Další články cyklu:
- Historie relé
- Historie elektronických počítačů
- Historie tranzistoru
- Historie internetu
Telefon vznikl náhodou. Pokud díky stoletému výzkumu možností přenosu zpráv pomocí elektřiny, na telefon lidé narazili při hledání vylepšeného telegrafu. Proto je docela snadné určit pravděpodobný, i když ne zcela nesporný, rok vynálezu telefonu – rok století od založení USA, 1876.
A nelze říci, že telefon neměl předchůdce. Od roku 1830 vědci zkoumali cesty, jak převést zvuk na elektřinu a elektřinu na zvuk.
Elektrický zvuk
V roce 1837 , lékař a experimentátor v oblasti elektromagnetismu z Massachusetts, narazil na podivný jev. Umístil izolovanou spirálovou podložku mezi konce stálého magnetu a poté každý konec drátu ponořil do nádob s rtutí, připojených k baterii. Kdykoli obvod rozpojil nebo spojil, zvedáním nebo spouštěním konce drátu z nádoby, magnet vydával zvuk, slyšitelný na vzdálenost jednoho metru. Page to nazval galvanskou hudbou a předpokládal, že vše je způsobeno „molekulárním nepořádkem“, který se v magnetu odehrává. Page spustil vlnu výzkumu zaměřenou na dvě aspekty tohoto objevu: podivnou vlastnost kovových materiálů měnit tvar při magnetizaci a více zřejmou generaci zvuku pomocí elektřiny.
Zvláště nás zajímají dvě výzkumy. První provedl Johann Philipp Reis. Reis učil matematiku a přírodovědné obory žáky na Garnierově institutu poblíž Frankfurtu, ale ve volném čase se věnoval výzkumu elektřiny. Do té doby již několik elektrikářů vytvořilo nové varianty galvanské hudby, ale Reis jako první ovládl alchymii oboustranného převodu zvuku na elektřinu a zpět.
Reis si uvědomil, že membrána připomínající lidskou ušní bubínku může při vibracích uzavírat a otevírat elektrický obvod. První prototyp zařízení „telephon“ [„dálkový hlásič“], postavený v roce 1860, se skládal z dřevěného „ucha“ s napnutou membránou vyrobenou z vepřového močového měchýře. K dolní části membrány byl připojen platinový elektroda, která při vibracích obvod s baterií otevírala a uzavírála. Příjímačem byla cívka z drátu navinutého kolem pletací jehlice, upevněné na houslích. Tělo houslí zesilovalo vibrace měnící se špičky, když byla postupně magnetizována a demagnetizována.
Pozdní model telefonu Reisa
Reis vymyslel řadu vylepšení pro raný prototyp a spolu s dalšími experimentátory zjistil, že když do něj zpíval nebo něco zabreptával, zvuk se přenášel ve známém tvaru. Slova bylo těžší rozlišit a často byla zkreslená a nejednoznačná. V mnoha zprávách o úspěšném přenosu hlasu byly používány běžné fráze jako „dobré ráno“ a „jak se máš“, přičemž bylo snadné je uhodnout. Hlavním problémem zůstávalo to, že přenosník Reisa pouze otevíral a uzavíral obvod, ale neřešil intenzitu zvuku. V důsledku toho bylo možné přenášet pouze frekvenci s pevnou amplitudou, což nemohlo napodobit všechny nuance lidského hlasu.
Reis považoval svou práci za uznanou vědu, ale nikdy toho nedosáhl. Jeho zařízení byla populární kuriozitou mezi vědeckou elitou, a kopie se objevovaly ve většině center této elity: v Paříži, Londýně, Washingtonu. Ale jeho vědeckou práci odmítl časopis profesora Poggendorffa „Annalen der Physik“ [„Annály fyziky“] – jeden z nejstarších vědeckých časopisů a nejvlivnější časopis té doby. Pokusy Reisa propagovat telefon pomocí telegrafních společností také selhaly. Trpěl tuberkulózou, a zhoršující se nemoc mu bránila v dalším vážném výzkumu. Nakonec v roce 1873 nemoc ukončila jeho život a ambice. A to nebylo naposledy, co tato choroba bránila rozvoji historie telefonu.
Zatímco Reis vylepšoval svůj telefon, dokončoval poslední úpravy na svém plodném výzkumu sluchové fyziologie: „Učení o sluchových vjemech jako fyziologický základ pro teorii hudby“ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publikovaném v roce 1862. Helmholtz, tehdy profesor na univerzitě v Heidelbergu, byl obrem vědy 19. století, pracující na fyziologii zraku, elektrodynamice, termodynamice a dalších.
