További cikksorozatok:
- A relék története
- Az elektronikus számítógépek története
- A tranzisztor története
- Az internet története
A telefon hirtelen jelent meg. Ha a hírek elektromosság átvitelének lehetőségeinek kutatása során, akkor a telefonra az emberek a fejlettebb távíró keresése közben bukkantak. Ezért viszonylag könnyű hozzá rendelni egy valószínű, bár nem teljesen vitathatatlan, találmányi dátumot a telefonhoz – az Egyesült Államok megalapításának századik évfordulója, 1876.
És nem lehet azt mondani, hogy a telefonnak ne lettek volna elődei. 1830 óta a kutatók keresték a módokat, hogy a hangot elektromossággá, és az elektromosságot hanggá alakítsák.
Elektromos hang
1837-ben , orvos és kísérletező az elektomágnesesség terén Massachusettsből, rábukkant egy furcsa jelenségre. Izolált spirális vezetéket helyezett egy állandó mágnes végei közé, majd a vezeték végének mindkét végét higanytartályokba merítette, amelyeket akkumulátorhoz csatlakoztatott. Mindig, mikor megszakította vagy zárta a kört, a vezeték végét felemelve vagy süllyesztve a tartályba, a mágnes hangot adott ki, amely egy méterről hallható volt. Page ezt galvanikus zenének nevezte, és feltételezte, hogy a mágnesben zajló "molekuláris zűrzavar" a gyökere az egész jelenségnek. Page kutatási hullámot indított el, ami e felfedezés két aspektusát célozta: a fémes anyagok vizsgálatát, amelyek alakot változtatnak mágneses mező alatt, és az elektromosságnak a hang generálásának nyilvánvalóbb jelenségét.
Különösen két kutatás érdekel minket. Az elsőt Johann Philipp Reis végezte. Reis matematikát és pontos tudományokat tanított diákoknak a frankfurti Garnier intézetben, de szabadidejében az elektromossággal foglalkozott. Ekkor már több villanyszerelő új variációkat alkotott a galvanikus zenéből, de Reis volt az első, aki elsajátította a hang kétirányú elektromossággá és vissza történő átvitelének alkimáját.
Reis rájött, hogy a membrán, amely hasonlít az emberi dobhártyára, vibrálás közben zárhatja és nyithatja az elektromos áramkört. Az első „telephon” [„távolbeszélő”] prototípus, amelyet 1860-ban állítottak össze, egy fából kivágott „fülből” állt, amelyre sertéshólyagból készült membránt feszítettek. A membrán alsó részéhez egy platinából készült elektródát csatlakoztattak, amely vibráláskor zárta és nyitotta az akkumulátorra csatlakoztatott áramkört. A vevő egy dróttekercs volt, amely egy kötőtűre volt feltekercselve, amit hegedűre rögzítettek. A hegedű teste fokozta a hangváltozást, amikor a hegyének formája folyamatosan mágneses lett és elvesztette mágnesességét.
Reis későbbi telefonmodellje
Reis számos fejlesztést talált ki a korai prototípus számára, és más kísérletezőkkel együtt felfedezte, hogy ha énekelnek vagy dallamot zengenek a telefonba, akkor a továbbított hang felismerhető marad. A szavakat nehéz volt megkülönböztetni, és gyakran torzultak és érthetetlenné váltak. Számos sikeres hangátvitelről szóló beszámolóban elterjedt frázisokat használtak, mint például „jó reggelt” és „hogy van”, amelyek könnyen kitalálhatók voltak. A fő probléma az volt, hogy Reis átadó készüléke csak zárta és nyitotta az áramkört, de nem szabályozta a hangerejét. Ennek eredményeként csak fix amplitúdójú frekvenciát lehetett továbbítani, ami nem tudta utánozni az emberi hang minden árnyalatát.
Reis úgy érezte, hogy munkájának tudományos elismerésre van szüksége, de ezt soha nem érte el. Az ő készüléke népszerű kuriózumnak számított a tudományos elit körében, és másolatok készültek ennek az elitnek a legtöbb központjában: Párizsban, Londonban, Washingtonban. De tudományos munkáját a Poggendorff professzor által szerkesztett „Annalen der Physik” [„A fizika évkönyvei”] – az egyik legrégebbi tudományos folyóirat és a kor legbefolyásosabb folyóirata – elutasította. Reis telefonjának telegráf társaságokon keresztüli népszerűsítési kísérletei is kudarcba fulladtak. Tüdőbetegségben szenvedett, és a romló egészségi állapot megakadályozta őt a további komoly kutatásokban. Végül 1873-ban a betegség elvette az életét és ambícióit. Ez nem volt az utolsó alkalom, hogy ez a betegség megakadályozza a telefon történetének fejlődését.
