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Il telefono è apparso per caso. Se grazie a un secolo di ricerca sulle possibilità di trasmissione dei messaggi tramite elettricità, il telefono è stato scoperto mentre si cercava di migliorare il telegrafo. Pertanto, è piuttosto facile stabilire una data credibile, 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 precursori. 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 a spirale isolato tra le estremità di un magnete permanente e poi immerse ciascuna estremità del filo in contenitori di mercurio, collegati a una batteria. Ogni volta che apriva o chiudeva il circuito, sollevando o abbassando l'estremità del filo nel contenitore, il magnete emetteva un suono udibile a un metro di distanza. Page chiamò questo fenomeno musica galvanica e ipotizzò che fosse tutto dovuto al "disordine molecolare" che si verificava nel magnete. Page avviò una serie di ricerche dedicate a due aspetti di questa scoperta: la strana proprietà dei materiali metallici di cambiare forma quando vengono magnetizzati, e la generazione più evidente di suono tramite elettricità.
Ci interessano particolarmente 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 suo tempo libero si dedicava a ricerche sull'elettricità. A quel tempo, diversi elettricisti avevano già creato nuove varianti della musica galvanica, ma Reis fu il primo a padroneggiare l'alchimia della conversione bidirezionale del suono in elettricità e viceversa.
Reis si rese, che il diaframma, simile a una membrana timpanica umana, possa, quando vibra, chiudere e aprire un circuito elettrico. Il primo prototipo del dispositivo "telephon" ["distant speaker"], costruito nel 1860, consisteva in un "orecchio" ritagliato nel legno con una membrana tesa, realizzata con una vescica di maiale. Un elettrodo di platino era collegato alla parte inferiore della membrana, che, vibrando, apriva e chiudeva il circuito con la batteria. Il ricevitore era una bobina di filo avvolta attorno a un ferro da maglia fissato al violino. Il corpo del violino amplificava le vibrazioni della punta della molla, mentre quest'ultima veniva magnetizzata e smagnetizzata a turno.
Il modello tardivo del telefono di Reis
Reis progettava numerosi miglioramenti per il primo prototipo e, insieme ad altri sperimentatori, scoprì che cantando o intonando qualcosa, il suono trasmesso rimaneva riconoscibile. Era più difficile distinguere le parole, che spesso venivano distorte e diventavano incomprensibili. In molte comunicazioni di successo sulla trasmissione della voce venivano utilizzate frasi comuni come "buongiorno" e "come va", che si potevano facilmente indovinare. Il problema principale era che il trasmettitore di Reis apriva e chiudeva solo il circuito, ma non regolava il volume. Di conseguenza, era possibile trasmettere solo frequenze a ampiezza fissa, incapaci di imitare tutte le sfumature della voce umana.
Reis credeva che le sue opere dovessero essere riconosciute come scientifiche, ma non ci riuscì mai. Il suo dispositivo era una popolare curiosità tra l'élite scientifica, e copie apparivano nella maggior parte dei centri di questa élite: a Parigi, Londra, Washington. Tuttavia, il suo lavoro scientifico fu respinto dalla rivista del professor Poggendorff "Annalen der Physik" ["Annali di Fisica"] – una delle riviste scientifiche più antiche e la più influente dell'epoca. Anche i tentativi di Reis di pubblicizzare il telefono tramite compagnie telegrafiche fallirono. Soffriva di tubercolosi, e la malattia in peggioramento lo allontanò da ulteriori ricerche serie. Alla fine, nel 1873, la malattia gli portò via la vita e le ambizioni. E non sarà l'ultima volta che questa malattia ostacolerà lo sviluppo della storia del telefono.
Mentre Reis migliorava il suo telefono, fino agli ultimi ritocchi alla sua fruttuosa ricerca sulla fisiologia uditiva: «Insegnamento delle sensazioni uditive 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, l'elettrodinamica, la termodinamica e altro.
