Ostali članci u seriji:
- Povijest releja
- Povijest elektroničkih računala
- Povijest tranzistora
- povijest interneta
Slučajno se pojavio telefon. Ako Zahvaljujući stoljetnom istraživanju mogućnosti prijenosa poruka pomoću električne energije, ljudi su slučajno naišli na telefon u potrazi za poboljšanim telegrafom. Stoga je prilično lako odrediti vjerojatan, iako ne posve siguran, datum izuma telefona - stogodišnjica osnutka Sjedinjenih Država, 1876.
I ne može se reći da telefon nije imao prethodnike. Od 1830. znanstvenici istraživači traže načine za pretvaranje zvuka u elektricitet, a elektriciteta u zvuk.
Električni zvuk
U 1837 godine , liječnik i eksperimentator na području elektromagnetizma iz Massachusettsa, slučajno je naišao na neobičan fenomen. Postavio je izoliranu spiralnu žicu između krajeva trajnog magneta, a zatim je svaki kraj žice stavio u posudu sa živom spojenu na bateriju. Svaki put kad bi otvorio ili zatvorio strujni krug, podigao kraj žice iz posude ili je ondje spustio, magnet je emitirao zvuk koji se mogao čuti s udaljenosti od jednog metra. Page je to nazvao galvanskom glazbom i sugerirao da se radi o "molekularnom poremećaju" koji se javlja u magnetu. Page je pokrenuo val istraživanja dvaju aspekata ovog otkrića: neobično svojstvo metalnih materijala da mijenjaju oblik kada su magnetizirani i očitije stvaranje zvuka pomoću elektriciteta.
Posebno su nam zanimljiva dva istraživanja. Prvim je dirigirao Johann Philipp Reis. Reis je podučavao matematiku i prirodne nauke školarcima na institutu Garnier u blizini Frankfurta, ali se u slobodno vrijeme bavio istraživanjem elektrotehnike. Do tada je nekoliko električara već stvorilo nove verzije galvanske glazbe, no Reis je prvi ovladao alkemijom dvosmjernog prevođenja zvuka u elektricitet i obrnuto.
Reis je shvatio da dijafragma, nalik ljudskom bubnjiću, može zatvarati i otvarati električni krug kada vibrira. Prvi prototip telefonskog uređaja, izgrađen 1860. godine, sastojao se od uha izrezbarenog od drveta preko kojeg je bila nategnuta opna od svinjskog mjehura. Na dnu membrane bila je pričvršćena platinska elektroda koja je vibrirajući otvarala i zatvarala krug s baterijom. Prijemnik je bio namotaj žice omotan oko igle za pletenje pričvršćene na violinu. Tijelo violine pojačavalo je vibracije igle koja je mijenjala oblik dok je bila naizmjenično magnetizirana i demagnetizirana.
Zadnji model telefona Reis
Reis je smislio mnoga poboljšanja ranog prototipa i zajedno s drugim eksperimentatorima otkrio je da ako nešto pjevate ili pjevušite u njega, zvuk koji se prenosi ostaje prepoznatljiv. Riječi su bile teže razlikovati, a često su postajale iskrivljene i nerazumljive. Mnoge glasovne uspješne poruke koristile su uobičajene izraze kao što su "dobro jutro" i "kako si" i bilo ih je lako pogoditi. Glavni problem ostao je taj što je Reisov odašiljač samo otvarao i zatvarao krug, ali nije regulirao jačinu zvuka. Kao rezultat toga, mogla se odašiljati samo frekvencija s fiksnom amplitudom, a to nije moglo simulirati sve suptilnosti ljudskog glasa.
Reis je smatrao da njegov rad treba biti priznat od strane nauke, ali to nikada nije postigao. Njegov je uređaj bio popularna zanimljivost među znanstvenom elitom, a kopije su se pojavile u većini središta te elite: u Parizu, Londonu, Washingtonu. No, njegov znanstveni rad odbio je časopis profesora Poggendorffa Annalen der Physik [Ljetopis fizike], jedan od najstarijih znanstvenih časopisa i najutjecajniji časopis tog vremena. Raceovi pokušaji reklamiranja telefona kod tvrtki za telefoniranje također su propali. Bolovao je od tuberkuloze, a pogoršanje bolesti onemogućilo mu je daljnja ozbiljnija istraživanja. Zbog toga mu je 1873. bolest oduzela život i ambicije. I ovo neće biti posljednji put da će ova bolest spriječiti razvoj povijesti telefona.
