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Il telefono è nato per caso. Se grazie a un secolo di ricerche sulle possibilità di trasmissione dei messaggi tramite l'elettricità, il telefono è stato scoperto mentre si cercava di migliorare il telegrafo. Pertanto, è piuttosto facile stabilire una data plausibile, sebbene non del tutto controversa, per l'invenzione del telefono: l'anno del centenario della fondazione degli Stati Uniti, il 1876.
E non si può dire che il telefono non avesse predecessori. Fin dal 1830, scienziati e ricercatori cercavano modi per trasformare il suono in elettricità e l'elettricità in suono.
Suono elettrico
Nel 1837 , medico e sperimentatore nel campo dell'elettromagnetismo del Massachusetts, si imbatté in un fenomeno strano. Posizionò un filo spirale isolato tra le estremità di un magnete permanente, e poi immerse ciascuna estremità del filo in recipienti di mercurio collegati a una batteria. Ogni volta che apriva o chiudeva il circuito, sollevando o abbassando una estremità del filo nel recipiente, il magnete emetteva un suono udibile a una distanza di un metro. Page chiamò questa musica galvanica e ipotizzò che dipendesse dal «disordine molecolare» presente nel magnete. Page avviò un'ondata di ricerche su due aspetti di questa scoperta: la strana proprietà dei materiali metallici di cambiare forma quando magnetizzati e la più evidente generazione di suono attraverso l'elettricità.
Ci interessano in particolare due studi. Il primo fu condotto da Johann Philipp Reis. Reis insegnava matematica e scienze esatte agli studenti presso l'istituto Garnier vicino a Francoforte, ma nel tempo libero si dedicava alla ricerca sull'elettricità. A quel tempo, diversi elettricisti avevano già creato nuove varianti di musica galvanica, ma Reis fu il primo a padroneggiare l'alchimia della traduzione bidirezionale del suono in elettricità e viceversa.
Reis capì che un diaframma, simile al timpano umano, poteva chiudere e aprire un circuito elettrico quando vibrava. Il primo prototipo del dispositivo "telephon" ["parlante a distanza"], costruito nel 1860, consisteva in un "orecchio" intagliato nel legno con una membrana tesa, fatta di vescica di maiale. A parte inferiore della membrana era attaccato un elettrodo di platino, che apriva e chiudeva il circuito con la batteria vibrando. Il ricevitore era una bobina di filo avvolto attorno a un ferro da calza fissato a un violino. La cassa del violino amplificava le vibrazioni della puntina che cambiava forma, mentre veniva magnetizzata e smagnetizzata alternativamente.
Il modello tardivo del telefono di Reis
Reis ha ideato numerosi miglioramenti per il primo prototipo e, insieme ad altri sperimentatori, ha scoperto che cantare o intonare qualcosa nel dispositivo permetteva di mantenere il suono riconoscibile. Le parole erano più difficili da distinguere e spesso venivano distorte, risultando incomprensibili. In molte comunicazioni di successo si utilizzavano frasi comuni come "buongiorno" e "come va", che era relativamente facile indovinare. Il problema principale rimaneva che il trasmettitore di Reis attivava e disattivava solo il circuito, senza regolare l'intensità del suono. Di conseguenza, era possibile trasmettere solo frequenze a ampiezza fissa, il che non riusciva a riprodurre tutte le sfumature della voce umana.
Reis credeva che il suo lavoro dovesse essere riconosciuto come scientifico, ma non ci riuscì. Il suo dispositivo divenne un'affascinante novità tra l'élite scientifica, e copie apparvero in molti dei suoi centri: a Parigi, Londra, Washington. Tuttavia, il suo lavoro scientifico fu respinto dalla rivista del professor Poggendorff, "Annalen der Physik" [«Анналы физики»] – una delle riviste scientifiche più antiche e influenti dell'epoca. I tentativi di Reis di promuovere il telefono tramite le compagnie telegrafiche fallirono anch'essi. Egli soffriva di tubercolosi, e la malattia in peggioramento lo impedì di continuare le sue ricerche serie. Alla fine, nel 1873, la malattia gli portò via la vita e le ambizioni. E questo non sarà l'ultimo caso in cui questa malattia ostacolerà la storia del telefono.
Mentre Reis migliorava il suo telefono, ha completato gli ultimi ritocchi al suo fruttuoso studio sulla fisiologia dell'udito: «L'insegnamento delle sensazioni sonore come base fisiologica per la teoria della musica» [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], pubblicato nel 1862. Helmholtz, all'epoca professore all'Università di Heidelberg, era un gigante della scienza del XIX secolo, lavorando sulla fisiologia della vista, sull'elettrodinamica, sulla termodinamica e altro ancora.
