Ostali članci u seriji:
- Povijest releja
- Povijest elektroničkih računala
- Povijest tranzistora
- Povijest interneta
Telefon se pojavio slučajno. Ako zahvaljujući stoljetnom istraživanju mogućnosti prijenosa poruka putem elektriciteta, telefon su ljudi otkrili dok su tražili poboljšani telegraf. Stoga je prilično lako odrediti uvjerljiv, iako ne posve neosporan, datum izuma telefona – godine stote obljetnice osnivanja SAD-a, 1876.
I ne može se reći da telefon nije imao prethodnike. Od 1830. godine znanstvenici su istraživali načine pretvaranja zvuka u električni signal, i elektriciteta u zvuk.
Električni zvuk
Godine 1837 , liječnik i eksperimentator na području elektromagnetizma iz Massachusettsa, naišao je na neobičnu pojavu. Smjestio je izolirani spiralni vodič između krajeva stalnog magneta, a zatim svaki od krajeva vodiča uronio u posude s živom, povezane s baterijom. Svaki put kada je prekidao ili zatvarao krug, podižući kraj vodiča iz posude ili ga spuštajući u nju, magnet je ispuštao zvuk, čujan na udaljenosti od metra. Page je to nazvao galvanističkom muzikom i pretpostavio da je sve posljedica „molekularnog nered'' koji se javlja u magnetu. Page je pokrenuo val istraživanja posvećenih dva aspekta ovog otkrića: neobičnoj osobini metalnih materijala da mijenjaju oblik pri magnetizaciji, i očiglednijem generiranju zvuka elektrictetom.
Zanima nas posebno dva istraživanja. Prvo je proveo Johann Philipp Reis. Reis je podučavao matematiku i prirodne znanosti učenike u Garnierovom institutu blizu Frankfurta, ali je u slobodno vrijeme istraživao električne pojave. Do tog vremena, nekoliko električara već je stvorilo nove varijante galvanističke muzike, ali je Reis prvi ovladao alkemijom dvostrukog pretvaranja zvuka u elektricitet i obrnuto.
Reis je shvatio da dijafragma, nalik ljudskoj bubnji, može prilikom vibracija zatvoriti i otvoriti električni krug. Prvi prototip uređaja „telephon“ [„daljgovoritelj“], napravljen 1860. godine, sastojao se od drvenog „uva“ s napetom membranom, izrađenom od svinjskog mjehura. Na donjem dijelu membrane bio je priključen pločasti elektrod, koji je prilikom vibracija otvarao i zatvarao krug s baterijom. Prijemnik je bila zavojnica od žice namotane oko igle za pletenje, fiksirane na violini. Kućište violine pojačavalo je vibracije promjenjive igle, kada se ona naizmjenično magnetizirala i demagnetizirala.
Kasniji model telefona Reisa
Reis je smišljao brojne nadogradnje za rani prototip, i zajedno s drugim eksperimentatorima otkrio je da ako pjeva ili hums nečemu, preneseni zvuk ostaje prepoznatljiv. Riječi su se teže razlikovale, i često su bile iskrivljene i postajale nerazumljive. U mnogim izvještajima o uspješnom prijenosu glasa korištene su uobičajene fraze kao što su „dobro jutro“ i „kako si“, a njih je bilo lako pogoditi. Glavni problem ostao je u tome što je Reisov predajnik samo otvarao i zatvarao krug, ali nije regulirao jačinu zvuka. Kao rezultat toga, mogla se prenositi samo frekvencija s fiksnom amplitudom, što nije moglo imitirati sve nijanse ljudskog glasa.
Reis je smatrao da njegova djela trebaju biti priznata kao znanstvena, ali to nikada nije postigao. Njegov uređaj bio je popularna atrakcija u znanstvenoj eliti, a kopije su se pojavljivale u većini centara te elite: u Parizu, Londonu, Washingtonu. No, njegov znanstveni rad odbio je časopis profesora Poggendorffa „Annalen der Physik“ [„Annali fizike“] – jedan od najstarijih znanstvenih časopisa i najutjecajniji časopis tog vremena. Pokušaji Reisa da reklamira telefon putem telegrafskih kompanija također su propali. Bolovao je od tuberkuloze, a pogoršanje bolesti onemogućilo mu je daljnja ozbiljna istraživanja. Na kraju, 1873. godine, bolest mu je oduzela život i ambicije. I to nije zadnji put da će ta bolest spriječiti razvoj povijesti telefona.
Dok je Reis unapređivao svoj telefon, završavao je posljednje detalje svog plodnog istraživanja slušne fiziologije: „Pouka o slušnim osjetilima kao fiziološkoj osnovi za teoriju glazbe“ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], objavljenog 1862. godine. Helmholtz, tada profesor na Sveučilištu u Heidelbergu, bio je div znanosti 19. stoljeća, radeći na fiziologiji vida, elektrodinamici, termodinamici itd.