Práce Helmholtze se jen okrajově vztahuje k našemu příběhu, ale bylo by škoda ji vynechat. V „Učení o sluchových vjemech“ udělal pro hudbu to, co Newton udělal pro světlo – ukázal, jak zdánlivě jednotný vjem lze rozložit na jednotlivé části. Důkazem je, že rozdíly v tónech, od houslí až po fagot, jsou způsobeny pouze rozdíly v relativní síle jejich overtonů (tonů na dvojnásobné, trojnásobné a dalších frekvencích vůči základnímu tónu). Pro náš příběh je však nejzajímavější v jeho práci pozoruhodný nástroj, který vyvinul pro demonstraci:
Varianta Helmholtzova syntetizátoru
První zařízení si Helmholtz objednal v dílně v Kolíně. Jednoduše řečeno, šlo o syntetizátor schopný generovat zvuky založené na kombinaci jednoduchých tónů. Jeho nejúžasnější schopností byla nepochopitelná schopnost reprodukovat samohlásky, které si všichni zvykli slyšet pouze vycházející z lidských úst.
Syntetizátor pracoval na základě tónu základního ladícího kamenu, který vibroval na základním tónu, uzavíral a otevíral obvod, ponořující platinový vodič do nádrže s rtutí. Osm magnetizovaných ladících kamenů, z nichž každý vibroval se svým overtonem, spočívalo mezi konci elektromagnetu připojeného k obvodu. Každé uzavření obvodu zapínalo elektromagnety a udržovalo ladící kameny ve vibrujícím stavu. Vedle každého ladícího kamene byl válcový rezonátor, schopný zesílit jeho bzučení na slyšitelnou úroveň. V normálním stavu byla víka na rezonátoru zavřená, a tlumila zvuk ladícího kamene. Pokud jste víko posunuli stranou, mohli jste uslyšet tento overton a tím „zahrát“ zvuk trubky, piána nebo samohlásky „o“.
Toto zařízení se malou měrou podílí na vzniku nového typu telefonu.
Harmonický telegraf
Jedním z lákadel pro vynálezce druhé poloviny 19. století byl multitelegraf. Čím více telegrafních signálů se podařilo vměstnat do jednoho vodiče, tím větší byla efektivita telegrafní sítě. Na počátku 70. let 19. století bylo známo několik různých metod organizace duplexní telegrafie (současného zasílání dvou signálů v opačných směrech). Krátce poté Thomas Edison tyto metody zlepšil tím, že vytvořil kvadrupleks, kombinací duplexu a diplexu (současný přenos dvou signálů jedním směrem), což umožnilo čtyřikrát efektivnější využití vodiče.
Ale bylo možné dále zvýšit počet signálů? Organizovat nějaký oktopleks, nebo ještě více? To, že zvukové vlny bylo možné přetvářet na elektrický proud a zpět, poskytlo zajímavou možnost. Co kdybychom použili tóny různé výšky k vytvoření akustického, harmonického, nebo, jak poeticky říka, hudebního telegrafu? Pokud by fyzikální kmitání různé frekvence bylo možné převést na elektrické a poté je znovu rozložit na původní frekvence na druhé straně, bylo by možné současně zasílat mnoho signálů bez vzájemného rušení. Samotný zvuk by pak byl pouze prostředkem k dosažení cíle, mezivrstvou formujícími proudy, aby několik signálů mohlo existovat v jednom vodiči. Pro jednoduchost budu tuto koncepci nazývat harmonickým telegrafem, i když v té době se používaly různé varianty termínů.
Nebyl to jediný způsob, jak vytvářet multiplexní signály. Ve Francii [po němž je pojmenována jednotka symbolové rychlosti – baud / pozn. překl.] v roce 1874 vymyslel stroj s rotujícím distributor, který postupně shromažďoval signály z několika telegrafních vysílačů. Dnes bychom to nazvali multiplexem s časovým dělením, nikoli dělením podle frekvencí. Ale tato metoda měla nevýhodu – nevedla by k vzniku telefonie.