Il lavoro di Helmholtz riguarda solo tangenzialmente la nostra storia, ma sarebbe un peccato tralasciarlo. Nel suo «Insegnamento delle sensazioni sonore», Helmholtz ha fatto per la musica ciò che Newton ha fatto per la luce: ha mostrato come una sensazione apparentemente unica possa essere scomposta in parti costitutive. Ha dimostrato che le differenze nei timbri, dal violino al fagotto, derivano unicamente dalle differenze nella forza relativa dei loro armonici (tonalità a frequenze doppie, triple, e così via rispetto alla nota di base). Ma per la nostra storia, la cosa più affascinante del suo lavoro è lo strumento straordinario che ha progettato per la dimostrazione:
La variante del sintetizzatore di Helmholtz
Il primo dispositivo di Helmholtz fu ordinato nell'officina di Colonia. In parole semplici, si trattava di un sintetizzatore capace di generare suoni basati sulla composizione di toni semplici. La sua incredibile capacità più sorprendente era quella di riprodurre suoni vocali che tutti erano abituati a sentire solo provenire dalla bocca umana.
Il sintetizzatore funzionava grazie alla vibrazione di un diapason fondamentale, che oscillava sulla nota base, chiudendo e aprendo il circuito, immergendo un filo di platino in un contenitore di mercurio. Otto diapason magnetizzati, ognuno dei quali vibrava con il proprio armonico, giacevano tra le estremità di un elettromagnete collegato al circuito. Ogni chiusura del circuito attivava gli elettromagneti e manteneva i diapason in uno stato vibrante. Accanto a ciascun diapason c'era un risonatore cilindrico, capace di amplificare il suo ronzio a un livello udibile. In condizioni normali, il coperchio del risonatore era chiuso, silenziando il suono del diapason. Se si spostava il coperchio a lato, si poteva sentire questo armonico, e così 'suonare' il suono di un trombone, di un pianoforte o della vocale 'o'.
Questo dispositivo avrà un ruolo marginale nella creazione di un nuovo tipo di telefono.
Telegrafo armonico
Una delle attrazioni per gli inventori della seconda metà del XIX secolo era il multitelegrafo. Maggiore era il numero di segnali telegrafici che si riusciva a inserire in un unico filo, maggiore era l'efficienza della rete telegrafica. All'inizio degli anni '70, erano noti diversi metodi per organizzare la telegrafia duplex (invio simultaneo di due segnali in direzioni opposte). Poco dopo, Thomas Edison li migliorò creando il quadruplex, combinando duplex e diplex (trasmissione simultanea di due segnali nella stessa direzione), aumentando così l'efficacia del conduttore di quattro volte.
Ma era possibile aumentare ulteriormente il numero di segnali? Organizzare qualche tipo di ottoconduttore, o addirittura di più? Il fatto che le onde sonore potessero essere convertite in corrente elettrica e viceversa apriva interessanti possibilità. E se usassimo toni di diverse altezze per creare un telegrafo acustico, armonico, o poeticamente parlando, musicale? Se le vibrazioni fisiche a diverse frequenze possono essere convertite in elettricità e poi ricomposte alle frequenze originali dall'altra parte, allora sarebbe possibile inviare simultaneamente più segnali senza interferenze. Il suono sarebbe quindi solo un mezzo per raggiungere l'obiettivo, un ambiente intermedio che forma correnti affinché più segnali possano coesistere in un unico conduttore. Per semplicità, chiamerò questa concezione telegrafo armonico, sebbene all'epoca fossero utilizzate varie versioni del termine.
Quello non era l'unico modo per creare segnali multiplex. In Francia [in onore del quale è stata nominata l'unità di velocità simbolica – baud / nota del traduttore] nel 1874 ideò una macchina con un distributore rotante che raccoglieva a turno segnali da più trasmettitori telegrafici. Oggi lo chiameremmo multiplexing a divisione temporale, non a divisione di frequenza. Tuttavia, questo approccio aveva uno svantaggio: non avrebbe portato alla creazione della telefonia.
A quel tempo, la Western Union dominava il settore telegrafico americano, formata negli anni '50 del XIX secolo nel tentativo di eliminare la concorrenza non vantaggiosa tra le diverse grandi compagnie telegrafiche; prima dell'introduzione della legislazione antitrust, era possibile utilizzare questo tipo di spiegazione per giustificare tali fusioni. Uno dei personaggi della nostra storia lo descrisse come 'probabilmente la più grande corporation mai esistita'. Con migliaia di chilometri di fili e spendendo enormi somme per la costruzione e il mantenimento delle reti, la Western Union seguiva con grande interesse gli sviluppi nel campo della telegrafia multiplex.