Dok je Race poboljšavao svoj telefon, dovršavao je svoju temeljnu studiju slušne fiziologije: “Doktrina slušnih osjeta kao fiziološke osnove za teoriju glazbe” [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], objavljena 1862. Helmholtz, tadašnji profesor na Sveučilištu u Heidelbergu, bio je velikan znanosti u XNUMX. stoljeću, baveći se fiziologijom vida, elektrodinamikom, termodinamikom itd.
Helmholtzovo djelo samo se kratko odnosi na našu povijest, ali bila bi šteta propustiti ga. U Doktrini slušnih osjeta, Helmholtz je učinio za glazbu ono što je Newton učinio za svjetlo - pokazao je kako se naizgled jedan osjet može rastaviti na sastavne dijelove. Dokazao je da razlike u tonovima, od violine do fagota, proizlaze samo iz razlike u relativnoj snazi njihovih prizvuka (tonovi na dvostrukim, trostrukim itd. frekvencijama u odnosu na osnovnu notu). Ali za našu priču, najzanimljivija stvar o njegovom radu leži u izvanrednom alatu koji je razvio za demonstraciju:
Helmholtz varijanta sintisajzera
Helmholtz je naručio prvi uređaj iz radionice u Kölnu. Jednostavno rečeno, bio je to sintesajzer sposoban proizvoditi zvukove temeljene na kompoziciji jednostavnih tonova. Njegova najnevjerojatnija sposobnost bila je neobjašnjiva sposobnost reprodukcije samoglasnika za koje su svi bili navikli čuti da dolaze samo iz ljudskih usta.
Sintesajzer je radio od udara glavne vilice za ugađanje, koja je vibrirala na osnovnoj noti, zatvarajući i otvarajući krug, uranjajući platinastu žicu u posudu sa živom. Osam magnetiziranih viljuški za ugađanje, od kojih je svaka vibrirala svojim prizvukom, nalazilo se između krajeva elektromagneta spojenog na strujni krug. Svako zatvaranje kruga uključivalo je elektromagnete i držalo vilice za ugađanje u vibrirajućem stanju. Uz svaku vilicu za ugađanje nalazio se cilindrični rezonator koji je mogao pojačati njezino zujanje do razine čujnosti. U normalnom stanju, poklopac na rezonatoru bio je zatvoren i prigušivao je zvuk vilice za ugađanje. Ako pomaknete poklopac u stranu, možete čuti ovaj prizvuk, te tako “svirati” zvuk trube, klavira ili samoglasnika “o”.
Ovaj uređaj će igrati malu ulogu u stvaranju nove vrste telefona.
Harmonijski telegraf
Jedan od mamaca za izumitelje druge polovice 1870. stoljeća bio je multitelegraf. Što se više telegrafskih signala može strpati u jednu žicu, veća je učinkovitost telegrafske mreže. Do ranih XNUMX-ih bilo je poznato nekoliko različitih metoda dvostruke telegrafije (slanje dva signala u suprotnim smjerovima u isto vrijeme). Ubrzo nakon toga, Thomas Edison ih je poboljšao stvorivši quadruplex, kombinirajući duplex i diplex (odnos dva signala u jednom smjeru u isto vrijeme), tako da se ta žica mogla koristiti četiri puta učinkovitije.
Ali može li se broj signala dodatno povećati? Organizirati nekakav octoruplex, ili čak i više? Činjenica da se zvučni valovi mogu pretvoriti u električnu struju i natrag nudila je zanimljivu mogućnost. Što ako bismo upotrijebili tonove različitih visina kako bismo stvorili akustični, harmonijski ili, poetski rečeno, glazbeni telegraf? Kad bi se fizičke vibracije različitih frekvencija mogle pretvoriti u električne vibracije i zatim ponovno sastaviti u njihove izvorne frekvencije na drugoj strani, tada bi bilo moguće slati mnogo signala istovremeno bez međusobnih smetnji. Sam zvuk tada bi bio samo sredstvo za postizanje cilja, posredni medij koji stvara struje tako da nekoliko signala može postojati u jednoj žici. Radi jednostavnosti, ovaj ću koncept nazivati harmonijskim telegrafom, iako su se u to vrijeme koristile različite varijacije termina.
Ovo nije bio jedini način stvaranja multipleksiranih signala. U Francuskoj [po kojem je jedinica simboličke brzine dobila naziv - baud / cca. prev.] do 1874. smislio je stroj s rotirajućim razdjelnikom koji je naizmjenično skupljao signale s nekoliko telegrafskih odašiljača. Danas bismo to nazvali multipleksom podijeljenim po vremenu, a ne po frekvenciji. Ali ovaj pristup imao je nedostatak - nije doveo do stvaranja telefonije.
