Muut artikkelit sarjassa:
- Releen historia
- Elektronisten tietokoneiden historia
- Transistorin historia
- Internetin historia
Puhelin ilmestyi sattumalta. Jos Vuosisadan tutkimusten ansiosta viestien siirtomahdollisuuksista sähköllä ihmiset törmäsivät puhelimeen etsiessään parannettua lennätintä. Siksi on melko helppoa määrittää uskottava, vaikkakaan ei täysin varma päivämäärä puhelimen keksimiselle - Yhdysvaltain perustamisen satavuotisjuhlavuosi 1876.
Eikä voida sanoa, että puhelimella ei ollut edeltäjiä. Vuodesta 1830 lähtien tutkijat ovat etsineet tapoja muuttaa ääni sähköksi ja sähkö ääneksi.
Sähköinen ääni
Vuonna 1837 vuosi Massachusettsista kotoisin oleva lääkäri ja sähkömagnetismin tutkija törmäsi outoon ilmiöön. Hän asetti eristetyn spiraalilangan kestomagneetin päiden väliin ja asetti sitten langan molemmat päät akkuun yhdistettyyn elohopeasäiliöön. Joka kerta kun hän avasi tai sulki piirin nostaen langan päätä säiliöstä tai laskemalla sen sinne, magneetti lähetti äänen, joka kuului metrin etäisyydeltä. Page kutsui sitä galvaaniseksi musiikiksi ja ehdotti, että kyse oli magneetissa esiintyvästä "molekyylihäiriöstä". Page käynnisti tutkimusaallon tämän löydön kahdesta näkökulmasta: metallimateriaalien omituisesta ominaisuudesta muuttaa muotoaan magnetisoituessaan ja selvempään äänen tuottamiseen sähköllä.
Olemme erityisen kiinnostuneita kahdesta tutkimuksesta. Ensimmäisen johti Johann Philipp Reis. Reis opetti matematiikkaa ja luonnontieteitä koululaisille Garnier-instituutissa Frankfurtin lähellä, mutta vapaa-ajallaan hän harjoitti sähkötutkimusta. Siihen mennessä useat sähköasentajat olivat jo luoneet uusia versioita galvaanisesta musiikista, mutta Reis oli ensimmäinen, joka hallitsi alkemian äänen kaksisuuntaisesta muuntamisesta sähköksi ja päinvastoin.
Reis tajusi, että ihmisen tärykalvoa muistuttava kalvo voi sulkea ja avata sähköpiirin täryessään. Puhelinlaitteen ensimmäinen prototyyppi, joka valmistettiin vuonna 1860, koostui puusta veistetystä korvasta, jonka päälle oli venytetty sian rakosta tehty kalvo. Kalvon pohjaan kiinnitettiin platinaelektrodi, joka värähteleessään avasi ja sulki piirin akun kanssa. Vastaanotin oli lankakela, joka oli kierretty viuluun kiinnitetyn neulan ympärille. Viulun runko vahvisti muotoa muuttavan kynän värähtelyjä, kun sitä vuorotellen magnetoitiin ja demagnetoitiin.
Myöhäinen malli Reis puhelin
Reis teki monia parannuksia varhaiseen prototyyppiin, ja yhdessä muiden kokeilijoiden kanssa havaittiin, että jos lauloit tai hyräilit siihen jotain, lähetetty ääni pysyi tunnistettavissa. Sanat olivat vaikeampi erottaa toisistaan, ja ne muuttuivat usein vääristyneiksi ja käsittämättömiksi. Monissa onnistumissanomissa käytettiin yleisiä ilmauksia, kuten "hyvää huomenta" ja "kuinka kuuluu", ja ne oli helppo arvata. Suurimmaksi ongelmaksi jäi, että Reisin lähetin vain avasi ja sulki piirin, mutta ei säätänyt äänenvoimakkuutta. Tämän seurauksena vain kiinteällä amplitudilla varustettu taajuus voitiin lähettää, eikä se pystynyt simuloimaan kaikkia ihmisäänen hienouksia.
Reis uskoi, että tieteen pitäisi tunnustaa hänen työnsä, mutta ei koskaan saavuttanut tätä. Sen laite oli suosittu uteliaisuus tieteellisen eliitin keskuudessa, ja kopioita ilmestyi useimmissa tämän eliitin keskuksissa: Pariisissa, Lontoossa ja Washingtonissa. Mutta hänen tieteellisen työnsä hylkäsi professori Poggendorffin julkaisu Annalen der Physik [Annals of Physics], yksi vanhimmista tieteellisistä aikakauslehdistä ja vaikutusvaltaisin aikakauslehti. Myös Racen yritykset mainostaa puhelinta lankayhtiöiden kanssa epäonnistuivat. Hän sairasti tuberkuloosia, ja hänen paheneva sairautensa esti hänet jatkotutkimuksista. Tämän seurauksena vuonna 1873 sairaus vei hänen henkensä ja kunnianhimonsa. Ja tämä ei ole viimeinen kerta, kun tämä sairaus estää puhelimen historian kehittymisen.
Kun Race paransi puhelintaan, oli viimeistelemässä kuulofysiologiaa koskevaa uraauurtavaa tutkimustaan: "Oppi kuuloaistuksista musiikin teorian fysiologisena perustana" [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], julkaistu vuonna 1862. Helmholtz, silloinen professori Heidelbergin yliopistossa, oli tieteen jättiläinen XNUMX-luvulla, joka työskenteli näön fysiologian, sähködynamiikan, termodynamiikan jne. parissa.
