Andre artikler i cyklen:
- Historien om relæet
- Historien om elektroniske computere
- Historien om transistoren
- Internettets historie
Telefonen opstod ved et tilfælde. Hvis takket være et århundredes forskning i mulighederne for at overføre beskeder ved hjælp af elektricitet, så stødte folk på telefonen i jagten på en forbedret telegraf. Det er derfor ret let at tildele en plausibel, omend ikke helt ubestridelig, dato for opfindelsen af telefonen – året for hundredeårsdagen for USA's grundlæggelse, 1876.
Og man kan ikke sige, at telefonen ikke havde forgængere. Siden 1830 har forskere søgt efter måder at omsætte lyd til elektricitet og elektricitet til lyd.
Elektrisk lyd
I 1837 , læge og eksperimentator inden for elektromagnetisme fra Massachusetts, stødte på et mærkeligt fænomen. Han placerede en isoleret spiralkabel mellem enderne af en permanent magnet, og derefter dyppede han hver ende af kablet i beholdere med kviksølv, der var tilsluttet et batteri. Hver gang han åbnede eller lukkede kredsen ved at hæve enden af kablet fra beholderen eller sænke den ned i den, udsendte magneten en lyd, der kunne høres på en meters afstand. Page kaldte dette galvanisk musik og antog, at det hele skyldtes "molekylært uorden", der fandt sted i magneten. Page satte en bølge af forskning i gang, der fokuserede på to aspekter af denne opdagelse: det mærkværdige ved, at metallisk materiale ændrer form ved magnetisering, og den mere åbenlyse generation af lyd ved elektricitet.
Vi er særligt interesserede i to undersøgelser. Den første blev udført af Johann Philipp Reis. Reis underviste i matematik og naturvidenskab til elever i Garnier-instituttet nær Frankfurt, men brugte sin fritid på forskning inden for elektricitet. På det tidspunkt havde flere elektrikere allerede skabt nye varianter af galvanisk musik, men Reis var den første, der mestre alkemien til gensidig omdannelse af lyd til elektricitet og omvendt.
Reis indså, at en membran, der minder om menneskets trommehinde, kan lukke og åbne en elektrisk kreds ved vibration. Den første prototype af enheden «telephon» [«fjernhøjtaler»], som blev bygget i 1860, bestod af et «øre» skåret ud af træ med en membran strakt over, lavet af svinekuglesæk. Til den nederste del af membranen var der tilsluttet en platin-electrode, der ved vibration lukkede og åbnede kredsen med et batteri. Modtageren var en spole af ledning, der var viklet omkring en strikkepind, fastgjort til en violin. Violinkroppen forstærkede vibrationerne fra den formændrede nål, når den vekselvis blev magnetiseret og afmagnetiseret.
Senere model af Reis' telefon
Reis opfandt mange forbedringer til den tidlige prototype og opdagede sammen med andre eksperimenterende, at hvis man sang eller nynede noget ind i den, så forblev den overførte lyd genkendelig. Det var sværere at skelne ordene, og ofte blev de forvansket og uforståelige. I mange beretninger om vellykket transmission af stemmen blev sådanne almindelige sætninger som «godmorgen» og «hvordan går det» brugt, og de kunne let gættes. Det primære problem var, at Reis' transmitter kun åbnede og lukkede kredsen, men ikke regulerede lydstyrken. Som et resultat kunne kun en frekvens med fast amplitude overføres, hvilket ikke kunne imitere alle nuancer i menneskets stemme.
Reis mente, at hans arbejde burde anerkendes som videnskab, men lykkedes aldrig med dette. Hans enhed var en populær kuriositet blandt den videnskabelige elite, og kopier dukkede op i de fleste centre for denne elite: i Paris, London, Washington. Men hans videnskabelige arbejde blev afvist af professor Poggendorffs tidsskrift «Annalen der Physik» [«Annalerne om fysik»] – et af de ældste videnskabelige tidsskrifter og det mest indflydelsesrige tidsskrift på det tidspunkt. Reis' forsøg på at reklamere for telefonen via telegrafselskaber mislykkedes også. Han led af tuberkulose, og den forværrede sygdom forhindrede ham i at fortsætte med seriøse forskning. Til sidst tog sygdommen hans liv og ambitioner i 1873. Og det var ikke sidste gang, at denne sygdom ville hindre udviklingen af telefonens historie.