Il lavoro di Helmholtz si riferisce solo indirettamente alla nostra storia, ma è un peccato trascurarlo. Nell'«Insegnamento delle sensazioni uditive», Helmholtz ha fatto per la musica ciò che Newton ha fatto per la luce: ha dimostrato come una sensazione apparentemente unica possa essere scomposta nei suoi componenti. Ha dimostrato che le differenze nei timbri, dal violino al fagotto, derivano solo dalle differenze nella forza relativa dei loro armonici (toni a doppia, tripla frequenza, ecc. rispetto alla nota fondamentale). Ma per la nostra storia, la parte più interessante del suo lavoro riguarda lo strumento notevole che ha progettato per la dimostrazione:
Il sintetizzatore di Helmholtz
Il primo dispositivo di Helmholtz fu commissionato all'officina di Colonia. In parole semplici, si trattava di un sintetizzatore in grado di emettere suoni basati sulla composizione di toni semplici. La sua capacità più sorprendente era la possibilità inspiegabile di riprodurre suoni vocalici, che tutti erano abituati a sentire solo provenire dalla bocca umana.
Il sintetizzatore funzionava grazie alla battuta di un diapason fondamentale, vibrante sulla nota di base, chiudendo e aprendo un circuito, immergendo un filo di platino in un contenitore di mercurio. Otto diapason magnetizzati, ognuno dei quali vibrava con il proprio armonico, erano posizionati 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 vi era un risonatore cilindrico, capace di amplificare la sua vibrazione a un livello udibile. In condizioni normali, il coperchio del risonatore era chiuso, attenuando il suono del diapason. Se si spostava il coperchio di lato, era possibile udire quell'armonica e, in questo modo,
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 multilaterale. Più segnali telegrafici si riuscivano a far confluire 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 quadruplice, combinando il duplex e il diplex (trasmissione simultanea di due segnali in una sola direzione), il che consentiva di utilizzare il filo con quattro volte più efficienza.
Ma era possibile aumentare ulteriormente il numero di segnali? Organizzare un ottoplo, o ancor di più? Il fatto che le onde sonore potessero essere trasformate in corrente elettrica e viceversa offriva un'interessante opportunità. E se si utilizzassero toni di diversa altezza per creare un telegrafo acustico, armonico, o poeticamente parlando, musicale? Se le vibrazioni fisiche di diverse frequenze potessero essere convertite in corrente elettrica e poi nuovamente scomposte alle frequenze originali dall'altra parte, sarebbe possibile inviare simultaneamente numerosi segnali senza interferenze reciproche. Il suono stesso sarebbe quindi solo un mezzo per raggiungere l'obiettivo, un'intermediazione che formava correnti affinché più segnali potessero esistere in un unico filo. Per semplicità, chiamerò questa concezione telegrafo armonico, anche se all'epoca venivano utilizzate diverse varianti di termine.
Non c'era un solo modo per creare segnali multiplex. In Francia, [in onore del quale è stata denominata l'unità di velocità simbolica – baud / nota del traduttore] nel 1874 ideò una macchina con un distributore rotante che raccoglieva alternativamente i segnali da diversi trasmettitori telegrafici. Oggi lo chiameremmo multiplexing a divisione temporale, e non a frequenze. Ma questo approccio aveva un difetto: 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 scomoda concorrenza tra diverse grandi compagnie telegrafiche: prima dell'emergere della legislazione antitrust, si poteva tranquillamente utilizzare questa spiegazione per giustificare tali fusioni. Uno dei personaggi della nostra storia l'ha descritta come "probabilmente la più grande corporazione mai esistita". Con migliaia di chilometri di linee e enormi investimenti nella costruzione e manutenzione delle reti, la Western Union seguiva con grande interesse gli sviluppi nel campo della telegrafia multiplex.
Un altro attore attendeva una rottura nel settore telegrafico. , avvocato e imprenditore bostoniano, era uno dei principali sostenitori del trasferimento del controllo del telegrafo americano al governo federale. Hubbard credeva che le telegrammi potessero costare tanto quanto le lettere ed era deciso a minare quella che considerava una cinica e predatoria monopolio della Western Union. Il disegno di legge di Hubbard non proponeva di nazionalizzare completamente le compagnie telegrafiche esistenti, come avevano fatto quasi tutte le potenze europee, ma avrebbe stabilito un servizio telegrafico sostenuto dal governo sotto l'egida del ministero postale. Ma il risultato sarebbe stato probabilmente lo stesso e la Western Union avrebbe abbandonato questo settore. A metà degli anni '70, l'avanzamento della legge si era arenato, ma Hubbard era convinto che il controllo su un nuovo brevetto telegrafico critico potesse dargli un vantaggio per far avanzare la sua proposta al Congresso.