Do té doby dominovala na americkém telekomunikačním trhu společnost Western Union, která vznikla v 50. letech 19. století ve snaze odstranit nevýhodnou konkurenci mezi několika velkými telekomunikačními společnostmi – před vznikem protimonopolního legislativy bylo možné bez obav použít takové vysvětlení pro ospravedlnění podobných fúzí. Jeden z protagonistů našeho příběhu to popsal jako „pravděpodobně největší korporaci, která kdy existovala“. S tisíci kilometry vedení a investováním obrovských prostředků do výstavby a údržby sítí sledovala Western Union s velkým zájmem vývoj v oblasti multiplexního telegraphy.
Na průlom v telekomunikačním odvětví čekal i další hráč. , bostonský právník a podnikatel, byl jedním z hlavních zastánců převodu amerického telekomunikačního systému pod kontrolu federální vlády. Hubbard věřil, že telegramy mohou stát stejně málo jako dopisy, a byl odhodlán zničit, co považoval za cynickou a vyděračskou monopolní pozici společnosti Western Union. Hubbardův návrh zákona nenavrhoval úplnou nacionalizaci existujících telekomunikačních společností, jak to učinily téměř všechny evropské mocnosti, ale zřídil by vládou podporovanou telekomunikační službu pod patronací ministerstva pošt. Ale výsledek by pravděpodobně byl stejný a Western Union by se z tohoto byznysu stáhla. V polovině 70. let 19. století se pokrok v legislativě zastavil, ale Hubbard byl přesvědčen, že kontrola nad kritickým novým telekomunikačním patentem by mu mohla poskytnout výhodu k prosazení jeho návrhu v Kongresu.
Gardiner Greene Hubbard
Ve Spojených státech se vytvořily dva unikátní faktory: za prvé, kontinentální rozměr společnosti Western Union. Žádná evropská telekomunikační organizace neměla tak rozsáhlé linky a tím pádem ani důvody pro vývoj multiplexní telegrafie. Za druhé, otevřená otázka kontroly vlády nad telekomunikací. Posledním evropským opěrným bodem byla Británie, která nacionalizovala telekomunikaci v roce 1870. Po tomto kroku už nikde mimo USA nezůstaly oblasti, kde by existovala lákavá perspektiva učinit technologický průlom a otřást monopolní mocí. Možná právě proto byla většina práce na harmonickém telegramech prováděna ve Spojených státech.
O cenu se ucházeli především tři lidé. Dva z nich byli již ostřílenými vynálezci – a . Třetím byl profesor rétoriky a učitel pro neslyšící se jménem Bell.
Gray
Elisha Gray vyrostl na farmě v Ohiu. Jako mnoho jeho vrstevníků se v dětství hrál s telegrafií, ale ve 12 letech, po smrti svého otce, začal hledat činnost, která by mu mohla zajistit obživu. Nějakou dobu byl učenem kováře, poté loďařem, a ve 22 letech se dozvěděl, že může získat vzdělání na Oberlinské koleji, aniž by přestal pracovat jako truhlář. Po pěti letech studování se pustil do kariéry vynálezce v oboru telegrafie. Jeho prvním patentem byl samo- seřizující relé, které použitím druhého elektromagnetu místo pružiny, která vracela jádro, odstranilo potřebu seřizování citlivosti relé podle síly proudu v obvodu.
Elisha Gray, přibl. 1878
Do roku 1870 byl již partnerem ve firmě vyrábějící elektrické zařízení a pracoval tam jako hlavní inženýr. V roce 1872 přenesli se svým partnerem firmu do Chicaga a přejmenovali ji na Western Electric Manufacturing Company. Brzy se Western Electric stala hlavním dodavatelem telegrafního zařízení pro Western Union. Nakonec zanechala významnou stopu v historii telefonie.
Na začátku roku 1874 uslyšel Gray podivný zvuk z koupelny. Znělo to jako vyjevit vibrací reotomu, pouze mnohem silněji. Reotom (doslova „zastavovač proudu“) byl dobře známé elektrické zařízení, které používalo kovový jazýček pro rychlé rozpojení a spojení obvodu. Když nahlédl do koupelny, Gray uviděl svého syna, jak v jedné ruce drží indukční cívku připojenou k reotomu a druhou rukou třel zinkový povrch vany, která hučela stejnou frekvencí. Gray, zaujatý otevřenými možnostmi, se vzdálil od každodenní práce ve Western Electric, aby se znovu pustil do vynálezství. Do léta vyvinul plnooktávní hudební telegraf, pomocí kterého bylo možné reprodukovat zvuky na membráně vyrobené z kovové mísy, stiskem kláves na klávesnici.