Míg Reis fejlesztette a telefonját, az utolsó simításokat végezte termékeny hallási fiziológiai kutatásain: „A hangérzetek tanítása mint a zeneelmélet fiziológiai alapja” [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], amelyet 1862-ben publikált. Helmholtz, aki akkoriban a Heidelbergi Egyetem professzora volt, a XIX. század tudományának óriása volt, aki a látás fiziológiájával, elektromos dynamikával, termodinamikával és más területekkel foglalkozott.
Helmholtz munkája csak érintőlegesen kapcsolódik történetünkhöz, de sajnálatos lenne figyelmen kívül hagyni. Az „A hangérzetek tanítása” című munkájában Helmholtz a zenének azt mutatta meg, amit Newton a fény számára – megmutatta, hogyan elemezhető egy látszólag egységes érzés alkotóelemeire. Bizonyította, hogy a hangsúlyok közötti különbségek, a hegedűtől a fagottig, csupán a felhangok (a bázis tónushoz viszonyított duplázott, triplázott stb. frekvenciájú hangok) viszonylagos erejéből adódnak. De történelmünk szempontjából a legérdekesebb dolog a munkájában egy figyelemre méltó eszköz, amelyet bemutatásra fejlesztett ki:
Helmholtz szintézise
Első eszközét Helmholtz a kölni műhelyben rendelte meg. Egyszerűbben fogalmazva, ez egy szintetizátor volt, amely képes volt hangokat előállítani egyszerű tónusok összetételével. Legmeglepőbb képessége az volt, hogy képes volt reprodukálni a magánhangzókat, amelyeket mindenki csak az emberi szájából szokott hallani.
A szintetizátor a fő hangolónak a rezgéséből működött, amely az alaptonon vibrálva zárta és nyitotta a kört, merítve a platinadrótot a higanytartályba. Nyolc mágneses hangoló volt, mindegyik a saját felhangjával vibrált, és az elektromágnes végei között helyezkedett el, amely a körhöz kapcsolódott. Minden körzárás bekapcsolta az elektromágneseket, és fenntartotta a hangolókat vibráló állapotban. Minden hangoló mellett egy hengeres rezonátor volt, amely képes volt felerősíteni annak zümmögését hallható szintre. Normál állapotban a rezonátor felső része zárva volt, és elnyomta a hangoló hangját. Ha az ajtót eltolják, hallhatóvá válik ez a felhang, és így „játszani” lehetett a trombita, a zongora vagy az 'o' magánhangzó hangját.
Ez az eszköz kis szerepet fog játszani egy új típusú telefon létrehozásában.
Harmonikus távíró
A XIX. század második felének feltalálóit vonzó egyik csali a többszörös távíró volt. Minél több távírójelet sikerült egy vezetéken keresztül átkonvertálni, annál hatékonyabbá vált a távírászati hálózat. Az 1870-es évek elejére már több különböző módszer volt ismert a duplex távírászati rendszer (két jel egyidőben történő küldése ellentétes irányban) megvalósítására. Nem sokkal ezután Thomas Edison továbbfejlesztette ezeket, létrehozva a quadrplexet, amely a duplexet és a diplexet (két jel egyidőben történő küldése egy irányban) kombinálta, ezzel a vezetéket négyszer hatékonyabban tudták használni.
De lehetett-e tovább növelni a jelek számát? Létrehozni valamilyen oktoplexet, vagy még többet? Az, hogy a hanghullámokat át lehetett alakítani elektromos árammá, majd vissza, érdekes lehetőséget kínált. Mi lenne, ha különböző magasságú hangokat használnánk akusztikus, harmonikus vagy, költői módon kifejezve, zenei távíró létrehozására? Ha a különböző frekvenciájú fizikai rezgések elektromos árammá alakíthatók, majd a másik oldalon újra szétbonthatók az eredeti frekvenciákra, akkor egyszerre sok jelet lehetne küldeni kölcsönhatás nélkül. Maga a hang akkor csak közvetítőeszközként funkcionálna, egy olyan köztes médiumként, amely áramokat formál, hogy több jel létezzen egy vezetéken. Az egyszerűség kedvéért ezt a koncepciót harmonikus távírónak fogom hívni, bár abban az időben különböző terminológia változatokat használtak.
Ez nem volt az egyetlen mód a multiplex jelek létrehozására. Franciaországban [akiről a szimbolikus sebesség egysége – baud / a fordító megj.] tiszteletére 1874-re egy forgó elosztó gépet tervezett, amely fokozatosan gyűjtötte össze a jeleket több távíróadó készüléktől. Ma időosztásos multiplexnek neveznénk, nem pedig frekvencia-alapúnak. Ennek az megközelítésnek azonban volt egy hátránya – nem vezetett telefónia létrehozásához.
