Andre artikler i serien:
- Historien om stafetten
- Historien om elektroniske computere
- Transistorens historie
- Internet historie
Telefonen kom til ved et uheld. Hvis Takket være et århundredes forskning i mulighederne for at sende beskeder ved hjælp af elektricitet, faldt folk over telefonen på jagt efter en forbedret telegraf. Det er derfor ret nemt at tildele en plausibel, men ikke helt sikker, dato for opfindelsen af telefonen til at være året for 1876-året for grundlæggelsen af USA, XNUMX.
Og det kan ikke siges, at telefonen ikke havde forgængere. Siden 1830 har videnskabsmænd ledt efter måder at omdanne lyd til elektricitet og elektricitet til lyd.
elektrisk lyd
I 1837 år , en læge og eksperimentator inden for elektromagnetisme fra Massachusetts, faldt over et mærkeligt fænomen. Han anbragte en isoleret oprullet ledning mellem enderne af en permanent magnet og sænkede derefter hver ende af ledningen ned i beholdere med kviksølv forbundet til et batteri. Hver gang han åbnede eller lukkede kredsløbet ved at hæve eller sænke enden af ledningen fra beholderen, udsendte magneten en lyd, der kunne høres på en meters afstand. Page kaldte det galvanisk musik og foreslog, at det hele handlede om den "molekylære lidelse", der foregår i magneten. Page lancerede en bølge af forskning i to aspekter af denne opdagelse: metalliske materialers mærkelige egenskab til at ændre form, når de magnetiseres, og den mere åbenlyse lydgenerering ved elektricitet.
Vi er især interesserede i to undersøgelser. Den første blev dirigeret af Johann Philipp Reis. Reis underviste i matematik og eksakte videnskaber til skolebørn på Garnier Instituttet nær Frankfurt, men i sin fritid var han engageret i elektrisk forskning. På det tidspunkt havde flere elektrikere allerede skabt nye versioner af galvanisk musik, men Reis var den første til at mestre alkymien i tovejsoversættelsen af lyd til elektricitet og omvendt.
Reis indså, at en membran, der ligner en menneskelig trommehinde, kunne lukke og åbne et elektrisk kredsløb, når den vibrerede. Den første prototype af "telefonen" ["langhøjttaleren"], bygget i 1860, bestod af et "øre" udskåret i træ med en membran lavet af en griseblære strakt over sig. En platinelektrode var fastgjort til den nederste del af membranen, som, når den blev vibreret, åbnede og lukkede kredsløbet med batteriet. Modtageren var en spole af tråd viklet rundt om en strikkepind, der var fastgjort til en violin. Violinens krop forstærkede vibrationerne fra den formændrende stylus, mens den skiftevis magnetiserede og afmagnetiserede.
Reis' sene model telefon
Reis kom med mange forbedringer til den tidlige prototype og fandt sammen med andre forsøgspersoner ud af, at hvis du sang eller nynner noget ind i den, forblev den transmitterede lyd genkendelig. Ordene var sværere at skelne og blev ofte fordrejede og uforståelige. Mange rapporter om vellykkede stemmeoverførsler brugte almindelige sætninger som "godmorgen" og "hvordan har du det", og de kunne let gættes. Hovedproblemet forblev, at Reiss sender kun åbnede og lukkede kredsløbet, men ikke regulerede lydstyrken. Som et resultat kunne kun en frekvens med en fast amplitude transmitteres, og dette kunne ikke efterligne alle finesserne i den menneskelige stemme.
Reis mente, at hans arbejde burde anerkendes af videnskaben, men opnåede aldrig dette. Hans enhed var en populær nysgerrighed blandt den videnskabelige elite, og kopier dukkede op i de fleste af denne elites centre: i Paris, London, Washington. Men hans videnskabelige arbejde blev afvist af professor Poggendorffs Annalen der Physik [Annals of Physics], et af tidens ældste videnskabelige tidsskrifter og det mest indflydelsesrige tidsskrift. Reiss forsøg på at reklamere for telefonen gennem telegrafselskaber mislykkedes også. Han led af tuberkulose, og hans forværrede sygdom holdt ham fra yderligere seriøs forskning. Som et resultat, i 1873, tog sygdommen hans liv og ambitioner. Og det er ikke sidste gang, denne sygdom vil hindre udviklingen af telefonens historie.