Gardiner Greene Hubbard
Negli Stati Uniti si erano formati due fattori unici: in primo luogo, la scala continentale della Western Union. Nessuna organizzazione telegrafica europea possedeva linee così estese e, di conseguenza, motivazioni per sviluppare la telegrafia multiplex. In secondo luogo, la questione aperta del controllo governativo sul telegrafo. L'ultimo baluardo europeo era la Gran Bretagna, che nazionalizzò il telegrafo nel 1870. Dopo ciò, non rimase nessun altro luogo al di fuori degli Stati Uniti in cui si prospettava l'allettante opportunità di fare una rottura tecnologica e minare un monopolio. Forse a causa di questo, gran parte del lavoro sul telegrafo armonico è stato svolto negli Stati Uniti.
Tre persone erano in corsa per il premio. 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 crebbe in una fattoria in Ohio. Come molti dei suoi contemporanei, da giovane si interessò alla telegrafia, ma a 12 anni, dopo la morte del padre, iniziò a cercare un'occupazione che potesse garantirgli un sostentamento. Per un certo periodo fu apprendista fabbro, poi falegname navale, e all'età di 22 anni scoprì che poteva ricevere un'istruzione al Oberlin College continuando a lavorare come falegname. Dopo cinque anni di studi si dedicò alla carriera di inventore nel campo della telegrafia. Il suo primo brevetto fu un relè auto-regolante che, utilizzando un secondo elettromagnete al posto di una molla per restituire il ponticello, eliminò la necessità di regolare la sensibilità del relè a seconda della forza del corrente nel circuito.
Elisha Gray, ca. 1878
Entro il 1870, era già socio in un'azienda che produceva attrezzature elettriche, e lavorava come ingegnere capo. Nel 1872, lui e il suo socio trasferirono l'azienda a Chicago e la rinominarono Western Electric Manufacturing Company. Presto, Western Electric divenne il principale fornitore di attrezzature telegrafiche per la Western Union. Alla fine lasciò un segno significativo nella storia della telefonia.
All'inizio del 1874, Gray sentì un suono strano proveniente dal suo bagno. Suonava come il lamento di un riotoma vibrante, solo che molto più forte. Il riotoma (letteralmente "interruttore di flusso") era un dispositivo elettrico ben conosciuto che utilizzava una linguetta metallica per aprire e chiudere rapidamente il circuito. Affacciandosi nel bagno, Gray vide suo figlio, con una mano in una bobina di induzione collegata al riotoma, mentre con l'altra strofinava il rivestimento di zinco della vasca, che ronzava alla stessa frequenza. Gray, interessato alle nuove possibilità, si allontanò dal lavoro quotidiano in Western Electric per tornare a inventare. Entro l'estate sviluppò un telegrafo musicale a piena ottava, utilizzando il quale era possibile riprodurre suoni su una membrana fatta di una bacinella di metallo, premendo i tasti della tastiera.
Trasmettitore
Ricevitore
Il telegrafo musicale era una novità senza un evidente valore commerciale. Ma Gray capì che la possibilità di trasmettere suoni di diverse tonalità su un unico cavo gli offriva due opportunità. Con un trasmettitore di un'altra struttura, in grado di catturare il suono dall'aria, si poteva creare un telegrafo vocale. Con un altro ricevitore, capace di separare il segnale combinato in componenti, si poteva realizzare un telegrafo armonico, ovvero un telegrafo multicanale basato sul suono. Scelse di concentrarsi sulla seconda opzione, poiché l'industria del telegrafo mostrava domande evidenti. Si rafforzò nella sua scelta dopo aver appreso del telefono di Reis, che sembrava essere un semplice giocattolo filosofico.
