дакладнай падладцы прылад яму неўзабаве надакучыла, і яго сэрца, стомленае ад мноства практычных перашкод, стаялых на шляхі ад працоўнага прататыпа да практычнай сістэмы, усё больш гняцела ў бок тэлефона. Чалавечы голас быў яго першай страсцю. Улетку 1875 гады ён выявіў, што якія вібруюць язычкі могуць не толькі хутка замыкаць і размыкаць контур на манер ключа тэлеграфа, але і ствараць бесперапынны хвалепадобны ток, рухаючыся ў магнітным полі. Ён распавёў сваю ідэю тэлефона Уотсан, і разам яны пабудавалі першую мадэль тэлефона на такім прынцыпе – якая вібруе ў поле электрамагніта дыяфрагма ўзбуджала хвалепадобны ток у контуры магніта. Гэта прылада здольна было перадаваць нейкія прыглушаныя гукі голасу. Хаббард не быў уражаны прыладай і загадаў Бэлу вярнуцца да рэальных задач.
Рудыментарны тэлефон-«шыбеніца» Бэла лета 1875 года
Але Бэл усё ж пераканаў Хаббарда і астатніх партнёраў, што ідэю варта запатэнтаваць, паколькі яе можна будзе выкарыстоўваць у мультыплекснай тэлеграфіі. І калі ўжо падаваць заяўку на патэнт, ніхто не забароніць згадаць у ім магчымасць выкарыстання прылады для галасавых камунікацый. Затым у студзені Бэл дадаў у чарнавік патэнта новы механізм генерацыі хвалевага току: пераменны супраціў. Ён хацеў злучыць якая вібруе дыяфрагму, якая прымала гук, з плацінавым кантактам, які апускаўся і падымаўся з ёмістасці з кіслатой, у якой знаходзіўся іншы, нерухомы кантакт. Калі які рухаецца кантакт апускаўся глыбей, то з кіслатой кантактавала паверхня большага пляца, што памяншала супраціў току, бягучаму паміж кантактамі – і наадварот.
Малюнак Бэла канцэпцыі перадатчыка з вадкасным зменным супрацівам
Хаббард ведаючы, што Грэй надыходзіць Бэлу на пяткі, адправіў заяўку на патэнт хвалевага току ў патэнтнае ведамства раніцай 14 лютага, не чакаючы фінальнага пацверджання ад Бэла. А днём таго ж дня прыбыў адвакат Грэя з яго патэнтам. У ім таксама змяшчалася прапанова аб генерацыі хвалевага току пры дапамозе вадкаснага пераменнага супраціву. У ім таксама згадваліся магчымасці прымянення вынаходкі як для тэлеграфа, так і для перадачы голасу. Але ён спазніўся на некалькі гадзін для таго, каб перашкодзіць патэнту Бэла. Калі б парадак прыбыцця быў іншым, то перад выдачай дазволу на патэнт трэба было б праводзіць доўгія слуханні наконт прыярытэтаў. У выніку 7 сакавіка Бэлу быў выдадзены патэнт за нумарам 174, «Паляпшэнні ў тэлеграфіі», што і заклала краевугольны камень у будучыню дамінаванне сістэмы Бэла.
Але ў гэтай драматычнай гісторыі не абышлося без іроніі. Бо 14 лютага 1876 гады ні Бэл, ні Грэй не пабудавалі працавальнай мадэлі тэлефона. Ніхто нават не спрабаваў гэта зрабіць, калі не лічыць кароткай спробы Бэла ў мінулым ліпені, у якой не было ніякага пераменнага супраціву. Таму не варта разглядаць патэнты як вехі ў гісторыі тэхналогіі. Гэты крытычны момант у развіцці тэлефаніі як бізнес-прадпрыемствы практычна не быў звязаны з тэлефонам як прыладай.