Az amerikai távírózásban a Western Union dominált, amely az 1850-es években alakult meg azzal a céllal, hogy megszüntesse a nagyszámú nagy távírócég közötti versenyt, ami mindenkinek hátrányos volt – a versenyellenes törvények megjelenése előtt ezt nyugodtan használták a hasonló egyesülések igazolására. Történetünk egyik szereplője ezt a következőképpen írt le: «valószínűleg a valaha létezett legnagyobb vállalat». Több ezer kilométer vezeték birtokában és hatalmas összegeket költve a hálózatok kiépítésére és fenntartására, a Western Union nagy érdeklődéssel figyelte a multiplex távírózás fejlődését.
A távíróiparban másik játékos is várakozott a áttörésre. , bostoni ügyvéd és vállalkozó volt a fő szószólója annak, hogy az amerikai távírót szövetségi kormány irányítása alá helyezzék. Hubbard úgy vélte, hogy a táviratoknak olyan olcsónak kellene lenniük, mint a levelek, és az volt a szándéka, hogy aláássa a Western Union szerintének cinikus és zsaroló monopóliumát. Hubbard törvényjavaslata nem javasolta a meglévő távírócégek teljes államosítását, ahogyan azt szinte minden európai állam tette, hanem egy kormány által finanszírozott távírószolgáltatást hozott volna létre a posta minisztériumának védnöksége alatt. De a végeredmény valószínűleg ugyanaz lett volna, és a Western Union kiszorult volna a piacról. Az 1870-es évek közepére a törvényjavaslat előrehaladása megakadt, de Hubbard biztos volt abban, hogy a kritikus új távírószabadalom feletti irányítás előnyt adhat neki a javaslata elfogadtatásában a Kongresszusban.
Gardiner Green Hubbard
Az Egyesült Államokban két egyedi tényező alakult ki: először is, a Western Union kontinentális mérete. Egyetlen európai távíró szervezet sem rendelkezett hasonló kiterjedt vonalakkal, így nem volt okuk a multiplex távírózás fejlesztésére. Másodszor, nyitott kérdés volt a kormány ellenőrzése a távíró felett. Az utolsó európai bastion az Egyesült Királyság volt, amely 1870-ben államosította a távírót. Ezt követően sehol máshol a világban nem maradt olyan hely, ahol csábító lehetőség lett volna technológiai áttörést végrehajtani és megingatni a monopóliumot. Lehetséges, hogy ezért a harmonikus távíróval kapcsolatos munkák nagy része az Egyesült Államokban folyt.
A díjra főként hárman pályáztak. Kettőjük már elismert feltaláló volt – és . Harmadik volt Bell, egy retorikai professzor és siketek tanára.
Gray
Elisha Gray Ohio államban nőtt fel egy farmon. Mint sok kortársa, fiatalkorában a távírászattal játszadozott, de 12 éves korában, amikor meghalt az apja, munkát kezdett keresni, hogy megélhetését biztosítani tudja. Egy ideig kovács tanonca volt, majd hajóépítő, és 22 éves korában tudta meg, hogy a Oberlin College-ban tanulhat, miközben továbbra is asztalos munkát végez. Öt év tanulás után a távírászat területén indított karrierjébe merült. Első szabadalma egy önbeálló relé volt, amely a tekercs érzékenységének beállítását megszüntette azáltal, hogy a rugó helyett egy második elektromágneset használt.
Elisha Gray, kb. 1878
1870-re már partnere volt egy elektromos berendezéseket gyártó cégnek, ahol főmérnökként dolgozott. 1872-ben a partnerével átköltöztették a céget Chicagóba, és átnevezték Western Electric Manufacturing Company-ra. Hamarosan a Western Electric lett a Western Union fő távíróberendezés-gyártója. Ennek következtében jelentős hatást gyakorolt a telefonálás történetére.
1874 elején Gray különös zajt hallott a fürdőszobájából. Olyan hangja volt, mint egy vibráló reotom, de sokkal erősebb. A reotom (szó szerint 'áramszünet keltő') jól ismert elektromos eszköz volt, amely fém nyelvet használt a kör gyors megszakítására és zárására. Benézve a fürdőszobába Gray azt látta, hogy a fia egy indukciós tekercset tart a kezében, amely a reotomhoz csatlakozott, míg a másik kezével a fürdő lemezének cink bevonatát dörzsölte, amely a ugyanazzal a frekvenciával zümmögött. Gray, aki érdeklődött a megnyíló lehetőségek iránt, elhagyta a Western Electric napi munkáját, hogy ismét feltalálással foglalkozhasson. Nyárra kifejlesztett egy teljes oktávos zenei távírót, amellyel hangokat lehetett lejátszani egy fémből készült membránon, a billentyűzet gombjainak megnyomásával.