Gray realizzò il ricevitore del telegrafo armonico con un insieme di elettromagneti, accoppiati a strisce metalliche. Ogni striscia era sintonizzata su una frequenza specifica e produceva suono quando si premava il pulsante corrispondente sul trasmettitore. Il trasmettitore funzionava sullo stesso principio del telegrafo musicale.
Gray migliorò il suo apparato nei due anni successivi e lo portò a un'esposizione. L'evento era ufficialmente chiamato «». Questa fu la prima esposizione mondiale tenutasi negli Stati Uniti e coincise con la celebrazione del centenario della nazione, motivo per cui fu presentata la cosiddetta «Esposizione del centenario». Si svolse a Filadelfia nell'estate del 1876. Lì Gray dimostrò la connessione «ottroplex» (cioè, la trasmissione di otto messaggi contemporaneamente) su una linea telegrafica appositamente preparata da New York. Questo traguardo fu molto apprezzato dai giudici dell'esposizione, ma presto fu oscurato da un'altra meraviglia.
Edison
, presidente della Western Union, scoprì abbastanza rapidamente i progressi di Gray, il che lo fece molto preoccupare. Nel migliore dei casi, con il successo di Gray, la situazione si sarebbe trasformata in una licenza di brevetto molto costosa. Nel peggiore dei casi, il brevetto di Gray sarebbe diventato la base per la creazione di una società concorrente, che minerebbe il dominio della Western Union.
Pertanto, nel luglio del 1875, Orton tirò fuori il suo asso dalla manica, ossia Thomas Edison. Edison crebbe a contatto con il telegrafo, trascorse alcuni anni come operatore telegrafico e poi divenne inventore. Il suo maggior trionfo fino a quel momento fu la comunicazione quadruplice, sviluppata con i fondi della Western Union l'anno precedente. Ora Orton sperava che avrebbe migliorato la sua invenzione e superato ciò che era riuscito a fare Gray. Gli fornì una descrizione del telefono di Reis; Edison studiò anche il lavoro di Helmholtz, recentemente tradotto in inglese.
Edison era in grande forma e idee innovative scaturivano 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 linguette vibranti per generare o percepire la giusta frequenza. Edison non riuscì a far funzionare un tale dispositivo a un livello accettabile.
Il secondo approccio, che chiamò "trasmettitore acustico", era completamente diverso. Invece di utilizzare linguette vibranti per trasmettere varie frequenze, li utilizzò per trasmettere impulsi con intervalli diversi. Divideva l'uso del filo tra i trasmettitori nel tempo, non in base alla frequenza. Questo richiedeva una sincronizzazione perfetta delle vibrazioni in ogni coppia ricevitore-trasmettitore, affinché i segnali non si sovrapponessero. Entro agosto 1876, su questo principio funzionava un quadruplice, anche se a oltre 100 miglia il segnale diventava inutile. Aveva anche idee per migliorare il telefono di Reis, che mise temporaneamente da parte.
E poi Edison sentì parlare della sensazione suscitata all'Esposizione Centennale di Filadelfia da un uomo di nome Bell.
Bell
è nato a Edimburgo, Scozia, e cresciuto a Londra sotto l'attenta guida di suo nonno. Come Gray ed Edison, da giovane ha mostrato interesse per il telegrafo, ma poi ha seguito le orme di suo padre e di suo nonno, facendo della linguistica la sua principale passione. Suo nonno, Alessandro, si è fatto un nome nel mondo dello spettacolo, per poi insegnare arte oratoria. Suo padre, Alessandro Melville, era anche lui un insegnante, e ha persino sviluppato e pubblicato un sistema fonetico che ha chiamato "linguaggio visibile". Il giovane Alessandro (Alec, come lo chiamavano in famiglia) ha scelto di dedicarsi all'insegnamento della lingua ai sordi.
Alla fine degli anni '60 del 1800, si occupava di anatomia e fisiologia al University College di Londra. Con lui studiava una studentessa, Mabel Eccleston, con la quale intendeva sposarsi. Ma poi ha rinunciato sia agli studi che all'amore. Due dei suoi fratelli morirono di tubercolosi, e il padre di Alec richiese che lui e il resto della famiglia emigrassero nel Nuovo Mondo per preservare la salute dell'unico figlio rimasto. Bell si sottomise, anche se si oppose e si indignò al riguardo, e salpò nel 1870.
