Weitere Artikel der Reihe:
- Die Geschichte des Relais
- Die Geschichte der elektronischen Computer
- Die Geschichte des Transistors
- Die Geschichte des Internets
Das Telefon entstand zufĂ€llig. Wenn durch ein Jahrhundert der Forschung zu den Möglichkeiten der NachrichtenĂŒbertragung mittels ElektrizitĂ€t, dann stieĂen die Menschen beim Streben nach einem verbesserten Telegraphen auf das Telefon. Daher lĂ€sst sich ein glaubwĂŒrdiges, wenn auch nicht ganz unstrittiges, Datum fĂŒr die Erfindung des Telefons festlegen â das Jahr des hundertjĂ€hrigen Bestehens der USA, 1876.
Und man kann nicht sagen, dass das Telefon keine VorgÀnger hatte. Seit 1830 suchten Wissenschaftler nach Wegen, um Klang in ElektrizitÀt und ElektrizitÀt in Klang umzuwandeln.
Elektronischer Klang
Im Jahr 1837 , Arzt und Experimentator im Bereich Elektromagnetismus aus Massachusetts, stieĂ auf ein seltsames PhĂ€nomen. Er platzierte einen isolierten, spiralförmigen Draht zwischen den Enden eines Permanentmagneten und tauchte dann jedes Ende des Drahts in BehĂ€lter mit Quecksilber, die an eine Batterie angeschlossen waren. Jedes Mal, wenn er den Stromkreis öffnete oder schloss, indem er das Ende des Drahts aus dem BehĂ€lter hob oder hinein tauchte, gab der Magnet einen Ton von sich, der aus einem Meter Entfernung hörbar war. Page nannte dies galvanische Musik und vermutete, dass alles mit der âmolekularen Unordnungâ im Magneten zu tun hatte. Page löste eine Welle von Forschungen aus, die sich mit zwei Aspekten dieser Entdeckung beschĂ€ftigten: der seltsamen Eigenschaft von Metallen, ihre Form beim Magnetisieren zu verĂ€ndern, und der offensichtlicheren Erzeugung von Klang durch ElektrizitĂ€t.
Wir interessieren uns besonders fĂŒr zwei Forschungen. Die erste wurde von Johann Philipp Reis durchgefĂŒhrt. Reis unterrichtete Mathematik und Naturwissenschaften an der Garnier-Schule bei Frankfurt, widmete sich aber in seiner Freizeit der Erforschung der ElektrizitĂ€t. Zu dieser Zeit hatten bereits einige Elektriker neue Varianten der galvanischen Musik entwickelt, doch Reis beherrschte als Erster die Alchemie der bidirektionalen Umwandlung von Schall in ElektrizitĂ€t und umgekehrt.
Reis erkannte, dass eine Membran, die dem menschlichen Trommelfell Ă€hnelt, beim Vibrieren einen elektrischen Schaltkreis schlieĂen und öffnen kann. Der erste Prototyp des GerĂ€ts "telephon" ["Fernsprecher"], der 1860 gebaut wurde, bestand aus einem aus Holz geschnittenen âOhrâ mit einer darauf gespannten Membran, die aus einem Schweineblasen hergestellt war. An der Unterseite der Membran war eine Platin-Elektrode angebracht, die beim Vibrieren den Schaltkreis zur Batterie schloss und öffnete. Der EmpfĂ€nger war eine Spule aus Draht, die um eine Stricknadel gewickelt war, die auf einer Geige befestigt war. Der Korpus der Geige verstĂ€rkte die Vibrationen der sich verformenden Nadel, wenn diese abwechselnd magnetisiert und entmagnetisiert wurde.
SpÀtere Modell des Reis-Telefons
Reis dachte sich zahlreiche Verbesserungen fĂŒr den frĂŒhen Prototypen aus und entdeckte zusammen mit anderen Experimentatoren, dass der ĂŒbertragene Klang erkennbar blieb, wenn man hinein sang oder summte. Die Worte waren schwerer zu unterscheiden, und oft wurden sie verzerrt und unverstĂ€ndlich. In vielen Berichten ĂŒber erfolgreiche SprachĂŒbertragungen wurden verbreitete Phrasen wie "Guten Morgen" und "Wie geht's" verwendet, die leicht zu erraten waren. Das Hauptproblem war, dass der Sender von Reis nur den Schaltkreis öffnete und schloss, aber die LautstĂ€rke nicht regulierte. Daher konnte nur eine Frequenz mit fester Amplitude ĂŒbertragen werden, was nicht alle Feinheiten der menschlichen Stimme nachahmen konnte.
Der Reis glaubte, dass seine Arbeiten als Wissenschaft anerkannt werden sollten, aber er erreichte dies nie. Sein GerĂ€t war eine beliebte KuriositĂ€t in der Umgebung der wissenschaftlichen Elite, und Kopien erschienen in den meisten Zentren dieser Elite: in Paris, London und Washington. Aber seine wissenschaftliche Arbeit wurde von der Zeitschrift des Professors Poggendorff âAnnalen der Physikâ [âAnnalen der Physikâ] abgelehnt â einer der Ă€ltesten wissenschaftlichen Zeitschriften und die einflussreichste Zeitschrift ihrer Zeit. Reis' Versuche, das Telefon durch Telegraphenunternehmen zu bewerben, schlugen ebenfalls fehl. Er litt an Tuberkulose, und die sich verschlechternde Krankheit hielt ihn von weiteren ernsthaften Forschungen ab. SchlieĂlich nahm ihm die Krankheit 1873 das Leben und seine Ambitionen. Und dies war nicht das letzte Mal, dass diese Krankheit die Entwicklung der Telefon-Geschichte behindern wĂŒrde.