Adó
Vevő
A zenei távíró újdonságnak számított, amely látszólag nem rendelkezett kereskedelmi értékkel. Grey azonban rájött, hogy a különböző tónusú hangok egy vezetéken történő továbbítása két lehetőséget kínál számára. Egy másik konstrukciójú adóval, amely képes volt a levegőből hangot érzékelni, létrehozható egy hangzó távíró. Egy másik vevővel, amely képes volt a kombinált jelet alkotóelemeire bontani, harmonikus távíró hozható létre – azaz multiplex távíró a hang alapjain. Ráfókuszált a második lehetőségre, mivel a távíróiparnak nyilvánvaló igényei voltak. Megerősítette a választását, amikor értesült Reis telefonjáról, amely, úgy tűnt, csupán egy egyszerű filozófiai játék.
A harmonikus távíró vevőjét Grey elektromágnesekből készítette, amelyeket fém csíkokkal párosítottak. Minden csík egy konkrét frekvenciára volt hangolva, és megszólalt, amikor az adón a megfelelő gombot megnyomták. Az adó ugyanazon az elven működött, mint a zenei távíró.
Grey a következő két évben fejlesztette a berendezését, és elvitte azt egy kiállításra. Az esemény hivatalosan "" néven volt ismert. Ez volt az első világkiállítás, amelyet az Egyesült Államokban tartottak, és egybeesett a nemzet évszázados ünneplésével, aminek keretében bemutatták a "Százéves kiállítást". A kiállítást Philadelphia városában tartották 1876 nyarában. Ott Grey bemutatta az "oktruplex" kapcsolatot (azaz nyolc üzenet egyidejű továbbítását) egy kifejezetten készített távíróvonalon New Yorkból. Ezt az eredményt magasan értékelték a kiállítás bírái, de hamarosan egy még nagyobb csoda árnyékába került.
Edison
, a Western Union elnöke, meglehetősen gyorsan értesült Grey előrehaladásáról, ami komolyan megnyugtatta. A Grey sikere a legjobb esetben is egy nagyon drága szabadalom licenceléséhez vezethetett. A legrosszabb esetben Grey szabadalma lehetett a konkuráló vállalat alapja, amely megingathatná a Western Union uralmát.
1875 júliusában Orton előhúzta a győztes ászt a kezéből, mégpedig Thomas Edisont. Edison a távírással együtt nőtt fel, néhány évig távírónak dolgozott, majd feltalálóvá vált. Ekkoriban a legnagyobb diadala a kvadruplex kommunikáció volt, amelyet a Western Union pénzén hozott létre egy évvel korábban. Most Orton abban bízott, hogy Edison továbbfejleszti találmányát, és felülmúlja Gray eredményeit. Megadta Edisonnak a Reis telefonjának leírását; Edison emellett átnézte Helmholtz munkáját, amelyet nemrég angolra fordítottak.
Edison csúcsformában volt, és az innovatív ötletek úgy zúdultak rá, mint szikrák a kovácsüzemben. A következő évben két különböző megközelítést mutatott be az akusztikus távíróra – az első hasonlított Gray távírójára, és hangvillákat vagy rezgő nyelveket használt a megfelelő frekvencia létrehozására vagy érzékelésére. Edison nem tudta működésre bírni egy ilyen készüléket elfogadható szinten.
A második megközelítése, amelyet „akusztikus adónak” nevezett, teljesen más volt. A különböző frekvenciák átvitele helyett rezgő nyelveket használt különböző intervallumokkal rendelkező impulzusok továbbítására. Az adók között az időmegosztást alkalmazta, nem a frekvenciatartományt. Ez tökéletes szinkronizálást kívánt meg a rezgések között minden vevő-adó párnál, hogy a jelek ne fedjék egymást. 1876 augusztusára ezen az elven működött a kvadruplex, habár 100 mérföldes távolságban a jel haszontalan lett. Volt néhány ötlete a Reis telefonjának fejlesztésére is, amelyeket átmenetileg félretett.
Aztán Edison hallott a hónap szenzációjáról, amelyet egy Bell nevű ember okozott a százéves világkiállításon Philadelphia-ban.
Bell
Edinburghben, Skóciában született, majd Londonban nőtt fel, nagyapja szoros felügyelete alatt. Mint Gray és Edison, fiatal korában érdeklődött a távíró iránt, de aztán apja és nagyapja nyomdokain haladt, és az emberi beszéd iránti szenvedélyt választotta. Nagyapja, Alexander, híressé vált a színpadon, majd beszédtant tanított. Apja, Alexander Melville szintén tanár volt, és kidolgozta és publikálta a „látható beszéd” nevű fonetikai rendszert. A fiatalabb Alexander (Alec, ahogy a családban nevezték) a siketek beszédének oktatását választotta hivatásul.