Helmholtzin teos liittyy vain lyhyesti historiaamme, mutta se olisi sääli jättää väliin. Teoksessa The Doctrine of Auditory Sensations Helmholtz teki musiikille sen, mitä Newton teki valolle - hän osoitti, kuinka näennäisesti yksittäinen tunne voidaan purkaa osiinsa. Hän osoitti, että sointierot viulusta fagottiin johtuvat vain eroista niiden yläsävelten suhteellisessa vahvuudessa (sävelet tupla-, kolmi- jne. taajuudella suhteessa perussäveleen). Mutta meidän tarinamme kannalta mielenkiintoisin asia hänen työssään on merkittävä työkalu, jonka hän kehitti esittelyä varten:
Helmholtzin syntetisaattoriversio
Helmholtz tilasi ensimmäisen laitteen Kölnin työpajasta. Yksinkertaisesti sanottuna se oli syntetisaattori, joka pystyi tuottamaan ääniä yksinkertaisten sävyjen koostumuksesta. Hänen hämmästyttävin kykynsä oli selittämätön kyky toistaa vokaaliääniä, jotka kaikki olivat tottuneet kuulemaan vain ihmisen suusta.
Syntetisaattori työskenteli päääänihaarukan lyönnistä, joka värähteli perussäveltä, sulki ja avasi piirin upottaen platinalangan elohopeasäiliöön. Kahdeksan magnetoitua äänihaarukkaa, joista jokainen värähteli omalla ylisävyllään, lepäsi piiriin kytketyn sähkömagneetin päiden välissä. Jokainen piirin sulkeminen käynnisti sähkömagneetit ja piti äänihaarukat värähtelevässä tilassa. Jokaisen äänihaarukan vieressä oli sylinterimäinen resonaattori, joka pystyi vahvistamaan sen surinaa kuuluvalle tasolle. Normaalissa tilassa resonaattorin kansi oli kiinni ja vaimenti äänihaarukan äänen. Jos siirrät kantta sivulle, voit kuulla tämän ylisävyn ja siten “soittaa” trumpetin, pianon tai vokaalin “o”-kirjaimen.
Tällä laitteella on pieni rooli uudenlaisen puhelimen luomisessa.
Harmoninen lennätin
Yksi 1870-luvun toisen puoliskon keksijöiden vieheistä oli monisähkölaite. Mitä enemmän lennätinsignaaleja voidaan ahtautua yhteen johtoon, sitä tehokkaampi lennätinverkko on. XNUMX-luvun alkuun mennessä tunnettiin useita erilaisia kaksisuuntaisen lennätyksen menetelmiä (kahden signaalin lähettäminen vastakkaisiin suuntiin samanaikaisesti). Pian tämän jälkeen Thomas Edison paransi niitä luomalla kvadrupleksin, joka yhdistää duplexin ja diplexin (lähettää kaksi signaalia yhteen suuntaan samaan aikaan), jotta lankaa voitaisiin käyttää neljä kertaa tehokkaammin.
Mutta voisiko signaalien määrää lisätä? Järjestätkö jonkinlaisen octoruplexin vai jopa enemmän? Se, että ääniaallot voitiin muuntaa sähkövirraksi ja takaisin, tarjosi mielenkiintoisen mahdollisuuden. Mitä jos käyttäisimme vaihtelevia sävyjä luodaksemme akustisen, harmonisen tai runollisesti sanottuna musiikillisen lennätin? Jos eri taajuuksiset fyysiset värähtelyt voitaisiin muuntaa sähköisiksi värähtelyiksi ja sitten koota takaisin alkuperäisille taajuuksilleen toisella puolella, olisi mahdollista lähettää useita signaaleja samanaikaisesti ilman keskinäistä häiriöitä. Ääni itsessään olisi silloin vain väline päämäärän saavuttamiseksi, väliaine, joka muodostaa virtoja niin, että yhdessä johdossa voi olla useita signaaleja. Yksinkertaisuuden vuoksi kutsun tätä käsitettä harmoniseksi lennättimeksi, vaikka termien erilaisia muunnelmia käytettiin tuolloin.
Tämä ei ollut ainoa tapa luoda multipleksoituja signaaleja. Ranskassa [jonka jälkeen symbolisen nopeuden yksikkö nimetään - baud / n. käännös] vuoteen 1874 mennessä hän kehitti koneen, jossa oli pyörivä jakaja, joka keräsi vuorotellen signaaleja useista lennätinlähettimistä. Nykyään kutsuisimme tätä multipleksiksi jaettuna ajalla, ei taajuudella. Mutta tällä lähestymistavalla oli haittapuoli - se ei johtanut puhelimen syntymiseen.
Tuolloin amerikkalaista lennätystä hallitsi Western Union, joka oli muodostettu 1850-luvulla yrittäessään eliminoida epäsuotuisa kilpailu muutaman suuren lennätinyhtiön välillä – selitys, jota voitaisiin helposti käyttää tällaisten fuusioiden perustelemiseen ennen kilpailulainsäädännön tuloa. Yksi tarinamme hahmoista kuvaili sitä "luultavasti kaikkien aikojen suurimmaksi yritykseksi". Western Unionilla oli tuhansia kilometrejä johtoja ja se käytti valtavia summia verkkojen rakentamiseen ja ylläpitoon, joten se seurasi kanavanippusähköpostin alan kehitystä suurella mielenkiinnolla.