WĂ€hrend Reis sein Telefon verbesserte, vervollstĂ€ndigte die letzten Feinheiten seiner fruchtbaren Forschung zur Hörphysiologie: âLehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage fĂŒr die Theorie der Musikâ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage fĂŒr die Theorie der Musik], veröffentlicht im Jahr 1862. Helmholtz, zu jener Zeit Professor an der UniversitĂ€t Heidelberg, war ein Gigant der Wissenschaft des 19. Jahrhunderts, der an Physiologie des Sehens, Elektrodynamik, Thermodynamik und mehr arbeitete.
Die Arbeit von Helmholtz betrifft unsere Geschichte nur am Rande, aber sie wĂ€re schade zu ĂŒbergehen. In âLehre von den Tonempfindungenâ tat Helmholtz fĂŒr die Musik, was Newton fĂŒr das Licht tat â er zeigte, wie ein scheinbar einheitliches GefĂŒhl in seine Einzelteile zerlegt werden kann. Er beweiste, dass Unterschiede in den Klangfarben, von der Violine bis zur Fagott, nur aus Unterschieden in der relativen StĂ€rke ihrer Obertonfrequenzen (Tönen bei doppelter, dreifacher oder mehrfache Frequenz im VerhĂ€ltnis zum Grundton) resultieren. Aber fĂŒr unsere Geschichte liegt das Interessanteste in seinem bemerkenswerten Instrument, das er zur Demonstration entwickelt hat:
Die Variante des Helmholtz-Synthesizers
Das erste GerĂ€t von Helmholtz bestellte er in einer Werkstatt in Köln. Einfach ausgedrĂŒckt, es war ein Synthesizer, der in der Lage war, KlĂ€nge auf der Basis einer Kombination einfacher Töne zu erzeugen. Seine erstaunlichste FĂ€higkeit war die unerklĂ€rliche FĂ€higkeit, VokallautĂ€uĂerungen zu reproduzieren, die alle nur aus dem menschlichen Mund zu hören gewohnt waren.
Der Synthesizer arbeitete mit dem Schlag des Hauptstimmgabels, das auf der Grundtonhöhe vibrierte, und schloss und öffnete den Schaltkreis, indem es den Platinleiter in ein GefÀà mit Quecksilber tauchte. Acht magnetisierte Stimmgabeln, von denen jede mit ihrem eigenen Oberton vibrierte, ruhten zwischen den Enden des Elektromagneten, der mit dem Schaltkreis verbunden war. Jedes SchlieĂen des Schaltkreises schaltete die Elektromagnete ein und hielt die Stimmgabeln im vibrierenden Zustand. Neben jeder Stimmgabel befand sich ein zylindrischer Resonator, der in der Lage war, das Summen bis auf ein hörbares Niveau zu verstĂ€rken. Im Normalzustand war der Deckel des Resonators geschlossen und dĂ€mpfte den Klang der Stimmgabel. Wenn man den Deckel beiseite schob, konnte man diesen Oberton hören und somit den Klang einer Trompete, eines Klaviers oder des Vokals "o" "spielen".
Dieses GerÀt wird eine kleine Rolle bei der Schaffung einer neuen Art von Telefon spielen.
Harmonischer Telegraph
Eine der Attraktionen fĂŒr Erfinder in der zweiten HĂ€lfte des 19. Jahrhunderts war der Multitelegraf. Je mehr Telegraphensignale man in einen Draht quetschen konnte, desto effizienter war das Telegraphennetz. Zu Beginn der 1870er Jahre waren mehrere Methoden zur Organisation der Duplex-Telegraphie (gleichzeitige Ăbertragung zweier Signale in entgegengesetzte Richtungen) bekannt. Bald darauf verbesserte Thomas Edison diese und schuf das Quadruplex, indem er Duplex und Diplex (gleichzeitige Ăbertragung zweier Signale in eine Richtung) kombinierte, wodurch das Kabel viermal effizienter genutzt werden konnte.
Aber war es möglich, die Anzahl der Signale weiter zu erhöhen? Irgendetwas wie einen Oktokoplex zu organisieren, oder noch mehr? Dass Schallwellen in elektrische Energie und zurĂŒck umgewandelt werden konnten, bot eine interessante Möglichkeit. Was, wenn man Töne unterschiedlicher Höhen nutzen wĂŒrde, um einen akustischen, harmonischen oder, poetisch ausgedrĂŒckt, musikalischen Telegraphen zu schaffen? Wenn physikalische Schwingungen unterschiedlicher Frequenz in elektrische Signale umgewandelt und dann auf der anderen Seite wieder in ihre ursprĂŒnglichen Frequenzen zerlegt werden könnten, wĂ€re es möglich, gleichzeitig viele Signale ohne gegenseitige Störungen zu senden. Der Schall wĂ€re dann lediglich ein Mittel zum Zweck, ein intermediĂ€res Medium, das Ströme formt, sodass mehrere Signale in einem Draht existieren können. Zur Vereinfachung werde ich dieses Konzept harmonischen Telegraphen nennen, auch wenn zu jener Zeit verschiedene Begriffe verwendet wurden.
Es gab nicht nur einen Weg, Multiplexsignale zu erzeugen. In Frankreich Zu diesem Zeitpunkt dominierte Western Union die amerikanische Telegraphie, die in den 1850er Jahren gegrĂŒndet wurde, um den unvorteilhaften Wettbewerb zwischen mehreren groĂen Telegraphengesellschaften zu beseitigen â bis zur EinfĂŒhrung von Antimonopolgesetzen konnte man solche ErklĂ€rungen problemlos fĂŒr die Rechtfertigung solcher Fusionen verwenden. Ein Charakter unserer Geschichte beschrieb dies als âwahrscheinlich das gröĂte Unternehmen, das jemals existiert hatâ. Mit Tausenden von Kilometern Draht und enormen Ausgaben fĂŒr den Bau und die Wartung von Netzen verfolgte Western Union mit groĂem Interesse die Entwicklungen im Bereich der Multiplex-Telegraphie.
