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Il telefono è apparso per caso. Se Grazie a un secolo di ricerche sulle possibilità di trasmettere messaggi utilizzando l'elettricità, le persone si sono imbattute nel telefono alla ricerca di un telegrafo migliorato. Pertanto, è abbastanza facile assegnare una data plausibile, anche se non del tutto certa, per l'invenzione del telefono: l'anno del centenario della fondazione degli Stati Uniti, 1876.
E non si può dire che il telefono non abbia avuto predecessori. Dal 1830, i ricercatori sono alla ricerca di modi per convertire il suono in elettricità e l’elettricità in suono.
Suono elettrico
Nell'anno 1837 , medico e sperimentatore nel campo dell'elettromagnetismo del Massachusetts, si imbatté in uno strano fenomeno. Pose un filo a spirale isolato tra le estremità di un magnete permanente, quindi pose ciascuna estremità del filo in un contenitore di mercurio collegato a una batteria. Ogni volta che apriva o chiudeva il circuito, sollevando l'estremità del filo dal contenitore o abbassandolo lì, il magnete emetteva un suono che poteva essere udito a distanza di un metro. Page la chiamò musica galvanica e suggerì che fosse tutta una questione di "disordine molecolare" che si verificava nel magnete. Page lanciò un'ondata di ricerche su due aspetti di questa scoperta: la strana proprietà dei materiali metallici di cambiare forma quando magnetizzati e la più ovvia generazione di suono mediante l'elettricità.
Siamo particolarmente interessati a due studi. Il primo è stato diretto da Johann Philipp Reis. Reis insegnò matematica e scienze agli scolari dell'Istituto Garnier vicino a Francoforte, ma nel tempo libero era impegnato nella ricerca elettrica. A quel tempo, diversi elettricisti avevano già creato nuove versioni della musica galvanica, ma Reis fu il primo a padroneggiare l'alchimia della traduzione bidirezionale del suono in elettricità e viceversa.
Reis si rese conto che un diaframma, simile a un timpano umano, poteva chiudere e aprire un circuito elettrico quando vibrava. Il primo prototipo dell'apparecchio telefonico, costruito nel 1860, consisteva in un orecchio scolpito nel legno su cui era tesa una membrana ricavata dalla vescica di maiale. Sul fondo della membrana era attaccato un elettrodo di platino che, vibrando, apriva e chiudeva il circuito con la batteria. Il ricevitore era una bobina di filo avvolto attorno a un ferro da calza attaccato a un violino. Il corpo del violino amplificava le vibrazioni dello stilo mutaforma poiché veniva alternativamente magnetizzato e smagnetizzato.
Ultimo modello di telefono Reis
Reis apportò molti miglioramenti al primo prototipo e insieme ad altri sperimentatori scoprì che se cantavi o canticchiavi qualcosa, il suono trasmesso rimaneva riconoscibile. Le parole erano più difficili da distinguere e spesso diventavano distorte e incomprensibili. Molti messaggi vocali di successo utilizzavano frasi comuni come “buongiorno” e “come stai” ed erano facili da indovinare. Il problema principale rimaneva che il trasmettitore di Reis si limitava ad aprire e chiudere il circuito, ma non regolava l'intensità del suono. Di conseguenza, poteva essere trasmessa solo una frequenza con un'ampiezza fissa e questa non poteva simulare tutte le sottigliezze della voce umana.
Reis credeva che il suo lavoro dovesse essere riconosciuto dalla scienza, ma non ci riuscì mai. Il suo dispositivo era una curiosità popolare tra l'élite scientifica e le copie apparvero nella maggior parte dei centri di questa élite: a Parigi, Londra, Washington. Ma il suo lavoro scientifico fu rifiutato dalla rivista Annalen der Physik [Annali di fisica] del professor Poggendorff, una delle riviste scientifiche più antiche e la più influente dell'epoca. Anche i tentativi di Race di pubblicizzare il telefono presso le società di telefonia mobile fallirono. Soffriva di tubercolosi e il peggioramento della malattia gli impedì di intraprendere ulteriori ricerche serie. Di conseguenza, nel 1873, la malattia gli tolse la vita e le ambizioni. E questa non sarà l'ultima volta che questa malattia ostacolerà lo sviluppo della storia del telefono.
Mentre Race migliorava il suo telefono, stava dando gli ultimi ritocchi al suo studio fondamentale sulla fisiologia uditiva: “La dottrina delle sensazioni uditive come base fisiologica per la teoria della musica” [Die Lehre von den Tonempfindungen als fisiologicische Grundlage für die Theorie der Musik], pubblicato nel 1862. Helmholtz, allora professore all'Università di Heidelberg, fu un gigante della scienza nel XNUMX° secolo, lavorò sulla fisiologia della visione, sull'elettrodinamica, sulla termodinamica, ecc.