Rad Helmholtz-a samo se usputno dotiče naše povijesti, ali bilo bi šteta propuštati ga. U „Pouci o slušnim osjetilima“ Helmholtz je učinio za glazbu ono što je Newton učinio za svjetlost – pokazao je kako se naizgled jedinstveno iskustvo može razložiti na sastavne dijelove. Dokazao je da razlike u tonovima, od violine do fagota, proizlaze samo iz razlika u relativnoj snazi njihovih viših tonova (tonova na dvostrukoj, trostrukoj itd. frekvenciji u odnosu na osnovnu notu). No za našu priču najzanimljivije u njegovom radu leži u izvanrednom instrumentu koji je razvio za demonstraciju:
Varijanta Helmholtz-ovog sintisajzera
Prvi uređaj Helmholtz naručio je u radionici u Kölnu. Jednostavno rečeno, bio je to sintisajzer sposoban proizvoditi zvukove na temelju kompozicije jednostavnih tonova. Njegova najizvanrednija mogućnost bila je neshvatljiva sposobnost reprodukcije samoglasnika, koje su svi navikli čuti samo dolazeće iz ljudskih usta.
Sintisajzer je radio na osnovi tonova glavnog kamertona, vibrirajući na osnovnoj noti, zatvarajući i otvarajući krug, uranjajući platinski kabel u posudu s živom. Osam magnetiziranih kamertona, od kojih je svaki vibrirao sa svojim višim tonom, počivao je između krajeva elektromagneta povezanog s krugom. Svako zatvaranje kruga uključilo bi elektromagnete i održavalo kamertone u vibrirajućem stanju. Pored svakog kamertona nalazio se cilindrični rezonator sposoban pojačati njegovo zujanje do čujne razine. U uobičajenim uvjetima poklopac na rezonatoru bio je zatvoren, prigušivši zvuk kamertona. Ako se poklopac pomakne, mogao se čuti taj viši ton, a na taj način „svirati“ zvuk cijevi, klavira ili samoglasnika „o“.
Ovaj uređaj igrat će malu ulogu u stvaranju nove vrste telefona.
Harmonijski telegraf
Jedna od mamaca za izumitelje u drugoj polovici XIX stoljeća bio je multitelegraf. Što više telegrafskih signala je bilo moguće smjestiti u jedan kabel, to je bila veća učinkovitost telegrafske mreže. Do početka 1870-ih poznato je bilo nekoliko različitih metoda organizacije duplex telegrafije (istovremena slanje dva signala u suprotnim smjerovima). Ubrzo nakon toga, Tomás Edison ih je poboljšao stvaranjem quadruplexa, kombinirajući duplex i diplex (istovremeni prijenos dva signala u jednom smjeru), čime se kabel mogao koristiti četiri puta učinkovitije.
Ali, je li bilo moguće dodatno povećati broj signala? Organizirati neki oktopleks, ili čak više? To što su zvučni valovi mogli biti pretvoreni u električni tok i obrnuto, pružalo je zanimljivu mogućnost. Što ako bismo koristili tonove različitih visina za stvaranje akustičnog, harmonijskog ili, poetično rečeno, muzičkog telegraf? Ako se fizičke vibracije različitih frekvencija mogu pretvoriti u električne, a zatim ih ponovno razdvojiti na izvorne frekvencije s druge strane, tada bismo mogli slati istovremeno mnoge signale bez međusobnih smetnji. Zvuk bi tada bio samo sredstvo za postizanje cilja, posredni medij koji stvara tokove kako bi nekoliko signala moglo postojati u jednom kabelu. Radi jednostavnosti, ovu ću koncept nazvati harmonijskim telegrafom, iako su u to vrijeme korišteni različiti varijante termina.
Postojao je više od jednog načina za stvaranje multiplex signala. U Francuskoj [po njemu je jedinica brzine simbola - baud / napomena prev.] do 1874. godine izumio je stroj s rotirajućim razdjelnikom, koji je alternativno prikupljao signale s nekoliko telegrafski odašiljača. Danas bismo to nazvali multiplexom prema vremenskom razdvajanju, a ne prema frekvencijama. No, ovaj pristup imao je nedostatak - ne bi doveo do stvaranja telefonije.