Do tada je američkom telegrafijom dominirao Western Union, koji je osnovan 1850-ih u pokušaju eliminiranja nepovoljne konkurencije između nekoliko velikih telegrafskih kompanija - objašnjenje koje se lako moglo upotrijebiti za opravdanje takvih spajanja prije pojave antimonopolskih zakona. Jedan od likova u našoj priči opisao ju je kao "vjerojatno najveću korporaciju koja je ikada postojala." S tisućama kilometara žica i trošenjem ogromnih količina novca na izgradnju i održavanje mreža, Western Union je s velikim zanimanjem pratio razvoj na području multipleksne telegrafije.
Još je jedan igrač također čekao proboj u telegrafskom poslu. , bostonski odvjetnik i poduzetnik, bio je jedan od vodećih zagovornika stavljanja američkog telegrafa pod kontrolu savezne vlade. Hubbard je vjerovao da telegrami mogu biti jeftini kao i pisma, te je bio odlučan potkopati ono što je smatrao ciničnim i iznuđivačkim monopolom Western Uniona. Hubbardov prijedlog zakona nije predlagao potpunu nacionalizaciju postojećih telegrafskih kompanija, kao što su učinile gotovo sve europske sile, već bi uspostavio telegrafsku službu koju sponzorira vlada pod pokroviteljstvom Odjela za poštu. Ali rezultat bi najvjerojatnije bio isti i Western Union bi napustio ovaj posao. Do sredine 1870-ih napredak u zakonodavstvu je zastao, ali Hubbard je bio uvjeren da bi mu kontrola kritičnog novog telegrafskog patenta mogla dati prednost u proguravanju njegovog prijedloga kroz Kongres.
Gardiner Green Hubbard
Dva su jedinstvena čimbenika u Sjedinjenim Državama: prvo, kontinentalna razmjera Western Uniona. Nijedna europska telegrafska organizacija nije imala tako duge linije, pa stoga nije bilo razloga za razvoj multipleksne telegrafije. Drugo, postoji otvoreno pitanje vladine kontrole nad telegrafom. Posljednje europsko uporište bila je Britanija, koja je nacionalizirala telegraf 1870. godine. Nakon toga više nije bilo mjesta osim Sjedinjenih Država gdje se nazirala primamljiva perspektiva tehnološkog iskoraka i potkopavanja monopola. Možda je zbog toga većina rada na harmoničnom telegrafu obavljena u Sjedinjenim Državama.
Za nagradu su bila uglavnom tri pretendenta. Dvojica od njih već su bili časni izumitelji - и . Treći je bio profesor retorike i učitelj gluhih po imenu Bell.
Sivo
Elisha Gray odrasla je na farmi u Ohiju. Kao i mnogi njegovi suvremenici, kao tinejdžer igrao se telegrafijom, ali u dobi od 12 godina, kada mu je otac umro, počeo je tražiti zanimanje koje bi ga moglo poduprijeti. Neko je vrijeme šegrtovao kao kovač, zatim kao brodski tesar, au 22. godini saznao je da se može školovati na koledžu Oberlin dok još radi kao stolar. Nakon pet godina studija zaronio je u karijeru izumitelja na polju telegrafije. Njegov prvi patent bio je samopodešavajući relej, koji je korištenjem drugog elektromagneta umjesto opruge za vraćanje armature eliminirao potrebu za podešavanjem osjetljivosti releja ovisno o jakosti struje u strujnom krugu.
Elisha Gray, ca. 1878
Do 1870. već je bio partner u poduzeću za proizvodnju električne opreme i tamo radio kao glavni inženjer. Godine 1872. on i njegov partner preselili su tvrtku u Chicago i preimenovali je u Western Electric Manufacturing Company. Western Electric je ubrzo postao glavni dobavljač telegrafske opreme za Western Union. Time će ostaviti zamjetan trag u povijesti telefonije.
Početkom 1874., Gray je čuo neobičan zvuk koji je dolazio iz njegove kupaonice. Zvučalo je poput zavijanja vibrirajućeg reotoma, samo mnogo jače. Reotome (doslovno "razbijač toka") bio je dobro poznati električni uređaj koji je koristio metalni jezičak za brzo otvaranje i zatvaranje kruga. Gledajući u kupaonicu, Gray je vidio svog sina kako u jednoj ruci drži indukcijski svitak spojen na reotom, a drugom rukom trlja pocinčani premaz kade koja je brujala istom frekvencijom. Gray, zaintrigiran mogućnostima, napustio je svoj svakodnevni posao u Western Electricu i vratio se izumiteljstvu. Do ljeta je razvio glazbeni telegraf pune oktave, s kojim je mogao svirati zvukove na dijafragmi napravljenoj od metalne posude pritiskom na tipke tipkovnice.