Toinen pelaaja odotti myös läpimurtoja lennätinalalla. , Bostonin lakimies ja yrittäjä, oli yksi johtavista kannattajista amerikkalaisen lennätin saattamiseksi liittohallituksen hallintaan. Hubbard uskoi, että sähkeet voisivat olla yhtä halpoja kuin kirjeet, ja päätti heikentää Western Unionin kyynistä ja kiristysmonopolia. Hubbardin lakiehdotuksessa ei ehdotettu olemassa olevien lennätinyritysten täydellistä kansallistamista, kuten lähes kaikki Euroopan suurvallat tekivät, vaan hallituksen tukeman lennätinpalvelun perustaminen postiosaston alaisuudessa. Mutta lopputulos olisi todennäköisesti ollut sama, ja Western Union olisi jättänyt tämän liiketoiminnan. 1870-luvun puoliväliin mennessä lainsäädännön edistyminen oli pysähtynyt, mutta Hubbard oli varma, että uuden kriittisen lennätinpatentin hallinta voisi antaa hänelle edun ajaessaan ehdotuksensa kongressin läpi.
Gardiner Green Hubbard
Yhdysvalloissa on kaksi ainutlaatuista tekijää: ensinnäkin Western Unionin koko mantereen mittakaava. Yhdelläkään eurooppalaisella lennätinorganisaatiolla ei ollut näin pitkiä jonoja, eikä siksi ollut mitään syytä kehittää multipleksilennätystä. Toiseksi, on avoin kysymys hallituksen valvonnasta lennätin. Viimeinen eurooppalainen tukikohta oli Iso-Britannia, joka kansallisti lennätin vuonna 1870. Tämän jälkeen ei ollut enää muuta paikkaa jäljellä kuin Yhdysvaltoja, joissa häämötti houkutteleva mahdollisuus tehdä teknologinen läpimurto ja horjuttaa monopolia. Ehkä tämän vuoksi suurin osa harmonisen lennätintyöstä tehtiin Yhdysvalloissa.
Palkinnon saajaksi oli pääsääntöisesti kolme. Kaksi heistä oli jo kunnianarvoisia keksijöitä - и . Kolmas oli retoriikan professori ja kuurojen opettaja nimeltä Bell.
harmaa
Elisha Gray varttui maatilalla Ohiossa. Kuten monet hänen aikalaisensa, hän leikki teini-ikäisenä lennätyksellä, mutta 12-vuotiaana, kun hänen isänsä kuoli, hän alkoi etsiä ammattia, joka voisi tukea häntä. Hän opiskeli jonkin aikaa sepänä, sitten laivan kirvesmiehenä, ja 22-vuotiaana hän sai tietää, että hän voisi saada koulutuksen Oberlin Collegessa työskennellessään edelleen puuseppänä. Viiden vuoden opiskelun jälkeen hän syöksyi uralle keksijänä lennätyksen alalla. Hänen ensimmäinen patenttinsa oli itsesäätyvä rele, joka käyttämällä toista sähkömagneettia jousen sijaan ankkurin palauttamiseksi poisti tarpeen säätää releen herkkyyttä piirin virranvoimakkuuden mukaan.
Elisha Gray, n. 1878
Vuoteen 1870 mennessä hän oli jo osakkaana sähkölaitteita valmistavassa yrityksessä ja työskenteli siellä konepäällikkönä. Vuonna 1872 hän muutti kumppaninsa kanssa yrityksen Chicagoon ja nimesi sen uudelleen Western Electric Manufacturing Companyksi. Western Electricistä tuli pian Western Unionin lennätinlaitteiden päätoimittaja. Seurauksena on, että se jättää huomattavan jäljen puhelintoiminnan historiaan.
Vuoden 1874 alussa Gray kuuli oudon äänen tulevan kylpyhuoneestaan. Se kuulosti värähtelevän reotomin ulvomiselta, vain paljon voimakkaammalta. Reotomi (kirjaimellisesti "virrankatkaisija") oli hyvin tunnettu sähkölaite, joka käytti metallikieltä nopeaan piirin avaamiseen ja sulkemiseen. Katsoessaan kylpyhuoneeseen Gray näki poikansa pitelevän toisessa kädessään reotomiin yhdistettyä induktiokäämiä ja toisella kädellä hierovan kylpyammeen sinkkipinnoitetta, joka humina samalla taajuudella. Gray kiinnosti mahdollisuuksista ja jätti päivätyönsä Western Electricillä palatakseen keksimiseen. Kesään mennessä hän oli kehittänyt täysoktaavin musiikkilennättimen, jolla hän pystyi soittamaan ääniä metallialtaasta tehdyllä kalvolla koskettimen näppäimiä painamalla.