Do tada je u američkoj telegrapskoj industriji dominirala Western Union, koja se formirala 1850-ih u pokušaju da eliminiše neugodnu konkurenciju među nekoliko velikih telegraph kompanija – do pojave antimonopolskog zakonodavstva bilo je moguće nesmetano koristiti takva objašnjenja za opravdanje sličnih spajanja. Jedan od likova naše priče opisao je to kao "verovatno najveću korporaciju koja je ikada postojala." Imajući hiljade kilometara žica i trošeći ogromna sredstva na izgradnju i održavanje mreža, Western Union je s velikim interesovanjem pratila razvijanje multiplex telegraphy.
Drugi igrač je čekao na proboje u telegrapskoj industriji. , bostonski advokat i preduzetnik, bio je jedan od glavnih zagovornika prebacivanja američkog telegrapha pod kontrolu federalne vlade. Hubbard je verovao da telegrami mogu koštati koliko i pisma, i bio je odlučan da osujeći, po njegovom mišljenju, ciničnu i iznudašku monopolu Western Uniona. Hubbardov zakonodavni predlog nije predlagao potpuno nacionalizovanje postojećih telegrapskih kompanija, kao što su učinile gotovo sve evropske države, već bi uspostavio državnu telegrapsku službu pod okriljem poštanskog ministarstva. Ali rezultat bi verovatno bio isti, i Western Union bi napustila ovaj posao. Do sredine 1870-ih, napredak zakona je stagnirao, ali Hubbard je bio uveren da bi kontrola nad kritičnim novim telegrapskim patentom mogla da mu da prednost za guranje njegovog predloga u Kongresu.
Gardiner Green Hubbard
U SAD-u su se formirali dva jedinstvena faktora: prvo, kontinentna razmera Western Union. Nijedna evropska telegrapska organizacija nije imala takve produžene linije, a samim tim ni razloga za razvoj multiplex telegraphy. Drugo, otvoreno je pitanje kontrole vlade nad telegrapom. Poslednja evropska tvrđava bila je Britanija, koja je nacionalizovala telegraph 1870. godine. Nakon toga, nigde osim u SAD-u nije ostalo mesta gde se ukazivala privlačna perspektiva za tehnološki proboj i rušenje monopola. Možda je zbog toga veći deo rada na harmonijskom telegraphu sproveden u SAD-u.
Na nagradu su se u glavnom natjecala trojica. Dvojica od njih su već bila istaknuta izumitelja – i . Treći je bio profesor retorike i nastavnik za gluhe po prezimenu Bell.
Gray
Elisha Gray je odrastao na farmi u Ohiju. Kao i mnogi njegovi suvremenici, u adolescenciji se igrao s telegrafijom, ali u dobi od 12 godina, kada mu je otac umro, počeo je tražiti zanimanje koje bi mu moglo osigurati egzistenciju. Neko vrijeme bio je šegrt kovača, zatim brodograditelj, a sa 22 godine saznao je da može dobiti obrazovanje na Oberlinskom koledžu, ne prekidajući rad u drvenoj industriji. Nakon pet godina školovanja, uronio je u karijeru izumitelja u području telegrafije. Njegov prvi patent bio je samopodesivi relej, koji je koristio drugi elektromagnet umjesto opruge koja bi vraćala jezgru, eliminirajući potrebu za podešavanjem osjetljivosti releja u skladu s jačinom struje u krugu.
Elisha Gray, oko 1878. godine.
Do 1870. godine već je bio partner u tvrtki koja je proizvodila električnu opremu i radio je kao glavni inženjer. Godine 1872. godine on i njegov partner preselili su tvrtku u Chicago i preimenovali je u Western Electric Manufacturing Company. Ubrzo je Western Electric postala glavni dobavljač telegrafskih uređaja za Western Union. Na kraju će ostaviti značajan trag u povijesti telefonije.
Početkom 1874. godine Gray je čuo čudan zvuk iz svoje kupaonice. Zvučao je kao zavijanje vibrirajućeg reotoma, samo mnogo glasnije. Reotom (doslovno 'prekinivač struje') bio je dobro poznat električni uređaj koji je koristio metalni jezičak za brzo razdvajanje i spajanje strujnog kruga. Zavirio je u kupaonicu i vidio svog sina kako drži indukcijsku zavojnicu povezanu s reotomom, a drugom rukom trlja cinkov premaz kade koja je brujala istom frekvencijom. Gray, zainteresiran za nove mogućnosti, odmaknuo se od svakodnevnog posla u Western Electric kako bi se ponovno posvetio izumiteljstvu. Do ljeta je razvio muzički telegraf punih oktava, uz pomoć kojeg su se mogli reproducirati zvukovi na dijafragmi koja je bila izrađena od metalnog korita, pritiskajući tipke na klavijaturi.