Auf einen Durchbruch in der Telegraphie wartete auch ein anderer Akteur.
Gardiner Greene Hubbard , der bostoner Anwalt und Unternehmer war einer der HauptbefĂŒrworter der Ăbertragung der amerikanischen Telegraphie unter die Kontrolle der Bundesregierung. Hubbard war der Meinung, dass Telegramme ebenso gĂŒnstig wie Briefe sein könnten, und hatte die Absicht, das, was er fĂŒr das zynische und erpresserische Monopol von Western Union hielt, zu untergraben. Hubbards Gesetzesentwurf sah nicht vor, die bestehenden Telegraphenunternehmen vollstĂ€ndig zu verstaatlichen, wie es fast alle europĂ€ischen Staaten taten, sondern wĂŒrde einen staatlich geförderten Telegraphendienst unter dem Schutz des Postministeriums etablieren. Das Ergebnis wĂ€re jedoch höchstwahrscheinlich dasselbe gewesen, und Western Union hĂ€tte sich aus diesem GeschĂ€ft zurĂŒckgezogen. Mitte der 1870er Jahre kam das Voranschreiten des Gesetzes zum Stillstand, doch Hubbard war ĂŒberzeugt, dass die Kontrolle ĂŒber ein entscheidendes neues Telegraphenpatent ihm einen Vorteil verschaffen könnte, um seinen Vorschlag im Kongress durchzusetzen.
Gardiner Green Hubbard
In den USA gab es zwei einzigartige Faktoren: Erstens der kontinentale Umfang von Western Union. Kein europĂ€isches Telegraphenunternehmen verfĂŒgte ĂŒber solche ausgedehnten Linien und folglich auch nicht ĂŒber Anlass zur Entwicklung der Multiplex-Telegraphie. Zweitens die offene Frage der Kontrolle der Regierung ĂŒber die Telegraphie. Die letzte europĂ€ische Bastion war GroĂbritannien, das 1870 die Telegraphie verstaatlichte. Danach gab es nirgendwo auĂer den USA mehr Orte, an denen die verlockende Aussicht auf einen technologischen Durchbruch und die Unterminierung des Monopols in Sicht war. Möglicherweise war dies der Grund, warum der GroĂteil der Arbeiten am harmonischen Telegraphen in den USA stattfand.
Um den Preis bewarben sich hauptsĂ€chlich drei Personen. Zwei von ihnen waren bereits erfahrene Erfinder - und . Der Dritte war ein Professor fĂŒr Rhetorik und Lehrer fĂŒr Gehörlose mit dem Nachnamen Bell.
Gray
Elisha Gray wuchs auf einer Farm in Ohio auf. Wie viele seiner Zeitgenossen spielte er in seiner Jugend mit der Telegraphie, doch im Alter von 12 Jahren, als sein Vater starb, begann er, nach einem Beruf zu suchen, der ihn ernĂ€hren konnte. ZunĂ€chst war er Lehrling bei einem Schmied, dann ein Schiffszimmermann, und mit 22 Jahren erfuhr er, dass er eine Ausbildung am Oberlin College machen könnte, ohne seine ZimmermannstĂ€tigkeit aufzugeben. Nach fĂŒnf Jahren Studium wandte er sich einer Karriere als Erfinder im Bereich der Telegraphie zu. Sein erstes Patent war ein selbstjustierendes Relais, das, indem es einen zweiten Elektromagneten anstelle einer Feder, die den Anker zurĂŒckbrachte, verwendete, die Notwendigkeit zur Anpassung der Empfindlichkeit des Relais an die StromstĂ€rke im Stromkreis beseitigte.
Elisha Gray, ca. 1878
Bis 1870 war er bereits Partner in einem Unternehmen, das elektrische GerĂ€te herstellte, und arbeitete dort als Hauptingenieur. 1872 zog er mit seinem Partner das Unternehmen nach Chicago und benannte es in Western Electric Manufacturing Company um. Bald wurde Western Electric der Hauptlieferant von TelegraphieausrĂŒstung fĂŒr die Western Union. So hinterlieĂ es einen bemerkenswerten FuĂabdruck in der Geschichte der Telefonie.
Zu Beginn des Jahres 1874 hörte Gray ein seltsames GerĂ€usch aus seinem Badezimmer. Es klang wie das Heulen eines vibrierenden Reotoms, nur viel lauter. Das Reotom (wörtlich âStromunterbrecherâ) war ein bekanntes elektrisches GerĂ€t, das einen metalischen Zungenmechanismus verwendete, um den Stromkreis schnell zu schlieĂen und zu öffnen. Als Gray ins Badezimmer schaute, sah er seinen Sohn, der mit einer Hand eine Induktionsspule hielt, die mit dem Reotom verbunden war, und mit der anderen Hand die verzinkte Badewanne rieb, die mit der gleichen Frequenz summte. Gray, fasziniert von den entstehenden Möglichkeiten, wandte sich von seiner tĂ€glichen Arbeit bei Western Electric ab, um sich wieder dem Erfinden zu widmen. Bis zum Sommer hatte er einen volloktavalen musikalischen Telegraphen entwickelt, mit dem man KlĂ€nge auf einer Diaphragm aus einem metallischen Becken wiedergeben konnte, indem man die Tasten der Tastatur drĂŒckte.
Sender
EmpfÀnger
Der musikalische Telegraph war eine Neuheit ohne offensichtlichen kommerziellen Wert. Doch Gray erkannte, dass die Möglichkeit, KlĂ€nge unterschiedlicher Tonhöhe ĂŒber einen einzigen Draht zu ĂŒbertragen, ihm zwei Optionen bot. Mit einem anderen Sender, der in der Lage war, Schall aus der Luft aufzufangen, könnte man einen Sprachtelegraphen schaffen. Mit einem anderen EmpfĂ€nger, der in der Lage war, ein kombiniertes Signal in seine Komponenten zu zerlegen, könnte man einen harmonischen Telegraphen machen â also einen multiplexen Telegraphen, der auf Schall basierte. Er entschied sich, sich auf die zweite Option zu konzentrieren, da die Telegraphenindustrie offensichtliche Anforderungen hatte. Er bestĂ€rkte sich in seiner Wahl, als er von dem Telefon von Reis hörte, das, wie es schien, ein einfaches philosophisches Spielzeug war.