Un altro attore stava aspettando scoperte nel campo telegrafico. , l'avvocato e imprenditore di Boston è stato uno dei principali sostenitori della trasferimento del telegrapho americano sotto il controllo del governo federale. Hubbard riteneva che i telegrammi potessero costare tanto quanto le lettere ed era determinato a minare, secondo lui, il cinico e estorsivo monopolio della Western Union. Il progetto di legge di Hubbard non proponeva di nazionalizzare completamente le esistenti compagnie telegrafiche, come fecero quasi tutte le potenze europee, ma avrebbe istituito un servizio telegrafico patrocinato dal governo sotto l'egida del ministero delle Poste. Ma il risultato sarebbe stato, molto probabilmente, lo stesso, e la Western Union sarebbe uscita da quel settore. A metà degli anni '70, la promozione della legge si arrestò, ma Hubbard era convinto che il controllo su un nuovo brevetto telegrafico critico potesse conferigli un vantaggio per spingere la sua proposta al Congresso.
Gardiner Greene Hubbard
Negli Stati Uniti si sono sviluppati due fattori unici: in primo luogo, l'ampiezza continentale della Western Union. Nessuna organizzazione telegrafica europea aveva linee così estese e, di conseguenza, motivi per sviluppare la telegrafia multipla. In secondo luogo, la questione aperta del controllo governativo sul telegrafo. L'ultimo bastione europeo era rappresentato dalla Gran Bretagna, che nazionalizzò il telegrafo nel 1870. Dopo di ciò, non c'erano più luoghi al di fuori degli Stati Uniti dove serpeggiava la promettente prospettiva di un'innovazione tecnologica che potesse minare il monopolio. Probabilmente è per questo che gran parte del lavoro sul telegrafo armonico è stata svolta negli Stati Uniti.
Per il premio ambivano principalmente in tre. Due di loro erano già noti inventori – e . Il terzo era un professore di retorica e insegnante per sordi di nome Bell.
Gray
Elisha Gray è cresciuto in una fattoria in Ohio. Come molti dei suoi coetanei, durante l'infanzia si è divertito con la telegrafia, ma a 12 anni, alla morte del padre, ha cominciato a cercare un'occupazione che potesse sostenerlo. È stato apprendista fabbro per un certo periodo, poi falegname navale, e all'età di 22 anni ha scoperto che poteva ottenere un'istruzione al Oberlin College continuando a lavorare come falegname. Dopo cinque anni di studi, si è dedicato alla carriera di inventore nel campo della telegrafia. Il suo primo brevetto fu un relè autoregolante, che, utilizzando un secondo elettromagnete al posto della molla per restituire l'ancora, ha eliminato la necessità di regolare la sensibilità del relè in base alla forza della corrente nel circuito.
Elisha Gray, ca. 1878
Entro il 1870 era già socio di un'azienda che produceva apparecchiature elettriche e lavorava lì come ingegnere principale. Nel 1872, insieme al socio, ha trasferito l'azienda a Chicago e l'ha ribattezzata Western Electric Manufacturing Company. Presto, la Western Electric divenne il principale fornitore di attrezzature telegrafiche per la Western Union. Alla fine, lascerà un'impronta significativa nella storia delle telecomunicazioni.
All'inizio del 1874, Gray udì un suono strano proveniente dal suo bagno. Suonava come il gemito di un reotomo vibrazionale, solo molto più forte. Il reotomo (letteralmente "interruttore di flusso") era un dispositivo elettrico ben noto che utilizzava una linguetta metallica per aprire e chiudere rapidamente il circuito. Guardando nel bagno, Gray vide suo figlio tenere in una mano una bobina di induzione collegata al reotomo, mentre con l'altra mano strofinava il rivestimento zincato della vasca, che ronzava alla stessa frequenza. Gray, interessato dalle nuove possibilità, si allontanò dal lavoro quotidiano in Western Electric per tornare a inventare. Entro l'estate, aveva sviluppato un telegraph musicale a piena ottava, con il quale era possibile riprodurre suoni su un diaframma fatto con una bacinella metallica, premendo i tasti della tastiera.