Transmitter
Receiver
Muzikalni telegraf bio je novost bez očite komercijalne vrijednosti. No, Grey je shvatio da mogućnost prijenosa zvukova različitih tonova kroz jedan kabel daje dvije mogućnosti. S prijemnikom druge konstrukcije, sposobnim da hvata zvuk iz zraka, mogao bi se stvoriti glasovni telegraf. S drugim prijemnikom, koji bi mogao razdvojiti kombinirani signal na komponente, mogao bi se napraviti harmonijski telegraf – odnosno, multiplexni telegraf zasnovan na zvuku. Odlučio se koncentrirati na drugu opciju, jer su u telegrafnoj industriji postojali očiti zahtjevi. Potvrdio je svoj izbor kada je saznao za telefon Reisa, koji se, činilo se, nije osim kao jednostavna filozofska igračka.
Prijemnik harmonijskog telegrafa Grey je izradio od skupa elektromagneta povezanih s metalnim trakama. Svaka traka bila je podešena na određenu frekvenciju i oglašavala se kada bi se na prijemniku pritisnula odgovarajuća tipka. Prijenosnik je radio na istom principu kao i muzikalni telegraf.
Grey je poboljšavao svoja uređaja sljedeće dvije godine i odvezao ga na izložbu. Službeno, događaj se zvao «». To je bila prva svjetska izložba održana u SAD-u i poklopila se s proslavom stote godišnjice nacije, zbog čega je tamo predstavljena tzv. «Stogodišnja izložba». Održavala se u Philadelphiji ljetos 1876. godine. Tamo je Grey demonstrirao «oktupleksno» spajanje (tj. prijenos osam poruka istovremeno) na posebno pripremljenoj telegrafnoj liniji iz New Yorka. Ovaj uspjeh dobio je visoke ocjene sudaca izložbe, ali ga je ubrzo zasjenilo još veće čudo.
Edison
, predsjednik Western Uniona, prilično brzo saznao o napretku Greya, što ga je natjeralo da se ozbiljno zabrine. U najboljem slučaju, u slučaju uspjeha Greya, situacija će se pretvoriti u vrlo skupo licenciranje patenta. U najgorem slučaju, patent Greya postat će osnova za stvaranje konkurentske tvrtke koja će potresti dominaciju Western Uniona.
Stoga, u srpnju 1875. godine, Orton je izvadio asa iz rukava, a to je bio Thomas Edison. Edison je odrastao uz telegrafiju, proveo nekoliko godina kao telegrafski operater, a zatim postao izumitelj. Njegov najveći trijumf u to vrijeme bila je kvadrupleksna veza, stvorena uz novac Western Uniona godinu dana ranije. Sada je Orton nadao se da će poboljšati svoje izume i nadmašiti ono što je uspjelo Grayu. Dao je Edisonu opis Reesovog telefona; također je Edison proučavao rad Helmholtza, nedavno preveden na engleski.
Edison je bio na vrhuncu forme, a inovativne ideje su se nizale iz njega poput iskri s nakovnja. U sljedećoj godini predstavio je dva različita pristupa akustičnom telegrafu – prvi je bio sličan Grayevom telegrafu i koristio je zvučne toni ili vibrirajuće jezičke za stvaranje ili percepciju potrebne frekvencije. Edisonu nije uspjelo natjerati takav uređaj da radi na prihvatljivoj razini.
Drugi pristup, koji je nazvao 'akustičkim odašiljačem', bio je potpuno drugačiji. Umjesto da koristi vibrirajuće jezičke za prijenos različitih frekvencija, koristio ih je za prijenos impulsa s različitim intervalima. Dijelio je korištenje žice između odašiljača po vremenu, a ne po frekvenciji. To je zahtijevalo savršenu sinkronizaciju vibracija u svakom paru prijemnik-odašiljač, kako se signali ne bi preklapanje. Do kolovoza 1876. godine, na ovoj je osnovi radila njegova kvadrupleksna veza, iako je na udaljenosti većoj od 100 milja signal postajao beskoristan. Imao je i ideje za poboljšanje Reesovog telefona koje je privremeno odložio.
A tada je Edison čuo za senzaciju koju je izazvao čovjek po imenu Bell na Stogodišnjoj izložbi u Philadelphiji.
Bell
rođen je u Edinburgu, Škotska, a odrastao je u Londonu pod budnim okom svog djeda. Kao Gray i Edison, u mladosti je izrazio zanimanje za telegraf, ali je potom krenuo stopama svog oca i djeda, odabirom ljudski govor za svoju glavnu strast. Njegov djed, Aleksandar, stekao je ime na pozornici, a zatim je počeo podučavati umjetnost govora. Otac, Aleksandar Melvile, također je bio učitelj i čak je razvio i objavio fonetski sustav koji je nazvao "vidljivim govorom". Mlađi Aleksandar (Aleks, kako su ga zvali u obitelji), izabrao je da se bavi poučavanjem gluhih govoru.