Der EmpfĂ€nger des harmonischen Telegraphen wurde von Gray aus einer Reihe von Elektromagneten hergestellt, die mit Metallstreifen verbunden waren. Jeder Streifen war auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt und ertönte, wenn der Sender die entsprechende Taste drĂŒckte. Der Sender arbeitete nach dem gleichen Prinzip wie der musikalische Telegraph.
Gray verbesserte sein GerĂ€t in den folgenden zwei Jahren und brachte es zur Ausstellung. Offiziell hieĂ die Veranstaltung ââ. Es war die erste Weltausstellung, die in den USA stattfand, und sie fiel mit der Feier des hundertjĂ€hrigen Bestehens der Nation zusammen, weshalb dort die sog. âHundertjahresausstellungâ prĂ€sentiert wurde. Sie fand im Sommer 1876 in Philadelphia statt. Dort demonstrierte Gray die âOktuplex-Verbindungâ (also die gleichzeitige Ăbertragung von acht Nachrichten) ĂŒber eine speziell vorbereitete Telegraphenleitung von New York. Diese Errungenschaft wurde von den Juroren der Ausstellung hoch geschĂ€tzt, aber bald wurde sie von einem noch gröĂeren Wunder ĂŒberschattet.
Edison
, PrĂ€sident von Western Union, erfuhr ziemlich schnell von den Fortschritten Grays, was ihn stark beunruhigte. Im besten Fall wĂŒrde bei Grays Erfolg die Situation zu einer sehr teuren Lizenzierung des Patents fĂŒhren. Im schlimmsten Fall wĂŒrde Grays Patent die Basis fĂŒr die GrĂŒndung eines konkurrierenden Unternehmens sein, das die Vorherrschaft von Western Union ins Wanken bringen könnte.
Im Juli 1875 zauberte Orton das Ass aus dem Ărmel, und zwar Thomas Edison. Edison wuchs praktisch mit der Telegrafie auf, arbeitete einige Jahre als Telegrafist und wurde dann Erfinder. Sein gröĂter Triumph in dieser Zeit war der Quadruplex, der ein Jahr zuvor mit Mitteln von Western Union entwickelt wurde. Nun hoffte Orton, dass Edison seine Erfindung verbessern und das ĂŒbertreffen wĂŒrde, was Gray gelungen war. Er stellte Edison die Beschreibung des Reis-Telefons zur VerfĂŒgung; zudem hatte Edison die Arbeit von Helmholtz studiert, die kĂŒrzlich ins Englische ĂŒbersetzt worden war.
Edison war in bestechender Form, und innovative Ideen sprudelten nur so aus ihm heraus, wie Funken von einem Amboss. Im darauffolgenden Jahr zeigte er zwei verschiedene AnsĂ€tze fĂŒr den akustischen Telegrafen â der erste Ă€hnelte Grays Telegrafen und verwendete Stimmgabeln oder vibrierende Zungen, um die benötigte Frequenz zu erzeugen oder wahrzunehmen. Es gelang Edison jedoch nicht, ein solches GerĂ€t auf einem akzeptablen Niveau zum Laufen zu bringen.
Der zweite Ansatz, den er "akustischen Sender" nannte, war völlig anders. Anstatt vibrierende Zungen zur Ăbertragung verschiedener Frequenzen zu verwenden, nutzte er sie, um Impulse mit unterschiedlichen Intervallen zu ĂŒbertragen. Er teilte die Verwendung des Kabels zwischen den Sendern zeitlich auf, anstatt nach Frequenz. Dies erforderte eine perfekte Synchronisierung der Vibrationen in jedem EmpfĂ€nger-Sender-Paar, damit sich die Signale nicht ĂŒberlappten. Bis August 1876 funktionierte auf diesem Prinzip sein Quadruplex, obwohl das Signal ĂŒber mehr als 100 Meilen nutzlos wurde. Er hatte auch Ideen zur Verbesserung des Reis-Telefons, die er vorĂŒbergehend aufschob.
Dann hörte Edison von der Sensation, die ein Mann namens Bell auf der Centennial Exhibition in Philadelphia auslöste.
Bell
Er wurde in Edinburgh, Schottland, geboren und wuchs in London unter der aufmerksamen Obhut seines GroĂvaters auf. Wie Gray und Edison zeigte er schon in seiner Jugend Interesse am Telegraphen, folgte dann jedoch den Spuren seines Vaters und GroĂvaters und machte menschliche Sprache zu seiner Hauptleidenschaft. Sein GroĂvater Alexander machte sich einen Namen auf der BĂŒhne und begann spĂ€ter, Rhetorik zu lehren. Sein Vater, Alexander Melville, war ebenfalls Lehrer und entwickelte und veröffentlichte ein phonetisches System, das er "sichtliche Sprache" nannte. Der junge Alexander (Alec, wie die Familie ihn nannte), widmete sich dem Unterricht von Gehörlosen in der Sprache.
Bis Ende der 1860er Jahre studierte er Anatomie und Physiologie am University College London. Mit ihm studierte die Studentin Mabel Eccleston, die er heiraten wollte. Doch schlieĂlich gab er sowohl die Ausbildung als auch die Liebe auf. Zwei seiner BrĂŒder starben an Tuberkulose, und Alecs Vater forderte ihn auf, mit dem verbliebenen Teil der Familie in die Neue Welt auszuwandern, um die Gesundheit seines einzigen Sohnes zu bewahren. Bell ergab sich, obwohl er sich dagegen wehrte und sich darĂŒber Ă€rgerte, und setzte 1870 die Segel.