Dopo un piccolo lavoro in Ontario, Alessandro, non senza le connessioni di suo padre, trovò lavoro come insegnante in una scuola per sordi a Boston. Lì iniziarono a intrecciarsi i fili del suo futuro.
Inizialmente attirò l'attenzione di una studentessa, Mabel Hubbard, che aveva perso l'udito all'età di cinque anni a causa della scarlattina. Bell continuò a fare ripetizioni private anche dopo essere diventato professore di fisiologia vocale e arte oratoria presso l'Università di Boston, e Mabel fu tra i suoi primi studenti. Durante le lezioni, lei aveva poco meno di 16 anni, dieci anni in meno di Bell, e dopo pochi mesi si innamorò di questa ragazza. Torneremo sulla sua storia.
Nel 1872, Bell riprese il suo interesse per la telegrafia. Qualche anno prima, mentre si trovava a Londra, Bell aveva sentito parlare degli esperimenti di Helmholtz. Ma Bell fraintese il successo di Helmholtz, pensando che avesse non solo creato ma anche trasmesso suoni complessi attraverso l'elettricità. Così, Bell si appassionò al telegrafo armonico: l'uso congiunto di un filo per 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 rivedette le sue idee e, come Edison e Gray, cominciò a cercare di realizzarle.
Un giorno, ospite 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 vibra e la riproduce in risposta. Raccontò al padre di Mabel che un segnale telegrafico sintonizzato poteva raggiungere lo stesso effetto e spiegò come questo potesse essere utilizzato nella telegrafia multiplex. E Bell non avrebbe trovato un ascoltatore più sintonizzato sulla sua storia: questi risuonava di gioia e capì immediatamente il messaggio principale: «l'aria è la stessa per tutti, e serve solo un filo», cioè la propagazione dell'onda elettrica in un filo può, in miniatura, replicare la propagazione nel'aria delle onde generate da un suono complesso. L'ascoltatore di Bell era Gardiner Hubbard.
Telefono
E ora la storia diventa molto complicata, quindi ho paura di mettere alla prova la pazienza dei lettori. Proverò a tracciare le linee principali, senza impantanarmi nei dettagli.
Bell, supportato da Hubbard e dal padre di uno dei suoi studenti, lavorava instancabilmente al telegrafo armonico, senza svelare i suoi successi. Alternava un intenso lavoro a periodi di riposo, quando la sua salute lo tradiva, cercando di adempiere alle sue responsabilità universitarie, promuovere il sistema della «parlata visibile» di suo padre e lavorare come tutore. Assunse un nuovo assistente, , meccanico esperto del laboratorio meccanico di Boston di Charles Williams - lì si riunivano persone interessate all'elettricità. Hubbard stimolava Bell e non esitava a usare anche la mano di sua figlia come incentivo, rifiutandosi di darla in sposa fino a quando Bell non avesse perfezionato il suo telegrafo.
Nell'estate del 1874, mentre si trovava in vacanza vicino alla casa di famiglia in Ontario, a Bell giunse un'illuminazione. Alcuni pensieri che esistevano nel suo subconscio si fusero in uno solo: il telefono. Le sue riflessioni furono influenzate non poco da – il primo dispositivo di registrazione sonora al mondo, che tracciava onde sonore su vetro annerito. Questo convinse Bell che il suono di qualsiasi 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 effettivamente realizzati e la loro praticità è discutibile. Ma hanno indirizzato il pensiero di Bell in una nuova direzione.
Uno schizzo del concetto del primo modello di telefono di Bell con "armonie" (mai costruito)
Bell mise da parte temporaneamente questa idea, per perseguire, come si aspettavano i suoi soci, l'obiettivo di creare il telegrafo armonico.