Mens Reis forbedrede sin telefon, tilføjede de sidste detaljer til sin frugtbare undersøgelse af auditiv fysiologi: «Læren om høreindtryk som fysiologisk grundlag for musikteori» [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], offentliggjort i 1862. Helmholtz, der dengang var professor ved Heidelberg Universitet, var en gigant inden for videnskaben i det 19. århundrede, idet han arbejdede med fysiologien af syn, elektrodynamik, termodynamik osv.
Helmholtzs arbejde berører kun kort vores historie, men det er ærgerligt at overse det. I «Læren om høreindtryk» gjorde Helmholtz for musikken, hvad Newton gjorde for lyset - han viste, hvordan en tilsyneladende ensartet fornemmelse kan nedbrydes i dens bestanddele. Han demonstrerede, at forskellene i klangfarver, fra violin til fagot, kun stammer fra forskelle i de relative styrker af deres overtoner (toner på dobbelt, tredobbelt osv. frekvens i forhold til grundtonen). Men for vores historie er det mest interessante i hans arbejde det bemærkelsesværdige instrument, han udviklede til demonstration:
Helmholtzs synthesize-model
Det første apparat, Helmholtz bestilte, blev lavet på et værksted i Köln. Let sagt var det en synthesizer, der kunne producere lyde baseret på sammensætningen af enkle toner. Dens mest besynderlige egenskab var dens uforklarlige evne til at gengive vokallyde, som alle var vant til at høre kun komme fra menneskets mund.
Synthesizeren arbejdede ved at banke på den grundlæggende stemmegaffel, som vibrerede på grundtonen og lukkede og åbnede kredsløbet, hvilket nedsænkede en platinledning i en beholder med kviksølv. Otte magnetiserede stemgefer, hver vibrerende med sin egen overtone, hvilede mellem enderne af elektromagneten, der var forbundet med kredsløbet. Hver lukning af kredsløbet aktiverede elektromagneterne og opretholdt stemgeferne i en vibrerende tilstand. Ved siden af hver stemmegaffel var der en cylindrisk resonator, der kunne forstærke dens summen til et hørbart niveau. I sin normale tilstand var låget på resonatoren lukket, hvilket dæmpede lyden fra stemgeffel. Når låget blev skubbet til side, kunne man høre denne overton og dermed "spille" lyden af en trompet, et klaver eller vokalen 'o'.
Denne enhed vil spille en lille rolle i skabelsen af en ny type telefon.
Harmonisk telegraf
En af lokkemadene for opfindere i anden halvdel af 1800-tallet var multitelegrafen. Jo flere telegrafsignaler man kunne presse ind i et enkelt kabel, jo større var effektiviteten af telegrafnettet. I begyndelsen af 1870'erne var der kendt flere forskellige metoder til at organisere duplex telegrafi (samtidig afsendelse af to signaler i modsat retning). Kort tid efter forbedrede Thomas Edison dem ved at skabe kvadrupleks, som kombinerede duplex og diplex (samtidig transmission af to signaler i én retning), hvilket gjorde det muligt at bruge kablet fire gange mere effektivt.
Men kunne man øge antallet af signaler endnu mere? Organisere en slags oktupleks eller endnu mere? Det, at lydvibrationer kunne omdannes til elektrisk strøm og tilbage, foreslog en interessant mulighed. Hvad nu, hvis man brugte toner af forskellig højde til at skabe en akustisk, harmonisk, eller poetisk sagt, musikalsk telegraf? Hvis fysiske svingninger af forskellig frekvens kunne omdannes til elektricitet og derefter igen nedbrydes til de oprindelige frekvenser på den anden side, kunne man sende mange signaler samtidigt uden indbyrdes forstyrrelser. Lyden ville da kun være et middel til at nå målet, et mellemled, der danner strømme, så flere signaler kunne eksistere i ét kabel. For enkelhedens skyld vil jeg kalde dette koncept harmonisk telegraf, selvom der på det tidspunkt blev brugt forskellige varianter af termerne.
Det var ikke den eneste måde at skabe multiplex-signaler på. I Frankrig [efter hvem enheden for symbolhastighed er opkaldt – baud / bem. overs.] fandt i 1874 en maskine på med en roterende distributør, der skiftevis samlede signaler fra flere telegrafsendere. I dag ville vi kalde dette et multiplex med tidsdeling, og ikke frekvensdeling. Men denne tilgang havde en ulempe - det ville ikke føre til oprettelsen af telefoni.