Nach einem kurzen Engagement in Ontario fand Alexander dank der Kontakte seines Vaters eine Stelle als Lehrer an einer Gehörlosenschule in Boston. Dort begannen sich die FĂ€den seiner Zukunft zu verknĂŒpfen.
ZunĂ€chst hatte er eine SchĂŒlerin namens Mabel Hubbard, die im Alter von fĂŒnf Jahren aufgrund von Scharlach taub geworden war. Bell gab auch weiterhin Privatunterricht, nachdem er Professor fĂŒr stimmliche Physiologie und Rhetorik an der Boston University geworden war, und Mabel gehörte zu seinen ersten SchĂŒlerinnen. WĂ€hrend ihrer Ausbildung war sie knapp 16 Jahre alt, zehn Jahre jĂŒnger als Bell, und innerhalb weniger Monate verliebte er sich in dieses MĂ€dchen. Wir werden noch auf ihre Geschichte zurĂŒckkommen.
Im Jahr 1872 erneuerte Bell sein Interesse an der Telegraphie. Einige Jahre zuvor hatte Bell wĂ€hrend seines Aufenthalts in London von den Experimenten Helmholtz' erfahren. Doch Bell missverstand Helmholtz' Errungenschaft und dachte, dieser habe nicht nur komplexe Töne erzeugt, sondern sie auch durch ElektrizitĂ€t ĂŒbertragen. So begann Bell, sich fĂŒr den harmonischen Telegraphen zu interessieren â der gemeinsamen Nutzung eines Drahtes durch mehrere Signale, die auf unterschiedlichen Frequenzen gesendet werden. Möglicherweise inspiriert durch die Nachrichten, dass Western Union die Idee des Duplextelegraphen von Joseph Stearns, einem Landsmann aus Boston, erworben hatte, ĂŒberdachte Bell seine Ideen und begann, wie Edison und Gray, sich um deren Umsetzung zu bemĂŒhen.
Eines Tages bei Mabel zu Hause berĂŒhrte er den zweiten Faden seines Schicksals â wĂ€hrend er neben dem Klavier stand, zeigte er ihrer Familie einen Trick, den er in seiner Jugend gelernt hatte. Wenn man eine reine Note in das Klavier singt, wird die entsprechende Saite mitschwingen und sie dir als Antwort spielen. Er erzĂ€hlte Mabels Vater, dass ein abgestimmtes Telegraphensignal denselben Effekt erzielen könne, und erklĂ€rte, wie man dies in der Multiplex-Telegraphie nutzen könne. Und Bell fand keinen besseren Zuhörer fĂŒr seine Geschichte: dieser resonierte mit Freude und verstand sofort die Hauptidee: "Die Luft ist fĂŒr alle gleich, und es ist nur ein Draht nötig", was bedeutet, dass die wellenartige Ausbreitung des Stroms im Draht in Miniatur die Ausbreitung der durch komplexen Klang erzeugten Wellen in der Luft nachahmen kann. Bells Zuhörer war Gardiner Hubbard.
Telefon
Und jetzt wird die Geschichte sehr kompliziert, sodass ich fĂŒrchte, die Geduld der Leser auf die Probe zu stellen. Ich werde versuchen, die Hauptströmungen zu verfolgen, ohne in Details zu versinken.
Bell arbeitete in enger Zusammenarbeit mit Hubbard und dem Vater eines weiteren seiner Studenten gewissenhaft am harmonischen Telegraphen, ohne seine Erfolge zu offenbaren. Er wechselte zwischen intensiver Arbeit und Ruhephasen, in denen ihn seine Gesundheit im Stich lieĂ, wĂ€hrend er versuchte, seine universitĂ€ren Pflichten zu erfĂŒllen, das System "sichtbare Sprache" seines Vaters voranzutreiben und als Tutor zu arbeiten. Er stellte einen neuen Assistenten ein, , erfahrener Mechaniker aus der bostoner Maschinenwerkstatt Charles Williams â dort versammelten sich Menschen, die sich fĂŒr ElektrizitĂ€t interessierten. Hubbard drĂ€ngte Bell und scheute sich nicht, sogar die Hand seiner Tochter als Anreiz zu verwenden, indem er darauf bestand, sie nicht zu verheiraten, bis Bell seinen Telegraphen verbessert hatte.
Im Sommer 1874, wĂ€hrend er sich in der NĂ€he des Familienhauses in Ontario erholte, hatte Bell eine Eingebung. Mehrere Gedanken, die in seinem Unterbewusstsein existierten, verschmolzen zu einem â dem Telefon. Nicht zuletzt wurde er durch â das erste SchallaufzeichnungsgerĂ€t der Welt, das Schallwellen auf verruĂtem Glas zeichnete. Dies ĂŒberzeugte Bell, dass Schall jeglicher KomplexitĂ€t auf Bewegungen eines Punktes im Raum reduziert werden kann, Ă€hnlich wie der Stromfluss durch einen Draht. Wir wollen uns nicht mit technischen Einzelheiten aufhalten, denn diese stehen nicht im Zusammenhang mit den tatsĂ€chlich geschaffenen Telefonen, und die PraktikabilitĂ€t ihrer Anwendung ist fraglich. Aber sie lenkten Bells Denken in eine neue Richtung.
Skizze des Konzepts der ursprĂŒnglichen Version von Bells Telefon mit âHarmonikenâ (wurde nicht gebaut)
Bell legte diese Idee vorĂŒbergehend beiseite, um, wie von seinen Partnern erwartet, das Ziel zu verfolgen, einen harmonischen Telegraphen zu schaffen.