Толькі пасля адпраўкі патэнта ў Бэла і Уотсана з'явілася магчымасць вярнуцца да тэлефона, нягледзячы на пастаянныя патрабаванні Хаббарда аб працягу працы над мультыплексным тэлеграфам. Бэл і Уотсан некалькі месяцаў спрабавалі прымусіць працаваць ідэю з вадкасным пераменным супрацівам, і пабудаваны на гэтым прынцыпе тэлефон быў выкарыстаны для перадачы знакамітай фразы: "Містэр Уотсан, падыдзіце сюды, я хачу вас бачыць".
Але ў вынаходнікаў увесь час узнікалі праблемы з надзейнасцю гэтых перадатчыкаў. Таму Бэл і Уотсан сталі працаваць над новымі перадатчыкамі, выкарыстоўваючы прынцып магнета, з якім яны эксперыментавалі ўлетку 1875 гады - з выкарыстаннем руху дыяфрагмы ў магнітным полі для непасрэднай узрушанасці току. Перавагай былі прастата і надзейнасць. Недахопам было тое, што малая магутнасць тэлефоннага сігналу была следствам вібрацый паветра, якiя ствараюцца голасам размаўлялага. Гэта абмяжоўвала эфектыўную працоўную адлегласць перадатчыка-магнета. А ў прылады з пераменным супрацівам голас мадуляваў ток, ствараны батарэяй, які можна было зрабіць калі заўгодна моцным.
Новыя магнета працавалі значна лепш, чым тыя, што былі мінулым летам, і Гардзінер вырашыў, што ў ідэі тэлефона ўсё ж такі можа нешта быць. Сярод іншых забаў ён удзельнічаў у камітэце адукацыі і навуковых выстаў Масачусэтса ў надыходзячай Стогадовай экспазіцыі. Ён выкарыстаў свой уплыў, каб даць Бэлу месца на выставе і на конкурсе, дзе суддзі ацэньвалі электрычныя вынаходкі.
Перадатчык-магнета Бэла/Уотсана. Якая вібруе металічная дыяфрагма D рухаецца ў магнітным полі магніта H і ўзбуджае ток у контуры
Прыёмнік
Суддзі прыбылі да Бэла адразу пасля вывучэння гарманічнага тэлеграфа Грэя. Ён пакінуў іх у прымача і адышоў да аднаго з перадатчыкаў, размешчаных за сто метраў далей па галерэі. Суразмоўцы Бэла былі здзіўленыя, пачуўшы яго спевы і словы, якія выходзяць з маленькай металічнай скрыначкі. Адным з суддзяў быў зямляк Бэла, шатландзец (якому пазней даравалі тытул лорд Кельвін). Ён у радаснай узрушанасці пабег у іншы канец залы да Бэла, каб паведаміць яму, што пачуў яго словы, а пазней абвясціў тэлефон «самай дзіўнай штукай, бачанай ім у Амерыцы». Там жа прысутнічаў імператар Бразіліі, які спачатку прыціснуў каробку да вуха, а затым ускочыў з крэсла з крыкамі: "Я чую, я чую!"
Выкліканая Бэлам на выставе шуміха прымусіла Эдысана заняцца сваімі папярэднімі ідэямі тэлефоннай перадачы. Ён адразу ж накінуўся на галоўны недахоп прылады Бэла - кволы перадатчык-магнета. Са сваіх доследаў з квадруплексам ён ведаў, што супраціўленне вугальнай дробкі змянялася са зменай ціску. Пасля мноства эксперыментаў з рознымі канфігурацыямі ён распрацаваў перадатчык пераменнага супраціву, які працуе на гэтым прынцыпе. Замест які рухаецца ў вадкасці кантакту хвалі ціску голасу які гаварыў сціскалі вугальную «кнопку», змянялі яе супраціў, а такім чынам, і сілу току ў контуры. Гэта было значна надзейней і прасцей ва ўвасабленні, чым вадкасныя перадатчыкі, задуманыя Бэлам і Грэем, і стала вырашальным фундушам у доўгатэрміновы поспех тэлефона.