På det tidspunkt dominerede Western Union i den amerikanske telegrafindustri, som blev dannet i 1850'erne i et forsøg på at eliminere den for alle uhensigtsmæssige konkurrence mellem flere store telegrafselskaber – indtil fremkomsten af antitrustlovgivning kunne sådanne forklaringer bruges uden problemer til at retfærdiggøre sådanne fusioner. En af karaktererne i vores historie beskrev dette som "sandsynligvis den største virksomhed, der nogensinde har eksisteret". Med tusindvis af kilometer ledninger og med store udgifter til opbygning og vedligeholdelse af netværk holdt Western Union en nøje øje med udviklingen inden for multiplex-telegrafi.
En anden aktør ventede også på gennembrud i telegrafi. , en Boston-advokat og iværksætter, var en af de mest fremtrædende fortalere for at overføre den amerikanske telegraf til føderal kontrol. Hubbard mente, at Telegrammer kunne koste lige så lidt som breve, og han var fast besluttet på at underminere den, som han mente, kyniske og udnyttende monopoldannelse af Western Union. Hubbards lovforslag foreslog ikke at nationalisere de eksisterende telegrafselskaber fuldstændigt, som næsten alle europæiske magter havde gjort, men ville etablere en statssponseret telegrafservice under postministeriets beskyttelse. Men resultatet ville sandsynligvis have været det samme, og Western Union ville have trukket sig fra denne forretning. I midten af 1870'erne stoppede fremdriften af loven, men Hubbard var overbevist om, at kontrol over en kritisk ny telegrafpatent kunne give ham en fordel i at presse sit forslag i Kongressen.
Gardiner Green Hubbard
I USA var der dannet to unikke faktorer: for det første den kontinentale skala af Western Union. Ingen europæiske telegraforganisationer havde så lange linjer, og derfor heller ikke incitamenter til at udvikle multiplex-telegrafi. For det andet var spørgsmålet om regeringens kontrol over telegrafen åbent. Den sidste europæiske bastion var Storbritannien, som nationaliserede telegrafen i 1870. Efter dette var der ikke længere steder udover USA, hvor der var en fristende mulighed for at foretage en teknologisk gennembrud og underminere monopol. Måske på grund af dette blev størstedelen af arbejdet med den harmoniske telegraf udført i USA.
Tre personer kæmpede om prisen. To af dem var allerede anerkendte opfindere – og . Den tredje var en professor i retorik og lærer for døve med efternavnet Bell.
Gray
Elisha Gray voksede op på en gård i Ohio. Ligesom mange af hans jævnaldrende legede han med telegrafi i sin ungdom, men da hans far døde, da han var 12 år, begyndte han at lede efter et erhverv, der kunne sikre ham en indkomst. I noget tid var han lærling hos en smed, derefter skibsbygger, og da han var 22 år, fandt han ud af, at han kunne få en uddannelse på Oberlin College, samtidig med at han fortsatte sit snedkerarbejde. Efter fem års studier kastede han sig over en karriere som opfinder inden for telegrafi. Hans første patent var et selvjusterende relæ, som ved at bruge en anden elektromagnet i stedet for en fjeder til at returnere ankeret, eliminerede behovet for at justere relæets følsomhed afhængigt af strømstyrken i kredsløbet.
Elisha Gray, ca. 1878
I 1870 var han allerede partner i en virksomhed, der fremstillede elektrisk udstyr, og arbejdede som hovedingeniør der. I 1872 flyttede han sammen med sin partner virksomheden til Chicago og omdøbte den til Western Electric Manufacturing Company. Snart blev Western Electric den primære leverandør af telegrafer til Western Union. I sidste ende satte den sit præg på telefonihistorien.
I begyndelsen af 1874 hørte Gray en underlig lyd fra sit badeværelse. Det lød som hylende af en vibrerende reotome, men meget stærkere. En reotome (bogstaveligt talt
Transmitter
Modtager
Musiktelegrafen var en nyhed uden åbenlys kommerciel værdi. Men Gray indså, at muligheden for at transmittere lyde af forskellige toner over en enkelt ledning gav ham to muligheder. Med en anden type sender, der kunne opfange lyd fra luften, kunne man skabe en stemme-telegraf. Med en anden modtager, der kunne adskille det kombinerede signal i komponenter, kunne man lave en harmonisk telegraf – det vil sige, en multiplex telegraf baseret på lyd. Han besluttede at fokusere på den anden mulighed, da telegrafindustrien havde åbenlyse behov. Han bekræftede sit valg, da han hørte om Reises telefon, der syntes at være en simpel filosofisk lege.