Mens Reis forbedrede sin telefon, satte sidste hånd på hans frugtbare studium af auditiv fysiologi: "Læren om auditive sansninger som fysiologisk grundlag for musikteorien" [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], udgivet i 1862. Helmholtz, på det tidspunkt professor ved universitetet i Heidelberg, var en gigant af videnskab i det XNUMX. århundrede, der arbejdede med synets fysiologi, elektrodynamik, termodynamik osv.
Helmholtz' værk refererer kun i forbifarten til vores historie, men det er ærgerligt at gå glip af det. I The Teaching of Auditory Sensations gjorde Helmholtz for musik, hvad Newton gjorde for lys - han viste, hvordan en tilsyneladende enkelt fornemmelse kan skilles ad i dens bestanddele. Han beviste, at forskelle i klangfarve, fra violin til fagot, kun kommer fra forskelle i den relative styrke af deres overtoner (toner ved dobbelt, tredobbelt osv. frekvens i forhold til grundtonen). Men for vores historie ligger det mest interessante ved hans arbejde i det bemærkelsesværdige værktøj, han udviklede til demonstrationsformål:
Helmholtz synthesizer variant
Helmholtz bestilte den første enhed fra et værksted i Köln. Kort sagt var det en synthesizer, der var i stand til at producere lyde baseret på sammensætningen af simple toner. Hans mest fantastiske evne var den uforklarlige evne til at gengive vokallyde, som alle er vant til kun at høre kommer fra menneskets mund.
Synthesizeren arbejdede fra at slå hovedstemmegaffelen, vibrerede på grundtonen, lukkede og åbnede kredsløbet, nedsænkede platintråden i en beholder med kviksølv. Otte magnetiserede stemmegafler, som hver vibrerede med sin egen overtone, hvilede mellem enderne af en elektromagnet forbundet til kredsløbet. Hver lukning af kredsløbet tændte for elektromagneterne og holdt stemmegaflerne i en vibrerende tilstand. Ved siden af hver stemmegaffel var der en cylindrisk resonator, der var i stand til at forstærke dens summen til et hørbart niveau. I normal tilstand var låget på resonatoren lukket, og dæmpede lyden af stemmegaffelen. Flytter man coveret til siden, kan man høre denne overtone, og dermed "spille" lyden af en pibe, klaver eller vokal "o".
Denne enhed vil spille en lille rolle i at skabe en ny type telefon.
harmonisk telegraf
Et af lokkerne for opfindere fra anden halvdel af det 1870. århundrede var multitelegrafen. Jo flere telegrafsignaler der kunne proppes i én ledning, jo mere effektivt var telegrafnettet. I begyndelsen af XNUMX'erne kendte man flere forskellige metoder til at organisere duplekstelegrafi (sende to signaler i modsatte retninger på samme tid). Kort efter forbedrede Thomas Edison dem ved at skabe en quadruplex, der kombinerede duplex og diplex (transmitterer to signaler på samme tid i samme retning), så ledningen kunne bruges fire gange mere effektivt.
Men var det muligt at øge antallet af signaler yderligere? Organiser en form for occtoruplex, eller endnu mere? At lydbølger kunne omdannes til elektrisk strøm og omvendt gav en interessant mulighed. Hvad hvis du bruger toner af varierende tonehøjde til at skabe en akustisk, harmonisk eller, poetisk set, musikalsk telegraf? Hvis fysiske vibrationer af forskellige frekvenser kan omdannes til elektriske vibrationer, og derefter adskilles til deres oprindelige frekvenser fra den anden side, så ville det være muligt at sende mange signaler på samme tid uden gensidig interferens. Selve lyden ville da kun være et middel til at nå et mål, et mellemmedium forme strømme, så der kunne eksistere flere signaler i en ledning. For enkelhedens skyld vil jeg henvise til dette koncept som den harmoniske telegraf, selvom forskellige variationer af begreberne blev brugt på det tidspunkt.
Det var ikke én måde at skabe multipleksede signaler på. I Frankrig [efter hvem enheden for symbolhastighed er opkaldt - baud / ca. transl.] i 1874 kom han med en maskine med en roterende fordeler, der skiftevis opsamlede signaler fra flere telegrafsendere. Nu vil vi kalde det en tidsmultipleks, ikke en frekvensmultipleks. Men denne tilgang havde en ulempe - den ville ikke føre til oprettelsen af telefoni.
