Histoire du relais : télégraphe parlante

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Le téléphone est apparu par hasard. Si les réseaux télégraphiques des années 1840 sont apparus grâce à un siècle de recherche sur les possibilités de transmission de messages par électricité, les gens ont découvert le téléphone dans leur quête d'un télégraphe amélioré. Il est donc assez facile de fixer une date plausible, bien que non incontestée, pour l'invention du téléphone – l'année du centenaire de la création des États-Unis, 1876.

Et on ne peut pas dire que le téléphone n'ait pas eu de prédécesseurs. Depuis 1830, des chercheurs ont cherché des moyens de transformer le son en électricité, et l'électricité en son.

Son électrique

En 1837 Charles Page, médecin et expérimentateur dans le domaine de l'électromagnétisme du Massachusetts, est tombé sur un phénomène étrange. Il a placé un fil en spirale isolé entre les extrémités d'un aimant permanent, puis a immergé chaque extrémité du fil dans des récipients contenant du mercure, reliés à une pile. Chaque fois qu'il ouvrait ou fermait le circuit en levant ou en abaissant l'une des extrémités du fil, l'aimant émettait un son audible à une distance d'un mètre. Page a appelé cela de la musique galvanique et a supposé que tout cela était dû à un « désordre moléculaire » se produisant dans l'aimant. Page a lancé une vague de recherches consacrées à deux aspects de cette découverte : la propriété étrange des matériaux métalliques à changer de forme lorsqu'ils sont magnétiques, et la génération plus évidente de son par l'électricité.

Nous sommes particulièrement intéressés par deux recherches. La première a été menée par Johann Philipp Reis. Reis enseignait les mathématiques et les sciences exactes aux élèves à l'institut Garnier près de Francfort, mais passait son temps libre à mener des recherches sur l'électricité. À cette époque, plusieurs électriciens avaient déjà créé de nouvelles variantes de la musique galvanique, mais Reis a été le premier à maîtriser l'alchimie de la conversion bidirectionnelle du son en électricité et vice versa.

Reis a compris que le diaphragme, semblable à un tympan humain, pouvait fermer et ouvrir un circuit électrique à la vibration. Le premier prototype de l'appareil « telephon » [« haut-parleur »], construit en 1860, se composait d'une « oreille » découpée dans du bois, avec une membrane tendue dessus, faite de la vessie de porc. Un électrode en platine était attaché à la partie inférieure de la membrane, ouvrant et fermant le circuit avec la batterie à la vibration. Le récepteur était une bobine de fil enroulée autour d'une aiguille à tricoter, fixée sur un violon. Le corps du violon amplifiait les vibrations provoquées par l'aiguille qui était alternativement électromagnétisée et démagnétisée.

Modèle tardif du téléphone de Reis

Reis a imaginé de nombreuses améliorations pour son protoype précoce et, avec d'autres expérimentateurs, a découvert que si l'on chantait ou fredonnait quelque chose dans celui-ci, le son transmis restait reconnaissable. Les mots étaient plus difficiles à distinguer et étaient souvent déformés et devenaient incompréhensibles. Dans de nombreux rapports de transmission vocale réussie, des phrases courantes telles que « bon matin » et « comment ça va » étaient utilisées, et il était facile de les deviner. Le principal problème restait que le transmetteur de Reis n'ouvrait et ne fermait que le circuit, sans réguler le volume. En conséquence, seule une fréquence à amplitude fixe pouvait être transmise, ce qui ne pouvait pas imiter toutes les subtilités de la voix humaine.

Reis croyait que son travail devait être reconnu par la science, mais il n'y réussit jamais. Son appareil était une curiosité populaire dans les cercles scientifiques élitaires, et des copies apparaissaient dans la plupart des centres de cette élite : à Paris, Londres, Washington. Mais son travail scientifique a été rejeté par le journal du professeur Poggendorff, « Annalen der Physik » [« Annales de la physique »] — l'un des plus anciens journaux scientifiques et le plus influent de l'époque. Les tentatives de Reis de promouvoir le téléphone par le biais de compagnies télégraphiques ont également échoué. Il souffrait de tuberculose, et sa maladie en détérioration l'a empêché de poursuivre des recherches sérieuses. Finalement, en 1873, la maladie lui a pris sa vie et ses ambitions. Ce ne sera pas la dernière fois que cette maladie entravera le développement de l'histoire du téléphone.

Pendant que Reis améliorait son téléphone, Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz apportait les dernières touches à son étude fructueuse de la physiologie auditive : « L'enseignement des sensations auditives comme base physiologique de la théorie de la musique » [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publiée en 1862. Helmholtz, à l'époque professeur à l'université de Heidelberg, était un géant de la science du XIXe siècle, œuvrant dans les domaines de la physiologie de la vision, de l'électrodynamique, de la thermodynamique, etc.