Modtageren til den harmoniske telegraf blev fremstillet af et sæt elektromagneter, der var koblet sammen med metalstrimler. Hver strimmel var indstillet til en bestemt frekvens og lød, når den tilsvarende knap blev trykket på senderen. Senderen fungerede efter samme princip som musiktelegrafen.
Gray forbedrede sit apparat i de efterfølgende to år og bragte det til udstillingen. Arrangementet blev officielt kaldt "". Dette var den første verdensudstilling, der blev afholdt i USA, og den faldt sammen med fejringen af nationens hundredeårsdag, hvor den såkaldte "Hundredeårsudstilling" blev præsenteret. Den fandt sted i Philadelphia sommeren 1876. Her demonstrerede Gray en "oktopleks" forbindelse (dvs. transmission af otte beskeder samtidig) på en specielt forberedt telegraflinje fra New York. Denne bedrift blev højt værdsat af dommerne på udstillingen, men blev hurtigt overskygget af et endnu større vidunder.
Edison
, præsident for Western Union, fik hurtigt nys om Grays fremskridt, hvilket fik ham til at blive temmelig nervøs. I bedste fald ville Grays succes resultere i en meget dyr licensering af patenten. I værste fald ville Grays patent danne grundlaget for en konkurrerende virksomhed, der ville true Western Unions dominans.
Derfor trak Orton i juli 1875 es fra ærmet, nemlig Thomas Edison. Edison voksede op sammen med telegrafien, tilbragte flere år som telegrafoperatør og blev derefter opfinder. Hans største triumf på det tidspunkt var kvadrupliceringens kommunikation, som blev skabt forud for Western Union året før. Nu håbede Orton, at han ville forbedre sin opfindelse og overgå det, Grey havde formået. Han gav Edison en beskrivelse af Reis' telefon; Edison studerede også Helmholtz' arbejde, som for nylig var blevet oversat til engelsk.
Edison var i topform, og innovative ideer væltede ud af ham som gnister fra en ambolt. I det følgende år viste han to forskellige tilgange til den akustiske telegraf – den første var lignende Greys telegraf og brugte kamertoner eller vibrerende tunger til at skabe eller opfange den ønskede frekvens. Edison kunne ikke få en sådan enhed til at fungere på et acceptabelt niveau.
Den anden tilgang, som han kaldte 'den akustiske transmitter', var helt anderledes. I stedet for at bruge vibrerende tunger til at transmittere forskellige frekvenser, brugte han dem til at transmittere impulser med forskellige intervaller. Han delte brugen af ledningen mellem transmittere efter tid og ikke efter frekvens. Dette krævede perfekt synkronisering af vibrationerne i hvert par modtager-transmitter, så signalerne ikke overlapper. I august 1876 fungerede hans kvadruplicering på dette princip, selvom signalet blev ubrugeligt over afstande på mere end 100 miles. Han havde også idéer til forbedring af Reis' telefon, som han midlertidigt lagde til side.
Og så hørte Edison om sensationerne, der blev skabt på Centennial Exhibition i Philadelphia af en person ved navn Bell.
Bell
han blev født i Edinburgh, Skotland, og voksede op i London under sin bedstefars varme vejledning. Som Gray og Edison viste han interesse for telegrafi i sin ungdom, men fulgte derefter i fodsporene på sin far og bedstefar, idet han gjorde menneskelig tale til sin primære passion. Hans bedstefar, Alexander, gjorde sig bemærket på scenen og blev derefter underviser i talekunst. Faderen, Alexander Melville, var også underviser og udviklede og offentliggjorde et fonetisk system, som han kaldte 'synlig tale'. Den yngre Alexander (Alec, som han blev kaldt i familien) valgte at undervise døve i tale.
I slutningen af 1860'erne studerede han anatomi og fysiologi på University College London. Her mødte han studinen Mabel Ecleston, som han havde planer om at gifte sig med. Men han trak sig tilbage fra både studiet og kærligheden. To af hans brødre døde af tuberkulose, og Alecs far krævede, at han, sammen med den resterende familie, emigrerede til det nye land for at bevare helbredet hos den eneste søn. Bell adlød, skønt han modstod og gjorde oprør over dette, og satte sejl i 1870.