Vysílač
Přijímač
Hudební telegraf byl novinkou bez zřejmé komerční hodnoty. Ale Gray pochopil, že možnost přenosu zvuků různé tonality po jednom drátu mu dala dvě možnosti. S vysílačem jiné konstrukce, schopným zachytit zvuk ze vzduchu, bylo možné vytvořit hlasový telegraf. S jiným přijímačem, schopným rozdělit kombinovaný signál na komponenty, bylo možné vytvořit harmonický telegraf – tedy multiplexový telegraf založený na zvuku. Rozhodl se zaměřit na tuto druhou možnost, protože telegrafní průmysl měl zřejmé požadavky. Potvrdil si svou volbu, když se dozvěděl o telefonu Reis, který se zdál být jednoduchou filozofickou hračkou.
Přijímač harmonického telegrafu Gray vyrobil z komplexu elektromagnetů spojených s kovovými pásky. Každý pás byl nastaven na konkrétní frekvenci a zněl, když se na vysílači stisklo odpovídající tlačítko. Vysílač pracoval na stejném principu jako hudební telegraf.
Gray vylepšoval své zařízení následující dva roky a odvezl ho na výstavu. Oficiálně se akce nazývala „“. Byla to první světová výstava konaná ve Spojených státech a shodovala se s oslavou stoletého výročí národa, a proto zde byla představena tzv. „Stoletá expozice“. Konala se v Philadelphia v létě roku 1876. Tam Gray předvedl „oktúplexní“ spojení (tedy přenos osmi zpráv současně) na speciálně upravené telegrafní lince z New Yorku. Tento úspěch byl u porotců výstavy vysoce oceněn, ale brzy ho zastínil ještě větší zázrak.
Edison
, prezident Western Union, se o pokroku Greye dost rychle dozvěděl, což ho začalo značně znepokojovat. V nejlepším případě by úspěch Greye vedl k velmi drahému licencování patentu. V nejhorším případě by patent Greye mohl být základem pro vznik konkurenční společnosti, která ohrozí dominanci Western Union.
V červenci 1875 tedy Orton vytáhl eso z rukávu, konkrétně Thomase Edisona. Edison vyrůstal vedle telegrafu, několik let pracoval jako telegrafista a poté se stal vynálezcem. Jeho největším triumfem v té době byla kvadruplexní komunikace, která byla vytvořena za peníze Western Union o rok dříve. Nyní Orton doufal, že vylepší svůj vynález a překoná to, co dokázal Gray. Poskytl Edisonovi popis telefonního přístroje Reisa; Edison si také nastudoval práci Helmholtze, nedávno přeloženou do angličtiny.
Edison byl na vrcholu formy a inovativní myšlenky z něj padaly jako jiskřící údery kladiva na kovadlinu. V následujícím roce představil dva různé přístupy k akustickému telegrafu – první byl podobný Grayovu telegrafu a využíval ladění nebo vibrující jazýčky k vytváření nebo vnímání potřebné frekvence. Edison nedokázal přimět takové zařízení, aby fungovalo na přijatelném úrovni.
Druhý přístup, který nazval „akustickým vysílačem“, byl zcela jiný. Místo použití vibrujících jazýčků k přenosu různých frekvencí je použil k přenosu impulsů s různými intervaly. Dělil použití drátu mezi vysílači časově, nikoli frekvenčně. To vyžadovalo dokonalou synchronizaci vibrací v každém páru přijímač-vysílač, aby se signály nepřekrývaly. V srpnu 1876 měl na tomto principu funkční kvadruplex, i když na vzdálenosti přes 100 mil signál se stal nepoužitelným. Měl také nápady na vylepšení telefonu Reisa, které prozatím odložil.
A pak Edison slyšel o senzaci, kterou způsobila na Stoleté výstavě v Philadelphii osoba jménem Bell.
Bell
narodil se v Edinburghu ve Skotsku, ale vyrůstal v Londýně pod pečlivým dohledem svého dědečka. Stejně jako Gray a Edison, i on v mládí projevoval zájem o telegraf, ale pak následoval kroky svého otce a dědečka a učinil svou hlavní vášní lidskou řeč. Jeho dědeček, Alexander, si udělal jméno na scéně a poté začal učit umění rétoriky. Otec, Alexander Melville, byl také učitel a dokonce vyvinul a publikoval fonetický systém, který nazval „viditelná řeč“. Mladší Alexander (Aleck, jak mu říkala rodina) se rozhodl věnovat výuce neslyšících.