Le travail de Helmholtz ne concerne que de manière marginale notre histoire, mais il serait dommage de le négliger. Dans « L'enseignement des sensations auditives », Helmholtz a fait pour la musique ce que Newton a fait pour la lumière – il a montré comment une sensation apparemment unique pouvait être décomposée en parties constitutives. Il a prouvé que les différences de timbres, du violon au basson, proviennent uniquement des différences de la force relative de leurs harmoniques (tons à double, triple, etc. fréquence par rapport à la note fondamentale). Mais pour notre histoire, ce qui est le plus intéressant dans son travail réside dans l'instrument remarquable qu'il a développé pour la démonstration :

Une variante du synthétiseur de Helmholtz

Le premier appareil de Helmholtz a été commandé dans un atelier à Cologne. En termes simples, c'était un synthétiseur capable de produire des sons à partir de la composition de tons simples. Sa capacité la plus surprenante était sa capacité inexplicable à reproduire des sons vocaux, que tout le monde avait l'habitude d'entendre uniquement sortant de la bouche humaine.

Le synthétiseur fonctionnait sur la battement d'un diapason fondamental, vibrant sur la note de base, fermant et ouvrant le circuit, immergeant un fil en platine dans un réservoir de mercure. Huit diapasons magnétisés, chacun vibrant avec sa propre harmonique, reposaient entre les extrémités de l'électro-aimant connecté au circuit. Chaque fermeture de circuit activait les électro-aimants et maintenait les diapasons dans un état de vibration. Près de chaque diapason se trouvait un résonateur cylindrique capable d'amplifier son bourdonnement jusqu'à un niveau audible. Dans un état normal, le couvercle du résonateur était fermé, étouffant le son du diapason. Si l'on déplacait le couvercle sur le côté, on pouvait entendre cette harmonique et « jouer » ainsi le son d'un tube, d'un piano ou de la voyelle « o ».

Cet appareil jouera un petit rôle dans la création d'un nouveau type de téléphone.

Télégraphe harmonique

Une des attractions pour les inventeurs de la seconde moitié du XIXe siècle était le multitélégraphe. Plus il était possible d'enfermer de signaux télégraphiques dans un seul fil, plus l'efficacité du réseau télégraphique était grande. Au début des années 1870, plusieurs méthodes différentes d'organisation de la télégraphie duplex (envoi simultané de deux signaux dans des directions opposées) étaient déjà connues. Peu après, Thomas Edison les améliore en créant le quadruplex, combinant le duplex et le diplex (transmission simultanée de deux signaux dans une seule direction), permettant ainsi d'utiliser le fil quatre fois plus efficacement.

Mais était-il encore possible d'augmenter le nombre de signaux ? Organiser un octoplex, ou plus encore ? Le fait que les ondes sonores pouvaient être transformées en courant électrique et vice versa offrait une possibilité intéressante. Que se passerait-il si l'on utilisait des tons de hauteurs différentes pour créer un télégraphe acoustique, harmonique, ou, pour le dire poétiquement, musical ? Si des oscillations physiques de fréquences variées pouvaient être converties en électrique et ensuite reconstruites à leurs fréquences originales de l'autre côté, il serait alors possible d'envoyer simultanément de nombreux signaux sans interférences. Le son lui-même ne serait alors qu'un moyen d'atteindre un but, un milieu intermédiaire formant des courants pour que plusieurs signaux puissent exister dans un même fil. Pour simplifier, j'appellerai ce concept télégraphe harmonique, bien que diverses variantes du terme aient été utilisées à l'époque.

Il n'existait pas qu'une seule méthode pour créer des signaux multiplexés. En France, Jean Maurice Émile Baudot [en l'honneur de qui est nommée l'unité de vitesse symbolique – baud / note du trad.] avait, d'ici 1874, conçu une machine avec un répartiteur rotatif, assemblant tour à tour les signaux provenant de plusieurs transmetteurs télégraphiques. Ce que nous appellerions actuellement un multiplexage temporel plutôt que fréquentiel. Mais cette approche avait un inconvénient – elle ne conduirait pas à la création de la téléphonie.

À cette époque, Western Union dominait le télégraphe américain, formée dans les années 1850 pour éliminer la concurrence peu avantageuse entre plusieurs grandes entreprises de télégraphie – avant l'adoption de lois antitrust, il était possible d'utiliser une telle explication pour justifier ces fusions. Un des personnages de notre histoire l’a décrit comme « probablement la plus grande entreprise ayant jamais existé ». Disposant de milliers de kilomètres de fils et investissant des sommes considérables dans la construction et l’entretien des réseaux, Western Union suivait avec grand intérêt les développements dans le domaine de la télégraphie multiplex.