Do kraja 1860-ih bavio se anatomijom i fiziologijom na University Collegeu u Londonu. Zajedno s njim studirala je studentica Mari Ecleston, s kojom se planirao oženiti. No potom se odriče i studija i ljubavi. Dva njegova brata umrla su od tuberkuloze, a otac Aleka zahtijevao je da on zajedno s ostatkom obitelji emigrira u Novi Svijet kako bi zaštitio zdravlje jedinog sina. Bell je poslušao, iako se tome opirao i ogorčeno prihvaćao, i isplovio je 1870. godine.
Nakon kratke poslove u Ontariju, Aleksandar je zahvaljujući vezama svog oca pronašao posao učitelja škole za gluhe u Bostonu. Tamo su se počeli tkati konci njegove budućnosti.
Prvo je imao učenicu Maybelle Hubbard, koja je izgubila sluh u petoj godini zbog škrlatinke. Bell je podučavao privatno čak i nakon što je postao profesor vokalne fiziologije i umjetnosti govora na Sveučilištu u Bostonu, a Maybelle je bila jedna od njegovih prvih učenica. Tijekom poučavanja imala je nešto manje od 16 godina, deset godina manje od Bella, a za nekoliko mjeseci zaljubio se u tu djevojku. Ponovo ćemo se vratiti na njezinu priču.
Godine 1872. Bell je ponovno oživio svoj interes za telegrafiju. Nekoliko godina ranije, dok je bio u Londonu, Bell je saznao o pokusima Helmholtza. Međutim, Bell je pogrešno razumio Helmholtzovo postignuće, misleći da je on ne samo stvorio, nego i prenio složene zvukove pomoću električne energije. Tako je Bell postao opsjednut harmonijskim telegrafom - zajedničkom upotrebom žice s nekoliko signala koji se prenose na nekoliko frekvencija. Moguće, inspiriran viješću da je Western Union kupio ideju duple telegrafije od Josepha Stearnsa, njegovog zemljaka iz Bostona, Bell je preispitao svoje ideje i, poput Edisona i Graya, počeo se truditi da ih realizira.
Jednom prilikom, dok je bio kod Mabel, dotaknuo je drugu nit svoje sudbine - stojeći pored klavira, pokazao je njezinoj obitelji trik kojeg se naučio u mladosti. Ako se u klaviru otpjeva čista nota, tada će odgovarajuća žica zazvoniti i odgovoriti vam. Ispričao je Mabelinom ocu da može postići isti učinak s podešenim telegrafski signalom i objasnio kako se to može iskoristiti u multiplex telegrafiji. A Bell nije mogao naći bolje slušatelje za svoju priču: rezonirali su s radošću i odmah shvatili glavnu misao: „zrak je za sve isti, a potrebna je samo jedna žica“, to jest, valno širenje struje u žici može u minijaturi oponašati širenje valova u zraku, uzrokovanih složenim zvukom. Bellov slušatelj bio je Gardiner Hubbard.
Telefon
I sada postaje jako zbunjujuće, tako da se bojim iskušati strpljenje čitatelja. Pokušat ću pratiti glavne tendencije, ne zaplićući se u detalje.
Bell, potpomognut Hubbardom i ocem još jednog od svojih studenata, marljivo je radio na harmonijskom telegrafu, ne otkrivajući svoje uspjehe. Žestok rad izmjenjivao je s razdobljima odmora kada mu je zdravlje zakazalo, pokušavajući u isto vrijeme obavljati svoje sveučilišne obaveze, promovirati sustav „vidljive govora“ svog oca i raditi kao tutor. Unajmio je novog asistenta, , iskusnog mehaničara iz bostonske mehaničke radionice Charlesa Williamsa - tamo su se okupljali zaljubljenici u električnost. Hubbard je pritisnuo Bella, čak je koristio ruku svoje kćeri kao motivaciju, odbijajući je udati dok Bell ne usavrši svoj telegraf.
Ljeta 1874. godine, tijekom odmora nedaleko od obiteljskog doma u Ontariju, Bellu je sinula inspiracija. Nekoliko misli, koje su postojale u njegovoj podsvijesti, spojile su se u jednu - telefon. Na njegove misli značajno su utjecale – prvo svjetsko uređaj za snimanje zvuka, koji je crtao zvučne valove na dimnjaku. To je uvjerilo Bella da se zvuk bilo koje složenosti može svesti na pokrete točke u prostoru, poput kretanja struje kroz žicu. Tehničke detalje nećemo razmatrati, jer nisu relevantni za stvarne telefone, a praktičnost njihove primjene je upitna. No, oni su usmjerili Bellovo razmišljanje u novom pravcu.