L'opera di Helmholtz si riferisce solo brevemente alla nostra storia, ma sarebbe un peccato perderla. Nella Dottrina delle sensazioni uditive, Helmholtz ha fatto per la musica ciò che Newton ha fatto per la luce: ha mostrato come una sensazione apparentemente unica possa essere smontata nelle sue parti componenti. Ha dimostrato che le differenze nei timbri, dal violino al fagotto, derivano solo da differenze nella forza relativa dei loro armonici (toni a frequenze doppie, triple, ecc. rispetto alla nota di base). Ma per la nostra storia, la cosa più interessante del suo lavoro risiede nello straordinario strumento che ha sviluppato per la dimostrazione:
Variante del sintetizzatore Helmholtz
Helmholtz ordinò il primo apparecchio all'officina di Colonia. In poche parole, era un sintetizzatore in grado di produrre suoni basati su una composizione di toni semplici. La sua abilità più sorprendente era l'inspiegabile capacità di riprodurre suoni vocalici che tutti erano abituati a sentire provenire solo dalla bocca umana.
Il sintetizzatore funzionava mediante il battito del diapason principale, che vibrava sulla nota di base, chiudendo e aprendo il circuito, immergendo un filo di platino in un contenitore di mercurio. Otto diapason magnetizzati, ciascuno vibrante con la propria armonica, poggiavano tra le estremità di un elettromagnete collegato a un circuito. Ogni chiusura del circuito accendeva gli elettromagneti e manteneva i diapason in uno stato vibrante. Accanto a ciascun diapason c'era un risuonatore cilindrico capace di amplificarne il ronzio a livello udibile. Nello stato normale, il coperchio del risuonatore era chiuso e attutiva il suono del diapason. Se sposti il coperchio di lato, puoi sentire questo tono e quindi “suonare” il suono di una tromba, di un pianoforte o della vocale “o”.
Questo dispositivo avrà un piccolo ruolo nella creazione di un nuovo tipo di telefono.
Telegrafo armonico
Una delle attrattive per gli inventori della seconda metà del XIX secolo era il multitelegrafo. Quanti più segnali telegrafici potevano essere stipati in un filo, tanto maggiore era l’efficienza della rete telegrafica. All'inizio degli anni '1870 dell'Ottocento erano noti diversi metodi di telegrafia duplex (invio di due segnali in direzioni opposte contemporaneamente). Poco dopo, Thomas Edison li migliorò creando il quadruplex, combinando duplex e diplex (trasmettendo due segnali in una direzione contemporaneamente), in modo che il cavo potesse essere utilizzato quattro volte più efficientemente.
Ma il numero dei segnali potrebbe essere ulteriormente aumentato? Organizzare una specie di octoruplex o anche di più? Il fatto che le onde sonore potessero essere convertite in corrente elettrica e viceversa offriva una possibilità interessante. E se usassimo toni di altezze diverse per creare un telegrafo acustico, armonico o, poeticamente parlando, musicale? Se le vibrazioni fisiche di frequenze diverse potessero essere convertite in vibrazioni elettriche e poi riassemblate nelle loro frequenze originali dall'altra parte, allora sarebbe possibile inviare molti segnali contemporaneamente senza interferenze reciproche. Il suono stesso sarebbe quindi solo un mezzo per raggiungere un fine, un mezzo intermedio che forma correnti in modo che più segnali possano esistere in un filo. Per semplicità chiamerò questo concetto come telegrafo armonico, anche se all'epoca si usavano varie varianti del termine.
Questo non era l'unico modo per creare segnali multiplex. In Francia [da cui prende il nome l'unità di velocità simbolica: baud / ca. trad.] nel 1874 inventò una macchina con un distributore rotante che raccoglieva alternativamente segnali da diversi trasmettitori telegrafici. Oggi lo chiameremmo un multiplex diviso per tempo anziché per frequenza. Ma questo approccio aveva uno svantaggio: non avrebbe portato alla creazione della telefonia.
A quel punto, la telegrafia americana era dominata dalla Western Union, che si era formata nel 1850 nel tentativo di eliminare la concorrenza sfavorevole tra alcune grandi società telegrafiche: una spiegazione che poteva essere facilmente utilizzata per giustificare tali fusioni prima dell’avvento delle leggi antitrust. Uno dei personaggi della nostra storia la descrisse come "probabilmente la più grande azienda mai esistita". Avendo migliaia di chilometri di cavi e spendendo ingenti somme di denaro per la costruzione e la manutenzione delle reti, Western Union seguì con grande interesse gli sviluppi nel campo della telegrafia multiplex.