Lähetin
Vastaanotin
Musiikkilennätin oli uutuus, jolla ei ollut ilmeistä kaupallista arvoa. Mutta Gray tajusi, että kyky siirtää eri ääniä yhden johdon kautta antoi hänelle kaksi vaihtoehtoa. Erilaisen rakenteen omaavalla lähettimellä, joka pystyy poimimaan ääntä ilmasta, voitaisiin luoda äänilennätin. Toisella vastaanottimella, joka pystyi jakamaan yhdistetyn signaalin komponentteihinsa, oli mahdollista tehdä harmonista lennätystä - eli äänipohjaista multipleksisähköä. Hän päätti keskittyä toiseen vaihtoehtoon, koska lennätinteollisuudella oli ilmeisiä vaatimuksia. Hän vahvisti valintansa saatuaan tietää Racen puhelimesta, joka vaikutti yksinkertaiselta filosofiselta lelulta.
Gray teki harmonisen lennätinvastaanottimen joukosta sähkömagneetteja, jotka oli kytketty metallinauhoihin. Jokainen nauha viritettiin tietylle taajuudelle ja soi, kun lähettimen vastaavaa painiketta painettiin. Lähetin toimi samalla periaatteella kuin musiikkilennätin.
Gray paransi laitettaan seuraavien kahden vuoden aikana ja vei sen näyttelyyn. Virallisesti tapahtuma oli nimeltään "". Ne olivat ensimmäiset Yhdysvalloissa järjestetyt maailmanmessut, ja ne osuivat samaan aikaan maan 1876-vuotisjuhlan kanssa, ja siksi niissä oli ns. "Satavuotisnäyttely" Se tapahtui Philadelphiassa kesällä XNUMX. Siellä Gray osoitti "oktruplex"-yhteyttä (eli kahdeksan viestin lähettämistä samanaikaisesti) New Yorkista tulevalla erityisesti valmistetulla lennätinlinjalla. Näyttelyn tuomarit ylistivät tätä saavutusta, mutta pian sen varjosti vielä suurempi ihme.
Edison
, Western Unionin presidentti, sai nopeasti tietää Grayn edistymisestä, mikä sai hänet erittäin hermostuneeksi. Parhaimmillaan, jos Gray onnistuu, tilanne johtaa erittäin kalliisiin patenttilisenssiin. Pahimmillaan Grayn patentista tulisi perusta kilpailevan yrityksen luomiselle, joka haastaisi Western Unionin määräävän aseman.
Joten heinäkuussa 1875 Orton veti ässän hihaansa: Thomas Edison. Edison varttui lennätyksen parissa, työskenteli useita vuosia lennätinoperaattorina ja sitten hänestä tuli keksijä. Hänen suurin voittonsa tuolloin oli Quadruplex-kommunikaatio, joka luotiin Western Unionin rahoilla edellisenä vuonna. Nyt Orton toivoi, että hän parantaisi keksintöään ja ylittäisi sen, mitä Gray oli onnistunut tekemään. Hän toimitti Edisonille kuvauksen Racen puhelimesta; Edison opiskeli myös Helmholtzin työtä, joka oli äskettäin käännetty englanniksi.
Edison oli muotonsa huipulla, ja innovatiiviset ideat virtasivat hänestä kuin kipinät alasimesta. Seuraavana vuonna hän esitteli kahta erilaista lähestymistapaa akustiseen lennätykseen - ensimmäinen oli samanlainen kuin Grayn lennätin, ja käytti äänihaarukoita tai värähteleviä kaistoja halutun taajuuden luomiseen tai aistimiseen. Edison ei pystynyt saamaan tällaista laitetta toimimaan hyväksyttävällä tasolla.
Toinen lähestymistapa, jota hän kutsui "akustiseksi lähettimeksi", oli täysin erilainen. Sen sijaan, että hän olisi käyttänyt värähteleviä kaivoja eri taajuuksien lähettämiseen, hän käytti niitä lähettämään pulsseja eri aikavälein. Se jakoi lähettimien välisen johdon käytön ajan eikä taajuuden mukaan. Tämä vaati täydellistä värähtelyjen synkronointia jokaisessa vastaanotin-lähetinparissa, jotta signaalit eivät menneet päällekkäin. Elokuuhun 1876 mennessä hänellä oli kvadrupleksi, joka toimi tällä periaatteella, vaikka yli 100 mailin etäisyydellä signaali muuttui hyödyttömäksi. Hänellä oli myös ideoita Racen puhelimen parantamiseksi, ja hän jätti ne väliaikaisesti sivuun.
Ja sitten Edison kuuli sensaatiosta, jonka Bell-niminen mies loi Philadelphian Centennial Exposition -näyttelyssä.
Bell
syntyi Edinburghissa Skotlannissa ja varttui Lontoossa isoisänsä tiukassa ohjauksessa. Grayn ja Edisonin tavoin hän osoitti kiinnostusta lennättimeen jo lapsena, mutta seurasi sitten isänsä ja isoisänsä jalanjälkiä ja valitsi ihmisen puheen tärkeimmäksi intohimokseen. Hänen isoisänsä Alexander teki nimensä näyttämöllä ja alkoi sitten opettaa julkista puhumista. Hänen isänsä Alexander Melville oli myös opettaja ja jopa kehitti ja julkaisi foneettisen järjestelmän, jota hän kutsui "näkyväksi puheeksi". Nuorempi Aleksanteri (Alec, kuten häntä suvussa kutsuttiin) valitsi ammattinsa kuuroille opettavan puheen.