Ma presto si stancò della routine di preciso sintonizzamento degli strumenti, e il suo cuore, esausto per i numerosi ostacoli pratici che si frapponevano tra un prototipo funzionante e un sistema pratico, si inclinava sempre di più verso il telefono. La voce umana era la sua prima passione. Nell'estate del 1875 scoprì che le linguette vibranti potevano non solo chiudere e aprire rapidamente il circuito in modo simile a una chiave del telegrafo, ma anche generare 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 su quel principio: un diaframma vibrante nel campo di un elettromagnete generava una corrente ondulatoria nel circuito del magnete. Questo dispositivo era in grado di trasmettere alcuni suoni attenuati della voce. Hubbard non fu impressionato dal dispositivo e ordinò a Bell di tornare a compiti reali.
Il rudimentale telefono a "gancio" di Bell dell'estate del 1875
Ma Bell ha comunque convinto Hubbard e gli altri soci che l'idea dovesse essere brevettata, poiché sarebbe potuta essere utilizzata nella telegrafia multiplex. E se si doveva già presentare una domanda di brevetto, nessuno avrebbe potuto vietare di menzionare in essa la possibilità di utilizzare il dispositivo per comunicazioni vocali. Poi, a gennaio, Bell aggiunse al progetto di brevetto un nuovo meccanismo di generazione di onde: una resistenza variabile. Voleva collegare un diaframma vibrante, che riceveva il suono, a un contatto di platino che si abbassava e si alzava da un recipiente contenente un acido, in cui si trovava un altro contatto immobile. Quando il contatto mobile si immergeva di più, la superficie a contatto con l'acido aumentava, riducendo la resistenza al flusso di corrente tra i contatti, e viceversa.
Bozza di Bell del concetto di trasmettitore con resistenza variabile liquida
Hubbard, sapendo che Gray stava seguendo Bell da vicino, ha presentato la domanda di brevetto per le onde al ufficio brevetti la mattina del 14 febbraio, senza attendere la conferma finale da parte di Bell. E nel pomeriggio dello stesso giorno è arrivato l'avvocato di Gray con il suo brevetto. Anche questo conteneva una proposta per la generazione di onde mediante resistenza variabile liquida. Menionava anche le possibilità di applicazione dell'invenzione sia per il telegrafo che per la trasmissione vocale. Ma arrivò con alcune ore di ritardo per impedire il brevetto di Bell. Se l'ordine di arrivo fosse stato diverso, ci sarebbero state lunghe udienze sui diritti prima del rilascio del brevetto. Di conseguenza, il 7 marzo Bell ricevette il brevetto n. 174 465, "Miglioramenti nella telegrafia", che ha gettato le basi per il futuro dominio del sistema di Bell.
Ma in questa storia drammatica non manca l'ironia. Infatti, il 14 febbraio 1876, né Bell né Gray avevano costruito un modello funzionante del telefono. Nessuno ha neanche tentato di farlo, escluse brevi tentativi di Bell nel luglio precedente, senza alcuna resistenza variabile. Pertanto, non bisogna considerare i brevetti come pietre miliari nella storia della tecnologia. Questo momento critico nello sviluppo della telefonia come impresa commerciale non era praticamente correlato al telefono come dispositivo.
Solo dopo l'invio del brevetto, Bell e Watson hanno avuto l'opportunità di tornare al telefono, nonostante le costanti richieste di Hubbard di continuare a lavorare sul telegrafo multiplo. Bell e Watson hanno cercato per diversi mesi di far funzionare l'idea con la resistenza variabile liquida, e il telefono costruito su questo principio è stato utilizzato per trasmettere la famosa frase: «Signor Watson, venga qui, voglio vederla».
Tuttavia, gli inventori hanno continuamente affrontato problemi con l'affidabilità di questi trasmettitori. Pertanto, Bell e Watson hanno iniziato a lavorare su nuovi trasmettitori, utilizzando il principio del magneto, sul quale avevano sperimentato nell'estate del 1875 - utilizzando il movimento della membrana in un campo magnetico per eccitare direttamente la corrente. Il vantaggio era la semplicità e l'affidabilità. Lo svantaggio era che la bassa potenza del segnale telefonico era il risultato delle vibrazioni dell'aria create dalla voce dell'oratore. Questo limitava la distanza operativa efficace del trasmettitore magneto. Mentre con il dispositivo a resistenza variabile, la voce modulava la corrente generata dalla batteria, che poteva essere resa potente quanto si voleva.