På det tidspunkt var amerikansk telegrafi domineret af Western Union, som var dannet i 1850'erne i et forsøg på at eliminere ugunstig konkurrence mellem nogle få store telegrafselskaber – før antitrustlovgivningens fremkomst kunne en sådan forklaring nemt bruges til at retfærdiggøre sådanne fusioner. En af karaktererne i vores historie beskrev det som "sandsynligvis det største selskab, der nogensinde har eksisteret." Med tusindvis af miles af ledninger og bruge enorme summer på at bygge og vedligeholde netværk, fulgte Western Union udviklingen inden for multiplex-telegrafi med stor interesse.
En anden spiller ventede også på gennembrud i telegrafbranchen. , en advokat og forretningsmand fra Boston, var en af de vigtigste fortalere for at bringe den amerikanske telegraf under den føderale regerings kontrol. Hubbard mente, at telegrammer kunne være lige så billige som breve og var fast besluttet på at underminere, hvad han så som Western Unions kyniske og afpressende monopol. Hubbards lovforslag foreslog ikke fuldstændig nationalisering af eksisterende telegrafselskaber, som næsten alle europæiske magter gjorde, men ville etablere en regeringsstøttet telegraftjeneste i regi af postvæsenet. Men resultatet ville højst sandsynligt være det samme, og Western Union ville være gået konkurs. I midten af 1870'erne var lovgivningens fremskridt gået i stå, men Hubbard var overbevist om, at kontrol med det kritiske nye telegrafpatent ville give ham fordelen til at presse sit forslag gennem Kongressen.
Gardiner Green Hubbard
Der er to unikke faktorer i USA: For det første den kontinentale skala i Western Union. Ingen af de europæiske telegraforganisationer havde så udvidede linjer, og derfor ingen grund til at udvikle multiplex telegrafi. For det andet det åbne spørgsmål om regeringens kontrol over telegrafen. Den sidste europæiske højborg var Storbritannien, som nationaliserede telegrafen i 1870. Derefter var der ingen steder tilbage andre steder end USA, hvor den fristende udsigt til at få et teknologisk gennembrud og underminere monopolet tårnede sig op. Måske på grund af dette blev meget af arbejdet med den harmoniske telegraf udført i USA.
Der var stort set tre kandidater til prisen. To af dem var allerede ærværdige opfindere - и . Den tredje var en professor i retorik og lærer for døve ved navn Bell.
Grå
Elisha Gray voksede op på en gård i Ohio. Som mange af sine samtidige legede han med telegrafi som teenager, men i en alder af 12, da hans far døde, begyndte han at lede efter et erhverv, der kunne give ham. I en periode var han smedlærling, derefter skibstømrer, og som 22-årig lærte han, at han kunne få en uddannelse på Oberlin College uden at stoppe tømrerarbejdet. Efter fem års studier kastede han sig ud i 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 ankerreturfjeder eliminerede behovet for at justere relæets følsomhed baseret på strømmen i kredsløbet.
Elisha Grey, ca. 1878
I 1870 var han allerede partner i et elektrisk udstyrsfirma og arbejdede der som maskinchef. I 1872 flyttede han og en partner virksomheden til Chicago og omdøbte den til Western Electric Manufacturing Company. Western Electric blev hurtigt Western Unions hovedleverandør af telegrafudstyr. Som et resultat vil det efterlade et mærkbart spor i telefoniens historie.
I begyndelsen af 1874 hørte Gray en mærkelig lyd fra sit badeværelse. Det lød som hylet fra et vibrerende rheotom, kun meget højere. Rheotomen (bogstaveligt talt "flow breaker") var en velkendt elektrisk enhed, der brugte en metalflig til hurtigt at åbne og lukke et kredsløb. Da han kiggede ind på badeværelset, så Gray sin søn holde en induktionsspole forbundet til et rheotom i den ene hånd og gnide badets zinkbelægning med den anden hånd, som summede med samme frekvens. Gray, fascineret af muligheden, trak sig tilbage fra sit daglige job hos Western Electric for at vende tilbage til at opfinde. Om sommeren havde han udviklet en heloktav musikalsk telegraf, hvormed det var muligt at afspille lyde på en membran lavet af et metalbassin ved at trykke på tangenterne på tastaturet.