Na konci 60. let 19. století se zabýval anatomií a fyziologií na University College London. Spolu s ním studovala studentka Mabel Eccleston, kterou plánoval si vzít. Ale nakonec se vzdal nejen studia, ale i lásky. Dva jeho bratři zemřeli na tuberkulózu a otec Aleka požadoval, aby se s rodinou odstěhoval do Nového světa, aby chránil zdraví svého jediného syna. Bell poslechl, i když se tomu bránil a rozčiloval, a vyplul v roce 1870.
Po menší brigádě v Ontariu Alexander, díky kontaktům svého otce, našel práci učitele v škole pro neslyšící v Bostonu. Tam začaly splétat nitky jeho budoucnosti.
Nejprve se mu dostala do rukou žákyně Mabel Hubbard, která ztratila sluch ve pěti letech kvůli spálové horečce. Bell se věnoval soukromému doučování i poté, co se stal profesorem vokální fyziologie a rétoriky na Bostonské univerzitě, a Mabel byla jednou z jeho prvních žákyní. Během jejího studia jí bylo těsně pod 16 let, tedy o deset let méně než Bellovi, a během několika měsíců se do této dívky zamiloval. K jejímu příběhu se ještě vrátíme.
V roce 1872 Bell znovu obnovil svůj zájem o telegrafii. O několik let dříve, zatímco byl v Londýně, se Bell dozvěděl o experimentech Helmholtze. Bell však špatně pochopil Helmholtzovo dosažení, domnívaje se, že nejen vytvořil, ale také přenášel složité zvuky pomocí elektřiny. Tak se Bell zaujal harmonickým telegrafem – společným využíváním jednoho drátu k přenosu několika signálů na různých frekvencích. Možná inspirován zprávami, že Western Union zakoupila myšlenku duplexního telegrafu od Josepha Stearnse, svého přítele z Bostonu, Bell přehodnotil své myšlenky a, jako Edison a Gray, se snažil je realizovat.
Jednou při návštěvě u Mabel se dotkl druhé nitě svého osudu – stojíce vedle klavíru, ukázal její rodině trik, který se naučil v mládí. Pokud se zpívá čistá nota do klavíru, odpovídající struna se rozvibruje a zahraje ji zpět. Řekl Mabelině otci, že laděný telegrafní signál může dosáhnout stejného efektu, a vysvětlil, jak to lze využít v multiplexní telegrafii. A Bell by nenašel posluchače lépe připraveného na jeho příběh: ten rezonoval s radostí a okamžitě pochopil hlavní myšlenku: „vzduch pro všechny je jeden, a drát potřebujete jen jeden“, to znamená, že vlnové šíření proudu v drátu může v miniatuře napodobovat šíření vzduchem vln, které vytváří složitý zvuk. Bellovým posluchačem byl Gardiner Hubbard.
Telefon
A nyní se příběh stává velmi spletitým, proto se bojím vyzkoušet trpělivost čtenářů. Pokusím se sledovat hlavní tendence, aniž bych se zamotal do detailů.
Bell, podporovaný Hubbardem a otcem jednoho ze svých studentů, pečlivě pracoval na harmonickém telegrafu, aniž by odhaloval své úspěchy. Horlivou práci střídal s obdobím odpočinku, když ho zradilo zdraví, přičemž se snažil plnit své univerzitní povinnosti, propagovat systém „viditelné řeči“ jeho otce a pracovat jako lektor. Najal si nového asistenta, , zkušeného mechanika z bostonské dílny Charlese Williamse – tam se scházeli lidé zajímající se o elektřinu. Hubbard tlačil na Bella a ani se neostýchal použít ruku své dcery jako motivaci, odmítaje ji provdat, dokud Bell nezdokonaluje svůj telegraph.
V létě roku 1874, během odpočinku nedaleko rodinného domu v Ontariu, přišla Bella spása. Několik myšlenek, existujících v jeho podvědomí, se spojilo do jedné – telefon. Na jeho myšlení měly vliv, – první na světě zvukový záznamník, který kreslil zvukové vlny na zakouřeném skle. To přesvědčilo Bella, že zvuk jakékoli složitosti lze zúžit na pohyby bodu v prostoru, jako je pohyb proudu v drátu. O technických detailech se rozepisovat nebudeme, protože nemají vztah k reálně vyrobeným telefonům a praktičnost jejich využití je sporná. Ale nasměrovaly Bella myšlení novým směrem.