I nuovi magneto funzionavano molto meglio rispetto a quelli dell'estate precedente, e Gardiner decise che l'idea del telefono poteva avere del potenziale. Tra le altre sue attività, partecipava 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 espositivo e per un concorso in cui i giurati valutavano invenzioni elettriche.
Trasmettitore magneto di Bell/Watson. La membrana metallica vibrante D si muove in un campo magnetico del magnete H e genera corrente nel circuito
Ricevitore
I giurati 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 la sua voce e le parole uscire da una piccola scatola metallica. Uno dei giurati era un compatriota di Bell, scozzese. (a cui successivamente fu concesso il titolo di Lord Kelvin). Con grande entusiasmo, corse dall'altra parte della sala verso Bell per dirgli che aveva sentito le sue parole, e in seguito dichiarò che il telefono era "la cosa più sorprendente che avesse mai visto in America". Era presente anche l'imperatore del Brasile, che inizialmente avvicinò la scatola all'orecchio e poi si alzò dalla sedia esclamando: "Sento, sento!"
La risonanza provocata da Bell all'esposizione spinse Edison a riprendere le sue idee precedenti sulla trasmissione telefonica. Si concentrò immediatamente sul principale difetto del dispositivo di Bell – il debole trasmettitore a magneto. Dalle sue esperienze con il quadruplice sapeva che la resistenza del carbone variava al variare della pressione. Dopo numerosi esperimenti con diverse configurazioni, sviluppò un trasmettitore a resistenza variabile che funzionava su questo principio. Invece del contatto in movimento in un fluido, la pressione della voce del parlatore comprimerebbe il "pulsante" di carbone, cambiando la sua resistenza e quindi la forza della corrente nel circuito. Questa soluzione era molto più affidabile e semplice da realizzare rispetto ai trasmettitori a liquido concepiti da Bell e Gray e rappresentò un contributo decisivo per il successo a lungo termine del telefono.
Tuttavia, Bell fu il primo a creare il telefono, nonostante i vantaggi evidenti in termini di esperienza e abilità dei suoi concorrenti. Fu il primo non perché avesse avuto un’illuminazione a cui gli altri non erano arrivati – anche loro avevano concepito il telefono, ma lo consideravano di scarsa importanza rispetto al telegrafo migliorato. Bell fu il primo perché amava la voce umana più del telegrafo, tanto da resistere al desiderio dei suoi soci fino a quando non riuscì a dimostrare la funzionalità del suo telefono.
E che dire del telegrafo armonico, a cui Gray, Edison e Bell dedicarono tanto impegno e pensiero? Finora non è venuto fuori nulla. Mantenere i vibratori meccanici di entrambe le estremità del filo perfettamente sintonizzati si è rivelato molto difficile, e nessuno sapeva come amplificare il segnale combinato per funzionare a lunghe distanze. Solo verso la metà del XX secolo, dopo che le tecnologie elettriche, iniziate con la radio, hanno permesso di creare sintonia precisa delle frequenze e amplificazione a basso rumore, l'idea di sovrapporre molteplici segnali per la trasmissione su un unico filo 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 avversione verso Hubbard e i suoi schemi con il telegrafo postale, fiducia nelle proprie capacità e nel lavoro di Edison sul telefono, oltre a credere che il telefono significasse molto poco rispetto al telegrafo. Altri tentativi di vendere l'idea del telefono non ebbero successo, principalmente a causa della paura delle enormi spese legali riguardo ai diritti sul brevetto in caso di commercializzazione. Pertanto, nel luglio del 1877, Bell e i suoi soci fondarono la Bell Telephone Company per organizzare il servizio telefonico in autonomia. Nello stesso mese, Bell finalmente sposò Mabel Gardiner nella casa della sua famiglia, diventando abbastanza successo da ricevere la benedizione di suo padre.