Efter et kort job i Ontario fandt Alexander, takket være sin fars forbindelser, en stilling som lærer på en døveskole i Boston. Her begyndte trådene til hans fremtid at væve sig sammen.
Først fik han eleven Mabel Hubbard, som havde mistet hørelsen som femårig på grund af skarlagensfeber. Bell privatunderviste selv efter at være blevet professor i vokal fysiologi og talekunst ved Boston University, og Mabel var blandt hans første elever. Under hendes undervisning var hun lige under 16 år, ti år yngre end Bell, og i løbet af få måneder blev han forelsket i denne pige. Vi vil vende tilbage til hendes historie.
I 1872 genoptog Bell sin interesse for telegrafi. Flere år før dette, mens han stadig var i London, hørte Bell om Helmholtz' eksperimenter. Men Bell misforstod Helmholtz' opdagelse og troede, at han ikke blot havde skabt, men også transmitteret komplekse lyde ved hjælp af elektricitet. Så blev Bell optaget af den harmoniske telegraf – den fælles brug af én ledning til flere signaler, der blev transmitteret på forskellige frekvenser. Måske inspireret af nyheden om, at Western Union købte ideen om en duplex telegraf fra Joseph Stearns, hans landsmand fra Boston, revurderede Bell sine ideer og, ligesom Edison og Gray, begyndte han at forsøge at realisere dem.
En gang hos Mabel stødte han på den anden tråd i sin skæbne – mens han stod ved klaveret, viste han hendes familie et trick, han havde lært i sin ungdom. Hvis man synger en ren tone ind i klaveret, vil den tilsvarende streng klinge og spille den for dig til svar. Han fortalte Mabels far, at et indstillet telegrafsignal kunne opnå den samme effekt og forklarede, hvordan dette kunne anvendes i multiplex telegrafi. Og Bell kunne ikke have fundet en bedre lytter til sin historie: han resonerede med glæde og forstod straks den centrale idé: "luften er den samme for alle, og kun én ledning er nødvendig", det vil sige, at bølgernes udbredelse af strøm i ledningen på miniatyr kan kopiere udbredelsen i luften af bølger, der skabes af komplekse lyde. Bellen lytter var Gardiner Hubbard.
Telefon
Og nu bliver historien meget indviklet, så jeg frygter for at udmatte læsernes tålmodighed. Jeg vil prøve at følge de grundlæggende tendenser uden at gå i detaljer.
Bell, støttet af Hubbard og faderen til yderligere en af hans studerende, arbejdede flittigt på den harmoniske telegraf uden at afsløre sine fremskridt. Han vekslede mellem intensivt arbejde og hvileperioder, når hans helbred svigtede, samtidig med at han prøvede at opfylde sine universitetforpligtelser, fremme sin fars "synlige tale"-system og arbejde som tutor. Han ansatte en ny assistent, , den erfarne mekaniker fra Charles Williams' mekaniske værksted i Boston – her samledes folk interesserede i elektricitet. Hubbard pressede Bell, og tøvede ikke med at bruge sin datters hånd som motivation, idet han nægtede at gifte hende væk, før Bell forbedrede sin telegraf.
Sommeren 1874, mens han hvilede nær familiens hjem i Ontario, fik Bell en åbenbaring. Flere tanker, der havde eksisteret i hans underbevidsthed, smeltede sammen til én – telefonen. Hans overvejelser blev i høj grad påvirket – verdens første lydoptagelsesapparat, der tegnede lydvibrationer på sodet glas. Dette overbeviste Bell om, at lyd af enhver kompleksitet kunne reduceres til bevægelser af en prik i rummet, ligesom strømmen i en ledning. Vi vil ikke dvæle ved de tekniske detaljer, da de ikke har noget at gøre med de reelt skabte telefoner, og deres praktiske anvendelse er tvivlsom. Men de ledte Bells tænkning i en ny retning.
Skitse af konceptet for Bells oprindelige telefonversion med 'harmoniske' (blev ikke bygget)
Bell lagde midlertidigt denne idé på hylden for at, som hans partnere forventede, forfølge målet om at skabe en harmonisk telegraf.