Sender
Modtager
Den musikalske telegraf var en nyhed uden nogen tilsyneladende kommerciel værdi. Men Gray indså, at evnen til at transmittere lyde af forskellige tonaliteter over en enkelt ledning gav ham to muligheder. Med en sender af et andet design, der var i stand til at opfange lyd fra luften, var det muligt at skabe en taletelegraf. Med en anden modtager, der var i stand til at opdele det kombinerede signal i dets komponenter, var det muligt at lave en harmonisk telegraf - det vil sige en lydbaseret multiplekstelegraf. Han besluttede at koncentrere sig om den anden mulighed, da telegrafindustrien havde åbenlyse krav. Han blev bekræftet i sit valg efter at have lært om Reis's telefon, som så ud til at være et simpelt filosofisk legetøj.
Gray lavede den harmoniske telegrafmodtager af et sæt elektromagneter, der blev parret med metalstrimler. Hver bjælke blev indstillet til en bestemt frekvens og lød, når den tilsvarende knap på senderen blev trykket. Senderen fungerede efter samme princip som den musikalske telegraf.
Gray forbedrede sit apparat i de næste to år og tog det med til udstillingen. Den officielle titel på begivenheden var". Det var den første verdensmesse, der blev afholdt i USA og faldt sammen med nationens 1876-års fejring, i forbindelse med den såkaldte. Centenary Eksponering. Det fandt sted i Philadelphia i sommeren XNUMX. Der demonstrerede Gray en "octruplex" forbindelse (det vil sige transmission af otte beskeder på samme tid) på en specielt forberedt telegraflinje fra New York. Denne præstation blev meget rost af udstillingens dommere, men den blev hurtigt overskygget af et endnu større mirakel.
Edison
, præsidenten for Western Union, hørte om Grays fremskridt ret hurtigt, hvilket gjorde ham meget nervøs. I bedste fald vil situationen med Grays succes blive til en meget dyr patentlicens. I værste fald vil Grays patent blive grundlaget for skabelsen af et rivaliserende firma, der vil ryste Western Unions dominans.
Så i juli 1875 trak Orton et es ud af ærmet, nemlig Thomas Edison. Edison voksede op side om side med telegrafi, tilbragte flere år som telegrafist og blev derefter opfinder. Hans højeste triumf på det tidspunkt var en quadruplex forbindelse, finansieret af Western Union et år tidligere. Nu håbede Orton, at han ville forbedre sin opfindelse og overgå, hvad Gray havde formået at gøre. Han forsynede Edison med en beskrivelse af Reis' telefon; Edison studerede også Helmholtz' værk, for nylig oversat til engelsk.
Edison var på toppen af sin form, og innovative ideer strømmede ud af ham som gnister fra en ambolt. I det følgende år viste han to forskellige tilgange til den akustiske telegraf – den første lignede Grays telegraf og brugte stemmegafler eller vibrerende siv til at skabe eller opfatte den ønskede frekvens. Det lykkedes ikke Edison at få sådan et apparat til at virke på et acceptabelt niveau.
Den anden tilgang, som han kaldte "akustisk sender", var helt anderledes. I stedet for at bruge vibrerende siv til at transmittere forskellige frekvenser, brugte han dem til at transmittere impulser med forskellige intervaller. Han opdelte brugen af ledninger mellem sendere efter tid snarere end efter frekvens. Dette krævede perfekt vibrationssynkronisering i hvert modtager-senderpar, så signalerne ikke overlappede. I august 1876 arbejdede en quadruplex på dette princip, selvom signalet blev ubrugeligt i en afstand på mere end 100 miles. Han havde også ideer til at forbedre Reiss telefon, som han midlertidigt lagde til side.
Og så hørte Edison om den sensation, der blev frembragt ved Centennial Exposition i Philadelphia af en mand ved navn Bell.
klokke
blev født i Edinburgh, Skotland, og voksede op i London under streng vejledning af sin bedstefar. Ligesom Gray og Edison udviklede han i teenageårene en interesse for telegrafen, men fulgte derefter i sin fars og bedstefars fodspor og valgte menneskelig tale som sin største passion. Hans bedstefar, Alexander, skabte sig et navn på scenen og begyndte derefter at undervise i oratorium. Hans far, Alexander Melville, var også lærer og udviklede og udgav endda et fonetisk system, han kaldte "synlig tale". Den yngre Alexander (Alek, som han blev kaldt i familien), valgte at lære døve at tale som sit erhverv.