Az 1860-as évek végére a London University College-ban foglalkozott anatómiai és élettani tanulmányokkal. Együtt tanult Mari Ecklston nevű diáklánnyal, akire férjhez akart menni. De végül mind a tanulmányait, mind a szerelmet elutasította. Két testvére tuberkulózisban hunyt el, és Alec apja követelte, hogy a maradék családdal együtt emigráljon az Újvilágba, hogy megvédje egyetlen fiát az egészségügyi kockázatoktól. Bell engedelmeskedett, bár ellenállt és dühöngött emiatt, és 1870-ben felhúzta a vitorlákat.
Egy kis munka után Ontarióban Alexander nem kis részesedéssel édesapja kapcsolataiból megtalálta a helyét egy siketek iskolájában Bostoniában. Itt kezdődtek el összefonódni a jövője szálai.
Első diákja Mabel Hubbard volt, aki öt éves korában vesztette el a hallását skorbut következtében. Bell magánórákat adott, még mielőtt professzorrá vált volna a vokális élettan és a beszédművészet területén a Boston University-n, és Mabel az első diákjainak egyike volt. A tanulása alatt alig 16 éves volt, tíz évvel fiatalabb, mint Bell, és néhány hónap elteltével beleszeretett a lányba. Még visszatérünk a történetéhez.
1872-ben Bell újra érdeklődni kezdett a távírás iránt. Pár évvel korábban, még Londonban, hallott Helmholtz kísérleteiről. De Bell félreértette Helmholtz eredményét, úgy gondolván, hogy nemcsak létrehozta, hanem elektromossággal bonyolult hangokat is továbbított. Így Bell elmerült a harmonikus távírásban – drót több jel együttes használatában, amelyeket különböző frekvenciákon továbbítottak. Lehetséges, hogy a Western Union arról szóló hírek inspirálták, miszerint megvásárolták a duplex távíró ötletét Joseph Stearnstól, a bostoni sz származású emberétől, Bell újraértékelte elképzeléseit, és mint Edison és Gray, próbálta megvalósítani azokat.
Egy alkalommal Mabelnél, a sorsának második szálát érintette – a zongora mellett állva megmutatta a családnak egy trükköt, amit fiatal korában tanult. Ha az zongorán egy tiszta hangot énekel, akkor a megfelelő húr megrezonál és visszajátsza neki. Elmondta Mabel apjának, hogy a beállított távírójel ugyanazt a hatást elérheti, és elmagyarázta, hogyan lehet ezt használni a multiplex távírásban. És Bell nem találhatott volna jobban hallgatót a történetéhez: ő örömmel rezonált és azonnal megértette a lényeget: "a levegő mindenkinek egy, és csak egy drót szükséges", vagyis az áram hullámterjedése a drótban kicsinyített mása lehet a levegőbeli hullámok terjedésének, amelyeket bonyolult hangok generálnak. Bell hallgatója Gardiner Hubbard volt.
Telefon
És most a történet nagyon bonyolulttá válik, így félek, hogy próbára teszem az olvasók türelmét. Megpróbálom nyomon követni a fő tendenciákat, anélkül, hogy a részletekbe bonyolódnék.
Bell, Hubbard és egyik diákja apjának támogatásával, szorgalmasan dolgozott a harmonikus távírón, titokban tartva sikerét. A heves munkáját pihenési időszakok váltották fel, amikor egészsége megroppant, miközben próbálta beteljesíteni egyetemi kötelezettségeit, népszerűsíteni apja "látható beszéd" rendszerét, és magántanítói feladatokat ellátni. Új asszisztenst is felbérelt, , a tapasztalt mechanikus Charles Williams bostoni műhelyéből – ott gyűltek össze az elektromosság iránt érdeklődők. Hubbard hajtóereje volt Bellnek, és nem habozott még lányának kezét is felhasználni motivációként, megtagadva tőle a házasságot, amíg Bell nem tökéletesítette a távíróját.
1874 nyarán, a családi ház közelében Ontario-ban, Bellre rátört a fény. Néhány gondolat, ami a tudatalattijában lebegett, egyesült egybe – a telefon. Gondolataira nagy hatással volt – a világ első hangrögzítő eszköze, amely a hanghullámokat megfeketedett üvegre rajzolta. Ez megerősítette Bell hitét, hogy a bármilyen bonyolultságú hangokat le lehet fordítani a térbeli pontok mozgására, mint például az áram mozgása egy vezetéken. A technikai részleteket nem kell részleteznünk, mivel azok nem kapcsolódnak a valóban létrehozott telefonokhoz és alkalmazásuk gyakorlati tanácsai vitathatóak. De ezek Bell gondolkodását új irányba terelték.
A Bell telefonjának eredeti terve, a „harmonikákkal” (nem épült meg)
Bell egy ideig félretette ezt az ötletet, hogy – ahogy partnerei várták – a harmonikus távíró létrehozására összpontosítson.