Doch die Routine des genauen Justierens der Instrumente wurde ihm bald lĂ€stig, und sein Herz, mĂŒde von den vielen praktischen Hindernissen, die zwischen einem funktionierenden Prototyp und einem praktischen System standen, neigte immer mehr zum Telefon. Die menschliche Stimme war seine erste Leidenschaft. Im Sommer 1875 entdeckte er, dass vibrierende Zungen nicht nur den Stromkreis wie ein TelegraphenschlĂŒssel schnell schlieĂen und öffnen konnten, sondern auch einen kontinuierlichen wellenförmigen Strom erzeugten, wĂ€hrend sie sich im Magnetfeld bewegten. Er erzĂ€hlte Watson von seiner Telefonidee, und gemeinsam bauten sie das erste Modell eines Telefons nach diesem Prinzip â eine im Feld eines Elektromagneten vibrierende Membran erzeugte einen wellenförmigen Strom im Magnetkreis. Dieses GerĂ€t war in der Lage, einige gedĂ€mpfte Stimmen zu ĂŒbertragen. Hubbard war von dem GerĂ€t nicht beeindruckt und befahl Bell, sich wieder realen Aufgaben zuzuwenden.
RudimentĂ€res Telefon âGalgenâ von Bell aus dem Jahr 1875
Aber Bell ĂŒberzeugte Hubbard und die anderen Partner dennoch, dass die Idee patentiert werden sollte, da sie in der multiplexen Telegraphie verwendet werden könnte. Und wenn man schon einen Patentantrag stellt, kann niemand verbieten, die Verwendung des GerĂ€ts fĂŒr die Sprachkommunikation zu erwĂ€hnen. Dann fĂŒgte Bell im Januar einen neuen Mechanismus zur Erzeugung von Wellenstrom in den Entwurf des Patents ein: variabler Widerstand. Er wollte die vibrierende Membran, die den Schall aufnahm, mit einem Platin-Kontakt verbinden, der aus einem BehĂ€lter mit SĂ€ure hinab- und hinaufbewegt wurde, in dem sich ein anderer, unbeweglicher Kontakt befand. Wenn der bewegliche Kontakt tiefer eingetaucht wurde, trat die OberflĂ€che mit gröĂerer FlĂ€che mit der SĂ€ure in Kontakt, wodurch der Widerstand des Stroms, der zwischen den Kontakten floss, verringert wurde â und umgekehrt.
Bells Entwurf fĂŒr einen Sender mit flĂŒssigem variablen Widerstand
Hubbard, der wusste, dass Gray Bell dicht auf den Fersen war, reichte am Morgen des 14. Februar einen Patentantrag fĂŒr Wellenstrom beim Patentamt ein, ohne auf die endgĂŒltige BestĂ€tigung von Bell zu warten. Am selben Tag kam Gray's Anwalt mit seinem Patent. Auch darin war ein Vorschlag zur Erzeugung von Wellenstrom mittels flĂŒssigem variablem Widerstand enthalten. Es wurden ebenfalls Möglichkeiten zur Anwendung der Erfindung sowohl fĂŒr Telegraphie als auch fĂŒr SprachĂŒbertragung erwĂ€hnt. Aber er kam einige Stunden zu spĂ€t, um Bells Patent zu verhindern. HĂ€tte die Reihenfolge der AntrĂ€ge anders ausgesehen, wĂ€re vor der Erteilung des Patents eine lange Anhörung zu den PrioritĂ€ten erforderlich gewesen. Infolgedessen wurde Bell am 7. MĂ€rz das Patent mit der Nummer 174465, âVerbesserungen in der Telegraphieâ, erteilt, was den Grundstein fĂŒr die zukĂŒnftige Dominanz von Bells System legte.
Doch in dieser dramatischen Geschichte gab es eine Ironie. Denn am 14. Februar 1876 hatten weder Bell noch Gray ein funktionierendes Telefonmodell gebaut. Niemand hat es ĂŒberhaupt versucht, abgesehen von Bells kurzer Versuche im vergangenen Juli, bei dem kein variabler Widerstand vorhanden war. Daher sollten Patente nicht als Meilensteine in der Technologiegeschichte betrachtet werden. Dieser kritische Moment in der Entwicklung der Telekommunikation als GeschĂ€ft war praktisch nicht mit dem Telefon als GerĂ€t verbunden.
Erst nach der Einreichung des Patents hatten Bell und Watson die Möglichkeit, zum Telefon zurĂŒckzukehren, trotz der stĂ€ndigen Forderungen von Hubbard, die Arbeit am Multiplex-Telegraphen fortzusetzen. Bell und Watson versuchten mehrere Monate lang, die Idee des FlĂŒssigkeitswechselstroms zum Laufen zu bringen, und das auf diesem Prinzip basierende Telefon wurde verwendet, um den berĂŒhmten Satz zu ĂŒbermitteln: âHerr Watson, kommen Sie her, ich möchte Sie sehen.â
Doch die Erfinder hatten stĂ€ndig Probleme mit der ZuverlĂ€ssigkeit dieser ĂbertragungsgerĂ€te. Deshalb begannen Bell und Watson, an neuen Sendern zu arbeiten, die das Prinzip des Magnetos verwendeten, mit dem sie im Sommer 1875 experimentiert hatten â mit der Bewegung der Membran im Magnetfeld zur direkten Erregung des Stroms. Die Vorteile waren Einfachheit und ZuverlĂ€ssigkeit. Der Nachteil war, dass die geringe Leistung des Telefonsignals die Folge der Luftvibrationen war, die durch die Stimme des Sprechers erzeugt wurden. Dies begrenzte die effektive Arbeitsreichweite des Magneto-Senders. Bei dem GerĂ€t mit variablem Widerstand modulierte die Stimme den vom Akku erzeugten Strom, der beliebig stark gemacht werden konnte.