1860-luvun lopulla hän opiskeli anatomiaa ja fysiologiaa University College Londonissa. Opiskelija Marie Eccleston opiskeli hänen kanssaan, jonka kanssa hän aikoi mennä naimisiin. Mutta sitten hän hylkäsi sekä oppimisen että rakkauden. Hänen kaksi veljeään kuolivat tuberkuloosiin, ja Alecin isä vaati, että hän ja hänen jäljellä oleva perheensä muuttavat uuteen maailmaan suojellakseen ainoan poikansa terveyttä. Bell suostui, vaikka hän vastusti ja paheksui sitä, ja lähti matkaan vuonna 1870.
Lyhyen Ontariossa tehdyn hakkeroinnin jälkeen Alexander löysi isänsä yhteyksiä käyttäen opettajan työpaikan kuurojen koulussa Bostonissa. Siellä hänen tulevaisuutensa langat alkoivat kutoa.
Ensin hänellä oli opiskelija Mabel Hubbard, joka menetti kuulonsa viisivuotiaana tulirokkokuumeen vuoksi. Bell jatkoi yksityisopetusta, vaikka hänestä tuli laulufysiologian ja julkisen puhumisen professori Bostonin yliopistossa, ja Mabel oli hänen ensimmäisten opiskelijoidensa joukossa. Harjoitteluhetkellä hän oli hieman alle 16-vuotias, kymmenen vuotta nuorempi kuin Bell, ja muutamassa kuukaudessa hän oli rakastunut tähän tyttöön. Palaamme hänen tarinaansa myöhemmin.
Vuonna 1872 Bell uudisti kiinnostuksensa lennätykseen. Muutama vuosi aiemmin ollessaan vielä Lontoossa Bell sai tietää Helmholtzin kokeista. Mutta Bell ymmärsi väärin Helmholtzin saavutuksen uskoen, että hän ei vain loi, vaan myös välitti monimutkaisia ääniä sähkön avulla. Joten Bell kiinnostui harmonisesta lennätyksestä - johdon yhdistetystä käytöstä useilla signaaleilla, jotka lähetetään useilla taajuuksilla. Ehkä inspiroituneena uutisesta, jonka mukaan Western Union oli hankkinut kaksisuuntaisen lennätinidean toiselta bostonialaselta Joseph Stearnsiltä, Bell harkitsi ideoitaan uudelleen ja alkoi Edisonin ja Grayn tavoin toteuttaa niitä.
Eräänä päivänä Mabelin luona hän kosketti kohtalonsa toista lankaa - pianon vieressä seisoessaan hän näytti perheelle nuoruudessaan oppimansa tempun. Jos laulat puhtaan nuotin pianolla, vastaava kieli soi ja soittaa sen sinulle. Hän kertoi Mabelin isälle, että viritetty lennätinsignaali voi saavuttaa saman vaikutuksen, ja selitti, kuinka sitä voitaisiin käyttää multipleksissä. Eikä Bell olisi voinut löytää kuuntelijaa, joka olisi paremmin virittynyt tarinaansa: hän resonoi ilosta ja ymmärsi heti pääajatuksen: "kaikkia varten on yksi ilma ja tarvitaan vain yksi johdin", eli virran aallon eteneminen johto voi miniatyyrinä kopioida monimutkaisen äänen synnyttämän ilma-aaltojen etenemisen. Bellin kuuntelija oli Gardiner Hubbard.
Puhelin
Ja nyt tarinasta on tulossa hyvin sekava, joten pelkään koetella lukijoiden kärsivällisyyttä. Yritän seurata päätrendejä takertumatta yksityiskohtiin.
Bell työskenteli Hubbardin ja toisen oppilaansa isän tukemana ahkerasti harmonisen lennätin parissa julkistamatta edistymistään. Hän vaihtoi raivokasta työtä lepojaksojen kanssa, kun hänen terveytensä petti, samalla kun hän yritti täyttää yliopistovelvollisuutensa, edistää isänsä "näkyvän puheen" järjestelmää ja työskennellä tutorina. Hän palkkasi uuden avustajan , kokenut mekaanikko Charles Williamsin Bostonin konepajasta - sinne kokoontui sähköstä kiinnostuneita ihmisiä. Hubbard kehotti Bellia jatkamaan, eikä ujottanut edes käyttää tyttärensä kättä kannustimena, kieltäytyen naimasta häntä ennen kuin Bell paransi lennätintään.
Kesällä 1874 ollessaan lomalla lähellä perheen kotia Ontariossa Bell koki loppiaisen. Useat hänen alitajunnassaan olleet ajatukset sulautuivat yhteen - puhelimeen. Hänen ajatuksiinsa vaikuttivat ei vähiten - maailman ensimmäinen äänentallennuslaite, joka maalasi ääniaaltoja savulasiin. Tämä vakuutti Bellin, että minkä tahansa monimutkaisen äänen voitiin pelkistää avaruuden pisteen liikkeiksi, kuten virran liikkeeksi johdon läpi. Teknisissä yksityiskohdissa emme viivyttele, sillä niillä ei ole mitään tekemistä todella luotujen puhelimien kanssa ja niiden käytön käytännöllisyys on kyseenalainen. Mutta he veivät Bellin ajattelun uuteen suuntaan.