Náčrt konceptu původní varianty telefonu Bella s "harmonikami" (nebyl postaven)
Bell na čas odložil tuto myšlenku, aby, jak od něj očekávali partneři, usiloval o výrobu harmonického telegrafu.
Ale rutina přesného ladění nástrojů ho brzy omrzela a jeho srdce, unavené z mnoha praktických překážek, které stály na cestě od funkčního prototypu k praktickému systému, tíhlo stále více směrem k telefonu. Lidský hlas byla jeho první vášeň. V létě roku 1875 objevil, že vibrující jazýčky mohou nejen rychle zapínat a vypínat obvod jako klíč telegrafu, ale také vytvářet nepřetržitý vlnový proud, pohybující se v magnetickém poli. Svoji myšlenku telefonu sdělil Watsonovi a společně postavili první model telefonu na tomto principu – vibrující membrána v poli elektromagnetu vzbuzovala vlnový proud v obvodu magnetu. Toto zařízení schopné přenášet určité utlumené zvuky hlasu. Hubbard nebyl zařízením ohromen a přikázal Bellovi vrátit se k reálným úkolům.
Rudimentární telefon-"pověšení" Bella léta 1875
Ale Bell přesto přesvědčil Hubbarda a ostatní partnery, že nápad by měl být patentován, protože by mohl být použit v multiplexní telegragii. A pokud už podávat žádost o patent, nikdo nezakáže zmínit v něm možnost použití zařízení pro hlasovou komunikaci. Poté v lednu Bell přidal do návrhu patentu nový mechanismus generace vlnového proudu: proměnné odpor. Chtěl spojit vibrující membránu, která zachytila zvuk, s platinovým kontaktem, který klesal a stoupal z nádoby s kyselinou, ve které byl druhý, nehybný kontakt. Když se pohyblivý kontakt ponořil hlouběji, povrch, který měl kontakt s kyselinou, byl větší, což snižovalo odpor proudu, který tekla mezi kontakty – a naopak.
Bellův návrh konceptu vysílače s kapalinovým proměnným odporem
Hubbard, vědouce, že Gray dýchá Bellovi na záda, poslal žádost o patent vlnového proudu na patentový úřad ráno 14. února, aniž by čekal na konečné potvrzení od Bella. A ve stejný den odpoledne dorazil Grayův právník se svým patentem. Ten také obsahoval návrh na generaci vlnového proudu pomocí kapalinového proměnného odporu. Také zde se zmiňovaly možnosti aplikace vynálezu jak pro telegraf, tak pro přenos hlasu. Ale přišel o několik hodin později, aby zabránil patentu Bolla. Kdyby byl pořádek příjezdu jiný, bylo by třeba před udělením povolení na patent provádět dlouhá slyšení ohledně priorit. V důsledku toho byl Bellovi 7. března udělen patent číslo 174 465, "Vylepšení v telegragii", což položilo základ pro budoucí dominanci Bellova systému.
Ale v tomto dramatickém příběhu není bez ironie. Protože 14. února 1876 ani Bell, ani Gray nevytvořili funkční model telefonu. Nikdo se o to ani nepokusil, pokud nepočítáme krátký pokus Bolla z loňského července, ve kterém nebyl žádný proměnný odpor. Proto bychom neměli považovat patenty za milníky v historii technologie. Tento kritický okamžik v rozvoji telefonie jako obchodního podniku byl prakticky nesouvislý s telefonem jako zařízením.
Až po zaslání patentu měli Bell a Watson možnost vrátit se k telefonu, navzdory neustálým požadavkům Hubbarda na pokračování práce na multiplexním telegrafu. Bell a Watson se několik měsíců snažili uskutečnit myšlenku s kapalným variabilním odporem, a telefon postavený na tomto principu byl použit k přenosu slavné věty: „Pane Watson, přijďte sem, chci vás vidět.“
Ale vynálezci neustále naráželi na problémy s spolehlivostí těchto vysílačů. Proto Bell a Watson začali pracovat na nových vysílačích, které používaly princip magneto, s nímž experimentovali v létě 1875 - pomocí pohybu membrány v magnetickém poli k bezprostřednímu vznícení proudení. Výhodou byla jednoduchost a spolehlivost. Nevýhodou bylo, že malá síla telefonního signálu byla důsledkem vibrací vzduchu vytvářených hlasem mluvčího. To omezovalo efektivní pracovní vzdálenost vysílače-magneto. A u zařízení s variabilním odporem hlas moduloval proudení vytvářené baterií, které mohlo být uděláno silným bez ohledu na to.