Une autre entreprise attendait également des percées dans le domaine du télégraphe. Gardiner Greene Hubbard, avocat et entrepreneur de Boston, était l'un des principaux partisans du passage du télégraphe américain sous le contrôle du gouvernement fédéral. Hubbard pensait que les télégrammes pouvaient coûter aussi peu cher que des lettres et cherchait à saper ce qu’il considérait comme la conspiration cynique et extorqueuse de Western Union. Le projet de loi de Hubbard n’avait pas pour but de nationaliser entièrement les entreprises de télégraphie existantes comme l'avaient fait presque toutes les puissances européennes, mais d'établir un service télégraphique soutenu par le gouvernement sous l'égide du ministère des Postes. Mais le résultat aurait probablement été le même, et Western Union aurait quitté ce secteur. Au milieu des années 1870, la progression de la loi s'était arrêtée, mais Hubbard était convaincu que le contrôle d’un nouveau brevet télégraphique critique pourrait lui donner un avantage pour faire passer sa proposition au Congrès.

Gardiner Greene Hubbard

Aux États-Unis, deux facteurs uniques se sont dégagés : d'une part, l'échelle continentale de Western Union. Aucune organisation de télégraphie européenne n'avait de lignes aussi extensives, et donc pas d'incitation à développer la télégraphie multiplex. D'autre part, la question ouverte du contrôle gouvernemental sur le télégraphe. Le dernier bastion européen était la Grande-Bretagne, qui avait nationalisé le télégraphe en 1870. Après cela, il ne restait plus nulle part, à part aux États-Unis, des lieux offrant la perspective séduisante de réaliser une percée technologique et de saper la monopolisation. C'est peut-être pour cela qu'une grande partie du travail sur le télégraphe harmonique a été réalisée aux États-Unis.

Trois personnes ont principalement postulé pour le prix. Deux d'entre elles étaient déjà des inventeurs renommés – Elisha Gray et Thomas Edison. Le troisième était un professeur de rhétorique et enseignant pour sourds du nom de Bell.

Gray

Elisha Gray a grandi dans une ferme dans l'Ohio. Comme beaucoup de ses contemporains, il s'est amusé avec la télégraphie pendant son adolescence, mais à l'âge de 12 ans, lorsque son père est décédé, il a commencé à chercher un emploi qui pourrait le soutenir. Il a d'abord été apprenti forgeron, puis charpentier naval, et à 22 ans, il a découvert qu'il pouvait poursuivre ses études au Oberlin College tout en travaillant comme charpentier. Après cinq ans d'études, il s'est lancé dans une carrière d'inventeur dans le domaine de la télégraphie. Son premier brevet était un relais auto-ajustable qui, en utilisant un deuxième électroaimant au lieu d'un ressort pour ramener le noyau, a éliminé le besoin d'ajuster la sensibilité du relais en fonction de l'intensité du courant dans le circuit.

Elisha Gray, vers 1878

D'ici 1870, il était déjà partenaire dans une entreprise de fabrication d'équipements électriques et y travaillait en tant qu'ingénieur en chef. En 1872, lui et son partenaire ont déménagé l'entreprise à Chicago et l'ont renommée Western Electric Manufacturing Company. Rapidement, Western Electric est devenue le principal fournisseur d'équipements télégraphiques pour Western Union. Au final, elle laissera une empreinte significative dans l'histoire de la téléphonie.

Au début de l'année 1874, Gray entendit un bruit étrange provenant de sa salle de bain. Cela ressemblait à un hurlement d'un réotome vibrant, mais en beaucoup plus fort. Le réotome (littéralement « coupeur de flux ») était un dispositif électrique bien connu qui utilisait une languette métallique pour ouvrir et fermer rapidement le circuit. En regardant dans la salle de bain, Gray vit son fils tenant dans une main une bobine d'induction reliée au réotome, tandis qu'avec l'autre main, il frottait le revêtement en zinc de la baignoire, qui résonnait à la même fréquence. Intrigué par les possibilités que cela offrait, Gray s'éloigna de son travail quotidien chez Western Electric pour se remettre à inventer. D'ici l'été, il avait développé un télégraphe musical à pleine octave, grâce auquel il pouvait jouer des sons sur une membrane faite d'une cuvette en métal en pressant les touches du clavier.