Anche un altro giocatore stava aspettando scoperte rivoluzionarie nel settore del telegrafo. , avvocato e imprenditore di Boston, fu uno dei principali sostenitori di portare il telegrafo americano sotto il controllo del governo federale. Hubbard credeva che i telegrammi potessero costare poco quanto le lettere ed era determinato a minare quello che considerava il monopolio cinico ed estorsore della Western Union. Il disegno di legge di Hubbard non proponeva di nazionalizzare completamente le compagnie telegrafiche esistenti, come fecero quasi tutte le potenze europee, ma istituiva un servizio telegrafico sponsorizzato dal governo sotto gli auspici del Dipartimento delle Poste. Ma molto probabilmente il risultato sarebbe stato lo stesso e Western Union avrebbe abbandonato questa attività. Verso la metà degli anni '1870 dell'Ottocento i progressi sulla legislazione si erano arrestati, ma Hubbard era fiducioso che il controllo del nuovo fondamentale brevetto telegrafico avrebbe potuto dargli un vantaggio nel far passare la sua proposta al Congresso.
Gardiner Green Hubbard
Ci sono due fattori unici negli Stati Uniti: in primo luogo, la scala continentale della Western Union. Nessuna organizzazione telegrafica europea disponeva di linee così lunghe e, quindi, non c'era motivo di sviluppare la telegrafia multiplex. In secondo luogo, c’è la questione aperta del controllo statale sul telegrafo. L’ultima roccaforte europea fu la Gran Bretagna, che nazionalizzò il telegrafo nel 1870. Dopo di ciò, non rimasero più posti da nessuna parte, tranne gli Stati Uniti, dove incombeva l’allettante prospettiva di fare una svolta tecnologica e di indebolire il monopolio. Forse per questo motivo, la maggior parte del lavoro sul telegrafo armonico fu svolto negli Stati Uniti.
I contendenti al premio erano principalmente tre. Due di loro erano già venerabili inventori - и . Il terzo era un professore di retorica e insegnante di sordi di nome Bell.
grigio
Elisha Grey è cresciuta in una fattoria dell'Ohio. Come molti suoi coetanei, da adolescente giocò con la telegrafia, ma all'età di 12 anni, quando suo padre morì, iniziò a cercare un'occupazione che potesse sostenerlo. Fece apprendista per un certo periodo come fabbro, poi come falegname di nave, e all'età di 22 anni apprese che avrebbe potuto ricevere un'istruzione all'Oberlin College mentre lavorava ancora come falegname. Dopo cinque anni di studio, si tuffò nella carriera di inventore nel campo della telegrafia. Il suo primo brevetto fu un relè autoregolante che, utilizzando un secondo elettromagnete invece di una molla per ripristinare l'armatura, eliminò la necessità di regolare la sensibilità del relè a seconda dell'intensità della corrente nel circuito.
Eliseo Grigio, ca. 1878
Nel 1870 era già socio di un'azienda produttrice di apparecchiature elettriche e lavorava lì come ingegnere capo. Nel 1872, lui e un socio trasferirono l'azienda a Chicago e la ribattezzarono Western Electric Manufacturing Company. Western Electric divenne presto il principale fornitore di apparecchiature telegrafiche per Western Union. Di conseguenza, lascerà un segno notevole nella storia della telefonia.
All'inizio del 1874, Gray udì uno strano suono provenire dal suo bagno. Sembrava l'ululato di un reotomo vibrante, solo molto più forte. Il reotomo (letteralmente "interruttore del flusso") era un noto dispositivo elettrico che utilizzava una linguetta metallica per aprire e chiudere rapidamente un circuito. Guardando nel bagno, Gray vide suo figlio tenere in una mano una bobina di induzione collegata a un reotomo e con l'altra strofinare il rivestimento di zinco della vasca da bagno, che ronzava alla stessa frequenza. Gray, incuriosito dalle possibilità, si allontanò dal suo lavoro quotidiano presso la Western Electric per tornare a inventare. Entro l'estate aveva sviluppato un telegrafo musicale a tutta ottava, con il quale poteva riprodurre suoni su un diaframma ricavato da una conca metallica premendo i tasti di una tastiera.