I slutningen af 1860'erne studerede han anatomi og fysiologi ved University College London. En studerende, Marie Eccleston, som han skulle giftes med, studerede hos ham. Men så opgav han både lærdom og kærlighed. To af hans brødre døde af tuberkulose, og Alecs far krævede, at han og resten af hans familie emigrerede til den nye verden for at bevare sin eneste søns helbred. Bell efterkom, selvom han var tilbageholdende og vred over det, og sejlede i 1870.
Efter et lille hack i Ontario fandt Alexander, ikke uden sin fars forbindelser, et job som lærer på en døveskole i Boston. Der begyndte trådene i hans fremtid at blive vævet.
Først havde han en elev, Mabel Hubbard, som mistede hørelsen i en alder af fem på grund af skarlagensfeber. Bell underviste privat selv efter at være blevet professor i vokalfysiologi og oratorium ved Boston University, og Mabel var blandt hans første studerende. Hun var lige under 16 på træningstidspunktet, ti år yngre end Bella, og inden for et par måneder blev han forelsket i denne pige. Vi vender tilbage til hendes historie senere.
I 1872 fornyede Bell sin interesse for telegrafi. Et par år tidligere, mens han stadig var i London, havde Bell hørt om Helmholtz' eksperimenter. Men Bell misforstod Helmholtz' præstation og troede, at han ikke kun skabte, men også transmitterede komplekse lyde ved hjælp af elektricitet. Så Bell blev interesseret i harmonisk telegrafi - deling af en ledning af flere signaler transmitteret ved flere frekvenser. Måske inspireret af nyheden om, at Western Union havde erhvervet ideen om en duplex-telegraf fra Joseph Stearns, hans kollega i Boston, gentog Bell sine ideer og begyndte ligesom Edison og Gray at forsøge at implementere dem.
En gang, mens han besøgte Mabel, rørte han den anden tråd i sin skæbne - stående ved siden af klaveret viste han hendes familie et trick, som han havde lært i sin ungdom. Hvis du synger en klar tone på klaveret, vil den tilsvarende streng ringe og spille den tilbage til dig. Han fortalte Mabels far, at et indstillet telegrafsignal kunne opnå samme effekt, og forklarede, hvordan dette kunne bruges i multiplex telegrafi. Og Bell ville ikke have fundet en lytter, der var bedre afstemt til hans historie: han resonerede af glæde og forstod øjeblikkeligt hovedideen: "der er én luft for alle, og der er kun brug for én ledning", det vil sige bølgeudbredelsen af strømmen i en ledning kan kopiere udbredelsen i miniature luftbølger genereret af en kompleks lyd. Bells lytter var Gardiner Hubbard.
telefon
Og nu bliver historien meget forvirrende, så jeg er bange for at teste læsernes tålmodighed. Jeg vil forsøge at spore de vigtigste tendenser uden at blive hængende i detaljer.
Bell, støttet af Hubbard og far til en anden af hans elever, arbejdede flittigt på den harmoniske telegraf uden at offentliggøre sine fremskridt. Han vekslede rasende arbejde med hvileperioder, da hans helbred svigtede ham, mens han forsøgte at opfylde sine universitetspligter, fremme sin fars "synlige tale"-system og arbejde som underviser. Han ansatte en ny assistent , en erfaren mekaniker fra Charles Williams mekaniske værksted i Boston - folk interesserede i elektricitet samledes der. Hubbard opfordrede Bell og tøvede ikke engang med at bruge sin datters hånd som et incitament, idet han nægtede at gifte sig med hende, indtil Bell forbedrede sin telegraf.
I sommeren 1874, mens Bell var på ferie i nærheden af familiens hjem i Ontario, fik Bell en åbenbaring. Flere tanker, der fandtes i hans underbevidsthed, smeltede sammen til én – telefonen. Hans tanker blev ikke mindst påvirket - verdens første lydoptager, der malede lydbølger på røget glas. Dette overbeviste Bell om, at lyd af enhver kompleksitet kunne reduceres til bevægelserne af et punkt i rummet, såsom bevægelsen af strøm gennem en ledning. Vi vil ikke dvæle ved de tekniske detaljer, fordi de ikke er relateret til faktisk oprettede telefoner, og praktiskheden af deres anvendelse er tvivlsom. Men de tog Bells tankegang i en ny retning.