Émetteur

Récepteur

Le télégraphe musical était une nouveauté sans valeur commerciale évidente. Mais Gray comprit que la possibilité de transmettre des sons de tonalités différentes par un seul fil lui offrait deux opportunités. Avec un émetteur de construction différente, capable de capter le son de l'air, il pouvait créer un télégraphe vocal. Avec un autre récepteur, capable de séparer le signal combiné en composants, il pouvait faire un télégraphe harmonique – c'est-à-dire, un télégraphe multiplexé basé sur le son. Il décida de se concentrer sur la seconde option, car l'industrie télégraphique avait des demandes évidentes. Il confirma son choix après avoir entendu parler du téléphone de Reis, qui semblait n'être qu'un simple jouet philosophique.

Le récepteur du télégraphe harmonique de Gray était fabriqué à partir d'un ensemble d'électromagnets, couplés à des bandes métalliques. Chaque bande était accordée à une fréquence spécifique et produisait un son lorsque l'émetteur lui correspondait. L'émetteur fonctionnait selon le même principe que le télégraphe musical.

Gray améliora son appareil pendant deux ans et l'emporta à une exposition. L'événement était officiellement nommé «Exposition internationale des arts, des produits industriels et des ressources du sol et des mines». C'était la première exposition mondiale organisée aux États-Unis, et elle coïncidait avec la célébration du centenaire de la nation, pour laquelle la soi-disant «Exposition du centenaire» était présentée. Elle se tenait à Philadelphie durant l'été 1876. Là, Gray démontra la connexion «octuple» (c'est-à-dire la transmission de huit messages simultanément) sur une ligne télégraphique spécialement préparée depuis New York. Cette réalisation fut hautement appréciée par les juges de l'exposition, mais fut bientôt éclipsée par un événement encore plus étonnant.

Edison

William Orton, président de Western Union, apprit assez rapidement les progrès de Gray, ce qui le fit beaucoup s'inquiéter. Dans le meilleur des cas, le succès de Gray se traduirait par une licence de brevet très coûteuse. Dans le pire des cas, le brevet de Gray deviendrait la base de la création d'une entreprise concurrente qui minerait le monopole de Western Union.

C'est pourquoi, en juillet 1875, Orton a sorti un atout de sa manche, à savoir Thomas Edison. Edison a grandi aux côtés du télégraphe, a passé plusieurs années en tant qu'opérateur de télégraphe, puis est devenu inventeur. Son plus grand triomphe à l'époque était la communication quadruplex, réalisée avec l'argent de Western Union l'année précédente. Orton espérait maintenant qu'il améliorerait son invention et surpasserait ce que Gray avait réussi. Il a fourni à Edison une description du téléphone de Reis ; Edison a également étudié le travail de Helmholtz, récemment traduit en anglais.

Edison était à son apogée, et des idées innovantes jaillissaient de lui comme des étincelles d'une enclume. L'année suivante, il a présenté deux approches différentes du télégraphe acoustique - la première ressemblait au télégraphe de Gray et utilisait des diapasons ou des languettes vibrantes pour créer ou percevoir la fréquence souhaitée. Edison n'a pas réussi à faire fonctionner un tel appareil à un niveau acceptable.

La seconde approche, qu'il a appelée « émetteur acoustique », était complètement différente. Au lieu d'utiliser des languettes vibrantes pour transmettre différentes fréquences, il les utilisait pour transmettre des impulsions à des intervalles variés. Il partageait l'utilisation des fils entre émetteurs dans le temps, plutôt que selon la fréquence. Cela nécessitait une synchronisation parfaite des vibrations dans chaque paire émetteur-récepteur, afin que les signaux ne se chevauchent pas. En août 1876, sur ce principe, il avait un quadruplex opérationnel, bien qu'à une distance de plus de 100 miles le signal devenait inutile. Il avait aussi des idées pour améliorer le téléphone de Reis, qu'il a temporairement mises de côté.

Puis Edison a entendu parler de la sensation créée à l'Exposition Centenaire à Philadelphie par un homme nommé Bell.

Bell

Alexander Graham Bell Il est né à Édimbourg, en Écosse, et a grandi à Londres sous la tutelle attentive de son grand-père. Comme Grey et Edison, dans sa jeunesse, il a manifesté un intérêt pour le télégraphe, mais a ensuite suivi les traces de son père et de son grand-père, faisant de la parole humaine sa principale passion. Son grand-père, Alexander, s'est fait un nom sur scène, puis a enseigné l'art oratoire. Son père, Alexander Melville, était également enseignant et a même conçu et publié un système phonétique qu'il a nommé « parole visible ». Le jeune Alexander (Alec, comme on l'appelait dans la famille) a choisi d'enseigner aux sourds.