Trasmettitore
Ricevitore
Il telegrafo musicale era una novità senza evidente valore commerciale. Ma Gray si rese conto che la capacità di trasmettere suoni di toni diversi su un filo gli dava due opzioni. Con un trasmettitore di diversa concezione, in grado di captare il suono dall'aria, si potrebbe creare un telegrafo vocale. Con un altro ricevitore in grado di separare il segnale combinato nelle sue componenti, è stato possibile realizzare la telegrafia armonica, cioè la telegrafia multiplex basata sul suono. Decise di concentrarsi sulla seconda opzione, poiché l'industria del telegrafo aveva evidenti esigenze. La sua scelta venne confermata dopo aver saputo dell'esistenza del telefono di Race, che sembrava essere un semplice giocattolo filosofico.
Gray realizzò il ricevitore telegrafico armonico da una serie di elettromagneti accoppiati a strisce di metallo. Ogni striscia era sintonizzata su una frequenza specifica e suonava quando veniva premuto il pulsante corrispondente sul trasmettitore. Il trasmettitore funzionava secondo lo stesso principio del telegrafo musicale.
Gray migliorò il suo dispositivo nei due anni successivi e lo portò alla mostra. Ufficialmente l'evento si chiamava "". È stata la prima fiera mondiale tenutasi negli Stati Uniti e ha coinciso con la celebrazione del centenario della nazione, e quindi ha caratterizzato la cosiddetta. "Mostra del Centenario" Ha avuto luogo a Filadelfia nell'estate del 1876. Lì, Gray dimostrò una connessione "octruplex" (cioè la trasmissione di otto messaggi contemporaneamente) su una linea telegrafica appositamente preparata da New York. Questo risultato fu molto lodato dai giudici della mostra, ma fu presto eclissato da un miracolo ancora più grande.
Эдисон
, il presidente della Western Union, apprese rapidamente dei progressi di Gray, cosa che lo rese molto nervoso. Nella migliore delle ipotesi, se Gray avrà successo, la situazione si tradurrà in licenze di brevetto molto costose. Nel peggiore dei casi, il brevetto di Gray diventerebbe la base per la creazione di una società rivale che sfiderebbe il dominio di Western Union.
Così, nel luglio 1875, Orton tirò fuori un asso nella manica: Thomas Edison. Edison è cresciuto con la telegrafia, ha trascorso diversi anni come operatore telegrafico e poi è diventato un inventore. Il suo più grande trionfo a quel tempo fu la comunicazione quadruplex, creata l'anno prima con i soldi della Western Union. Ora Orton sperava di migliorare la sua invenzione e di superare ciò che Gray era riuscito a fare. Ha fornito a Edison una descrizione del telefono di Race; Edison studiò anche l'opera di Helmholtz, recentemente tradotta in inglese.
Edison era al culmine della sua forma e le idee innovative scaturivano da lui come scintille da un'incudine. L'anno successivo mostrò due diversi approcci alla telegrafia acustica: il primo era simile al telegrafo di Gray e utilizzava diapason o ance vibranti per creare o percepire la frequenza desiderata. Edison non è riuscita a far funzionare un dispositivo del genere a un livello accettabile.
Il secondo approccio, da lui chiamato "trasmettitore acustico", era completamente diverso. Invece di usare ance vibranti per trasmettere frequenze diverse, le usò per trasmettere impulsi a intervalli diversi. Ha diviso l'uso del cavo tra i trasmettitori in base al tempo anziché alla frequenza. Ciò richiedeva una perfetta sincronizzazione delle vibrazioni in ciascuna coppia ricevitore-trasmettitore in modo che i segnali non si sovrapponessero. Nell'agosto 1876 aveva un quadruplex che funzionava secondo questo principio, sebbene a una distanza di oltre 100 miglia il segnale diventasse inutile. Aveva anche idee per migliorare il telefono di Race, che ha temporaneamente messo da parte.
E poi Edison venne a sapere di una sensazione creata all'Esposizione del Centenario di Filadelfia da un uomo di nome Bell.
Bel
è nato a Edimburgo, in Scozia, ed è cresciuto a Londra sotto la stretta guida di suo nonno. Come Gray ed Edison, mostrò interesse per il telegrafo da ragazzo, ma poi seguì le orme di suo padre e suo nonno, scegliendo la parola umana come sua passione principale. Suo nonno, Alexander, si è fatto un nome sul palco e poi ha iniziato a insegnare a parlare in pubblico. Anche suo padre, Alexander Melville, era un insegnante e sviluppò e pubblicò persino un sistema fonetico, che chiamò "discorso visibile". Il giovane Alexander (Alec, come veniva chiamato in famiglia), scelse come occupazione l'insegnamento della parola ai sordi.