Skica koncepta izvorne verzije Bellovog telefona s 'harmonicima' (nije izgrađeno)
Bell je na neko vrijeme odložio tu ideju kako bi, kako su od njega očekivali partneri, nastavio raditi na stvaranju harmonijskog telegrafa.
No, rutina preciznog podešavanja alata ubrzo mu je dosadila, a njegovo srce, umorno od brojnih praktičnih prepreka koje su stajale na putu od radnog prototipa do praktičnog sustava, sve više se okretalo prema telefonu. Ljudski glas bio je njegova prva strast. Ljeta 1875. godine otkrio je da vibrirajući jezičci ne samo da mogu brzo zatvoriti i otvoriti krug poput ključa telegrafa, već i stvarati kontinuirani valni tok dok se kreću u magnetskom polju. Ispričao je svoju ideju telefona Watsonu, i zajedno su izgradili prvi model telefona na takvom principu – vibrirajuća dijafragma u polju elektromagneta uzrokovala je valni tok u magnetnom krugu. Ovaj uređaj mogao je prenositi određene tihu zvučne tonove. Hubbard nije bio impresioniran uređajem i naredio je Bellu da se vrati stvarnim zadacima.
Rudimentarni telefon-'viseći' Bell iz ljeta 1875. godine
No Bell je ipak uvjerio Hubbarda i ostale suradnike da bi ideju trebali patentirati, jer se može koristiti u multiplex telegraphy. I ako se već podnosi prijava za patent, nitko ne može zabraniti spominjanje mogućnosti korištenja uređaja za glasovne komunikacije. U siječnju je Bell dodao svojstvima nacrtu patenta novi mehanizam generacije valnog toka: promjenjivi otpor. Htio je spojiti vibrirajuću dijafragmu koja preuzima zvuk s platinastim kontaktom koji se spuštao i uzdizao iz posude s kiselinom, u kojoj se nalazio drugi, nepomični kontakt. Kada se pokretni kontakt dublje uronio, površina koja je kontaktirala s kiselinom udvostručila bi se, smanjujući otpor struji koja teče između kontakata - i obrnuto.
Bellov nacrt koncepta odašiljača s tekućim promjenjivim otporom
Hubbard, znajući da Gray pritisne na Bellove pete, poslao je prijavu za patent valnog toka patentnom uredu 14. veljače ujutro, ne čekajući konačnu potvrdu od Bella. A toga dana popodne je stigao Grayev odvjetnik s njegovim patentom. U njemu je također bila navedena ideja generacije valnog toka pomoću tekućeg promjenjivog otpora. Također su bile spomenute mogućnosti primjene izuma za telegrafske i glasovne prijenose. No, stigao je nekoliko sati kasnije da spriječi Bellov patent. Da je redoslijed bio drugačiji, tada bi se prije izdavanja dozvole za patent trebali održati dugi postupci o prioritetima. Kao rezultat toga, 7. ožujka Bell je dobio patent pod brojem 174 465, "Poboljšanja u telegraphi", što je postavilo kamen temeljac buduće dominacije Bellovog sustava.
No, u ovoj dramatičnoj priči nije bilo bez ironije. Naime, 14. veljače 1876. godine ni Bell ni Gray nisu imali funkcionalni model telefona. Nitko nije niti pokušao to učiniti, osim kratkog Bellovog pokušaja u srpnju prošle godine, u kojem nije bilo nikakvog promjenjivog otpora. Stoga se patenti ne bi trebali smatrati prekretnicama u povijesti tehnologije. Ovaj kritični trenutak u razvoju telefonije kao poslovnog poduhvata praktički nije bio povezan s telefonom kao uređajem.
Tek nakon slanja patenta Bell i Watson su imali mogućnost vratiti se telefonu, unatoč kontinuiranim zahtjevima Hubbarda da nastave raditi na multiplex telegrapu. Bell i Watson su nekoliko mjeseci pokušavali aktivirati ideju o tekućem varijabilnom otporu, a telefon temeljen na tom principu korišten je za prijenos poznate fraze: „Gospodine Watson, priđite ovamo, želim da vas vidim.“
No, izumitelji su se stalno suočavali s problemima u vezi pouzdanosti tih prijenosnika. Stoga su Bell i Watson počeli raditi na novim prijenosnicima, koristeći princip magneto, s kojim su eksperimentirali tijekom ljeta 1875. – koristeći kretanje dijafragme u magnetskom polju za izravno uzbuđivanje struje. Prednost su bile jednostavnost i pouzdanost. Nedostatak je bila činjenica da je mala snaga telefonskog signala bila posljedica vibracija zraka koje je stvarao glas govornika. To je ograničavalo učinkovitu radnu udaljenost magneto prijenosnika. A kod uređaja s varijabilnim otporom glas je modulirao struju koju je stvarala baterija, koju se moglo učiniti koliko god snažnom.