Men rutinen med præcist at justere instrumenterne blev hurtigt kedelig for ham, og hans hjerte, træt af de mange praktiske forhindringer, der stod i vejen fra en fungerende prototype til et praktisk system, længtes mere og mere efter telefonen. Den menneskelige stemme var hans første passion. Sommeren 1875 opdagede han, at vibrerende klapper ikke kun kunne lukke og åbne kredsen hurtigt som en telegrafnøgle, men også kunne skabe en kontinuerlig bølgende strøm i et magnetfelt. Han fortalte Watson om sin idé til telefonen, og sammen byggede de den første model telefon baseret på dette princip – en vibrerende membran i feltet af en elektromagnet spændte en bølgende strøm ind i magnetens kreds. Denne enhed var i stand til at transmittere nogle dæmpede stemmer. Hubbard var ikke imponeret over apparatet og beordrede Bell til at vende tilbage til de reelle opgaver.
Bell's rudimentære 'hænger'-telefon fra sommeren 1875
Men Bell overbeviste alligevel Hubbard og de andre partnere om, at ideen burde patenteres, da den kunne bruges inden for multiplex telegrafi. Og hvis man først skulle ansøge om patent, kunne ingen forhindre, at man nævnte muligheden for at bruge enheden til stemmekommunikation. I januar tilføjede Bell en ny mekanisme til patentudkastet: variabel modstand til bølgegeneratoren. Han ønskede at forbinde den vibrerende membran, der modtog lyd, med en platinkontakt, der hævede sig og sænkede sig i en beholder med syre, hvor der var en anden, stationær kontakt. Når den bevægelige kontakt gik dybere ned, blev området, der var i kontakt med syren, større, hvilket reducerede modstanden i strømmen mellem kontakterne – og omvendt.
Bells skitse af en transmitter med flydende variabel modstand
Hubbard, vidende om at Gray var tæt på at indhente Bell, sendte ansøgningen om bølgepatentet ind til patentkontoret morgenen den 14. februar, uden at han ventede på Bells endelige godkendelse. Om eftermiddagen samme dag ankom Grays advokat med hans patent. Det indeholdt også et forslag til at generere bølger ved hjælp af flydende variabel modstand. Det nævnte også muligheden for anvendelse af opfindelsen både til telegrafi og stemmeoverførsel. Men han var flere timer for sent til at forhindre Bells patent. Hvis rækkefølgen havde været anderledes, skulle der have været lange høringer om prioriteterne før udstedelsen af patentet. Som et resultat blev Bell tildelt patent nummer 174465 den 7. marts for "Forbedringer inden for telegrafi", hvilket lagde grundstenen til Bell-systemets fremtidige dominans.
Men i denne dramatiske historie er der en smule ironi. For den 14. februar 1876 havde hverken Bell eller Gray bygget en fungerende telefonmodel. Ingen havde endda prøvet at gøre det, med undtagelse af en kort indsats fra Bell i den foregående juli, hvor der ikke var nogen variabel modstand. Derfor bør man ikke betragte patenter som milepæle i teknologiens historie. Dette kritiske øjeblik i udviklingen af telefoni som forretningsforetagende var næsten ikke relateret til telefonen som enhed.
Kun patentet blev sendt ind, fik Bell og Watson mulighed for at vende tilbage til telefonen, på trods af Hubbards konstante krav om at fortsætte arbejdet med den multiplexerede telegraf. Bell og Watson prøvede i flere måneder at få ideen om væskebaseret variabel modstand til at fungere, og telefonen baseret på dette princip blev brugt til at overføre den berømte sætning: "Hr. Watson, kom herover, jeg vil gerne se dig."
Men opfinderne stødte hele tiden på problemer med pålideligheden af disse sendere. Derfor begyndte Bell og Watson at arbejde på nye sendere, der brugte magnetoprincippet, som de havde eksperimenteret med sommeren 1875 – ved at bruge bevægelsen af membranen i et magnetfelt til direkte at fremkalde strøm. Fordelen var enkelhed og pålidelighed. Ulempen var, at den lave styrke af telefonens signal var en konsekvens af luftvibrationerne skabt af taleren. Dette begrænsede den effektive arbejdsafstand for magnetsenderen. Ved en enhed med variabel modstand modulerede stemmen den strøm, der blev skabt af batteriet, hvilket kunne gøres så stærkt, som man ønskede.