Odašiljač
Prijamnik
Glazbeni telegraf bio je novost bez očite komercijalne vrijednosti. Ali Gray je shvatio da mu mogućnost prijenosa zvukova različitih tonova preko jedne žice daje dvije mogućnosti. S odašiljačem drugačijeg dizajna, sposobnim uhvatiti zvuk iz zraka, mogao bi se stvoriti glasovni telegraf. S drugim prijamnikom koji je mogao razdvojiti kombinirani signal na njegove komponente, bilo je moguće napraviti harmonijsku telegrafiju - odnosno multipleksnu telegrafiju temeljenu na zvuku. Odlučio se usredotočiti na drugu opciju, budući da je telegrafska industrija imala očite zahtjeve. U svom izboru potvrdio se nakon što je saznao za Raceov telefon, koji se činio kao obična filozofska igračka.
Gray je napravio harmonijski telegrafski prijemnik od skupa elektromagneta spojenih na metalne trake. Svaka traka bila je podešena na određenu frekvenciju i oglašavala se kada se pritisne odgovarajući gumb na odašiljaču. Odašiljač je radio na istom principu kao i glazbeni telegraf.
Gray je tijekom sljedeće dvije godine poboljšao svoj uređaj i odnio ga na izložbu. Službeno se događaj zvao "". Bio je to prvi svjetski sajam koji se održao u Sjedinjenim Američkim Državama, a poklopio se s nacionalnim obilježavanjem stote obljetnice, pa je stoga predstavljen tzv. "Stoletna izložba" To se dogodilo u Philadelphiji u ljeto 1876. Tamo je Gray demonstrirao "octruplex" vezu (odnosno prijenos osam poruka istovremeno) na posebno pripremljenoj telegrafskoj liniji iz New Yorka. Ovo postignuće visoko su pohvalili suci izložbe, ali ga je ubrzo zasjenilo još veće čudo.
Edison
, predsjednik Western Uniona, brzo je saznao za Grayev napredak, što ga je činilo vrlo nervoznim. U najboljem slučaju, ako Gray uspije, situacija će rezultirati vrlo skupim licenciranjem patenata. U najgorem slučaju, Grayev patent bi postao osnova za stvaranje konkurentske tvrtke koja bi osporila dominaciju Western Uniona.
Tako je u srpnju 1875. Orton izvukao asa iz rukava: Thomasa Edisona. Edison je odrastao uz telegrafiju, proveo je nekoliko godina kao telegrafist, a zatim je postao izumitelj. Njegov najveći trijumf u to vrijeme bila je quadruplex komunikacija, nastala novcem Western Uniona godinu prije. Sada se Orton nadao da će unaprijediti svoj izum i nadmašiti ono što je Gray uspio. Dao je Edisonu opis Raceova telefona; Edison je također proučavao Helmholtzovo djelo, koje je nedavno prevedeno na engleski.
Edison je bio na vrhuncu forme, a inovativne ideje izvirale su iz njega kao iskre iz nakovnja. Sljedeće godine pokazao je dva različita pristupa akustičnoj telegrafiji - prvi je bio sličan Grayevom telegrafu, a koristio je vilice za ugađanje ili vibrirajuće trske za stvaranje ili osjetilo željene frekvencije. Edison nije uspio postići da takav uređaj radi na prihvatljivoj razini.
Drugi pristup, koji je nazvao "akustički odašiljač", bio je potpuno drugačiji. Umjesto da koristi vibrirajuće trske za prijenos različitih frekvencija, koristio ih je za prijenos impulsa u različitim intervalima. Podijelio 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 preklapali. Do kolovoza 1876. imao je quadruplex koji je radio na ovom principu, iako je na udaljenosti većoj od 100 milja signal postao beskoristan. Imao je i ideje za poboljšanje Raceova telefona, koje je privremeno ostavio po strani.
A onda je Edison čuo za senzaciju koju je na Centennial Expositionu u Philadelphiji stvorio čovjek po imenu Bell.
zvono
rođen je u Edinburghu u Škotskoj, a odrastao je u Londonu pod strogim vodstvom svog djeda. Poput Graya i Edisona, i on je kao dječak pokazivao interes za telegraf, ali je potom krenuo stopama svog oca i djeda, izabravši ljudski govor kao svoju glavnu strast. Njegov djed, Alexander, proslavio se na pozornici, a zatim je počeo podučavati govorništvo. Njegov otac, Alexander Melville, također je bio učitelj, pa je čak razvio i objavio fonetski sustav koji je nazvao "vidljivi govor". Mlađi Alexander (Alec, kako su ga zvali u obitelji), za svoje je zanimanje odabrao podučavanje govora gluhima.