Konseptiluonnos alkuperäisestä Bell-puhelimesta "harmonisilla" (ei rakennettu)
Bell laittoi tämän ajatuksen syrjään joksikin aikaa jatkaakseen, kuten hänen kumppaninsa odottivat häneltä, tavoitetta luoda harmoninen lennätin.
Mutta pian hän kyllästyi instrumenttien hienosäädön rutiiniin, ja hänen sydämensä, joka oli kyllästynyt moniin käytännön esteisiin, jotka olivat käytännöllisen järjestelmän toimivan prototyypin tiellä, vetosi yhä enemmän puhelimeen. Ihmisääni oli hänen ensimmäinen intohimonsa. Kesällä 1875 hän havaitsi, että värähtelevät kaislat eivät voi vain nopeasti sulkea ja avata piiriä lennätinnäppäimen tapaan, vaan myös luoda jatkuvan aallon kaltaisen virran liikkuessaan magneettikentässä. Hän kertoi ideansa puhelimesta Watsonille, ja he rakensivat yhdessä ensimmäisen puhelinmallin tällä periaatteella - sähkömagneetin kentässä värähtelevä kalvo viritti aaltomäisen virran magneettipiirissä. Tämä laite pystyi lähettämään tiettyjä vaimeita ääniä. Hubbard ei ollut vaikuttunut laitteesta ja käski Bellin palaamaan todellisiin ongelmiin.
Bellin hirsipuupuhelin kesältä 1875
Mutta Bell vakuutti Hubbardin ja muut kumppanit siitä, että idea pitäisi patentoida, koska sitä voitaisiin käyttää multipleksissä. Ja jos haet patenttia, kukaan ei kiellä sinua mainitsemasta siinä mahdollisuutta käyttää laitetta puheviestintään. Sitten tammikuussa Bell lisäsi patenttiluonnokseen uuden mekanismin aaltovirran tuottamiseksi: muuttuvan resistanssin. Hän halusi liittää värähtelevän kalvon, joka vastaanottaa ääntä, platinakoskettimella, laskettuna ja nostettuna happosäiliöstä, jossa oli toinen, paikallaan oleva kontakti. Kun liikkuva kosketin upposi syvemmälle, suurempi pinta-ala joutui kosketuksiin hapon kanssa, mikä pienensi koskettimien välisen virran vastusta - ja päinvastoin.
Bellin luonnos nestemäisen muuttuvan vastuksen lähettimen konseptista
Hubbard, tietäen, että Grey oli kuuma Bellin kannoilla, lähetti aaltovirran patenttihakemuksen patenttivirastoon helmikuun 14. päivän aamuna odottamatta lopullista vahvistusta Belliltä. Ja saman päivän iltapäivällä Grayn asianajaja saapui patenttinsa kanssa. Se sisälsi myös ehdotuksen aaltovirran muodostamiseksi nestemäisellä muuttuvalla resistanssilla. Siinä mainittiin myös mahdollisuus käyttää keksintöä sekä lennätin- että puheensiirtoon. Mutta hän oli useita tunteja myöhässä häiritäkseen Bellin patenttia. Jos saapumisjärjestys olisi ollut erilainen, olisi ollut pitkä etuoikeuskäsittely ennen patentin myöntämistä. Tämän seurauksena Bellille myönnettiin 7. maaliskuuta patentti numero 174 465 "Improvements in Telegraphy", joka loi kulmakiven Bell-järjestelmän tulevalle hallitsevalle asemalle.
Mutta tämä dramaattinen tarina ei ole vailla ironiaa. Sillä 14. helmikuuta 1876 Bell ja Gray eivät olleet rakentaneet toimivaa puhelinmallia. Kukaan ei ole edes yrittänyt tätä, paitsi Bellin lyhyt yritys viime heinäkuussa, jossa ei ollut muuttuvaa vastusta. Siksi patentteja ei pidä nähdä virstanpylväinä tekniikan historiassa. Tällä kriittisellä hetkellä puhelintoiminnan kehittymisessä liikeyrityksenä ei ollut juurikaan tekemistä puhelimen kanssa laitteena.
Vasta patentin jättämisen jälkeen Bell ja Watson saivat tilaisuuden palata puhelimeen huolimatta Hubbardin jatkuvista vaatimuksista jatkaa työskentelyä multipleksilennättimen parissa. Bell ja Watson käyttivät useita kuukausia yrittäessään saada nestemäisen muuttuvan vastuksen idean toimimaan, ja tälle periaatteelle rakennettua puhelinta käytettiin lähettämään kuuluisa lause: "Herra Watson, tule tänne, haluan nähdä sinut."
Mutta keksijillä oli jatkuvasti ongelmia näiden lähettimien luotettavuudessa. Joten Bell ja Watson alkoivat työstää uusia lähettimiä käyttäen magneto-periaatetta, jota he olivat kokeilleet kesällä 1875 – käyttämällä kalvon liikettä magneettikentässä virran suoraan herättämiseen. Edut olivat yksinkertaisuus ja luotettavuus. Haittapuolena oli, että puhelinsignaalin heikko voimakkuus johtui puhujan äänen synnyttämästä ilmassa olevasta tärinästä. Tämä rajoitti magnetolähettimen tehollista toimintaetäisyyttä. Ja laitteessa, jossa on muuttuva vastus, ääni moduloi akun luomaa virtaa, josta voitiin tehdä niin vahva kuin haluttiin.