Trasmettitore
Ricevitore
Il telegrafo musicale era un'innovazione senza un evidente valore commerciale. Ma Gray capì che la possibilità di trasmettere suoni di diverse tonalità attraverso un solo filo gli offriva due opportunità. Con un trasmettitore di diversa concezione, capace di catturare il suono dall'aria, si poteva creare un telegrafo vocale. Con un altro ricevitore, in grado di separare il segnale combinato in componenti, si poteva realizzare un telegrafo armonico, ovvero un telegrafo multiplexer basato sul suono. Decise di concentrarsi sulla seconda opzione, poiché l'industria del telegrafo aveva richieste evidenti. Si confermò nella sua scelta, venendo a conoscenza del telefono di Reis, che sembrava essere un semplice giocattolo filosofico.
Il ricevitore del telegrafo armonico che Gray realizzò era composto da un insieme di elettromagneti, accoppiati con delle strisce metalliche. Ogni striscia era sintonizzata su una frequenza specifica e suonava quando si premava il corrispondente pulsante sul trasmettitore. Il trasmettitore funzionava sullo stesso principio del telegrafo musicale.
Gray migliorò il suo apparecchio per i successivi due anni e lo portò a una mostra. L'evento era ufficialmente intitolato "". Questa fu la prima esposizione mondiale tenutasi negli Stati Uniti, coincise con la celebrazione del centenario della nazione, per cui fu presentata la cosiddetta "Esposizione del Centenario". Si svolse a Filadelfia nell'estate del 1876. Qui, Gray dimostrò il collegamento "octruplex" (cioè, la trasmissione simultanea di otto messaggi) su una linea telegrafica appositamente preparata da New York. Questo traguardo ricevette un'alta valutazione da parte dei giudici della mostra, ma presto fu superato da una meraviglia ancora più grande.
Edison
, presidente della Western Union, apprese abbastanza rapidamente del progresso di Gray, il che lo fece molto preoccupare. Nel migliore dei casi, se Gray avesse avuto successo, la situazione si sarebbe tradotta in una licenza molto costosa. Nel peggiore dei casi, il brevetto di Gray sarebbe diventato la base per la creazione di una società concorrente che avrebbe minato il predominio della Western Union.
Nel luglio del 1875, Orton tirò fuori l'asso dalla manica, ossia Thomas Edison. Edison crebbe affianco alla telegrafia, trascorrendo diversi anni come operatore telegrafico, per poi diventare un inventore. Il suo massimo trionfo fino a quel momento fu la comunicazione quadruplex, sviluppata con i fondi della Western Union l'anno precedente. Ora Orton sperava che avrebbe migliorato la sua invenzione e superato ciò che Grew aveva realizzato. Fornì a Edison una descrizione del telefono di Reis; inoltre, Edison studiò l'opera di Helmholtz, recentemente tradotta in inglese.
Edison era al massimo della forma, e idee innovative si sprigionavano da lui come scintille da un'incudine. Nell'anno successivo, mostrò due approcci diversi al telegrafo acustico – il primo era simile al telegrafo di Gray e utilizzava diapason o lingue vibranti per generare o percepire la frequenza desiderata. Edison non riuscì a far funzionare tale dispositivo a un livello accettabile.
Il secondo approccio, che chiamò «trasmettitore acustico», era completamente diverso. Invece di utilizzare linguette vibranti per trasmettere diverse frequenze, le usò per inviare impulsi con intervalli variabili. Divideva l'uso dei cavi tra i trasmettitori in base al tempo, e non alla frequenza. Questo richiedeva una sincronizzazione perfetta delle vibrazioni in ogni coppia emittente-ricevente, affinché i segnali non si sovrapponessero. Entro agosto del 1876, su questo principio, aveva messo a punto un quadruplex, sebbene a distanze superiori a 100 miglia il segnale diventasse inutilizzabile. Aveva anche delle idee per migliorare il telefono di Reis, che temporaneamente mise da parte.
E poi Edison sentì della sensazione causata all'Esposizione centenaria di Filadelfia da un uomo di nome Bell.
Bell
Nacque a Edimburgo, in Scozia, ma crebbe a Londra sotto l'attenta guida del nonno. Come Gray ed Edison, durante l'infanzia dimostrò interesse per il telegrafo, ma poi seguì le orme di suo padre e di suo nonno, facendo della comunicazione umana la sua principale passione. Suo nonno, Alexander, si era fatto un nome nel teatro, per poi insegnare l'arte oratoria. Anche il padre, Alexander Melville, era un insegnante e sviluppò e pubblicò un sistema fonetico da lui chiamato 'linguaggio visibile'. Il giovane Alexander (Alec, come lo chiamava la famiglia) scelse di dedicarsi all'insegnamento della parola ai sordi.