Die neuen Magneto-GerĂ€te funktionierten viel besser als die, die im letzten Sommer entwickelt worden waren, und Gardiner war der Meinung, dass die Idee des Telefons tatsĂ€chlich etwas Wertvolles haben könnte. Neben anderen BeschĂ€ftigungen war er Mitglied im Bildungsausschuss und in der wissenschaftlichen Ausstellung von Massachusetts fĂŒr die bevorstehende Centennial Exhibition. Er nutzte seinen Einfluss, um Bell einen Platz auf der Ausstellung und bei einem Wettbewerb zu geben, bei dem die Juroren elektrische Erfindungen bewerteten.
Der Magneto-Sender von Bell/Watson. Die vibrierende Metallmembran D bewegt sich im Magnetfeld des Magneten H und erzeugt einen Strom im Schaltkreis.
EmpfÀnger
Die Juroren kamen zu Bell, nachdem sie den harmonischen Telegraphen von Gray studiert hatten. Er lieĂ sie beim EmpfĂ€nger und zog sich zu einem der Sender, der hundert Meter weiter in der Galerie aufgestellt war, zurĂŒck. Bells GesprĂ€chspartner waren erstaunt, als sie sein Singen und die Worte aus der kleinen Metallbox hörten. Einer der Juroren war Bells Landsmann, ein Schotte. (dem spĂ€ter der Titel Lord Kelvin verliehen wurde). Er rannte vor Freude in die andere Ecke des Raumes zu Bell, um ihm zu berichten, dass er seine Worte gehört hatte, und spĂ€ter erklĂ€rte er das Telefon zur "erstaunlichsten Sache, die er in Amerika gesehen hatte". Auch der Kaiser von Brasilien war anwesend, der zunĂ€chst die Box ans Ohr drĂŒckte und dann von seinem Stuhl sprang und rief: "Ich höre, ich höre!"
Die von Bell auf der Ausstellung ausgelöste Aufregung veranlasste Edison, sich mit seinen frĂŒheren Ideen zur TelefonĂŒbertragung zu beschĂ€ftigen. Er stĂŒrzte sich sofort auf den Hauptnachteil von Bells GerĂ€t â den schwachen Magneto-Transmitter. Aus seinen Experimenten mit dem Quadruplex wusste er, dass der Widerstand von Kohlenstaub mit dem Druck variierte. Nach zahlreichen Experimenten mit verschiedenen Konfigurationen entwickelte er einen Transmitter mit variablem Widerstand, der nach diesem Prinzip funktionierte. Statt dass ein in FlĂŒssigkeit bewegter Kontakt durch den Druckwellen des Sprechers betĂ€tigt wurde, komprimierte eine Kohlenstoff"taste" den Widerstand, wodurch die StromstĂ€rke im Kreislauf verĂ€ndert wurde. Dies war viel zuverlĂ€ssiger und einfacher zu realisieren als die von Bell und Gray konzipierten FlĂŒssigkeitstransmitter und stellte einen entscheidenden Beitrag zum langfristigen Erfolg des Telefons dar.
Dennoch war Bell der erste, der ein Telefon entwickelte, trotz der offensichtlichen Vorteile, die seine Konkurrenten in Erfahrung und FĂ€higkeiten hatten. Er war der Erste nicht, weil ihm eine Eingebung kam, die andere nicht hatten â sie hatten das Konzept eines Telefons auch, hielten es aber fĂŒr unbedeutender im Vergleich zum verbesserten Telegraphen. Bell war der Erste, weil ihm die menschliche Stimme mehr gefiel als der Telegraph, so sehr, dass er dem Wunsch seiner Partner widerstand, bis er den Nutzen seines Telefons nachweisen konnte.
Was ist mit dem harmonischen Telegraphen, an dem Gray, Edison und Bell so viel MĂŒhe und Gedanken investiert haben? Bisher hat sich nichts ergeben. Es erwies sich als sehr schwierig, mechanische Vibratoren an beiden Enden des Drahts perfekt abgestimmt zu halten, und niemand wusste, wie man das kombinierte Signal verstĂ€rken konnte, damit es ĂŒber lange Strecken funktionierte. Erst gegen Mitte des 20. Jahrhunderts, als elektrische Technologien, die mit dem Radio begannen, eine prĂ€zise Frequenzeinstellung und VerstĂ€rkung mit niedrigem Rauschen ermöglichten, wurde die Idee, mehrere Signale ĂŒber einen einzigen Draht zu ĂŒbertragen, RealitĂ€t.
Abschied von Bell
Trotz des Erfolgs des Telefons auf der Ausstellung war Hubbard nicht daran interessiert, ein Telefonsystem aufzubauen. In der folgenden Winterzeit bot er William Orton, dem PrĂ€sidenten von Western Union, an, alle Rechte am Telefon gemÀà Bells Patent fĂŒr 100.000 $ zu erwerben. Orton lehnte ab, beeinflusst von einer Kombination aus Abneigung gegen Hubbard und seinen PlĂ€nen mit dem Posttelegraphen, dem Glauben an seine eigene FĂ€higkeit und Edisons Arbeit am Telefon sowie dem Glauben, dass das Telefon im Vergleich zum Telegraphen sehr wenig bedeutete. Andere Versuche, die Idee des Telefons zu verkaufen, waren erfolglos, hauptsĂ€chlich aufgrund von Ăngsten vor enormen Kosten fĂŒr Rechtsstreitigkeiten bezĂŒglich der Patentrechte im Falle einer Kommerzialisierung. Daher grĂŒndeten Bell und seine Partner im Juli 1877 die Bell Telephone Company, um den Telefonservice selbst zu organisieren. Im selben Monat heiratete Bell schlieĂlich Mabel Gardiner im Haus ihrer Familie und war erfolgreich genug, um den Segen ihres Vaters zu gewinnen.