Uudet magnetot toimivat paljon paremmin kuin viime kesän magnetot, ja Gardiner päätti, että puhelinideassa saattaa kuitenkin olla jotain. Muun muassa hän toimi Massachusettsin koulutus- ja tiedenäyttelykomiteassa lähestyvän XNUMX-vuotisnäyttelyn yhteydessä. Hän käytti vaikutusvaltaansa saadakseen Bellille paikan näyttelyssä ja kilpailussa, jossa tuomarit arvostelivat sähkökeksintöjä.
Bell/Watson magneettilähetin. Värähtelevä metallikalvo D liikkuu magneetin H magneettikentässä ja virittää piirissä virran
Vastaanotin
Tuomarit tulivat Bellin luo välittömästi tutkittuaan Grayn harmonista lennätintä. Hän jätti ne vastaanottimeen ja meni yhden lähettimen luo, joka sijaitsee sata metriä kauempana galleriasta. Bellin keskustelukumppanit olivat hämmästyneitä kuullessaan hänen laulavan ja sanoja tulevan pienestä metallilaatikosta. Yksi tuomareista oli Bellin toveri skotti (jolle annettiin myöhemmin arvonimi Lord Kelvin). Iloisena innostuneena hän juoksi käytävän poikki Bellin luo kertomaan hänelle, että hän oli kuullut hänen sanansa, ja myöhemmin julisti puhelimen "upeaksi asiaksi, jonka hän oli nähnyt Amerikassa". Paikalla oli myös Brasilian keisari, joka painoi ensin laatikon korvaansa vasten ja sitten hyppäsi ylös tuoliltaan huutaen: "Kuulen, kuulen!"
Bellin näyttelyssä synnyttämä julkisuus sai Edisonin jatkamaan aiempia puhelinlähetysideoitaan. Hän hyökkäsi välittömästi Bellin laitteen päähaittapuolen - herkän magnetolähettimen - kimppuun. Quadruplex-kokeistaan hän tiesi, että hiilen vastus muuttui paineen muutosten myötä. Monien eri kokoonpanoilla tehtyjen kokeiden jälkeen hän kehitti tällä periaatteella toimivan muuttuvavastuksen lähettimen. Sen sijaan, että kosketin liikkuisi nesteessä, kaiuttimen äänen paineaallot puristivat hiilen "nappia", muuttaen sen vastusta ja siten virran voimakkuutta piirissä. Tämä oli paljon luotettavampi ja helpompi toteuttaa kuin Bellin ja Grayn suunnittelemat nestelähettimet, ja se vaikutti ratkaisevasti puhelimen pitkän aikavälin menestykseen.
Mutta Bell oli silti ensimmäinen, joka teki puhelimen, huolimatta kilpailijoidensa ilmeisistä kokemuksen ja taitojen eduista. Hän ei ollut ensimmäinen, koska hänellä oli näkemys, jota muut eivät olleet saavuttaneet - he ajattelivat myös puhelinta, mutta he pitivät sitä merkityksettömänä parannettuun lennättimeen verrattuna. Bell oli ensimmäinen, koska hän piti ihmisäänestä enemmän kuin lennättimestä, niin paljon, että hän vastusti kumppaniensa toiveita, kunnes pystyi todistamaan puhelimensa toimivuuden.
Entä harmoninen lennätin, jonka parissa Gray, Edison ja Bell käyttivät niin paljon vaivaa ja ajatuksia? Toistaiseksi mikään ei ole onnistunut. Mekaanisten täryttimien pitäminen langan molemmissa päissä täydellisessä linjassa osoittautui erittäin vaikeaksi, eikä kukaan tiennyt kuinka vahvistaa yhdistettyä signaalia toimimaan pitkiä matkoja. Vasta XNUMX-luvun puolivälissä, kun radiosta alkanut sähkötekniikka mahdollisti tarkan taajuuden virityksen ja vähäkohinaisen vahvistuksen, ajatus useiden signaalien pinoamisesta lähetettäväksi yhdelle johdolle toteutui.
Hyvästi Bellille
Hubbard ei ollut kiinnostunut puhelinjärjestelmän rakentamisesta huolimatta puhelimen menestyksestä näyttelyssä. Seuraavana talvena hän ehdotti Western Unionin presidentille William Ortonille, että hän ostaisi kaikki oikeudet Bellin patentilla olevaan puhelimeen hintaan 100 000 dollaria. Orton kieltäytyi, koska hän ei pidä Hubbardista ja hänen postilennätinsuunnitelmistaan, itseluottamuksesta ja Edisonin työ puhelimessa ja myös uskomus, että puhelin merkitsi hyvin vähän verrattuna lennättimeen. Muut yritykset myydä puhelinidea ovat epäonnistuneet suurelta osin siksi, että patenttioikeuksiin liittyvistä oikeudenkäynneistä aiheutuu valtavia kustannuksia, jos ne kaupallistetaan. Siksi Bell ja hänen kumppaninsa perustivat heinäkuussa 1877 Bell Telephone Companyn järjestääkseen oman puhelinpalvelunsa. Samassa kuussa Bell vihdoin meni naimisiin Mabel Gardinerin kanssa perheensä kotona, ja hänestä tuli tarpeeksi menestyvä voittaakseen isänsä siunauksen.