Alla fine degli anni '60 dell'Ottocento, studiava anatomia e fisiologia al University College di Londra. Tra i suoi compagni di studio c'era una studentessa, Marie Eccleston, con la quale intendeva sposarsi. Ma alla fine rinunciò sia agli studi che all'amore. Due suoi fratelli morirono di tubercolosi e il padre di Alec chiese che lui, insieme al resto della famiglia, emigrasse nel Nuovo Mondo per preservare la salute dell'unico figlio. Bell obbedì, sebbene si fosse opposto e si fosse arrabbiato per la cosa, e salpò nel 1870.
Dopo un piccolo lavoro in Ontario, Alessandro, grazie ai legami del padre, trovò un impiego come insegnante in una scuola per sordi a Boston. Qui iniziarono a intrecciarsi i fili del suo futuro.
Inizialmente ebbe come allieva Mable Hubbard, che perse l'udito all'età di cinque anni a causa della scarlattina. Bell si dedicò a lezioni private anche dopo diventare professore di fisiologia vocale e arte oratoria all'Università di Boston, e Mable era tra le sue prime allieve. Durante il suo apprendimento aveva poco meno di 16 anni, dieci in meno di Bell, e dopo pochi mesi si innamorò di questa ragazza. Torneremo ancora sulla sua storia.
Nel 1872, Bell riprese il suo interesse per il telegrafico. Qualche anno prima, mentre si trovava a Londra, Bell era venuto a conoscenza degli esperimenti di Helmholtz. Ma Bell fraintese il risultato di Helmholtz, credendo che non solo avesse creato ma anche trasmesso suoni complessi tramite elettricità. Così Bell si appassionò al telegrafo armonico – l'uso congiunto di un filo da parte di più segnali trasmessi su diverse frequenze. Forse, ispirato dalla notizia che la Western Union aveva acquisito l'idea del telegrafo duplex da Joseph Stearns, un suo connazionale di Boston, Bell rivalutò le sue idee e, come Edison e Gray, iniziò a cercare di realizzarle.
Un giorno, mentre era in visita da Mabel, toccò il secondo filo del suo destino: mentre stava accanto al pianoforte, mostrò alla sua famiglia un trucco che aveva imparato da giovane. Se si canta una nota pura nel pianoforte, la corda corrispondente vibrerà e la riprodurrà in risposta. Spiegò al padre di Mabel che un segnale telegrafico sintonizzato poteva ottenere lo stesso effetto e spiegò come questo potesse essere usato nella telegrafia multiplex. E Bell non avrebbe trovato un ascoltatore meglio disposto a sentire la sua storia: quell'uomo risuonava di gioia e comprese all’istante il concetto principale: «l'aria è una per tutti e il filo è solo uno», cioè, la propagazione d'onda della corrente nel filo può in miniatura replicare la propagazione nell'aria delle onde generate da un suono complesso. L’ascoltatore di Bell era Gardiner Hubbard.
Telefono
E ora la storia diventa molto complicata, quindi temo di mettere alla prova la pazienza dei lettori. Cercherò di tracciare le tendenze principali senza impantanarmi nei dettagli.
Bell, sostenuto da Hubbard e dal padre di uno dei suoi studenti, lavorava diligentemente al telegrafo armonico, senza rivelare i suoi successi. Alternava il lavoro intenso a periodi di riposo, quando la sua salute lo tradiva, cercando nel contempo di soddisfare i suoi impegni universitari, promuovere il sistema di "parlato visibile" di suo padre e lavorare come tutor. Assunse un nuovo assistente, , un esperto meccanico della bottega meccanica di Charles Williams a Boston, dove si riunivano le persone interessate all'elettricità. Hubbard spingeva Bell e non esitava a usare la mano di sua figlia come incentivo, rifiutandosi di farla sposare finché Bell non avesse perfezionato il suo telegrafo.
Nell'estate del 1874, durante una pausa vicino alla casa di famiglia in Ontario, Bell ebbe un’illuminazione. Alcune idee che esistevano nella sua mente subconscia si fusero in una sola: il telefono. Le sue riflessioni furono influenzate in gran parte dal – il primo dispositivo di registrazione sonora al mondo, che disegnava le onde sonore su vetro annerito. Questo convinse Bell che il suono, indipendentemente dalla sua complessità, potesse essere ridotto a movimenti di un punto nello spazio, come il movimento della corrente in un filo. Non ci soffermeremo sui dettagli tecnici, poiché non hanno attinenza con i telefoni realmente creati e la loro praticità è discutibile. Tuttavia, hanno indirizzato il pensiero di Bell in una nuova direzione.