Nové magneto fungovalo mnohem lépe než ta z minulého léta, a Gardiner se rozhodl, že na myšlence telefonu skutečně může být něco zajímavého. Mezi jinými aktivitami se zúčastnil výboru pro vzdělání a vědecké výstavy Massachusetts na blížící se Centenární výstavě. Využil svého vlivu, aby dal Bellovi místo na výstavě a během soutěže, kde porotci hodnotili elektrické vynálezy.
Vysílač-magneto Bella/Watsona. Vibrující kovová membrána D se pohybuje v magnetickém poli magnetu H a vzbuzuje proudení v obvodu.
Přijímač
Porotci dorazili k Bellovi hned po studiu harmonického telegrafu Greye. Nechal je u přijímače a odešel k jednomu z vysílačů, vzdálenému sto metrů dále po galerii. Bellovi společníci byli ohromeni, když slyšeli jeho zpěv a slova vycházející z malého kovového boxu. Jedním z porotců byl Bellův krajan, Skot. (kterému později udělili titul lord Kelvin). V radostném vzrušení běžel na druhý konec sálu k Bellovi, aby mu oznámil, že slyšel jeho slova, a později prohlásil telefon „nejúžasnějším původem, jaký kdy viděl v Americe“. Přítomný byl také císař Brazílie, který si nejprve přitiskl krabičku k uchu, a poté vyskočil ze židle s výkřiky: „Slyším, slyším!“
Povyk vyvolaný Bellem na výstavě přiměl Edisona vrátit se k jeho dřívějším myšlenkám na telefonní přenos. Okamžitě se vrhnul na hlavní nedostatek Bellova zařízení – slabý magneto sender. Ze svých pokusů s kvadruplexem věděl, že odpor uhlíkových částic se mění se změnou tlaku. Po mnoha experimentech s různými konfiguracemi vyvinul přenosník s proměnným odporem, který pracoval na tomto principu. Místo pohybujícího se v kapalině kontaktu tlakové vlny hlasu mluvčího stlačoval uhlíkovou „klávesu“, měnil její odpor a tím i sílu proudu v obvodu. To bylo mnohem spolehlivější a jednodušší na provedení než kapalné vysílače navržené Bellem a Greym a stalo se rozhodujícím příspěvkem k dlouhodobému úspěchu telefonu.
Ale přesto Bell první vytvořil telefon, navzdory zjevným výhodám v zkušenostech a dovednostech, které měli jeho konkurenti. Nebyl první proto, že by ho osvítilo něco, co ostatní nepochopili – telefon na něj přišel i oni, ale považovali ho za nevýznamný ve srovnání se zlepšeným telegrafem. Bell byl první, protože mu více záleželo na lidském hlasu než na telegrafu, natolik, že odolával touze svých partnerů, dokud nebyl schopen dokázat funkčnost svého telefonu.
A co se harmonickým telegrafem, na který Gray, Edison a Bell tolik úsilí a myšlenek? Zatím nic nefungovalo. Udržet mechanické vibrátory na obou koncích drátu dokonale naladěné se ukázalo jako velmi obtížné a nikdo nevěděl, jak zesílit kombinovaný signál, aby fungoval na větší vzdálenosti. Až blíže k polovině 20. století, poté co elektrické technologie, začínající s rádiem, umožnily vytvářet přesné ladění frekvencí a zesílení s nízkým šumem, se myšlenka kombinování mnoha signálů pro přenos po jednom drátu stala realitou.
Loučení s Bellem
Navzdory úspěchu telefonu na výstavě nebyl Hubbard ochoten budovat telefonní systém. Následující zimu nabídl Williamu Ortonovi, prezidentovi Western Union, zakoupit všechna práva na telefon podle Bellova patentu za 100 000 dolarů. Orton odmítl, pod vlivem kombinace neochoty k Hubbardovi a jeho plánům s poštovním telegrafem, přesvědčení o svých schopnostech a práci Edisona na telefonu, jakož i víry, že telefon v porovnání s telegrafem znamenal velmi málo. Další pokusy prodat nápad telefonu nebyly úspěšné, většinou kvůli obavám z obrovských nákladů na soudní spory ohledně práv na patent v případě komercializace. Proto v červenci 1877 Bell s partnery založil společnost Bell Telephone Company, aby sám zorganizoval telefonní službu. Ve stejném měsíci se Bell konečně oženil s Mabel Gardiner v domě její rodiny, stal se dost úspěšným, aby získal požehnání jejího otce.