Konceptskitse til Bells originale "harmonics"-telefon (ikke bygget)
Bell lagde denne idé til side for et stykke tid for, som hans partnere forventede ham, at forfølge målet om at skabe en harmonisk telegraf.
Men rutinen med at finjustere instrumenter kedede ham hurtigt, og hans hjerte, træt af de mange praktiske forhindringer, der stod i vejen fra en fungerende prototype til et praktisk system, strakte sig mere og mere mod telefonen. Den menneskelige stemme var hans første passion. I sommeren 1875 opdagede han, at vibrerende siv ikke kun hurtigt kunne lukke og åbne et kredsløb på samme måde som en telegrafnøgle, men også skabe en kontinuerlig bølgelignende strøm, mens de bevægede sig i et magnetfelt. Han delte sin idé til en telefon med Watson, og sammen byggede de den første model af en telefon efter dette princip - en membran, der vibrerede i feltet af en elektromagnet, exciterede en bølgelignende strøm i magnetkredsløbet. Denne enhed var i stand til at transmittere nogle dæmpede lyde af en stemme. Hubbard var ikke imponeret over enheden og beordrede Bell til at vende tilbage til det rigtige arbejde.
Bells rudimentære galgetelefon i sommeren 1875
Men Bell overbeviste ikke desto mindre Hubbard og resten af partnerne om, at ideen skulle patenteres, da den kunne bruges i multiplex telegrafi. Og hvis du allerede ansøger om et patent, vil ingen forbyde at nævne muligheden for at bruge en enhed til talekommunikation i det. Så i januar tilføjede Bell en ny bølgestrømgenereringsmekanisme til patentudkastet: en variabel modstand. Han ville forbinde en vibrerende membran, der modtog lyd, med en platinkontakt, der steg og faldt fra en beholder med syre, der indeholdt en anden, fast kontakt. Efterhånden som den bevægelige kontakt sank dybere, kom et større overfladeareal i kontakt med syren, hvilket reducerede modstanden mod strømmen, der flyder mellem kontakterne - og omvendt.
Bells skitse af transmitterkonceptet for fluid variabel modstand
Hubbard, velvidende at Gray var i hælene på Bell, indsendte en wave-aktuel patentansøgning til patentkontoret om morgenen den 14. februar uden at vente på den endelige bekræftelse fra Bell. Og om eftermiddagen samme dag ankom Grays advokat med sit patent. Den indeholdt også et forslag om at generere en bølgestrøm ved hjælp af væskevariabel modstand. Den nævnte også muligheden for at bruge opfindelsen til både telegraf- og taletransmission. Men han ankom flere timer for sent for at blande sig i Bells patent. Hvis rækkefølgen af ankomsten havde været en anden, ville der have været længerevarende høringer om prioriteringer, før patentet blev meddelt. Som følge heraf fik Bell den 7. marts tildelt patentnummer 174, "Improvements in Telegraphy", som lagde hjørnestenen for Bell-systemets fremtidige dominans.
Men denne dramatiske historie var ikke uden ironi. For den 14. februar 1876 byggede hverken Bell eller Gray en fungerende model af telefonen. Ingen har endda prøvet det, bortset fra Bells korte forsøg i juli sidste år, hvor der ikke var nogen variabel modstand. Derfor bør du ikke betragte patenter som milepæle i teknologihistorien. Dette kritiske øjeblik i udviklingen af telefoni som en virksomhed havde ikke meget at gøre med telefonen som en enhed.
Det var ikke før patentet blev sendt, at Bell og Watson var i stand til at vende tilbage til telefonen på trods af Hubbards konstante krav om at fortsætte arbejdet med multiplex-telegrafen. Bell og Watson brugte måneder på at prøve at få ideen om flydende variabel modstand til at virke, og en telefon bygget på dette princip blev brugt til at transmittere den berømte sætning: "Mr. Watson, kom her, jeg vil se dig."
Men opfinderne havde konstant problemer med pålideligheden af disse sendere. Så Bell og Watson begyndte at arbejde på nye sendere ved hjælp af magnetoprincippet, de havde eksperimenteret med i sommeren 1875, ved at bruge bevægelsen af en membran i et magnetfelt til direkte at excitere en strøm. Fordelen var enkelhed og pålidelighed. Ulempen var, at den lave effekt af telefonsignalet var resultatet af luftvibrationer skabt af højttalerens stemme. Dette begrænsede den effektive arbejdsafstand for magneto-senderen. Og med en enhed med variabel modstand modulerede stemmen strømmen skabt af batteriet, som kunne gøres vilkårligt stærk.