Do kasnih 1860-ih studirao je anatomiju i fiziologiju na Sveučilištu u Londonu. S njim je studirala studentica Marie Eccleston, koju je planirao oženiti. Ali tada je napustio i učenje i ljubav. Njegova dva brata umrla su od tuberkuloze, a Alecov otac je zahtijevao da on i njegova preostala obitelj emigriraju u Novi svijet kako bi očuvali zdravlje svog sina jedinca. Bell je poslušao, iako se tome opirao i negodovao, te je isplovio 1870. godine.
Nakon kratkog hakiranja u Ontariju, Alexander je preko očevih veza pronašao posao učitelja u školi za gluhe u Bostonu. Tu su se počele plesti niti njegove budućnosti.
Prvo je imao učenicu, Mabel Hubbard, koja je izgubila sluh u dobi od pet godina zbog šarlaha. Bell je nastavio podučavati privatno i nakon što je postao profesor vokalne fiziologije i govorništva na Sveučilištu u Bostonu, a Mabel je bila među njegovim prvim studentima. U vrijeme treninga imala je nešto manje od 16 godina, deset godina mlađa od Bella, a on se za nekoliko mjeseci zaljubio u tu djevojku. Kasnije ćemo se vratiti na njenu priču.
Godine 1872. Bell je obnovio svoj interes za telegrafiju. Nekoliko godina ranije, dok je još bio u Londonu, Bell je saznao za Helmholtzove eksperimente. No Bell je krivo shvatio Helmholtzovo postignuće, vjerujući da on ne samo da je stvorio, već i da je pomoću struje prenosio složene zvukove. Tako se Bell zainteresirao za harmonijsku telegrafiju - kombiniranu upotrebu žice s nekoliko signala koji se prenose na nekoliko frekvencija. Možda potaknut viješću da je Western Union preuzeo ideju duplex telegrafa od svog kolege Bostonca Josepha Stearnsa, Bell je ponovno razmotrio svoje ideje i, poput Edisona i Graya, počeo ih pokušavati provesti.
Jednog dana, dok je bio u posjetu Mabel, dotakao se druge niti svoje sudbine - stojeći uz klavir, njezinoj je obitelji pokazao trik koji je naučio u mladosti. Ako otpjevate čistu notu na klaviru, odgovarajuća žica će zazvoniti i odsvirati vam je. Rekao je Mabelinu ocu da podešeni telegrafski signal može postići isti učinak i objasnio kako se može koristiti u multipleksnoj telegrafiji. A Bell nije mogao pronaći slušatelja koji je bio bolje usklađen s njegovom pričom: odjeknuo je od radosti i odmah shvatio glavnu ideju: "postoji jedan zrak za sve, a potrebna je samo jedna žica", odnosno širenje vala struje u žica može u minijaturi kopirati širenje valova u zraku koje stvara složeni zvuk. Bellov slušatelj bio je Gardiner Hubbard.
Telefon
A sada priča postaje vrlo konfuzna, pa se bojim iskušati strpljenje čitatelja. Pokušat ću pratiti glavne trendove bez da se zaglavim u detalje.
Bell, uz podršku Hubbarda i otac još jednog od njegovih učenika, marljivo je radio na harmoničnom telegrafu bez objavljivanja svog napretka. Izmjenjivao je bijesan rad s razdobljima odmora kada ga je zdravlje narušavalo, dok je pokušavao ispuniti svoje sveučilišne dužnosti, promovirati očev sustav "vidljivog govora" i raditi kao učitelj. Zaposlio je novog pomoćnika , iskusni mehaničar iz bostonske mehaničke radionice Charlesa Williamsa - tamo su se okupljali ljudi zainteresirani za struju. Hubbard je nagovarao Bella, a nije se sramio čak upotrijebiti ruku svoje kćeri kao poticaj, odbijajući je udati dok Bell ne poboljša svoj telegraf.
U ljeto 1874., dok je bio na odmoru u blizini obiteljske kuće u Ontariju, Bell je doživio prosvetljenje. Nekoliko misli koje su postojale u njegovoj podsvijesti stopilo se u jednu – telefon. Ne manje važno, utjecale su i njegove misli - prvi uređaj za snimanje zvuka na svijetu koji je slikao zvučne valove na dimljenom staklu. To je Bella uvjerilo da se zvuk bilo koje složenosti može svesti na kretanje točke u prostoru, kao što je kretanje struje kroz žicu. Nećemo se zadržavati na tehničkim detaljima, jer oni nemaju nikakve veze sa stvarno stvorenim telefonima i praktičnost njihove upotrebe je upitna. No odveli su Bellovo razmišljanje u novom smjeru.