Bozzetto del concetto originale del telefono di Bell con "armonie" (non fu costruito)
Bell mise momentaneamente da parte questa idea per perseguire, come i suoi soci si aspettavano, l'obiettivo di creare un telegrafo armonico.
Ma presto si stancò della routine della messa a punto precisa degli strumenti, e il suo cuore, stanco di innumerevoli ostacoli pratici tra il prototipo funzionante e un sistema pratico, si inclinava sempre più verso il telefono. La voce umana era la sua prima passione. Nell'estate del 1875, scoprì che i linguette vibranti potevano non solo chiudere e aprire rapidamente il circuito come una chiave telegrafica, ma anche creare una corrente ondulatoria continua, muovendosi in un campo magnetico. Raccontò la sua idea del telefono a Watson, e insieme costruirono il primo modello di telefono basato su questo principio: un diaframma vibrante nel campo di un elettromagnete eccitava una corrente ondulatoria nel circuito del magnete. Questo dispositivo era in grado di trasmettere alcuni suoni attutiti della voce. Hubbard non fu impressionato dal dispositivo e ordinò a Bell di tornare alle sfide più concrete.
Il telefonino rudimentale a «gancio» di Bell dell'estate del 1875
Ma Bell riuscì comunque a convincere Hubbard e gli altri soci che l'idea dovesse essere brevettata, poiché sarebbe stata utile nella telegrafia multiplex. E se si doveva presentare una domanda di brevetto, nessuno avrebbe vietato di menzionare la possibilità di utilizzare il dispositivo per comunicazioni vocali. Poi, a gennaio, Bell aggiunse alla bozza del brevetto un nuovo meccanismo di generazione della corrente ondulatoria: una resistenza variabile. Voleva collegare il diaframma vibrante, che riceveva il suono, a un contatto di platino che si sollevava e si abbassava in un contenitore con acido, dove si trovava un altro contatto fisso. Quando il contatto mobile scendeva più in profondità, la superficie a contatto con l'acido aumentava, riducendo così la resistenza al passaggio della corrente tra i contatti, e viceversa.
Bozza di Bell del concetto di trasmettitore con resistenza variabile liquida.
Hubbard, consapevole che Gray stava per superare Bell, inviò una domanda di brevetto per la corrente ondulatoria all'ufficio brevetti la mattina del 14 febbraio, senza attendere la conferma finale da Bell. Nel pomeriggio dello stesso giorno, l'avvocato di Gray arrivò con il suo brevetto. Anche questo includeva una proposta per la generazione di corrente ondulatoria mediante resistenza variabile liquida. Si menzionavano anche le possibilità di applicazione dell'invenzione sia per il telegrafo che per la trasmissione della voce. Tuttavia, era in ritardo di alcune ore per fermare il brevetto di Bell. Se l'ordine di arrivo fosse stato diverso, prima della concessione del brevetto sarebbero state necessarie lunghe udienze sui diritti di priorità. Di conseguenza, il 7 marzo a Bell fu concesso il brevetto numero 174 465, "Miglioramenti nella telegrafia", gettando le basi per il futuro predominio del sistema di Bell.
Ma in questa storia drammatica non manca un tocco di ironia. Infatti, il 14 febbraio 1876, né Bell né Gray costruirono un modello funzionante di telefono. Nessuno provò nemmeno a farlo, a parte un breve tentativo di Bell nel luglio dello scorso anno, che non ebbe alcuna resistenza variabile. Quindi i brevetti non dovrebbero essere considerati come pietre miliari nella storia della tecnologia. Questo momento critico nello sviluppo della telefonia come impresa commerciale era praticamente scollegato dal telefono come dispositivo.
Solo dopo l'invio del brevetto Bell e Watson poterono tornare al telefono, nonostante le continue richieste di Hubbard di proseguire il lavoro sul telegrafo multiplex. Bell e Watson cercarono per diversi mesi di far funzionare l'idea con resistenza variabile liquida, e il telefono costruito su questo principio fu usato per trasmettere la famosa frase: «Signor Watson, venga qui, desidero vederla».
Ma gli inventori si trovavano costantemente di fronte a problemi di affidabilità con questi trasmettitori. Così, Bell e Watson iniziarono a lavorare su nuovi trasmettitori, utilizzando il principio del magneto che sperimentarono nell'estate del 1875: sfruttando il movimento del diaframma in un campo magnetico per generare direttamente una corrente. I vantaggi erano la semplicità e l'affidabilità. Lo svantaggio era che la bassa potenza del segnale telefonico era dovuta alle vibrazioni dell'aria create dalla voce dell'oratore. Questo limitava la distanza di lavoro efficace del trasmettitore a magneto. Con un dispositivo a resistenza variabile, la voce modulava la corrente generata dalla batteria, che poteva essere resa più potente quanto si desiderava.