À la fin des années 1860, il étudiait l'anatomie et la physiologie au University College de Londres. Une étudiante, Marie Eccleston, avec qui il devait se marier, était dans sa classe. Mais ensuite, il a renoncé à la fois à ses études et à l'amour. Ses deux frères sont morts de tuberculose, et le père d'Alec a exigé qu'il émigre avec le reste de la famille vers le Nouveau Monde pour préserver la santé de son fils unique. Bell a obtempéré, bien qu'il se soit rebellé et ait protesté contre cela, et il a levé les voiles en 1870.

Après un petit boulot en Ontario, Alexander a, grâce aux relations de son père, trouvé un poste d'enseignant dans une école pour sourds à Boston. Là, les fils de son avenir ont commencé à s'entrelacer.

Tout d'abord, il a eu une élève, Mabel Hubbard, qui avait perdu l'audition à l'âge de cinq ans à cause de la scarlatine. Bell a donné des cours particuliers même après être devenu professeur de physiologie vocale et d'art oratoire à l'Université de Boston, et Mabel faisait partie de ses premières élèves. À l'époque de son apprentissage, elle avait un peu moins de 16 ans, dix ans de moins que Bell, et en quelques mois, il est tombé amoureux de cette fille. Nous reviendrons à son histoire.

En 1872, Bell raviva son intérêt pour la télégraphie. Quelques années auparavant, alors qu'il était à Londres, Bell avait entendu parler des expériences de Helmholtz. Mais Bell avait mal compris la réalisation de Helmholtz, pensant que celui-ci avait non seulement créé mais aussi transmis des sons complexes à l'aide de l'électricité. Ainsi, Bell se passionna pour le télégraphe harmonique – l'utilisation conjointe d'un fil par plusieurs signaux transmettant à différentes fréquences. Peut-être inspiré par la nouvelle que Western Union avait acquis l'idée du télégraphe duplex de Joseph Stearns, son compatriote de Boston, Bell réévalua ses idées et, comme Edison et Gray, commença à essayer de les mettre en œuvre.

Un jour, en visite chez Mabel, il a touché le second fil de son destin – debout près du piano, il a montré à sa famille un tour qu'il avait appris dans sa jeunesse. Si l'on chante une note pure dans le piano, la corde correspondante vibre et la reproduit en réponse. Il expliqua au père de Mabel qu'un signal télégraphique réglé pourrait atteindre le même effet et expliqua comment cela pourrait être utilisé en télégraphie multiplexe. Et Bell ne trouva pas d'auditeur mieux accoutumé à son histoire : celui-ci résonnait de joie et comprit immédiatement l'idée principale : « l'air est le même pour tous et un seul fil suffit », c'est-à-dire que la propagation ondulatoire du courant dans un fil peut en miniature reproduire la propagation dans l'air des ondes générées par un son complexe. L'auditeur de Bell était Gardiner Hubbard.

Téléphone

Et maintenant, l'histoire devient très compliquée, si bien que j'ai peur d'ennuyer mes lecteurs. J'essaierai de suivre les grandes tendances sans m'enliser dans les détails.

Bell, soutenu par Hubbard et le père d'un autre de ses étudiants, travaillait assidûment sur le télégraphe harmonique, sans révéler ses succès. Il alternait un travail acharné avec des périodes de repos, lorsque sa santé le trahissait, tout en essayant d'accomplir ses obligations universitaires, de promouvoir le système de « parole visible » de son père et de travailler comme tuteur. Il engagea un nouvel assistant, Thomas Watson, un mécanicien expérimenté de l'atelier mécanique de Boston, Charles Williams – là où se rassemblaient des personnes passionnées par l'électricité. Hubbard mettait Bell sous pression, n'hésitant pas à utiliser la main de sa fille comme incitation, refusant de la marier tant que Bell n'améliorait pas son télégraphe.

L'été 1874, lors d'un séjour près de la maison familiale en Ontario, Bell eut une révélation. Plusieurs idées qui existaient dans son subconscient se sont unies en une seule – le téléphone. Ses pensées ont été influencées en grande partie par le phonoautographe – le premier appareil d'enregistrement sonore au monde, qui dessinait des ondes sonores sur du verre noirci. Cela a convaincu Bell que tout son, quelle que soit sa complexité, pouvait être réduit à des mouvements de points dans l'espace, comme le mouvement du courant à travers un fil. Nous n'entrerons pas dans les détails techniques, car ils ne concernent pas les téléphones réellement créés et leur utilité pratique est douteuse. Mais ils ont orienté la pensée de Bell dans une nouvelle direction.

Un croquis du concept de la version originale du téléphone de Bell avec des « harmoniques » (qui ne fut pas construit)

Bell mit cette idée de côté pendant un temps, espérant, comme ses partenaires s'y attendaient, se concentrer sur la création d'un télégraphe harmonique.