Verso la fine degli anni '1860 dell'Ottocento studiava anatomia e fisiologia all'University College di Londra. Con lui studiò la studentessa Marie Eccleston, che aveva intenzione di sposare. Ma poi abbandonò sia l'apprendimento che l'amore. I suoi due fratelli morirono di tubercolosi e il padre di Alec chiese che lui e la sua famiglia rimanente emigrassero nel Nuovo Mondo per preservare la salute del suo unico figlio. Bell obbedì, anche se resistette e si risentì, e salpò nel 1870.
Dopo un breve soggiorno in Ontario, Alexander, sfruttando i contatti di suo padre, trovò lavoro come insegnante in una scuola per non udenti a Boston. Lì cominciarono a intrecciarsi i fili del suo futuro.
Prima aveva una studentessa, Mabel Hubbard, che perse l'udito all'età di cinque anni a causa della scarlattina. Bell continuò a dare lezioni private anche dopo essere diventato professore di fisiologia vocale e oratoria alla Boston University, e Mabel fu tra i suoi primi studenti. Al momento dell'allenamento aveva poco meno di 16 anni, dieci anni meno di Bell, e nel giro di pochi mesi lui si era innamorato di questa ragazza. Torneremo più tardi sulla sua storia.
Nel 1872 Bell rinnovò il suo interesse per la telegrafia. Alcuni anni prima, mentre era ancora a Londra, Bell venne a conoscenza degli esperimenti di Helmholtz. Ma Bell fraintese il risultato di Helmholtz, credendo che non solo creasse, ma trasmettesse anche suoni complessi usando l'elettricità. Così Bell si interessò alla telegrafia armonica: l'uso combinato di un filo con diversi segnali trasmessi a diverse frequenze. Forse ispirato dalla notizia che la Western Union aveva acquisito l'idea del telegrafo duplex dal collega bostoniano Joseph Stearns, Bell riconsiderò le sue idee e, come Edison e Gray, iniziò a cercare di implementarle.
Un giorno, mentre visitava Mabel, toccò il secondo filo del suo destino: in piedi accanto al pianoforte, mostrò alla sua famiglia un trucco che aveva imparato in gioventù. Se canti una nota pulita al pianoforte, la corda corrispondente suonerà e te la riprodurrà. Disse al padre di Mabel che un segnale telegrafico sintonizzato avrebbe potuto ottenere lo stesso effetto e spiegò come avrebbe potuto essere utilizzato nella telegrafia multiplex. E Bell non avrebbe potuto trovare un ascoltatore più in sintonia con la sua storia: ha risuonato di gioia e ha subito compreso l'idea principale: "c'è un'aria per tutti, e serve un solo filo", cioè la propagazione ondulatoria della corrente in un filo può copiare in miniatura la propagazione delle onde aeree generate da un suono complesso. L'ascoltatore di Bell era Gardiner Hubbard.
Telefono
E ora la storia sta diventando molto confusa, quindi ho paura di mettere alla prova la pazienza dei lettori. Cercherò di tracciare le principali tendenze senza impantanarmi nei dettagli.
Bell, sostenuto da Hubbard e dal padre di un altro dei suoi studenti, lavorò diligentemente al telegrafo armonico senza pubblicizzare i suoi progressi. Alternava il lavoro furioso a periodi di riposo quando la salute gli veniva meno, mentre cercava di adempiere ai suoi doveri universitari, promuovere il sistema del "discorso visibile" del padre e lavorare come tutor. Ha assunto un nuovo assistente , un meccanico esperto dell'officina meccanica di Boston di Charles Williams - lì si radunavano persone interessate all'elettricità. Hubbard incoraggiò Bell e non fu timido nemmeno nell'usare la mano di sua figlia come incentivo, rifiutandosi di sposarla finché Bell non avesse migliorato il suo telegrafo.
Nell'estate del 1874, mentre era in vacanza vicino alla casa di famiglia in Ontario, Bell ebbe un'illuminazione. Diversi pensieri che esistevano nel suo subconscio si fondevano in uno solo: il telefono. I suoi pensieri furono influenzati non da ultimo - il primo dispositivo di registrazione del suono al mondo che dipingeva onde sonore su vetro affumicato. Ciò convinse Bell che il suono, di qualsiasi complessità, potesse essere ridotto ai movimenti di un punto nello spazio, come il movimento della corrente attraverso un filo. Non ci soffermeremo sui dettagli tecnici, perché non hanno nulla a che fare con i telefoni realmente realizzati e la praticità del loro utilizzo è discutibile. Ma hanno portato il pensiero di Bell in una nuova direzione.