I nuovi magneti funzionavano molto meglio rispetto a quelli dell'estate precedente, e Gardiner decise che l'idea del telefono poteva avere del potenziale. Tra le varie attività, partecipò al comitato per l'istruzione e le esposizioni scientifiche del Massachusetts in vista della prossima Esposizione Centenaria. Usò la sua influenza per dare a Bell uno spazio all'esposizione e in un concorso dove i giudici valutavano le invenzioni elettriche.
Trasmettitore magneto Bell/Watson. Un diaframma metallico vibrante D si muove nel campo magnetico del magnete H e provoca una corrente nel circuito.
Ricevitore
I giudici arrivarono da Bell subito dopo aver esaminato il telegrafo armonico di Gray. Li lasciò presso il ricevitore e si allontanò verso uno dei trasmettitori, situato a cento metri più in là nella galleria. Gli interlocutori di Bell rimasero stupiti nel sentire il suo canto e le parole provenire da una piccola scatoletta di metallo. Uno dei giudici era un compatriota di Bell, scozzese. (che in seguito ricevette il titolo di Lord Kelvin). In uno stato di gioia e eccitazione si diresse all'altro lato della sala da Bell per dirgli che aveva udito le sue parole, e in seguito dichiarò che il telefono era "la cosa più straordinaria che avesse visto in America". Era presente anche l'imperatore del Brasile, che inizialmente premendo la scatola contro l'orecchio, poi si alzò dalla sedia esclamando: "Sento, sento!".
Вызванная Беллом на выставке шумиха заставила Эдисона заняться своими предыдущими идеями телефонной передачи. Он сразу же набросился на главный недостаток устройства Белла – хилый передатчик-магнето. Из своих опытов с квадруплексом он знал, что сопротивление угольной крошки изменялось с изменением давления. После множества экспериментов с различными конфигурациями он разработал передатчик переменного сопротивления, работающий на этом принципе. Вместо движущегося в жидкости контакта волны давления голоса говорившего сжимали угольную «кнопку», изменяли её сопротивление, а следовательно, и силу тока в контуре. Это было гораздо надёжнее и проще в воплощении, чем жидкостные передатчики, задуманные Беллом и Греем, и стало решающим вкладом в долгосрочный успех телефона.
Eppure, Bell è stato il primo a realizzare il telefono, nonostante i chiari vantaggi in termini di esperienza e abilità dei suoi concorrenti. Non è stato il primo perché ha avuto un'illuminazione che gli altri non avevano — anche loro avevano pensato al telefono, ma lo consideravano poco significativo rispetto a un telegrafo migliorato. Bell è stato il primo perché amava la voce umana più del telegrafo, tanto da resistere al desiderio dei suoi partner finché non è riuscito a dimostrare la funzionalità del suo telefono.
E per quanto riguarda il telegrafo armonico, su cui Gray, Edison e Bell hanno investito così tanto impegno e pensiero? Finora non è successo nulla. Mantenere i vibratori meccanici sintonizzati perfettamente alle estremità del filo si è rivelato molto difficile, e nessuno sapeva come amplificare il segnale combinato per farlo funzionare su lunghe distanze. Solo verso la metà del XX secolo, dopo che le tecnologie elettriche, partite dalla radio, hanno permesso un'impostazione precisa delle frequenze e un'amplificazione a basso rumore, l'idea di sovrapporre più segnali per trasmettere attraverso un solo cavo è diventata realtà.
Addio a Bell
Nonostante il successo del telefono alla fiera, Hubbard non era interessato a costruire un sistema telefonico. L'inverno successivo, propose a William Orton, presidente della Western Union, di acquistare tutti i diritti sul telefono secondo il brevetto di Bell per $100.000. Orton rifiutò, influenzato da una combinazione di antipatia verso Hubbard e i suoi schemi con il telegrafo postale, sicurezza nelle proprie capacità e nel lavoro di Edison sul telefono, oltre alla convinzione che il telefono significasse molto poco rispetto al telegrafo. Altri tentativi di vendere l'idea del telefono non ebbero successo, principalmente a causa delle paure riguardo ai costi enormi per le cause legali sui diritti di brevetto in caso di commercializzazione. Così, nel luglio del 1877, Bell e i suoi partner fondarono la Bell Telephone Company per avviare il servizio telefonico autonomamente. Nello stesso mese, Bell finalmente sposò Mabel Gardiner nella casa della sua famiglia, diventando abbastanza di successo da ottenere la benedizione di suo padre.