Mais la routine de l'ajustement précis des instruments l'ennuya rapidement, et son cœur, fatigué par les nombreux obstacles pratiques entre le prototype fonctionnel et un système pratique, penchait de plus en plus vers le téléphone. La voix humaine était sa première passion. À l'été 1875, il découvrit que des lames vibrantes pouvaient non seulement fermer et ouvrir rapidement un circuit comme une clé de télégraphe, mais aussi créer un courant ondulant continu en se déplaçant dans un champ magnétique. Il expliqua son idée de téléphone à Watson, et ensemble, ils construisirent le premier modèle de téléphone sur ce principe – un diaphragme vibrant dans le champ d'un électro-aimant excitait un courant ondulant dans le circuit du magnétisme. Cet appareil était capable de transmettre certains sons atténués de la voix. Hubbard n'était pas impressionné par l'appareil et ordonna à Bell de revenir à des tâches plus concrètes.

Le téléphone rudimentaire « pendule » de Bell de l'été 1875

Mais Bell a cependant convaincu Hubbard et les autres partenaires que l'idée devait être brevetée, car elle pourrait être utilisée dans la télégraphie multiplex. Et si une demande de brevet devait être déposée, personne n'interdirait de mentionner dans celle-ci la possibilité d'utiliser l'appareil pour les communications vocales. Ensuite, en janvier, Bell a ajouté à l'ébauche du brevet un nouveau mécanisme de génération de courant ondulant : la résistance variable. Il voulait relier une membrane vibrant, captant le son, à un contact en platine qui s'abaissait et se relevait d'un récipient contenant de l'acide, où se trouvait un autre contact immobile. Lorsque le contact mobile plongait plus profondément, la surface en contact avec l'acide augmentait, ce qui réduisait la résistance du courant passant entre les contacts - et vice versa.

Ébauche de Bell du concept de transmetteur à résistance variable liquide

Sachant que Gray était sur les talons de Bell, Hubbard a déposé une demande de brevet pour le courant ondulant au bureau des brevets le matin du 14 février, sans attendre la confirmation finale de Bell. Et dans l'après-midi de ce même jour, l'avocat de Gray est arrivé avec son brevet. Celui-ci contenait également une proposition de génération de courant ondulant à l'aide d'une résistance variable liquide. Il mentionnait aussi les possibilités d'application de l'invention tant pour le télégraphe que pour la transmission de la voix. Mais il était trop tard, tardant quelques heures pour empêcher le brevet de Bell. Si l'ordre d'arrivée avait été différent, il aurait fallu organiser de longues auditions sur les priorités avant l'octroi du brevet. En conséquence, le 7 mars, Bell a reçu le brevet numéro 174 465, « Améliorations en télégraphie », qui a posé la pierre angulaire de la domination future du système de Bell.

Mais dans cette histoire dramatique, l'ironie n'a pas manqué. Car le 14 février 1876, ni Bell ni Gray n'avaient construit de modèle fonctionnel de téléphone. Personne n'a même essayé de le faire, sauf pour une brève tentative de Bell en juillet dernier, où il n'y avait aucune résistance variable. Par conséquent, il ne faut pas considérer les brevets comme des jalons dans l'histoire de la technologie. Ce moment critique dans le développement de la téléphonie en tant qu'entreprise commerciale était pratiquement sans rapport avec le téléphone en tant qu'appareil.

Ce n'est qu'après l'envoi du brevet que Bell et Watson ont eu la possibilité de revenir au téléphone, malgré les demandes constantes de Hubbard de poursuivre le travail sur le télégraphe multiplex. Bell et Watson ont essayé pendant plusieurs mois de faire fonctionner l'idée d'une résistance variable liquide, et le téléphone construit sur ce principe a été utilisé pour transmettre la célèbre phrase : « M. Watson, venez ici, je veux vous voir ».

Mais les inventeurs rencontraient constamment des problèmes de fiabilité avec ces transmetteurs. C'est pourquoi Bell et Watson ont commencé à travailler sur de nouveaux transmetteurs utilisant le principe du magnéto, avec lequel ils expérimentaient pendant l'été 1875 – en utilisant le mouvement d'une membrane dans un champ magnétique pour exciter directement un courant. L'avantage était sa simplicité et sa fiabilité. Le inconvénient était que la faible puissance du signal téléphonique était due aux vibrations de l'air créées par la voix de l'orateur. Cela était limitant pour la distance de fonctionnement efficace du transmetteur magnéto. Dans un appareil à résistance variable, la voix modulait le courant généré par la batterie, qui pouvait être rendu aussi puissant que nécessaire.