De a pontos hangolás rutinja hamarosan unalmassá vált számára, és szíve, amely elfáradt a működő prototípus és a gyakorlati rendszer közötti sok gyakorlati akadálytól, egyre inkább a telefon irányába húzódott. Az emberi hang volt az első szenvedélye. 1875 nyarán felfedezte, hogy a rezgő nyelvek nemcsak gyorsan hozhatják létre és bontják le a kört, mint egy távíró kulcsa, hanem folyamatos hullámos áramot is generálhatnak, amikor egy mágneses térben mozognak. Elmondta telefon ötletét Watsonnak, és együtt megépítették a telefon első modelljét ezen elv alapján – a mágneses térben rezgő diafragmának hullámos áramot generáló kapcsolata volt. Ez az eszköz képes volt tompa hangokat közvetíteni. Hubbard nem volt lenyűgözve az eszköztől, és parancsba adta Bellnek, hogy térjen vissza a valós feladatokhoz.
A rudimentáris Bell-féle „akasztó” telefon 1875 nyarán
Bár Bell végül meggyőzte Hubbardot és a többi partnerét, hogy a terveket szabadalmozni kell, mert alkalmazni lehet őket a multiplex távközlésben. És ha már benyújtanak egy szabadalmi kérelmet, senki sem fogja megtiltani, hogy említsék a készülék hangkommunikációs célokra való felhasználásának lehetőségét. Aztán januárban Bell új mechanizmust adott a szabadalmi tervezethez a hullámáram generálására: változó ellenállás. Azt akarta, hogy a hangot érzékelő vibráló membránt összekapcsolja egy platinakontaktussal, amely le- és felemelkedett egy savval teli edényben lévő másik, állandó kontaktusból. Amikor a mozgó kontaktus mélyebbre merült, az nagyobb felületet érintett a savval, ami csökkentette az ellenállást a kontaktusok között áramló áram számára - és fordítva.
Bell vázlata a folyadékon alapuló változó ellenállású adó koncepciójáról
Hubbard tudva, hogy Gray lépéseket tesz Bell ellen, 1876. február 14-én reggel benyújtotta a hullámáram szabadalmi kérelmét a szabadalmi hivatalhoz, várakozás nélkül Bell végső megerősítésére. Ugyanezen a napon délután Gray ügyvédje megérkezett a saját szabadalmával. Az is tartalmazott egy javaslatot hullámáram generálására folyadékon alapuló változó ellenállással. Abban is említve volt a találmány alkalmazási lehetősége távközlésre és hangátvitelre. De pár órával később érkezett, hogy megakadályozza Bell szabadalmát. Ha az érkezés sorrendje más lett volna, akkor a szabadalmi engedély kiadása előtt hosszú meghallgatásokat kellett volna tartani a prioritásokról. Ennek eredményeként március 7-én Bellnek kiadták a 174 465 számú szabadalmat a "Távközlési fejlesztések" címmel, ami letette az alapkövét Bell rendszere jövőbeli dominanciájának.
De ebben a drámai történetben nem volt hiány iróniából. Mivel 1876. február 14-én sem Bell, sem Gray nem épített működő telefonmodellt. Senki sem próbálta meg ezt megtenni, leszámítva Bell tavaly júliusi rövid próbálkozását, amiben nem volt változó ellenállás. Ezért a szabadalmakat nem szabad mérföldkövekként kezelni a technológia történetében. Ez a kritikus pillanat a telefonálás fejlődésében, mint üzleti vállalkozás, gyakorlatilag nem volt összefüggésben a telefonnal, mint eszközzel.
Csak a Bell és Watson által benyújtott szabadalom után jött lehetőség arra, hogy visszatérjenek a telefonhoz, annak ellenére, hogy Hubbard folyamatosan arra kérte őket, hogy folytassák a multiplex távíró fejlesztését. Bell és Watson hónapokig próbálkoztak a folyadékos változó ellenállás ötletének megvalósításával, és az ezen az elven épült telefonra használták a híres mondat közvetítésére: „Mr. Watson, jöjjön ide, látni akarom Önt.”
De a feltalálók folyamatosan problémákba ütköztek a közvetítők megbízhatóságával. Ezért Bell és Watson új közvetítőkön kezdtek dolgozni, a mágneselv alapjain, amelyen 1875 nyarán kísérleteztek – a membrán mozgását használták a mágneses mezőben, hogy közvetlenül áramot gerjesszenek. Az előny a egyszerűség és megbízhatóság volt. A hátrány pedig az, hogy a telefonjel gyenge teljesítménye a beszélő által létrehozott levegő rezgéseinek következménye volt. Ez korlátozta a mágnes közvetítő hatékony munkatávját. A változó ellenállású eszköznél a beszéd modulálta az akkumulátor által létrehozott áramot, amely bármilyen erős lehetett.