Alec se svou ženou Mabel a dvěma přeživšími dětmi – dva jeho synové zemřeli v kojeneckém věku (kolem roku 1885)
V následujícím roce změnil Orton svůj postoj k telefonu a založil svou společnost American Speaking Telephone Company, doufaje, že patenty Edisona, Graye a dalších ochrání společnost před právními nájezdy Bella. Stala se smrtelnou hrozbou pro zájmy Bella. Western Union měla dvě hlavní výhody. Za prvé, velké finanční prostředky. Bellova společnost potřebovala peníze, protože si pronajímala zařízení klientům, což znamenalo, že na návratnost bylo potřeba mnoha měsíců. Za druhé, přístup k vylepšenému přenašeči Edisona. Každý, kdo porovnával jeho přenašeč se zařízením Bella, si nemohl nevšimnout lepší jasnosti a hlasitosti u prvního. Bellova společnost neměla na vybranou, než zažalovat konkurenta za porušení patentu.
Kdyby měla Western Union jednoznačná práva na jediný dostupný vysoce kvalitní přenašeč, měla by silné páky pro dosažení dohody. Ale Bellův tým objevil dřívější patent na podobné zařízení, který získal německý imigrant , a odkoupil ho. Až po mnoha letech právních bitev byl patentu Edisona přiznán priorita. Když viděli, že spor nepřináší úspěch, v listopadu 1879 Western Union souhlasila s převodem všech patentových práv na telefon, zařízení a základnu stávajících předplatitelů (55 000 lidí) na Bellovu společnost. Na oplátku požádali pouze o 20 % z pronájmu telefonů na následujících 17 let a také o to, aby se Bell nevměšoval do telegrafního byznysu.
Bellova společnost rychle vyměnila Bellova zařízení za vylepšené modely, které byly zpočátku založeny na patentu Berliner a později – na patentech získaných od Western Union. V době, kdy se soudní řízení skončilo, byl hlavním Bellovým zaměstnáním výpověď v patentových sporech, kterých bylo více než dost. K roku 1881 se úplně vzdálil ze scény. Na rozdíl od Edisona a jako Morse, nebyl tvůrcem systémů. Theodore Vail, energický manažer, kterého Gardiner přetáhl z poštovní služby, převzal společnost a přivedl ji k dominantní pozici v zemi.
Původně telefonní síť nerostla tak, jak síť telegrafní. Ta se vyvíjela skokovitě od jednoho obchodního centra k druhému, překonávajíc vzdálenosti až 150 km najednou, zaměřujíc se na místa s nejvyšší koncentrací cenných zákazníků, a teprve poté doplňovala síť o spojení s méně významnými místními trhy. Telefonní sítě rostly jako krystaly z drobných růstových bodů, z několika zákazníků rozptýlených v nezávislých skupinkách v každém městě a jeho okolí a pomalu, během desetiletí, se spojovaly do regionálních a národních struktur.
Dvě překážky stáli v cestě velkoplošné telefonii. Zaprvé, existoval problém vzdálenosti. I s posílenými proměnnými odporovými vysílači, vyvinutými na základě Edisonovy myšlenky, byla vzdálenost, na kterou telefon a telegraf fungovaly, nesrovnatelná. Složitější signál telefonu byl více náchylný k šumu a elektrické vlastnosti kolísajících proudů byly známy hůře než vlastnosti stejnosměrného proudu používaného v telegrafu.
Za druhé, existoval problém spojení. Bellův telefon byl zařízením pro jeden na jednoho; mohl spojit dvě místa po jednom drátu. Pro telegraf to nebyl problém. Jeden úřad mohl obsluhovat více zákazníků a zprávy mohly být snadno přesměrovány z centrálního úřadu přes jinou linku. Ale neexistoval snadný způsob, jak přenést telefonní hovor. V první verzi telefonního zařízení se třetí a další lidé mohli spojit s dvěma hovořícími lidmi pouze prostřednictvím toho, čemu se později říkalo „spárovaný telefon“. Tedy, pokud byly všechny přístroje zákazníků připojeny k jedné lince, mohl každý z nich hovořit (nebo odposlouchávat) s ostatními.
K problému vzdálenosti se vrátíme později. V se hlouběji zabýváme problémem spojení a jeho důsledky, které měly vliv na vývoj relé.
Co číst
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, „Elisha Gray a telefon: O nevýhodách být expertem“, Technology and Culture (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Zdroj: habr.com