Alec mit seiner Frau Mabel und zwei ĂŒberlebenden Kindern â zwei seiner Söhne starben im Kleinkindalter (ca. 1885)
Im nĂ€chsten Jahr Ă€nderte Orton seine Einstellung zum Telefon und grĂŒndete sein Unternehmen, die American Speaking Telephone Company, in der Hoffnung, dass die Patente von Edison, Gray und anderen das Unternehmen vor rechtlichen Angriffen von Bell schĂŒtzen wĂŒrden. Es stellte eine tödliche Bedrohung fĂŒr Bells Interessen dar. Western Union hatte zwei Hauptvorteile. Erstens, groĂe finanzielle Mittel. Bells Unternehmen benötigte Geld, da es die GerĂ€te an seine Kunden vermietete, wodurch viele Monate nötig waren, um die Kosten zu decken. Zweitens, Zugang zu Edisons verbessertem Sender. Jeder, der seinen Sender mit Bells GerĂ€t verglich, konnte die bessere Klarheit und LautstĂ€rke der Stimme beim ersten nicht leugnen. Bell blieb nichts anderes ĂŒbrig, als gegen den Konkurrenten zu klagen und eine Klage wegen Patentverletzung einzureichen.
Wenn Western Union unmissverstĂ€ndliche Rechte an dem einzig verfĂŒgbaren hochwertigen Sender gehabt hĂ€tte, dann hĂ€tte sie einen mĂ€chtigen Hebel fĂŒr eine Einigung gehabt. Aber Bells Team grub ein vorheriges Patent fĂŒr ein Ă€hnliches GerĂ€t aus, das von dem deutschen Einwanderer erhalten worden war, und erwarb es. Erst viele Jahre nach rechtlichen KĂ€mpfen erhielt das Patent von Edison PrioritĂ€t. Als die Auseinandersetzung keinen Erfolg brachte, stimmte Western Union im November 1879 zu, alle Patentrechte an Telefon, GerĂ€ten und der Basis bestehender Abonnenten (55.000 Personen) an Bells Unternehmen zu ĂŒbertragen. Im Gegenzug baten sie nur um 20 % der Miete fĂŒr Telefone fĂŒr die nĂ€chsten 17 Jahre sowie darum, dass Bell sich nicht in das TelegraphengeschĂ€ft einmischte.
Bells Unternehmen ersetzte schnell Bells GerĂ€te durch verbesserte Modelle, die zunĂ€chst auf dem Patent Berlins basierten und spĂ€ter auf den Patenten, die von Western Union erworben wurden. Als der Rechtsstreit endete, war Bells HauptbeschĂ€ftigung das Abgeben von Zeugenaussagen in Patentstreitigkeiten, von denen es viele gab. Bis 1881 zog er sich vollstĂ€ndig aus dem GeschĂ€ft zurĂŒck. Anders als Edison war er, wie Morse, kein Schöpfer von Systemen. Theodore Vail, ein energischer Manager, den Gardiner von der Postdienst ĂŒbernommen hatte, ĂŒbernahm das Unternehmen und fĂŒhrte es zu einer dominierenden Stellung im Land.
UrsprĂŒnglich wuchs das Telefonnetz nicht so wie das Telegraphennetz. Letzteres entwickelte sich sprunghaft von einem kommerziellen Zentrum zum anderen, ĂŒberwand dabei jeweils etwa 150 km, indem es Punkte mit der höchsten Konzentration wertvoller Kunden suchte, und ergĂ€nzte dann das Netz mit Verbindungen zu kleineren lokalen MĂ€rkten. Telefonnetze wuchsen wie Kristalle aus kleinen Wachstumspunkten, aus mehreren Kunden, die in unabhĂ€ngigen Ansammlungen in jeder Stadt und deren Umland lagen, und vereinigten sich ĂŒber Jahrzehnte hinweg langsam zu regionalen und nationalen Strukturen.
Es gab zwei Hindernisse fĂŒr die groĂflĂ€chige Telefonie. Erstens bestand das Problem der Distanz. Selbst mit leistungsstarken Widerstandstransmittern, die auf der Idee von Edison basierten, war die Reichweite von Telegraph und Telefon unvergleichlich. Das komplexere Signal des Telefons war anfĂ€lliger fĂŒr Störungen, und die elektrischen Eigenschaften von schwankenden Strömen waren weniger gut bekannt als die des Gleichstroms, der im Telegraphen verwendet wurde.
Zweitens gab es das Problem der Verbindung. Das Telefon von Bell war ein KommunikationsgerĂ€t eins zu eins, es konnte zwei Punkte ĂŒber einen Draht verbinden. FĂŒr den Telegraphen war das kein Problem. Ein BĂŒro konnte viele Kunden bedienen, und Nachrichten konnten leicht vom zentralen BĂŒro ĂŒber eine andere Leitung umgeleitet werden. Aber es gab keinen einfachen Weg, ein TelefongesprĂ€ch zu ĂŒbertragen. In der ersten AusfĂŒhrung des Telefons konnten sich dritte und weitere Personen nur ĂŒber das, was spĂ€ter als âverzweigtes Telefonâ bezeichnet wurde, mit den beiden sprechenden Personen verbinden. Das heiĂt, wenn alle GerĂ€te der Abonnenten an eine Leitung angeschlossen waren, konnte jeder von ihnen mit den anderen sprechen (oder lauschen).
Wir werden zum Thema Distanz zu gegebener Zeit zurĂŒckkehren. In werden wir uns nĂ€her mit dem Problem der Verbindungen und dessen Auswirkungen befassen, die Einfluss auf die Entwicklung von Relais hatten.
Was zu lesen ist
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell und die Eroberung der Einsamkeit (1973)
- David A. Hounshell, âElisha Gray und das Telefon: Ăber die Nachteile, ein Experte zu seinâ, Technologie und Kultur (1975).
- Paul Israel, Edison: Ein Leben der Erfindungen (1998)
- George B. Prescott, Das sprechende Telefon, der sprechende Phonograph und andere Neuheiten (1878)
Quelle: habr.com