Novi magneto su radili mnogo bolje nego oni prošlog ljeta, a Gardiner je odlučio da ideja telefona ipak može imati nekog smisla. Uz ostale zabave sudjelovao je u odboru za obrazovanje i znanstvene izložbe u Massachusettsu na nadolazećoj Stogodišnjoj izložbi. Iskoristio je svoj utjecaj da Bellu omogući mjesto na izložbi i na natjecanju gdje su suci ocjenjivali električne izume.
Bell/Watson magneto prijenosnik. Vibrirajuća metalna dijafragma D se kreće u magnetskom polju magneta H i uzbuđuje struju u krugu.
Receiver
Suci su došli do Bella odmah nakon što su proučili harmonijski telegraf Greya. Ostavio ih je kod prijemnika i otišao do jednog od prijenosnika smještenih stotinu metara dalje u galeriji. Bellovi sugovornici su bili zapanjeni čuvši njegov pjev i riječi koje su dolazile iz male metalne kutije. Među sucima bio je i Bellov zemljak, Škot. (koji je kasnije dobio titulu lord Kelvin). U radosnoj uzbuđenosti potrčao je do drugog kraja sale prema Bellu da mu javi da je čuo njegove reči, a kasnije je izjavio da je telefon "najneverovatnija stvar koju je video u Americi". Tamo je bio prisutan i car Brazila, koji je prvo pritisnuo kutiju uz uho, a zatim je skočio sa stolice povikujući: "Čujem, čujem!"
Hlađenje koje je Bell izazvao na izložbi nateralo je Edisona da se pozabavi svojim prethodnim idejama o telefonskoj transmisiji. Odmah je napao glavnu manu Bellovog uređaja – slabi magneto predajnik. Iz svojih eksperimenata sa kvadrupleksom znao je da se otpor ugljenog praha menja s promenom pritiska. Nakon niza eksperimenata s raznim konfiguracijama, razvio je predajnik promenljivog otpora koji je radio na tom principu. Umesto pokretne tečnosti, talas pritiska glasa govornika je kompresovao ugljenu "dugmad", menjajući njen otpor, a samim tim i jačinu struje u kolu. To je bilo mnogo pouzdanije i jednostavnije za sprovesti od tečnih predajnika koje su zamislili Bell i Gray, a postalo je ključni doprinos dugoročnom uspehu telefona.
Ipak, Bell je prvi napravio telefon, uprkos očiglednim prednostima koje su njegovi konkurenti imali u iskustvu i veštinama. Bio je prvi ne zato što je imao prosvetljenje do kojeg drugi nisu došli – i oni su smislili telefon, ali su ga smatrali nebitnim u poređenju sa poboljšanim telegrafom. Bell je bio prvi zato što mu se dopadao ljudski glas više od telegrafa, toliko da se odupirao želji svojih partnera dok nije uspeo da dokaže funkcionalnost svog telefona.
A što je s harmonijskim telegrafom, na kojem su Grey, Edison i Bell potrošili toliko truda i ideja? Do sada ništa. Održati mehaničke vibratore na oba kraja žice savršeno podešenima pokazalo se vrlo teškim, a nitko nije znao kako pojačati kombinirani signal da bi radio na velikim udaljenostima. Tek bliže sredini 20. stoljeća, nakon što su električne tehnologije, započete radijem, omogućile precizno podešavanje frekvencija i pojačanje s niskim razinom buke, ideja o preklapanju više signala za prijenos jednim žicom postala je stvarnost.
Zadnje zbogom Bellu
Unatoč uspjehu telefona na izložbi, Hubbard nije bio zainteresiran za izgradnju telefonskog sustava. Sljedeće zime ponudio je Williamu Ortonu, predsjedniku Western Uniona, da otkupi sve pravo na telefon prema Bellovom patentu za 100.000 dolara. Orton je odbio, pod utjecajem kombinacije neugodnosti prema Hubbardu i njegovim shemama s poštanskim telegrafom, sigurnosti u vlastite sposobnosti i Edisonovog rada na telefonu, kao i vjerovanja da telefon nije imao mnogo značaja u usporedbi s telegrafom. Druge pokušaje prodaje telefonske ideje nisu pratili uspjeh, najviše zbog strahova od ogromnih troškova pravnih sporova oko prava na patent u slučaju komercijalizacije. Stoga su u srpnju 1877. Bell i njegovi partneri osnovali Bell Telephone Company kako bi samostalno organizirali telefonsku uslugu. U istom mjesecu Bell se konačno oženio s Mabel Gardiner u kući njezine obitelji, postavši dovoljno uspješan da dobije blagoslov njezina oca.