Konceptna skica originalnog Bell telefona s "harmonicima" (nije izrađen)
Bell je tu ideju na neko vrijeme ostavio po strani kako bi, kako su njegovi partneri od njega očekivali, nastavio s ciljem stvaranja harmonijskog telegrafa.
Ali ubrzo se umorio od rutine finog ugađanja instrumenata, a njegovo je srce, umorno od mnogih praktičnih prepreka koje su stajale na putu od radnog prototipa do praktičnog sustava, sve više gravitiralo prema telefonu. Ljudski glas bio je njegova prva strast. U ljeto 1875. otkrio je da vibrirajuće trske ne samo da mogu brzo zatvarati i otvarati strujni krug na način telegrafskog ključa, već i stvarati kontinuiranu struju nalik valovima dok se kreću u magnetskom polju. Svoju ideju o telefonu ispričao je Watsonu i zajedno su izgradili prvi model telefona na ovom principu - membrana koja je vibrirala u polju elektromagneta pobuđivala je struju sličnu valovima u krugu magneta. Ovaj je uređaj mogao odašiljati određene prigušene glasovne zvukove. Hubbard nije bio impresioniran uređajem i naredio je Bellu da se vrati stvarnim problemima.
Bellov rudimentarni telefon na vješalima iz ljeta 1875
Ali Bell je ipak uvjerio Hubbarda i ostale partnere da bi se ideja trebala patentirati, jer bi se mogla koristiti u multipleksnoj telegrafiji. A ako podnesete zahtjev za patent, nitko vam neće zabraniti da u njemu navedete mogućnost korištenja uređaja za govornu komunikaciju. Zatim je u siječnju Bell nacrtu patenta dodao novi mehanizam za generiranje valne struje: promjenjivi otpor. Želio je spojiti vibrirajuću dijafragmu, koja prima zvuk, s platinastim kontaktom, koji se spuštao i podizao iz posude s kiselinom, u kojoj je bio drugi, nepomični kontakt. Kada je pokretni kontakt dublje tonuo, veća površina je došla u kontakt s kiselinom, što je smanjilo otpor struji koja teče između kontakata - i obrnuto.
Bellova skica koncepta tekućeg transmitera promjenjivog otpora
Hubbard, svjestan da je Gray Bellu za petama, ujutro 14. veljače poslao je aktualnu patentnu prijavu uredu za patente, ne čekajući Bellovu konačnu potvrdu. A poslijepodne istoga dana stigao je Grayev odvjetnik sa svojim patentom. Također je sadržavao prijedlog za generiranje valne struje korištenjem promjenjivog otpora tekućine. Također se spominje mogućnost korištenja izuma i za telegraf i za prijenos glasa. Ali kasnio je nekoliko sati kako bi ometao Bellov patent. Da je redoslijed dolaska bio drugačiji, bilo bi dugotrajno prioritetno ročište prije nego što bi se patent odobrio. Kao rezultat toga, 7. ožujka Bellu je izdan patent broj 174, "Poboljšanja u telegrafiji", koji je postavio kamen temeljac za buduću dominaciju Bellovog sustava.
Ali ova dramatična priča nije bez ironije. Jer 14. veljače 1876. ni Bell ni Gray nisu izradili radni model telefona. Nitko to nije ni pokušao, osim Bellovog kratkog pokušaja prošlog srpnja, u kojem nije bilo promjenjivog otpora. Stoga patente ne treba promatrati kao prekretnice u povijesti tehnologije. Ovaj kritični trenutak u razvoju telefonije kao poslovnog poduzeća nije imao mnogo veze s telefonom kao uređajem.
Tek nakon podnošenja patenta, Bell i Watson su imali priliku vratiti se telefonu, unatoč Hubbardovim stalnim zahtjevima za nastavkom rada na multipleksnom telegrafu. Bell i Watson proveli su nekoliko mjeseci pokušavajući ostvariti ideju o promjenjivom otporu tekućine, a telefon izgrađen na ovom principu korišten je za prijenos poznate rečenice: "Gospodine Watson, dođite ovamo, želim vas vidjeti."
Ali izumitelji su stalno imali problema s pouzdanošću tih odašiljača. Tako su Bell i Watson počeli raditi na novim odašiljačima koristeći princip magneta s kojim su eksperimentirali u ljeto 1875.— koristeći kretanje dijafragme u magnetskom polju za izravno pobuđivanje struje. Prednosti su bile jednostavnost i pouzdanost. Nedostatak je bio što je slaba snaga telefonskog signala bila posljedica vibracija u zraku koje stvara glas govornika. To je ograničilo efektivnu radnu udaljenost magnetskog odašiljača. A u uređaju s promjenjivim otporom, glas je modulirao struju koju je stvorila baterija, koja se mogla učiniti jakom koliko god želite.