De nye magneto fungerede meget bedre end dem fra sidste sommer, og Gardiner besluttede, at der alligevel måtte være noget i ideen om telefonen. Blandt andre fornøjelser deltog han i Massachusetts' komite for uddannelse og videnskabelige udstillinger i den kommende Hundredeårsudstilling. Han brugte sin indflydelse til at give Bell en plads på udstillingen og i konkurrencen, hvor dommerne vurderede elektriske opfindelser.
Bell/Watsons magneto-sender. Den vibrene metalmembran D bevæger sig i magnetfeltet fra magneten H og fremkalder strøm i kredsløbet.
Modtager
Dommerne kom til Bell umiddelbart efter at have studeret Grays harmoniske telegraf. Han efterlod dem ved modtageren og gik hen til en af senderne, der var placeret hundrede meter længere nede i galleriet. Bells samtalepartnere blev imponeret over at høre hans sang og ord komme ud af den lille metalboks. En af dommerne var Bells landsmand, en skotte. (som senere fik titlen lord Kelvin). Han løb begejstret hen til den anden ende af salen for at fortælle Bell, at han havde hørt hans ord, og senere erklærede han telefonen for "den mest fantastiske ting, han havde set i Amerika." Der var også til stede en brasilianer, som først pressede boksen mod sit øre, og derefter sprang op fra stolen og råbte: "Jeg hører det, jeg hører det!"
Opmærksomheden omkring Bell på udstillingen fik Edison til at arbejde videre med sine tidligere ideer om telefonoverførsel. Han overfaldte straks den primære ulempe ved Bells enhed – den svage magneto-transmitter. Fra sine forsøg med kvadrupel vidste han, at modstanden i kulstøv ændrede sig med ændringen i tryk. Efter mange eksperimenter med forskellige konfigurationer udviklede han en modstandstransmitter, der fungerede på dette princip. I stedet for at den flydende kontakt i en trykbølge ændrede sig, trykkede taleren på den kulbaserede "knap", hvilket ændrede modstanden og dermed strømstyrken i kredsen. Dette var langt mere pålideligt og lettere at implementere end de flydende transmittere, der var tænkt af Bell og Gray, og blev en afgørende bidrag til telefonens langsigtede succes.
Men alligevel var Bell den første til at lave telefonen, på trods af de åbenlyse fordele, som hans rivaler havde med hensyn til erfaring og færdigheder. Han var den første, ikke fordi han havde en pludselig indsigt, som ingen andre havde haft – de andre kom også på telefonen, men de mente, at den var ubetydelig i forhold til den forbedrede telegraf. Bell var den første, fordi han foretrak den menneskelige stemme frem for telegrafen, han kunne lide den så meget, at han modstod sine partneres ønsker, indtil han kunne bevise, at hans telefon fungerede.
Men hvad med den harmoniske telegraf, som Gray, Edison og Bell brugte så mange kræfter og tanker på? Indtil videre er der ikke kommet noget ud af det. Det viste sig at være meget svært at holde de mekaniske vibrators perfekt indstillede i begge ender af ledningen, og ingen vidste, hvordan man kunne forstærke det kombinerede signal, så det kunne fungere på lange afstande. Først i midten af det 20. århundrede, efter at elektriske teknologier, der begyndte med radio, gjorde det muligt at skabe nøjagtig frekvenstuning og lav støjforstærkning, blev ideen om at lagde mange signaler for at sende dem over en enkelt ledning en realitet.
Farvel til Bell
På trods af telefonens succes på udstillingen var Hubbard ikke interesseret i at opbygge et telefonsystem. Næste vinter tilbød han William Orton, præsident for Western Union, at købe alle rettigheder til telefonen i henhold til Bells patent for 100.000 dollars. Orton afslog, påvirket af en kombination af modvilje mod Hubbard og hans planer med posttelegrafen, selvtillid i sine egne evner og Edisons arbejde med telefonen, samt en tro på, at telefonen i forhold til telegrafen meant meget lidt. Andre forsøg på at sælge telefonidéen havde ikke held, hovedsageligt på grund af frygt for de enorme omkostninger ved retsager om patentrettigheder i tilfælde af kommercialisering. Derfor grundlagde Bell og hans partnere i juli 1877 Bell Telephone Company for selv at organisere telefonservicen. I samme måned giftede Bell endelig sig med Mabel Gardiner i hendes families hjem, og han blev tilstrækkeligt succesfuld til at opnå sin fars velsignelse.