Az új mágnesek sokkal jobban működtek, mint a múlt nyáron lévők, és Gardiner úgy döntött, hogy talán van valami a telefon ötletében. Más szórakozások mellett részt vett a Massachusettsi Oktatási és Tudományos Kiállítási Bizottságban a közelgő Centenáriumi Kiállításon. Használta a befolyását, hogy Bellnek helyet biztosítson a kiállításon és a versenyen, ahol a bírák az elektromos találmányokat értékelték.
Bell/Wattson mágneses közvetítő. A rezgő fémdiaphragma D mozog a H mágnes mágneses mezőjében és áramot gerjeszt a körben.
Vevő
A bírák Bellhez mentek, miután megvizsgálták Gray harmonikus távíróját. Ott hagyták őket a vevőnél, és elmentek az egyik közvetítőhöz, amely száz méterre volt a galéria végén. Bell beszélgetőpartnerei megdöbbenve hallották éneklését és szavait, amik egy kis fémdobozból jöttek. Az egyik bíró Bell honfitársa volt, skót. (akinek később Lord Kelvin címet adtak). Ő boldog izgalomban futott a terem másik végébe Bellhez, hogy elmondja neki, mit hallott a szavaiból, később pedig bejelentette, hogy a telefon a "legcsodálatosabb dolog, amit Amerikában látott". Ott volt a brazil császár is, aki először a füléhez szorította a dobozt, majd felugrott a székről kiabálva: "Hallom, hallom!"
A Bell által a kiállításon keltett felhajtás arra ösztönözte Edisont, hogy foglalkozzon korábbi telefonátviteli ötleteivel. Azonnal nekiugrott Bell eszközének fő hátrányának – a gyenge mágneses adónak. A quadruplex rendszeren végzett kísérleteiből tudta, hogy a szénpor ellenállása a nyomás változásával változik. Számos különféle konfigurációval végzett kísérlet után kidolgozott egy változó ellenállású adót, amely ezen az elven működött. A hangnyomás hulláma nem folyadékban mozgó érintkezőn keresztül, hanem a beszélő szén "gombjának" összenyomásával változtatta meg az ellenállását, ezáltal pedig az áram erősségét a körben. Ez sokkal megbízhatóbb és egyszerűbb megvalósítást jelentett, mint Bell és Gray folyadékos adói, és korszakos hozzájárulás volt a telefon hosszú távú sikeréhez.
De Bell mégis ő volt az, aki elsőként készítette el a telefont, annak ellenére, hogy versenytársainak nyilvánvaló tapasztalati és technikai előnyeik voltak. Ő volt az első, nem azért, mert megvilágosodás érte őt, amit mások nem tudtak elérni – a telefon ötlete nekik is megvolt, de jelentéktelenségnek tartották azt a továbbfejlesztett távírónak. Bell volt az első, mert jobban kedvelte az emberi hangot, mint a távírót, annyira, hogy ellenszegült partnerei vágyának, amíg nem tudta bizonyítani telefonja működőképességét.
Mi a helyzet a harmonikus távíróval, amelyre Gray, Edison és Bell annyi erőfeszítést és gondolatot fordított? Jelenleg semmi. Nagyon nehéz volt tökéletesen hangolni a mechanikus rezgőket a vezeték két végén, és senki sem tudta, hogyan lehetne megerősíteni a kombinált jelet, hogy az távoli távolságokon működjön. Csak a XX. század közepe felé, miután az elektromos technológiák, amelyek a rádióval kezdődtek, lehetővé tették a pontos frekvenciaszabályozást és az alacsony zajszintű erősítést, vált valóra az az elképzelés, hogy több jelet egy vezetéken keresztül továbbítsanak.
Búcsú Bell-től
A telefon kiállítási sikere ellenére Hubbard nem volt érdeklődő a telefonhálózat felállítása iránt. A következő télen felajánlotta William Ortonnak, a Western Union elnökének, hogy megvásárolja Bell telefonra vonatkozó szabadalom összes jogát 100,000 dollárért. Orton elutasította az ajánlatot, ami a Hubbard iránti antipátia, a postaláda üzletével kapcsolatos terveivel kapcsolatos félelmek, Edison telefonon végzett munkájába vetett hite, valamint az a hit, hogy a telefon a távíróhoz viszonyítva nagyon kevés jelentőséggel bír, kombinációjának hatására történt. A telefon ötletének értékesítő törekvései nem bizonyultak sikeresnek, részben a szabadalmi jogok kereskedelmi forgalomba hozatalával járó hatalmas költségektől való félelem miatt. Ezért 1877 júliusában Bell és partnerei megalapították a Bell Telephone Company-t, hogy saját maguk szervezzék meg a telefonos szolgáltatást. Ugyanebben a hónapban Bell végre megházasodott Mabel Gardinerrel, a családja otthonában, és elég sikeressé vált ahhoz, hogy elnyerje az apja áldását.