Novi magneti radili su puno bolje od onih od prošlog ljeta, a Gardiner je zaključio da bi ipak moglo biti nešto u ideji telefona. Među ostalim aktivnostima, bio je član Odbora za izložbu obrazovanja i znanosti Massachusettsa za predstojeću stotu izložbu. Iskoristio je svoj utjecaj kako bi Bell dobio mjesto na izložbi i natjecanju gdje su suci ocjenjivali električne izume.
Bell/Watson magnetski odašiljač. Vibrirajuća metalna dijafragma D kreće se u magnetskom polju magneta H i pobuđuje struju u krugu
Prijamnik
Suci su došli u Bell odmah nakon proučavanja Grayeva harmonijskog telegrafa. Ostavio ih je kod slušalice i otišao do jednog od odašiljača koji se nalazio stotinjak metara dalje na galeriji. Bellovi sugovornici ostali su zadivljeni kada su ga čuli kako pjeva i riječi izlaze iz male metalne kutije. Jedan od sudaca bio je Bellov sugrađanin Škot (koji je kasnije dobio titulu Lord Kelvin). U radosnom uzbuđenju otrčao je preko hodnika do Bella kako bi mu rekao da je čuo njegove riječi, a kasnije je telefon proglasio "najčudesnijom stvari koju je vidio u Americi". Bio je tu i brazilski car, koji je prvo prislonio kutiju na uho, a zatim skočio sa stolice vičući: “Čujem, čujem!”
Publicitet koji je Bell stvorio na izložbi naveo je Edisona da nastavi sa svojim prethodnim idejama o telefonskom prijenosu. Odmah je napao glavni nedostatak Bellovog uređaja - krhki magnetski odašiljač. Iz svojih eksperimenata s quadruplexom znao je da se otpor kamenca ugljena mijenja s promjenama tlaka. Nakon mnogih eksperimenata s različitim konfiguracijama, razvio je odašiljač promjenjivog otpora koji radi na ovom principu. Umjesto kontakta koji se kreće u tekućini, valovi pritiska govornikovog glasa komprimirali su karbonski "gumb", mijenjajući njegov otpor, a time i snagu struje u krugu. To je bilo mnogo pouzdanije i lakše za implementaciju od tekućih odašiljača koje su osmislili Bell i Gray, te je bio odlučujući doprinos dugoročnom uspjehu telefona.
Ali Bell je ipak bio prvi koji je napravio telefon, unatoč očitim prednostima u iskustvu i vještinama koje su imali njegovi suparnici. Bio je prvi ne zato što je imao uvid do kojeg drugi nisu došli – mislili su i na telefon, ali su ga smatrali beznačajnim u odnosu na poboljšani telegraf. Bell je bio prvi jer je volio ljudski glas više od telegrafa, toliko da se opirao željama svojih partnera dok nije uspio dokazati funkcionalnost svog telefona.
Što je s harmonijskim telegrafom, na koji su Gray, Edison i Bell uložili toliko truda i razmišljanja? Do sada ništa nije uspjelo. Održavanje mehaničkih vibratora na oba kraja žice u savršenom položaju pokazalo se vrlo teškim, a nitko nije znao kako pojačati kombinirani signal da radi na velikim udaljenostima. Tek sredinom 20. stoljeća, nakon što je električna tehnologija, počevši od radija, omogućila precizno podešavanje frekvencije i niskošumno pojačanje, ideja o slaganju više signala za prijenos na jednoj žici postala je stvarnost.
Zbogom Bellu
Unatoč uspjehu telefona na izložbi, Hubbard nije bio zainteresiran za izgradnju telefonskog sustava. Sljedeće zime predložio je Williamu Ortonu, predsjedniku Western Uniona, da kupi sva prava na telefon prema Bellovom patentu za 100 000 dolara. Orton je to odbio, pod utjecajem kombinacije nesklonosti Hubbardu i njegovim shemama poštanskog telegrafa, samopouzdanja i Edisonov rad na telefonu, kao i uvjerenje da telefon, u usporedbi s telegrafom, znači vrlo malo. Ostali pokušaji da se proda ideja o telefonu su propali, uglavnom zbog straha od enormnih troškova sudskih sporova oko patentnih prava ako se komercijalizira. Stoga su u srpnju 1877. Bell i njegovi partneri osnovali Bell Telephone Company kako bi organizirali vlastitu telefonsku službu. Tog istog mjeseca, Bell se konačno oženio s Mabel Gardiner u kući njezine obitelji, postavši dovoljno uspješan da dobije očev blagoslov.