Schizzo concettuale del telefono Bell originale con "armoniche" (non è stato costruito)
Bell mise da parte questa idea per un po' per perseguire, come i suoi soci si aspettavano da lui, l'obiettivo di creare un telegrafo armonico.
Ma presto si stancò della routine di messa a punto degli strumenti, e il suo cuore, stanco dei tanti ostacoli pratici che ostacolavano il passaggio da un prototipo funzionante a un sistema pratico, gravitò sempre più verso il telefono. La voce umana è stata la sua prima passione. Nell'estate del 1875, scoprì che le ance vibranti potevano non solo chiudere e aprire rapidamente un circuito come un tasto telegrafico, ma anche creare una corrente ondulatoria continua mentre si muovevano in un campo magnetico. Ha raccontato la sua idea di un telefono a Watson e insieme hanno costruito il primo modello di telefono su questo principio: un diaframma che vibrava nel campo di un elettromagnete eccitava una corrente ondulatoria nel circuito magnetico. Questo dispositivo era in grado di trasmettere determinati suoni vocali ovattati. Hubbard non rimase colpito dal dispositivo e ordinò a Bell di tornare ai problemi reali.
Il rudimentale telefono da forca di Bell dell'estate del 1875
Ma Bell convinse comunque Hubbard e gli altri soci che l'idea avrebbe dovuto essere brevettata, poiché avrebbe potuto essere utilizzata nella telegrafia multiplex. E se richiedi un brevetto, nessuno ti proibirà di menzionare la possibilità di utilizzare il dispositivo per le comunicazioni vocali. Poi, a gennaio, Bell ha aggiunto alla bozza del brevetto un nuovo meccanismo per generare corrente ondulatoria: la resistenza variabile. Voleva collegare un diaframma vibrante, che riceveva il suono, con un contatto di platino, abbassato e sollevato da un contenitore con acido, in cui c'era un altro contatto stazionario. Quando il contatto mobile affondava più in profondità, una superficie maggiore veniva a contatto con l'acido, riducendo così la resistenza alla corrente che scorre tra i contatti e viceversa.
Schizzo di Bell del concetto di trasmettitore a resistenza variabile liquida
Hubbard, consapevole che Gray era alle calcagna di Bell, inviò la richiesta di brevetto all'ufficio brevetti la mattina del 14 febbraio, senza attendere la conferma definitiva da Bell. E nel pomeriggio dello stesso giorno arrivò l'avvocato di Gray con il suo brevetto. Conteneva anche una proposta per generare corrente d'onda utilizzando una resistenza variabile liquida. Si menzionava anche la possibilità di utilizzare l'invenzione sia per la trasmissione telegrafica che vocale. Ma era in ritardo di diverse ore per interferire con il brevetto di Bell. Se l'ordine di arrivo fosse stato diverso, ci sarebbe stata una lunga udienza prioritaria prima della concessione del brevetto. Di conseguenza, il 7 marzo, Bell ottenne il brevetto numero 174, “Miglioramenti nella telegrafia”, che pose le basi per il futuro dominio del sistema Bell.
Ma questa storia drammatica non è priva di ironia. Infatti il 14 febbraio 1876 né Bell né Gray avevano costruito un modello funzionante del telefono. Nessuno ci ha mai provato, tranne il breve tentativo di Bell lo scorso luglio, in cui non è stata riscontrata alcuna resistenza variabile. Pertanto, i brevetti non dovrebbero essere considerati pietre miliari nella storia della tecnologia. Questo momento critico nello sviluppo della telefonia come impresa commerciale aveva poco a che fare con il telefono come dispositivo.
Fu solo dopo aver presentato il brevetto che Bell e Watson ebbero l'opportunità di tornare al telefono, nonostante le continue richieste di Hubbard di continuare a lavorare sul telegrafo multiplex. Bell e Watson trascorsero diversi mesi cercando di far funzionare l'idea della resistenza variabile dei liquidi, e un telefono costruito su questo principio fu utilizzato per trasmettere la famosa frase: "Mr. Watson, vieni qui, voglio vederti".
Ma gli inventori hanno costantemente avuto problemi con l'affidabilità di questi trasmettitori. Così Bell e Watson iniziarono a lavorare su nuovi trasmettitori utilizzando il principio del magnete che avevano sperimentato nell'estate del 1875, ovvero utilizzando il movimento di un diaframma in un campo magnetico per eccitare direttamente una corrente. I vantaggi erano semplicità e affidabilità. Lo svantaggio era che la debole intensità del segnale telefonico era una conseguenza delle vibrazioni nell'aria create dalla voce di chi parla. Ciò limitava la distanza operativa effettiva del trasmettitore magnetico. E in un dispositivo a resistenza variabile, la voce modulava la corrente creata dalla batteria, che poteva essere resa forte quanto desiderato.