Les nouveaux magnéto fonctionnaient beaucoup mieux que ceux de l'été précédent, et Gardiner a décidé qu'il pouvait y avoir quelque chose dans l'idée du téléphone. Parmi d'autres distractions, il faisait partie du comité de l'éducation et des foires scientifiques du Massachusetts pour l'Exposition du Centenaire à venir. Il a utilisé son influence pour donner à Bell une place à l'exposition et au concours où les juges évaluaient les inventions électriques.

Transmetteur-magnéto de Bell/Watson. La membrane métallique vibrante D se déplace dans le champ magnétique de l'aimant H et excite un courant dans le circuit

Récepteur

Les juges sont arrivés chez Bell immédiatement après avoir examiné le télégraphe harmonique de Gray. Il les avait laissés près du récepteur et s'était éloigné vers l'un des transmetteurs, situé à cent mètres plus loin dans la galerie. Les interlocuteurs de Bell ont été stupéfaits d'entendre son chant et ses mots sortant de la petite boîte métallique. L'un des juges était un compatriote de Bell, écossais. William Thomson (à qui on a plus tard accordé le titre de Lord Kelvin). Il courut avec enthousiasme au bout de la salle vers Bell pour lui faire part de ses paroles, et plus tard déclara que le téléphone était « la chose la plus incroyable qu'il ait vue en Amérique ». L'empereur du Brésil était également présent, qui d'abord mit la boîte à son oreille, puis se leva de sa chaise en s'écriant : « J'entends, j'entends ! »

Le tumulte déclenché par Bell lors de l'exposition poussa Edison à se pencher sur ses idées antérieures de transmission téléphonique. Il se jeta immédiatement sur le principal inconvénient de l'appareil de Bell – le pauvre émetteur à magneto. Grâce à ses expériences avec le quadriplex, il savait que la résistance de la poudre de charbon changeait avec la pression. Après de nombreuses expériences avec différentes configurations, il développa un émetteur à résistance variable fonctionnant selon ce principe. Au lieu d'un contact mouvant dans un liquide, les ondes de pression de la voix du locuteur compressaient une « touche » de charbon, modifiant sa résistance, et donc la force du courant dans le circuit. C'était beaucoup plus fiable et plus simple à réaliser que les émetteurs liquides conçus par Bell et Gray, et constitua une contribution décisive au succès à long terme du téléphone.

Mais Bell a tout de même été le premier à réaliser le téléphone, malgré les évidents avantages en termes d'expérience et de compétences détenus par ses concurrents. Il a été le premier non pas parce qu'une illumination l'avait frappé, illumination à laquelle d'autres n'étaient pas parvenus – ils avaient aussi pensé au téléphone, mais l'avaient jugé insignifiant par rapport à un télégraphe amélioré. Bell a été le premier parce qu'il préférait la voix humaine au télégraphe, au point de résister à la volonté de ses partenaires jusqu'à ce qu'il puisse prouver la viabilité de son téléphone.

Qu'en est-il du télégraphe harmonique, pour lequel Gray, Edison et Bell ont dépensé tant d'efforts et de réflexions ? Pour l'instant, rien n'a abouti. Maintenir les vibrateurs mécaniques aux deux extrémités du câble parfaitement accordés s'est avéré très difficile, et personne ne savait comment amplifier le signal combiné pour qu'il fonctionne sur de longues distances. Ce n'est que vers le milieu du XXe siècle, après que les technologies électriques, débutées avec la radio, aient permis de créer un réglage précis des fréquences et un amplificateur à faible bruit, que l'idée d'imposer de multiples signaux pour les transmettre par un seul câble est devenue réalité.

L'adieu à Bell

Malgré le succès du téléphone à l'exposition, Hubbard n'était pas intéressé par la construction d'un système téléphonique. L'hiver suivant, il proposa à William Orton, le président de Western Union, d'acheter tous les droits sur le téléphone selon le brevet de Bell pour 100 000 $. Orton refusa, influencé par une combinaison de ressentiment envers Hubbard et ses projets de télégraphe postal, de confiance en lui et des travaux d'Edison sur le téléphone, ainsi que de la conviction que le téléphone signifiait très peu par rapport au télégraphe. D'autres tentatives de vendre l'idée du téléphone échouèrent, principalement à cause de la peur des énormes dépenses liées à d'éventuels litiges sur les droits de brevet en cas de commercialisation. Ainsi, en juillet 1877, Bell et ses partenaires fondèrent la Bell Telephone Company pour organiser le service téléphonique par eux-mêmes. Ce même mois, Bell épousa enfin Mabel Gardiner dans la maison de sa famille, devenant suffisamment prospère pour obtenir la bénédiction de son père.