Alec sa suprugom Mabel i dvoje preživjele djece – dvojica njegovih sinova umrla su u dojenčadi (oko 1885. godine)
Sljedeće godine Orton je promijenio svoj pristup telefonu i osnovao svoju tvrtku, American Speaking Telephone Company, nadajući se da će patenti Edisona, Gray-a i drugih zaštititi tvrtku od pravnih napada Bell-a. Postala je smrtonosna prijetnja interesima Bella. Western Union je imao dvije glavne prednosti. Prvo, velika financijska sredstva. Bellova tvrtka trebala je novac, jer je iznajmljivala opremu svojim korisnicima, zbog čega je bilo potrebno mnogo mjeseci da se isplati. Drugo, pristup poboljšanom prijemniku Edisona. Svako ko je usporedio njegov prijemnik s uređajem Bella nije mogao ne primijetiti bolju jasnoću i glasnoću glasa kod prvog. Bellova tvrtka nije imala drugog izbora nego tužiti konkurenta, podnoseći tužbu za kršenje patenta.
Da je Western Union imao nedvosmislena prava na jedini dostupni visokokvalitetni prijemnik, imao bi moćan alat za postizanje dogovora. No Bellov tim otkrio je prethodni patent sličnog uređaja, koji je dobio njemački emigrant , i otkupio ga. Tek nakon mnogih godina pravnih bitaka patentu Edisona priznata je prioritet. Vidjevši da spor ne donosi uspjeh, u novembru 1879. Western Union pristao je prenijeti sva patentna prava na telefon, opremu i bazu postojećih korisnika (55 000 ljudi) firmi Bell. U zamjenu su tražili samo 20% od najma telefona u sljedećih 17 godina, kao i da Bell ne ulazi u telegrapski posao.
Bellova tvrtka brzo je zamijenila Bellove uređaje poboljšanim modelima, temeljima najprije na patentu Berliner-a, a zatim – na patentima pribavljenim od Western Union-a. Do trenutka kada je parnica završila, Bellova glavna aktivnost bila je davanje svjedočanstava na patentnim parnicama, kojih je bilo više nego dovoljno. Do 1881. potpuno se povukao iz poslova. Kao Morse, a za razliku od Edisona, nije bio kreator sustava. Theodore Vail, energični menadžer kojeg je Gardiner preuzeo iz poštanske službe, uzeo je tvrtku u svoje ruke i doveo je do dominantne pozicije u zemlji.
Izvorno, telefonska mreža nije se razvijala kao telegrafska. Posljednja se razvijala skokovima od jednog komercijalnog centra do drugog, prelazeći po 150 km odjednom, tražeći točke najveće koncentracije cijenjenih klijenata, a tek zatim dopunjujući mrežu vezama s manje velikim lokalnim tržištima. Telefonske mreže rasle su poput kristala iz malih točaka rasta, iz nekoliko klijenata smještenih u neovisnim skupinama u svakom gradu i okolici, polako, tijekom desetljeća, sjedinjavale su se u regionalne i nacionalne strukture.
Dva su bila prepreka za masovnu telefoniju. Prvo, postojala je problem udaljenosti. Čak i s pojačanim odašiljačima promjenljive otpornosti, stvorenim na temelju Edisonske ideje, domet rada telegrafa i telefona bio je nesrazmjerno različit. Složeniji signal telefona bio je više podložan šumu, a električne osobine fluktuirajućih struja bile su manje poznate od osobina istosmjerne struje korištene u telegrafu.
Drugo, postojala je problem komunikacije. Bellov telefon bio je uređaj za komunikaciju jedan na jedan, mogao je povezati dvije točke s jednim žicom. Za telegraf to nije bio problem. Jedan ured mogao je opsluživati brojne klijente, a poruke su se lako mogle preusmjeriti iz središnjeg ureda preko druge linije. Ali nije bilo jednostavnog načina za prijenos telefonskog razgovora. U prvoj verziji implementacije telefona treće i daljnje osobe mogle su se spojiti s dvijema osobama koje su razgovarale samo preko onoga što će kasnije nazvati „spojenim telefonom“. Odnosno, ako su svi uređaji pretplatnika bili povezani na jednu liniju, svatko od njih mogao je razgovarati (ili prisluškivati) s ostalima.
O problemu udaljenosti ćemo se vratiti na vrijeme. U prolazit ćemo kroz problem veza i njezine posljedice koje su utjecale na razvoj releja.
Što čitati
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray and the Telephone: On the Disadvantages of Being an Expert”, Technology and Culture (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Izvor: habr.com