De nye magneter fungerede meget bedre end sidste sommers, og Gardiner besluttede, at der trods alt kunne være noget med tanken om en telefon. Blandt andet tidsfordriv var han medlem af Massachusetts Education and Science Exhibition Committee i den kommende Centenary Exposition. Han brugte sin indflydelse til at give Bell en plads i en udstilling og i en konkurrence, hvor dommere bedømte elektriske opfindelser.
Bell/Watson magneto sender. Den vibrerende metalmembran D bevæger sig i magnetfeltet på magneten H og inducerer en strøm i kredsløbet
Modtager
Dommerne ankom til Bell umiddelbart efter at have studeret Grays harmoniske telegraf. Han efterlod dem ved modtageren og bevægede sig hen til en af senderne, der var placeret hundrede meter længere nede i galleriet. Bells samtalepartnere var forbløffede over at høre hans sang og ord komme ud af en lille metalkasse. En af dommerne var Bells landsmand, en skotte (som senere fik titlen Lord Kelvin). Ophidset løb han over gangen til Bell for at informere ham om, at han havde hørt hans ord, og senere erklærede han telefonen for "det mest fantastiske, han havde set i Amerika." Brasiliens kejser var også til stede, som først trykkede æsken mod hans øre, og derefter sprang op fra stolen og råbte: "Jeg hører, jeg hører!"
Buzzen forårsaget af Bell på udstillingen fik Edison til at forfølge sine tidligere ideer til telefontransmission. Han kastede sig straks over den største ulempe ved Bells enhed - en skrøbelig magneto-sender. Han vidste fra sine eksperimenter med quadruplex, at modstanden af kulfliserne ændrede sig med trykket. Efter mange eksperimenter med forskellige konfigurationer udviklede han en transmitter med variabel modstand, der fungerede efter dette princip. I stedet for at trykbølgerne bevægede sig i kontaktvæsken, klemte talerens stemme på kul-"knappen", ændrede dens modstand og følgelig strømstyrken i kredsløbet. Den var langt mere pålidelig og lettere at implementere end de væsketransmittere, som Bell og Gray har udtænkt, og var et afgørende bidrag til telefonens langsigtede succes.
Alligevel var Bell den første til at lave telefonen, på trods af de åbenlyse fordele i erfaring og færdigheder, som hans rivaler havde. Han var den første, ikke fordi han fik besøg af en indsigt, som andre ikke nåede – de tænkte også på telefonen, men de anså den for ubetydelig i forhold til den forbedrede telegraf. Bell var den første, fordi han kunne lide den menneskelige stemme mere end telegrafen, så meget at han modstod sine partneres ønsker, indtil han kunne bevise, at hans telefon virkede.
Og hvad med den harmoniske telegraf, som Gray, Edison og Bell brugte så mange kræfter og tanker på? Indtil videre har intet virket. Det viste sig meget svært at holde de mekaniske vibratorer i begge ender af ledningen perfekt afstemt, og ingen vidste, hvordan man forstærkede det kombinerede signal, så det fungerede over lange afstande. Det var først i midten af det XNUMX. århundrede, efter at den elektriske teknologi, der begyndte med radioen muliggjorde finjustering af frekvenser og støjsvag forstærkning, at ideen om at overlejre flere signaler, der skulle transmitteres over en enkelt ledning, blev en virkelighed.
Farvel til Bell
På trods af telefonens succes ved udstillingen, var Hubbard ikke interesseret i at bygge et telefonsystem. Den følgende vinter tilbød han William Orton, præsident for Western Union, at købe alle rettigheder til telefonen under Bells patent for $ 100. Orton nægtede, påvirket af en kombination af uvilje mod Hubbard og hans posttelegrafplaner, selvtillid og Edisons arbejde med telefonen, og også troen på, at telefonen sammenlignet med telegrafen betød meget lidt. Andre forsøg på at sælge telefonideen er mislykkedes, hovedsageligt på grund af frygten for de enorme omkostninger ved at føre sager om patentrettigheder, hvis de kommercialiseres. Derfor grundlagde Bell og partnere i juli 000 Bell Telephone Company for at organisere telefonservice på egen hånd. Samme måned giftede Bell sig endelig med Mabel Gardiner i hendes families hjem, og fik succes nok til at vinde sin fars velsignelse.