I nuovi magneti funzionavano molto meglio di quelli dell'estate scorsa e Gardiner decise che, dopotutto, l'idea del telefono poteva avere qualcosa di valido. Tra le altre attività, ha fatto parte del Comitato per l'Educazione e l'Esposizione Scientifica del Massachusetts per l'imminente Esposizione del Centenario. Ha usato la sua influenza per ottenere a Bell un posto in una mostra e in un concorso in cui i giudici giudicavano le invenzioni elettriche.
Trasmettitore magnetico Bell/Watson. Un diaframma metallico vibrante D si muove nel campo magnetico di un magnete H ed eccita una corrente nel circuito
Ricevitore
I giudici si sono rivolti a Bell immediatamente dopo aver studiato il telegrafo armonico di Gray. Li lasciò al ricevitore e si avvicinò a uno dei trasmettitori situati un centinaio di metri più avanti lungo la galleria. Gli interlocutori di Bell rimasero stupiti nel sentirlo cantare e parole uscire da una piccola scatola di metallo. Uno dei giudici era un collega scozzese di Bell (a cui in seguito fu dato il titolo di Lord Kelvin). Pieno di gioiosa eccitazione, corse attraverso il corridoio verso Bell per dirgli che aveva sentito le sue parole, e in seguito dichiarò il telefono "la cosa più sorprendente che avesse visto in America". Era presente anche l'imperatore del Brasile, che prima premette la scatola all'orecchio, poi saltò in piedi gridando: "Ho sentito, ho sentito!"
La pubblicità generata da Bell alla mostra portò Edison a perseguire le sue precedenti idee di trasmissione telefonica. Ha immediatamente attaccato il principale inconveniente del dispositivo di Bell: il fragile trasmettitore magnetico. Dai suoi esperimenti con il quadruplex, sapeva che la resistenza dei trucioli di carbone cambiava con i cambiamenti di pressione. Dopo molti esperimenti con diverse configurazioni, ha sviluppato un trasmettitore a resistenza variabile che funziona secondo questo principio. Invece di un contatto che si muoveva in un liquido, le onde di pressione della voce di chi parla comprimevano il “bottone” di carbonio, modificandone la resistenza, e quindi la forza attuale nel circuito. Questo era molto più affidabile e facile da implementare rispetto ai trasmettitori liquidi concepiti da Bell e Gray e contribuì in modo decisivo al successo a lungo termine del telefono.
Ma Bell fu comunque il primo a realizzare un telefono, nonostante gli evidenti vantaggi in termini di esperienza e capacità dei suoi rivali. Fu il primo non perché avesse un'intuizione che gli altri non avevano raggiunto: pensavano anche al telefono, ma lo consideravano insignificante rispetto al telegrafo migliorato. Bell fu il primo perché gli piaceva più la voce umana che il telegrafo, tanto che resistette ai desideri dei suoi soci finché non riuscì a dimostrare la funzionalità del suo telefono.
Che dire del telegrafo armonico, sul quale Gray, Edison e Bell hanno dedicato così tanti sforzi e riflessioni? Finora non ha funzionato nulla. Mantenere i vibratori meccanici alle due estremità del cavo in perfetto allineamento si rivelò molto difficile e nessuno sapeva come amplificare il segnale combinato per funzionare su lunghe distanze. Fu solo verso la metà del XX secolo, dopo che la tecnologia elettrica, iniziata con la radio, permise una precisa sintonizzazione della frequenza e un'amplificazione a basso rumore, che l'idea di impilare più segnali per la trasmissione su un unico cavo divenne realtà.
Addio a Bell
Nonostante il successo del telefono alla mostra, 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 del telefono sotto il brevetto Bell per 100 dollari. Orton rifiutò, influenzato da una combinazione di antipatia per Hubbard e i suoi progetti telegrafici postali, fiducia in se stesso e Il lavoro di Edison sul telefono e anche la convinzione che il telefono, in confronto al telegrafo, significasse ben poco. Altri tentativi di vendere l’idea del telefono sono falliti, in gran parte a causa dei timori sugli enormi costi delle controversie sui diritti di brevetto, se commercializzati. Pertanto, nel luglio 000, Bell e i suoi soci fondarono la Bell Telephone Company per organizzare il proprio servizio telefonico. Nello stesso mese, Bell sposò finalmente Mabel Gardiner a casa della sua famiglia, ottenendo abbastanza successo da ottenere la benedizione di suo padre.