Alex feleségével, Mabellel és két túlélő gyermekével – két fia csecsemőkorban halt meg (kb. 1885-ben)
A következő évben Orton megváltoztatta a telefonhoz való viszonyát, és megalapította saját cégét, az American Speaking Telephone Company-t, bízva abban, hogy Edison, Gray és mások szabadalmai megvédik a céget a Bell által indított jogi támadásoktól. Ez komoly fenyegetést jelentett Bell érdekeire. A Western Unionnak két fő előnye volt. Először is, jelentős anyagi forrásokkal rendelkezett. Bell cége pénzre szorult, mivel az ügyfelei számára bérbe adott berendezéseit sok hónapig kellett kifizetnie ahhoz, hogy megtérüljön. Másodszor, hozzáférése volt Edison fejlettebb adójához. Bárki, aki összehasonlította az ő adóját Bell készülékével, nem hagyhatta figyelmen kívül az első jobb tisztaságát és hangerejét. Bell cége nem tehetett mást, mint hogy beperelte a versenytársát szabadalomsértés miatt.
Ha a Western Union rendelkezett volna egyértelmű jogokkal a kizárólagos, magas minőségű adóhoz, hatalmas előnyre tett volna szert a megállapodás eléréséhez. De Bell csapata felfedezte egy hasonló eszköz korábbi szabadalmát, amelyet egy német bevándorló, , megszerezett. Csak sok év jogi csatározás után kapták meg Edison szabadalmának elsőbbségét. Látva, hogy a peres eljárás nem hoz sikert, 1879 novemberében a Western Union beleegyezett, hogy minden szabadalmi jogot átad Bell cégének, beleértve a telefon, a berendezés és a meglévő előfizetők (55 000 fő) adatbázisát. Cserébe csak azt kérték, hogy a következő 17 évben 20%-ot kapjanak a telefonbérlésből, valamint azt, hogy Bell ne lépjen be a távíró üzletágba.
Bell cége gyorsan kicserélte Bell készülékeit a fejlettebb modellekre, amelyek először Berliner szabadalmán, majd a Western Union által megszerzett szabadalmakon alapultak. Mire a perbe fordultak, Bell fő tevékenysége a szabadalmi pereken való tanúskodás lett, amiből bőven volt. 1881-re teljesen visszavonult a vállalat éléről. Morse-hoz hasonlóan, és ellentétben Edisonnal, nem volt rendszerek teremtője. Theodore Vail, akit Gardiner átcsábított a postai szolgálattól, átvette a céget, és vezetésével az ország domináló vállalatává tette.
Eredetileg a telefonhálózat nem úgy fejlődött, mint a távíró. Az utóbbi ugrásszerűen fejlődött egy kereskedelmi központtól a másikig, 150 km-t átszelve, keresve a legnagyobb értékű ügyfelek koncentrációs pontjait, és csak ezután bővítette a hálózatot a kisebb helyi piacokkal való kapcsolódásokkal. A telefonhálózatok, mint a kristályok, kis növekedési pontokból nőttek ki, független csoportokba rendeződő néhány ügyfélből minden városban és környékén, és évtizedek alatt lassan egyesültek regionális és nemzeti struktúrákká.
Két akadály állt a nagyszabású telefonálás elé. Először is, ott volt a távolság problémája. Még az Edison ötlete alapján kialakított változó ellenállású erősítők esetén is a távíró és a telefon hatótávolsága összehasonlíthatatlan volt. A telefon összetettebb jele jobban ki volt téve a zajnak, és az ingadozó áramok elektromos tulajdonságai rosszabbul voltak ismertek, mint a távíróban használt egyenáramé.
Másodsorban, ott volt a kapcsolat problémája. A Bell telefon a one-to-one kommunikáció eszköze volt, egy vezetékhez tudta kötni a két pontot. A távíró esetében ez nem volt probléma. Egy iroda több ügyfelet is kiszolgálhatott, és az üzenetek könnyen irányíthatók voltak a központi irodából más vonalon. De nem volt egyszerű módja a telefonbeszélgetés átadásának. A telefon első megvalósításában a harmadik és a további emberek csak úgy csatlakozhattak a beszélgetve lévő két emberhez, amit később “páros telefon”-nak neveztek. Ez azt jelentette, hogy ha az összes készülék egy vonalra volt csatlakoztatva, akkor bárki beszélhetett (vagy lehallgathatta) a többiekkel.
A távolság problémájához később térünk vissza. A mélyebben belemerülünk a kapcsolatok problémájába és az ahhoz kapcsolódó következményekbe, amelyek hatással voltak a relé fejlődésére.
Mit olvassunk
- 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)
Forrás: habr.com