Але ўсё ж Бэл першым зрабіў тэлефон, нягледзячы на відавочныя перавагі ў досведзе і навыках, якія былі ў яго супернікаў. Ён быў першым не таму, што яго наведала азарэнне, да якога не дайшлі іншыя - да тэлефона дадумаліся і яны, але яны палічылі яго малазначным у параўнанні з палепшаным тэлеграфам. Бэл быў першым, таму што яму больш падабаўся чалавечы голас, чым тэлеграф, падабаўся настолькі, што ён супраціўляўся жаданню сваіх партнёраў, пакуль не здолеў даказаць працаздольнасць свайго тэлефона.
А што ж з гарманічным тэлеграфам, на які Грэй, Эдысан і Бэл выдаткавалі столькі намаганняў і думак? Пакуль нічога не атрымалася. Трымаць механічныя вібратары з абодвух канцоў провада ідэальна настроенымі аказалася вельмі складана, і ніхто не ведаў, як узмацніць камбінаваны сігнал, каб ён працаваў на далёкіх адлегласцях. Толькі бліжэй да сярэдзіны XX стагоддзі, пасля таго, як электрычныя тэхналогіі, распачатыя з радыё, дазволілі ствараць дакладную наладу частот і ўзмацненне з нізкім узроўнем шумам, ідэя накладання мноства сігналаў для перадачы па адным провадзе ператварылася ў рэальнасць.
Развітанне з Бэлам
Нягледзячы на поспех тэлефона на выставе, Хаббард не быў зацікаўлены ў пабудове тэлефоннай сістэмы. Наступнай зімой ён прапанаваў Уільяму Ортану, прэзідэнту Western Union, набыць усе правы на тэлефон паводле патэнта Бэла за $100 000. Ортан адмовіўся, пад уплывам камбінацыі з непрыязнасці да Хаббарду і яго схемам з паштовым тэлеграфам, упэўненасці ў сваіх сілах і працы Эдысана над тэлефонам, а таксама веры ў тое, што тэлефон у параўнанні з тэлеграфам значыў вельмі мала. Іншыя спробы прадаць ідэю тэлефона не ўвянчаліся поспехам, у асноўным з-за страхаў перад вялізнымі выдаткамі на цяжбы з нагоды правоў на патэнт у выпадку камерцыялізацыі. Таму ў ліпені 1877 года Бэл з партнёрамі заснавалі Bell Telephone Company, каб арганізаваць тэлефонны сэрвіс самастойна. У тым жа месяцы Бэл нарэшце ажаніўся на Мэйбл Гардзінер ў доме яе сям'і, стаўшы дастаткова паспяховым, каб заваяваць дабраславеньне яе бацькі.
Алек з жонкай Мейбл і двума выжыўшымі дзецьмі - двое яго сыноў памерлі ў маленстве (каля 1885 года)
У наступным годзе Ортан памяняў сваё стаўленне да тэлефона і стварыў сваю кампанію, American Speaking Telephone Company, разлічваючы, што патэнты Эдысана, Грэя і іншых абароняць кампанію ад юрыдычных нападак Бэла. Яна стала смяротнай пагрозай інтарэсам Бэла. У Western Union было дзве галоўныя перавагі. Па-першае, вялікія фінансавыя сродкі. Кампанія Бэла мела патрэбу ў грошах, паколькі здавала абсталяванне сваім кліентам у арэнду, з-за чаго для яго акупляльнасці патрабаваліся многія месяцы. Па-другое, доступ да палепшанага перадатчыка Эдысана. Любы, хто параўноўваў яго перадатчык з прыладай Бэла, не мог не адзначыць лепшую выразнасць і гучнасць голасу ў першага. Кампаніі Бэла не заставалася нічога, акрамя як падаць на канкурэнта ў суд, звярнуўшыся з іскам аб парушэнні патэнта.