Alec med hustru Mabel og to overlevende børn - to af hans sønner døde som spæde (ca. 1885)
Året efter skiftede Orton mening om telefonen og oprettede sit eget firma, American Speaking Telephone Company, i håb om at patenterne fra Edison, Gray og andre ville beskytte virksomheden mod Bells juridiske angreb. Hun blev en dødelig trussel mod Bells interesser. Western Union havde to hovedfordele. For det første store økonomiske ressourcer. Bells firma havde brug for penge, fordi det leasede udstyr til sine kunder, hvilket tog mange måneder for at betale sig. For det andet adgang til en forbedret Edison-sender. Enhver, der sammenlignede sin sender med Bells enhed, kunne ikke undgå at bemærke den bedre klarhed og lydstyrke af førstnævntes stemme. Bells firma havde intet andet valg end at sagsøge en konkurrent for patentkrænkelse.
Hvis Western Union havde utvetydige rettigheder til den eneste tilgængelige sender af høj kvalitet, ville den have en stærk løftestang til at nå frem til en aftale. Men Bells team afslørede et tidligere patent på en lignende enhed fra en tysk immigrant. og købte den ud. Det var først i mange års juridiske kampe, at Edisons patent blev prioriteret. Da proceduren ikke lykkedes, indvilligede Western Union i november 1879 i at overføre alle patentrettigheder til telefonen, udstyret og eksisterende abonnentbase (55 personer) til Bells firma. Til gengæld bad de om kun 000% af telefonlejemålet de næste 20 år, og også at Bell ikke skulle komme ind i telegrafbranchen.
Bell-firmaet erstattede hurtigt Bells enheder med forbedrede modeller baseret først på Berliner-patentet og derefter på patenter opnået fra Western Union. Da retssagen var slut, var Bells hovedbeskæftigelse at vidne i patentsager, som der var masser af. I 1881 var han gået helt på pension. Ligesom Morse, og i modsætning til Edison, var han ikke en systembygger. Theodore Vail, en energisk leder, der blev pocheret fra postvæsenet af Gardiner, overtog virksomheden og førte den til national dominans.
I starten voksede telefonnettet ikke på samme måde som telegrafnettet. Sidstnævnte udviklede sig ved at hoppe fra et kommercielt center til et andet, dække 150 km ad gangen, på udkig efter den højeste koncentration af højværdikunder og først derefter supplere netværket med links til mindre lokale markeder. Telefonnetværk voksede som krystaller fra små vækstpunkter, fra flere kunder placeret i uafhængige klynger i hver by og kvarter, og langsomt, over årtier, smeltede de sammen til regionale og nationale strukturer.
Der var to forhindringer for storstilet telefoni. For det første var der problemet med afstand. Selv med forstærkede sendere med variabel modstand, skabt på grundlag af Edisons idé, var rækkevidden af telegrafen og telefonen uforlignelig. Det mere komplekse telefonsignal var mere tilbøjeligt til støj, og de elektriske egenskaber ved fluktuerende strømme var mindre kendte end dem for jævnstrømmen, der blev brugt i telegrafen.
For det andet var der et kommunikationsproblem. Bells telefon var en en-til-en kommunikationsenhed, den kunne forbinde to punkter med en enkelt ledning. For telegrafen var dette ikke et problem. Ét kontor kunne betjene mange kunder, og beskeder kunne nemt omdirigeres fra hovedkontoret til en anden linje. Men der var ingen nem måde at overføre en telefonsamtale på. I den første udførelsesform af telefonen kunne den tredje og efterfølgende personer kun oprette forbindelse til de to personer, der talte gennem det, der senere ville blive kaldt en "parret telefon". Det vil sige, at hvis alle abonnenters enheder var forbundet til én linje, så kunne hver af dem tale (eller aflytte) med de andre.
Vi vender tilbage til problemet med afstand til sin tid. I vi vil dykke ned i problemet med forbindelser og dets konsekvenser, som havde indflydelse på udviklingen af relæet.
Hvad skal man læse
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray og telefonen: Om ulemperne ved at være ekspert", Teknologi og kultur (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Kilde: www.habr.com