Alec vaimonsa Mabelin ja kahden eloonjääneen lapsen kanssa – hänen kaksi poikaansa kuolivat lapsena (n. 1885)
Seuraavana vuonna Orton muutti mielensä puhelimesta ja perusti oman yrityksen, American Speaking Telephone Companyn, toivoen, että Edisonin, Grayn ja muiden patentit suojelisivat yritystä Bellin laillisilta hyökkäyksiltä. Hänestä tuli kuolettava uhka Bellin eduille. Western Unionilla oli kaksi tärkeintä etua. Ensinnäkin suuret taloudelliset resurssit. Bellin yritys tarvitsi rahaa, koska se vuokrasi laitteita asiakkailleen, mikä kesti monta kuukautta maksaa itsensä takaisin. Toiseksi pääsy Edisonin parannettuun lähettimeen. Jokainen, joka vertasi lähetintään Bellin laitteeseen, ei voinut olla huomaamatta edellisen äänen selkeyttä ja voimakkuutta. Bellin yrityksellä ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin haastaa kilpailijansa oikeuteen patentinloukkauksesta.
Jos Western Unionilla olisi selkeät oikeudet ainoaan saatavilla olevaan korkealaatuiseen lähettimeen, sillä olisi vahva vaikutusvalta päästä sopimukseen. Mutta Bellin tiimi paljasti aikaisemman patentin samanlaiselle laitteelle, jonka hankki saksalainen emigrantti , ja osti sen. Edisonin patentti asetettiin etusijalle vasta monen vuoden oikeudellisten taistelujen jälkeen. Nähtyään menettelyn epäonnistuneen marraskuussa 1879 Western Union suostui siirtämään kaikki patenttioikeudet puhelimeen, laitteisiin ja olemassa olevaan tilaajakuntaan (55 000 henkilöä) Bellin yritykselle. Vastineeksi he pyysivät vain 20 % puhelinvuokrasta seuraavien 17 vuoden ajan ja myös Bellin pysymistä poissa lennätinliiketoiminnasta.
Bell Company korvasi Bellin laitteet nopeasti parannetuilla malleilla, jotka perustuivat ensin Berlinerin patenttiin ja sitten Western Unionilta saatuihin patentteihin. Oikeudenkäynnin päättyessä Bellin päätoimi oli patenttioikeudenkäynneissä todistaminen, joita oli runsaasti. Vuoteen 1881 mennessä hän oli kokonaan eläkkeellä. Kuten Morse, ja toisin kuin Edison, hän ei ollut järjestelmien luoja. Theodore Vail, energinen johtaja, jonka Gardiner oli houkutellut pois postipalveluista, otti yrityksen hallintaansa ja johti sen hallitsevaan asemaan maassa.
Aluksi puhelinverkko kasvoi aivan eri tavalla kuin lennätinverkko. Jälkimmäinen kehittyi harppauksin kaupallisesta keskuksesta toiseen, kattaen 150 kilometriä kerrallaan, etsien arvokkaimpia asiakaskeskittymiä ja vasta sitten täydentäen verkostoa yhteyksillä pienemmille paikallisille markkinoille. Puhelinverkot kasvoivat kuin kiteitä pienistä kasvupisteistä, muutamasta itsenäisessä klusterissa kussakin kaupungissa ja lähiseudulla sijaitsevista asiakkaista ja sulautuivat hitaasti vuosikymmenten aikana alueellisiksi ja kansallisiksi rakenteiksi.
Laajamittaiselle puhelulle oli kaksi estettä. Ensinnäkin oli etäisyysongelma. Jopa Edisonin ideaan perustuvilla vahvistetuilla vaihtuvaresistanssisilla lähettimillä lennättimen ja puhelimen toiminta-alue oli vertaansa vailla. Monimutkaisempi puhelinsignaali oli herkempi kohinalle, ja vaihtelevien virtojen sähköiset ominaisuudet olivat vähemmän tunnettuja kuin lennättimessä käytetyn tasavirran.
Toiseksi kommunikaatio-ongelma. Bellin puhelin oli kahdenkeskinen viestintälaite; se kykeni yhdistämään kaksi pistettä yhdellä johdolla. Lennättäjälle tämä ei ollut ongelma. Yksi toimisto voisi palvella monia asiakkaita, ja viestit voitaisiin helposti reitittää keskustoimistosta toista linjaa pitkin. Mutta ei ollut helppoa tapaa lähettää puhelinkeskustelu. Puhelimen ensimmäisessä toteutuksessa kolmas ja sitä seuraavat ihmiset pystyivät vain muodostamaan yhteyden kahteen henkilöön, jotka puhuivat myöhemmin "pariliitokseksi" kutsutun puhelimen kautta. Eli jos kaikki tilaajalaitteet olisi kytketty yhteen linjaan, jokainen niistä voisi keskustella (tai salakuunnella) muiden kanssa.
Etäisyysongelmaan palaamme aikanaan. SISÄÄN Syvennytään yhteyksien ongelmaan ja sen seurauksiin, jotka vaikuttivat releiden kehitykseen.
Mitä lukea
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell ja yksinäisyyden valloitus (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray ja puhelin: Asiantuntijana olemisen haitoista", Teknologia ja kulttuuri (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Fonograph and Other Novelties (1878)
Lähde: will.com