Калі б Western Union валодала недвухсэнсоўнымі правамі на адзіна даступны высакаякасны перадатчык, у яе быў бы магутны рычаг для дасягнення дамовы. Але каманда Бэла раскапала папярэдні патэнт на падобную прыладу, атрыманы нямецкім эмігрантам. , І выкупіла яго. Толькі праз шмат гадоў юрыдычных баталій патэнту Эдысана прысвоілі прыярытэт. Бачачы, што разбіральніцтва не прыносіць поспеху, у лістападзе 1879 Western Union пагадзілася перадаць усе патэнтныя правы на тэлефон, абсталяванне і базу існуючых падпісчыкаў (55 000 чалавек) у кампанію Бэла. У абмен яны папрасілі толькі 20% з арэнды тэлефонаў на наступныя 17 гадоў, а таксама, каб Бэл не лез у тэлеграфны бізнэс.
Кампанія Бэла хутка замяніла прылады Бэла палепшанымі мадэлямі, заснаванымі спачатку на патэнце Берлінера, а затым - на патэнтах, атрыманых у Western Union. Да таго часу, як справа скончылася, асноўным заняткам Бэла была дача паказанняў на патэнтных справах, якіх было дастаткова. Да 1881 года ён поўнасцю адышоў ад спраў. Як Морзэ, і ў адрозненне ад Эдысана, ён не быў стваральнікам сістэм. Тэадор Вэйл, энергічны менеджэр, якога Гардзінер перавабіў з паштовай службы, узяў кампанію ў свае рукі і прывёў яе да дамінантнага становішча ў краіне.
Першапачаткова тэлефонная сетка расла зусім не так, як тэлеграфная. Апошняя развівалася скачкамі ад аднаго камерцыйнага цэнтра да іншага, пераадольваючы па 150 км за раз, вышукваючы кропкі найвышэйшай канцэнтрацыі каштоўных кліентаў, і толькі затым дапаўняючы сетку сувязямі з менш буйнымі мясцовымі рынкамі. Тэлефонныя сеткі раслі як крышталі з дробных кропак росту, з некалькіх кліентаў, размешчаных у незалежных зборах у кожным горадзе і наваколлях, і павольна, за дзесяцігоддзі, аб'ядноўваліся ў рэгіянальныя і нацыянальныя структуры.
Перашкод для буйнамаштабнай тэлефаніі было два. Па-першае, існавала праблема адлегласці. Нават з узмоцненымі перадатчыкамі пераменнага супраціву, створанымі на базе ідэі Эдысана, далёкасць працы тэлеграфа і тэлефона была непараўнальнай. Больш складаны сігнал тэлефона быў больш схільны шуму, а электрычныя ўласцівасці флуктуюючых токаў былі вядомыя горш, чым уласцівасці сталага току, выкарыстоўванага ў тэлеграфе.
Па-другое, існавала праблема сувязі. Тэлефон Бэла быў прыладай сувязі сам-насам, ён мог злучаць дзве кропкі па адным провадзе. Для тэлеграфа гэта не было праблемай. Адзін офіс мог абслугоўваць мноства кліентаў, і паведамленні можна было лёгка перанакіроўваць з цэнтральнага офіса па іншай лініі. Але не было простага спосабу перадаць тэлефонную размову. У першым варыянце рэалізацыі тэлефона трэці і наступныя людзі маглі злучыцца з двума людзьмі, якія гутарылі толькі праз тое, што пазней назавуць «спараным тэлефонам». Гэта значыць, калі ўсе апараты падпісчыкаў былі далучаны да адной лініі, то кожны з іх мог размаўляць (ці падслухоўваць) з астатнімі.
Да праблемы адлегласці мы вернемся ў свой час. У мы паглыбімся ў праблему злучэнняў і яе наступствы, якія мелі ўплыў на развіццё рэле.
Што пачытаць
- Robert V. Bruce, Bell: Аляксандар Graham Bell і фестываль (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray and Telephone: On the Disadvantages of Being an Expert", Technology and Culture (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Крыніца: habr.com