Alec med sin hustru Mabel og to overlevende børn – to af hans sønner døde som spædbørn (ca. 1885)
I det følgende år ændrede Orton sit forhold til telefonen og grundlagde sit eget firma, American Speaking Telephone Company, i forventning om, at patentet fra Edison, Gray og andre ville beskytte selskabet mod juridiske angreb fra Bell. Det blev en dødelig trussel mod Bells interesser. Western Union havde to store fordele. For det første, store finansielle ressourcer. Bells selskab havde brug for penge, da de lejede deres udstyr ud til kunderne, hvilket betød, at det tog mange måneder at tjene penge ind igen. For det andet, adgang til Edisons forbedrede transmitter. Enhver, der sammenlignede hans transmitter med Bells enhed, kunne ikke undgå at bemærke den bedre klarhed og volumen af stemmen hos den første. Bells selskab havde ikke andet valg end at sagsøge sin konkurrent for patentkrænkelse.
Hvis Western Union havde haft entydige rettigheder til den eneste tilgængelige høj kvalitets transmitter, ville de have haft et stærkt redskab til at opnå en aftale. Men Bells team gravede et tidligere patent på en lignende enhed op, som var blevet givet til den tyske immigrant , og købte det. Først mange år senere fik Edisons patent tildelt prioritet. Da de så, at retssagen ikke bar frugt, indgik Western Union i november 1879 en aftale om at overdrage alle patentrettighederne til telefonen, udstyret og basen af eksisterende abonnenter (55.000 personer) til Bells selskab. I bytte bad de kun om 20% af lejeindtægten fra telefoner i de næste 17 år, samt at Bell ikke skulle træde ind i telegrafbranchen.
Bells selskab udskiftede hurtigt Bells enheder med forbedrede modeller, der først var baseret på Berlins patent og derefter på patenter erhvervet fra Western Union. Da retssagen var afsluttet, var Bells primære aktivitet at afgive vidnesbyrd i patentretssager, som der var rigeligt af. I 1881 trak han sig helt tilbage fra forretningen. Ligesom Morse, og i modsætning til Edison, var han ikke skaber af systemer. Theodore Vail, en energisk leder, som Gardiner havde rekrutteret fra postvæsenet, tog selskabet i sine hænder og førte det til en dominerende position i landet.
Oprindeligt voksede telefonnetværket slet ikke som telegrafnetværket. Sidstnævnte udviklede sig i spring fra et kommercielt center til et andet, og tilbagelagde 150 km ad gangen, idet det opsøgte steder med den højeste koncentration af værdifulde kunder, og derefter supplere netværket med forbindelser til mindre lokale markeder. Telefonnetværk voksede som krystaller fra små vækstpunkter, fra et par kunder placeret i uafhængige klaser i hver by og omegn, og langsomt, over årtier, samlede de sig i regionale og nationale strukturer.
To hindringer for storskala telefonkommunikation eksisterede. For det første var der afstandsproblemet. Selv med forstærkede variabel modstandstransmittere baseret på ideen fra Edison, var rækkevidden for telegrafen og telefonen ikke sammenlignelig. Det mere komplekse signal fra telefonen var mere modtageligt for støj, og de elektriske egenskaber ved de fluktuerende strømme var dårligere kendt end egenskaberne ved den jævnstrøm, der blev brugt i telegrafen.
For det andet eksisterede der et kommunikationsproblem. Bell's telefon var en en-til-en kommunikationsenhed, der kunne forbinde to punkter via en enkelt ledning. For telegrafen var dette ikke et problem. Et kontor kunne betjene mange kunder, og meddelelser kunne let omdirigeres fra et centralkontor via en anden linje. Men der var ingen enkel måde at overføre en telefonisk samtale på. I den første implementering af telefonen kunne tredje og efterfølgende personer kun forbinde sig med de to, der talte, gennem hvad man senere ville kalde 'parret telefon'. Det vil sige, at hvis alle abonnenters apparater var tilsluttet til en linje, kunne hver af dem tale (eller lytte med) til de øvrige.
Vi vil vende tilbage til afstandsproblemet på et senere tidspunkt. I vil vi dykke ned i forbindelsesproblemet og dets konsekvenser, der havde indflydelse på udviklingen af relæet.
Læseanbefalinger
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray and the 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)
Kilde: habr.com