Alec con la moglie Mabel e due figli sopravvissuti – due dei suoi figli morirono in tenera età (circa nel 1885)
L'anno successivo, Orton cambiò il suo approccio al telefono e fondò la sua azienda, American Speaking Telephone Company, sperando che i brevetti di Edison, Gray e altri proteggessero l'azienda da attacchi legali da parte di Bell. Questa divenne una grave minaccia per gli interessi di Bell. Western Union aveva due principali vantaggi. In primo luogo, grandi risorse finanziarie. L'azienda di Bell aveva bisogno di soldi, poiché affittava l'attrezzatura ai suoi clienti, il che richiedeva mesi per recuperare i costi. In secondo luogo, l'accesso a un trasmettitore migliorato di Edison. Chiunque confrontasse il suo trasmettitore con quello di Bell non poteva fare a meno di notare la migliore chiarezza e volume della voce del primo. L'azienda di Bell non aveva altra scelta che citare in giudizio il concorrente, presentando una causa per violazione di brevetto.
Se Western Union avesse avuto diritti indiscutibili sull'unico trasmettitore di alta qualità disponibile, avrebbe avuto un potente strumento per raggiungere un accordo. Ma il team di Bell scoprì un brevetto precedente per un dispositivo simile, ottenuto da un immigrato tedesco , e lo ha riacquistato. Solo dopo molti anni di battaglie legali il brevetto di Edison ha ottenuto il riconoscimento. Vedendo che il contenzioso non portava a risultati, a novembre del 1879 Western Union accettò di trasferire tutti i diritti di brevetto sul telefono, sull'apparecchiatura e sulla base di abbonati esistenti (55.000 persone) all'azienda di Bell. In cambio chiesero solo il 20% degli affitti dei telefoni per i successivi 17 anni, e che Bell non entrasse nel settore del telegrafo.
L'azienda di Bell ha rapidamente sostituito i dispositivi Bell con modelli migliorati, inizialmente basati sul brevetto di Berliner, e poi – sui brevetti acquisiti da Western Union. Quando la causa si è conclusa, l'attività principale di Bell era testimoniare nei contenziosi sui brevetti, che erano numerosi. Fino al 1881 si era completamente ritirato. Al contrario di Edison, come Morse, non era l'inventore dei sistemi. Theodore Vail, un manager energico che Gardiner aveva attratto dal servizio postale, prese in mano l'azienda e la portò a una posizione dominante nel paese.
Inizialmente, la rete telefonica non si sviluppava affatto come quella del telegrafo. Quest'ultima si espandeva a salti da un centro commerciale all'altro, coprendo 150 km alla volta, cercando i punti di massima concentrazione di clienti preziosi, e solo dopo completava la rete unendo i collegamenti con mercati locali meno significativi. Le reti telefoniche crescevano come cristalli a partire da piccoli punti di crescita, da alcuni clienti situati in raggruppamenti indipendenti in ogni città e nei dintorni, e lentamente, nel corso di decenni, si univano in strutture regionali e nazionali.
C'erano due ostacoli alla telefonia su vasta scala. Innanzitutto, esisteva il problema della distanza. Anche con trasmettitori a resistenza variabile potenziati, basati sull'idea di Edison, la portata del telegrafo e del telefono era incomparabile. Il segnale più complesso del telefono era maggiormente suscettibile ai rumori, e le proprietà elettriche delle correnti fluttuanti erano meno conosciute rispetto a quelle della corrente continua utilizzata nel telegrafo.
In secondo luogo, c'era un problema di comunicazione. Il telefono di Bell era un dispositivo di comunicazione uno a uno; poteva connettere due punti attraverso un solo cavo. Per il telegrafo non era un problema. Un ufficio poteva servire molti clienti e i messaggi potevano essere facilmente instradati da un ufficio centrale su un'altra linea. Ma non esisteva un modo semplice per trasmettere una conversazione telefonica. Nella prima implementazione del telefono, il terzo e i successivi partecipanti potevano connettersi con i due interlocutori solo tramite quello che più tardi verrà chiamato «telefono accoppiato». Cioè, se tutti i dispositivi degli utenti erano collegati a una sola linea, ognuno di essi poteva parlare (o ascoltare) con gli altri.
Affronteremo il problema della distanza a suo tempo. Nella ci addentreremo nel problema delle connessioni e delle sue conseguenze, che hanno influenzato lo sviluppo del relè.
Cosa leggere
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray e il telefono: i svantaggi di essere un esperto”, Technology and Culture (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Fonte: habr.com