Alec avec sa femme Mabel et deux enfants survivants - deux de ses fils sont morts en bas âge (vers 1885)

L'année suivante, Orton changea son approche du téléphone et créa sa propre entreprise, American Speaking Telephone Company, espérant que les brevets d'Edison, de Gray et d'autres protégeraient l'entreprise des attaques juridiques de Bell. Cela est devenu une menace mortelle pour les intérêts de Bell. Western Union avait deux avantages majeurs. Tout d'abord, des moyens financiers considérables. L'entreprise de Bell avait besoin d'argent, car elle louait son équipement à ses clients, ce qui nécessitait plusieurs mois pour rentabiliser cet investissement. Deuxièmement, l'accès à l'émetteur amélioré d'Edison. Quiconque comparait son émetteur avec celui de Bell ne pouvait que relever la meilleure clarté et le volume de la voix du premier. Bell n'avait d'autre choix que de poursuivre son concurrent en justice pour violation de brevet.

Si Western Union avait eu des droits indiscutables sur l'unique émetteur de haute qualité disponible, elle aurait eu un puissant moyen de négociation. Mais l'équipe de Bell déterra un brevet antérieur sur un dispositif similaire, obtenu par un émigrant allemand Emil Berliner, et l'acquit. Ce n'est que des années plus tard, après de nombreuses batailles juridiques, que le brevet d'Edison fut reconnu comme prioritaire. Voyant que le litige n'aboutissait pas, en novembre 1879, Western Union accepta de céder tous les droits de brevet sur le téléphone, l'équipement et la base d'abonnés existants (55 000 personnes) à l'entreprise de Bell. En échange, ils demandèrent seulement 20 % des revenus de location des téléphones pour les 17 années suivantes, ainsi que de ne pas s'immiscer dans le secteur du télégraphe.

L'entreprise de Bell remplaça rapidement les appareils de Bell par des modèles améliorés, d'abord basés sur le brevet de Berliner, puis sur les brevets acquis auprès de Western Union. Au moment où le procès prit fin, l'activité principale de Bell était de témoigner lors des litiges sur les brevets, qui étaient nombreux. En 1881, il se retire complètement des affaires. À l'instar de Morse, et contrairement à Edison, il n'était pas un créateur de systèmes. Theodore Vail, un directeur énergique que Gardiner avait recruté depuis le service postal, prit les rênes de l'entreprise et la mena à une position dominante dans le pays.

À l'origine, le réseau téléphonique ne s'est pas développé de la même manière que le télégraphe. Ce dernier s'est développé par bonds d'un centre commercial à un autre, parcourant jusqu'à 150 km à la fois, en cherchant des points de haute concentration de clients précieux, puis en complétant le réseau avec des connexions vers des marchés locaux moins importants. Les réseaux téléphoniques se formaient comme des cristaux à partir de petits points de croissance, de plusieurs clients regroupés de manière indépendante dans chaque ville et ses environs, et lentement, au fil des décennies, s'unissaient en structures régionales et nationales.

Il y avait deux obstacles à la téléphonie à grande échelle. Premièrement, il y avait le problème de la distance. Même avec des émetteurs à résistance variable, conçus sur la base de l'idée d'Edison, la portée du télégraphe et du téléphone était incomparable. Le signal plus complexe du téléphone était plus sujet au bruit, et les propriétés électriques des courants fluctuants étaient moins bien comprises que celles du courant continu utilisé dans le télégraphe.

Deuxièmement, il y avait le problème de la communication. Le téléphone de Bell était un dispositif de communication un à un, il pouvait connecter deux points avec un seul fil. Pour le télégraphe, ce n'était pas un problème. Un bureau pouvait servir de nombreux clients, et les messages pouvaient être facilement redirigés depuis le bureau central sur une autre ligne. Mais il n'y avait pas de moyen simple de transférer une conversation téléphonique. Dans la première version du téléphone, les tiers ne pouvaient rejoindre les deux personnes en conversation que par ce qu'on appellerait plus tard un « téléphone couplé ». C'est-à-dire, si tous les appareils des abonnés étaient reliés à une seule ligne, chacun d'eux pouvait parler (ou écouter) avec les autres.

Nous reviendrons sur le problème de la distance en temps voulu. Dans de la partie suivante nous explorerons le problème des connexions et ses conséquences qui ont eu un impact sur le développement des relais.

Que lire

• Robert V. Bruce, Bell : Alexander Graham Bell et la Conquête de la Solitude (1973)
• David A. Hounshell, « Elisha Gray et le téléphone : sur les inconvénients d'être un expert », Technology and Culture (1975).
• Paul Israel, Edison : Une Vie d'Invention (1998)
• George B. Prescott, Le Téléphone Parlant, Phonographe Parlant et Autres Nouveautés (1878)

Source : habr.com