Alec con sua moglie Mabel e due figli sopravvissuti - i suoi due figli morirono in tenera età (1885 circa)
L'anno successivo, Orton cambiò idea sul telefono e creò la sua società, l'American Speaking Telephone Company, sperando che i brevetti di Edison, Gray e altri proteggessero l'azienda dagli attacchi legali di Bell. È diventata una minaccia mortale per gli interessi di Bell. Western Union aveva due vantaggi principali. Innanzitutto, grandi risorse finanziarie. L'azienda di Bell aveva bisogno di soldi perché noleggiava le attrezzature ai propri clienti, cosa che impiegava molti mesi per ripagarsi. In secondo luogo, l'accesso al trasmettitore migliorato di Edison. Chiunque abbia confrontato il suo trasmettitore con l'apparecchio di Bell non ha potuto fare a meno di notare la migliore chiarezza e volume della voce del primo. L'azienda di Bell non ha avuto altra scelta che citare in giudizio il suo concorrente per violazione di brevetto.
Se Western Union avesse diritti chiari sull’unico trasmettitore di alta qualità disponibile, avrebbe una forte influenza per raggiungere un accordo. Ma la squadra di Bell ha portato alla luce un precedente brevetto per un dispositivo simile, ottenuto da un emigrante tedesco , e l'ho comprato. Solo dopo molti anni di battaglie legali venne data priorità al brevetto di Edison. Vedendo che il procedimento non aveva avuto successo, nel novembre 1879 Western Union accettò di trasferire tutti i diritti di brevetto sul telefono, sulle apparecchiature e sulla base di abbonati esistente (55 persone) alla società di Bell. In cambio chiesero solo il 000% del canone telefonico per i prossimi 20 anni e anche che Bell restasse fuori dal business del telegrafo.
La Bell Company sostituì rapidamente i dispositivi Bell con modelli migliorati basati prima sul brevetto di Berliner e poi su brevetti ottenuti da Western Union. Quando il contenzioso finì, l'occupazione principale di Bell era testimoniare in controversie sui brevetti, di cui ce n'erano molte. Nel 1881 era completamente in pensione. Come Morse, e diversamente da Edison, non era un creatore di sistemi. Theodore Vail, un energico manager che Gardiner aveva allontanato dal servizio postale, prese il controllo dell'azienda e la condusse a una posizione dominante nel paese.
Inizialmente la rete telefonica si sviluppò in modo molto diverso da quella telegrafica. Quest'ultimo si è sviluppato a passi da gigante da un centro commerciale all'altro, percorrendo 150 km alla volta, ricercando le più alte concentrazioni di clienti preziosi e solo successivamente completando la rete con collegamenti a mercati locali più piccoli. Le reti telefoniche sono cresciute come cristalli da piccoli punti di crescita, da pochi clienti situati in cluster indipendenti in ogni città e area circostante, e lentamente, nel corso di decenni, si sono fuse in strutture regionali e nazionali.
Due erano gli ostacoli alla telefonia su larga scala. Innanzitutto c’era il problema della distanza. Anche con i trasmettitori amplificati a resistenza variabile basati sull'idea di Edison, la portata operativa del telegrafo e del telefono era incomparabile. Il segnale telefonico, più complesso, era più suscettibile al rumore e le proprietà elettriche delle correnti fluttuanti erano meno conosciute di 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 collegare due punti su un unico filo. Per il telegrafo questo non era un problema. Un ufficio potrebbe servire molti clienti e i messaggi potrebbero essere facilmente instradati dall'ufficio centrale su un'altra linea. Ma non esisteva un modo semplice per trasmettere una conversazione telefonica. Nella prima implementazione del telefono, la terza persona e quelle successive potevano connettersi solo con le due persone che parlavano attraverso quello che in seguito sarebbe stato chiamato “telefono accoppiato”. Cioè, se tutti i dispositivi degli abbonati fossero collegati a una linea, ognuno di essi potrebbe parlare (o origliare) con gli altri.
Torneremo a tempo debito sul problema della distanza. IN Approfondiremo il problema delle connessioni e le sue conseguenze, che hanno avuto un impatto sullo sviluppo dei relè.
Cosa leggere
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell e la conquista della solitudine (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray e il telefono: sugli svantaggi di essere un esperto", Tecnologia e cultura (1975).
- Paul Israel, Edison: una vita di invenzioni (1998)
- George B. Prescott, Il telefono parlante, il fonografo parlante e altre novità (1878)
Fonte: habr.com