Alec sa suprugom Mabel i dvoje preživjele djece - njegova dva sina umrla su u djetinjstvu (oko 1885.)
Sljedeće godine Orton se predomislio o telefonu i osnovao vlastitu tvrtku, American Speaking Telephone Company, nadajući se da će patenti Edisona, Graya i drugih zaštititi tvrtku od Bellovih pravnih napada. Postala je smrtna prijetnja Bellovim interesima. Western Union je imao dvije glavne prednosti. Prvo, velika financijska sredstva. Bellovoj tvrtki bio je potreban novac jer je iznajmljivala opremu svojim klijentima, što je trajalo mnogo mjeseci da se sama otplati. Drugo, pristup Edisonovom poboljšanom odašiljaču. Svatko tko je usporedio njegov odašiljač s Bellovim uređajem nije mogao ne primijetiti bolju jasnoću i jačinu glasa prvog. Bellova tvrtka nije imala izbora nego tužiti svog konkurenta za kršenje patenta.
Kad bi Western Union imao jasna prava na jedini dostupni odašiljač visoke kvalitete, imao bi snažnu prednost za postizanje sporazuma. Ali Bellov tim otkrio je prethodni patent za sličan uređaj, koji je dobio njemački emigrant , i kupio ga. Tek nakon mnogo godina pravnih bitaka Edisonov patent je dobio prednost. Vidjevši da je postupak bio neuspješan, Western Union je u studenom 1879. pristao prenijeti sva patentna prava na telefon, opremu i postojeću bazu pretplatnika (55 ljudi) na Bellovu tvrtku. U zamjenu su tražili samo 000% telefonskih najmova za sljedećih 20 godina, kao i da se Bell ne miješa u telegrafski posao.
Tvrtka Bell brzo je zamijenila Bellove uređaje poboljšanim modelima temeljenim prvo na Berlinerovom patentu, a zatim na patentima dobivenim od Western Uniona. U vrijeme kad je parnica završila, Bellovo glavno zanimanje bilo je svjedočenje u patentnim parnicama, kojih je bilo mnogo. Do 1881. potpuno se umirovio. Poput Morsea, a za razliku od Edisona, on nije bio kreator sustava. Theodore Vail, energični menadžer kojeg je Gardiner namamio iz poštanske službe, preuzeo je kontrolu nad tvrtkom i doveo je do dominantnog položaja u zemlji.
U početku se telefonska mreža razvijala sasvim drugačije od telegrafske mreže. Potonji se razvijao skokovito od jednog trgovačkog centra do drugog, pokrivajući 150 km odjednom, tražeći najveće koncentracije vrijednih kupaca, a tek onda nadopunjavajući mrežu vezama s manjim lokalnim tržištima. Telefonske mreže rasle su poput kristala iz malih točaka rasta, od nekoliko korisnika smještenih u neovisnim klasterima u svakom gradu i okolici, te su se polako, tijekom desetljeća, stopile u regionalne i nacionalne strukture.
Postojale su dvije prepreke širokoj telefoniji. Prvo, tu je bio problem udaljenosti. Čak i s pojačanim odašiljačima promjenjivog otpora temeljenim na Edisonovoj ideji, radni domet telegrafa i telefona bio je neusporediv. Složeniji telefonski signal bio je osjetljiviji na šum, a električna svojstva fluktuirajućih struja bila su manje poznata od onih istosmjerne struje koja se koristi u telegrafu.
Drugo, postojao je problem u komunikaciji. Bellov telefon bio je uređaj za komunikaciju jedan na jedan; mogao je spojiti dvije točke preko jedne žice. Za telegraf to nije bio problem. Jedan ured mogao bi opsluživati mnogo klijenata, a poruke bi se mogle lako preusmjeriti iz središnjeg ureda preko druge linije. Ali nije postojao jednostavan način prijenosa telefonskog razgovora. U prvoj implementaciji telefona, treća i sljedeće osobe mogle su se povezati samo s dvije osobe koje razgovaraju putem onoga što će se kasnije nazvati "uparenim telefonom". To jest, kada bi svi pretplatnički uređaji bili spojeni na jednu liniju, tada bi svaki od njih mogao razgovarati (ili prisluškivati) s drugima.
Na problem udaljenosti vratit ćemo se kasnije. U Udubit ćemo se u problem spojeva i njegove posljedice koje su utjecale na razvoj releja.
Što čitati
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell i osvajanje samoće (1973.)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray i telefon: O nedostacima biti stručnjak,” Tehnologija i kultura (1975.).
- Paul Israel, Edison: Život pun izuma (1998.)
- George B. Prescott, Telefon koji govori, fonograf koji govori i druge novosti (1878.)
Izvor: www.habr.com