Alec con la moglie Mabel e due figli sopravvissuti – due dei suoi figli morirono in tenera età (circa 1885)
L'anno successivo, Orton cambiò il suo atteggiamento nei confronti del telefono e fondò la sua azienda, l'American Speaking Telephone Company, sperando che i brevetti di Edison, Gray e altri proteggessero l'azienda dalle azioni legali di Bell. Questa divenne una minaccia mortale per gli interessi di Bell. La Western Union aveva due principali vantaggi. In primo luogo, ingenti risorse finanziarie. L'azienda di Bell aveva bisogno di soldi, poiché noleggiava le attrezzature ai suoi clienti, il che richiedeva mesi per ripagarle. In secondo luogo, l'accesso a un trasmettitore migliorato di Edison. Chiunque confrontasse il suo trasmettitore con quello di Bell non poteva non notare la migliore chiarezza e volume della voce del primo. Non rimase altro da fare all'azienda di Bell se non intentare causa contro il concorrente per violazione di brevetto.
Se la Western Union avesse posseduto diritti inequivocabili sull'unico trasmettitore di alta qualità disponibile, avrebbe avuto una potente leva per raggiungere un accordo. Ma il team di Bell scoprì un brevetto precedente per un dispositivo simile, ottenuto dall'emigrato tedesco , e lo acquistò. Solo dopo molti anni di battaglie legali, il brevetto di Edison fu riconosciuto prioritario. Vedendo che il contenzioso non portava a risultati, nel novembre 1879 la Western Union accettò di trasferire tutti i diritti di brevetto sul telefono, sulle attrezzature e sulla base degli abbonati esistenti (55.000 persone) all'azienda di Bell. In cambio chiesero solo il 20% dell'affitto dei telefoni per i successivi 17 anni, oltre a che Bell non entrasse nel business del telegrafo.
L'azienda di Bell sostituì rapidamente i dispositivi di Bell con modelli migliorati, inizialmente basati sul brevetto di Berliner e successivamente sui brevetti acquisiti dalla Western Union. Quando la causa si concluse, l'attività principale di Bell era testimoniare nei litigi sui brevetti, che erano numerosi. Entro il 1881, si ritirò completamente dagli affari. Come Morse, e a differenza di Edison, non era un creatore di sistemi. Theodore Vail, energico manager, portato in azienda da Gardiner dal servizio postale, prese in mano l'azienda e la guidò verso una posizione dominante nel paese.
Inizialmente, la rete telefonica non si sviluppava affatto come quella telegrafica. Quest'ultima si espandeva a salti da un centro commerciale all'altro, percorrendo 150 km alla volta, cercando i punti di massima concentrazione di clienti preziosi, e solo successivamente completava la rete con collegamenti ai mercati locali meno importanti. Le reti telefoniche crescevano come cristalli da piccoli punti di crescita, da alcuni clienti situati in grappoli indipendenti in ogni città e nei dintorni, e lentamente, nel corso dei decenni, si univano in strutture regionali e nazionali.
C'erano due ostacoli alla telefonia su larga scala. In primo luogo, c'era il problema della distanza. Anche con i trasmettitori a resistenza variabile potenziati, sviluppati sulla base delle idee di Edison, la portata di funzionamento del telegrafo e del telefono era incomparabile. Il segnale più complesso del telefono era maggiormente soggetto al rumore e le proprietà elettriche delle correnti variabili erano conosciute peggio rispetto a quelle della corrente continua utilizzata nel telegrafo.
In secondo luogo, esisteva il problema della connessione. Il telefono di Bell era un dispositivo di comunicazione uno a uno, che poteva collegare due punti su un singolo filo. Per il telegrafo questo non era un problema. Un ufficio poteva servire molti clienti, e i messaggi potevano essere facilmente reindirizzati dall'ufficio centrale su un'altra linea. Ma non c'era un modo semplice per trasmettere una conversazione telefonica. Nella prima versione realizzata del telefono, terze persone e successive potevano collegarsi con i due interlocutori solo attraverso quello che in seguito sarebbe stato chiamato 'telefono accoppiato'. Vale a dire, se tutti i dispositivi degli abbonati erano collegati a una linea, ognuno di essi poteva parlare (o ascoltare) con gli altri.
Affronteremo il problema della distanza a suo tempo. Nella ci immergeremo nel problema delle connessioni e delle sue conseguenze, che hanno influito sullo sviluppo dei relè.
Cosa leggere
- 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)
Fonte: habr.com
