Andre artikler i serien:
- Historien til stafetten
- Elektroniske datamaskiners historie
- Transistorens historie
- Internett-historie
Telefonen dukket opp ved en tilfeldighet. Hvis Takket være et århundre med forskning på mulighetene for å overføre meldinger ved hjelp av elektrisitet, snublet folk over telefonen på jakt etter en forbedret telegraf. Derfor er det ganske enkelt å tildele en plausibel, men ikke helt sikker, dato for oppfinnelsen av telefonen - hundreårsåret for grunnleggelsen av USA, 1876.
Og det kan ikke sies at telefonen ikke hadde forgjengere. Siden 1830 har forskere lett etter måter å konvertere lyd til elektrisitet og elektrisitet til lyd.
Elektrisk lyd
I 1837 år , en lege og eksperimentør innen elektromagnetisme fra Massachusetts, snublet over et merkelig fenomen. Han plasserte en isolert spiraltråd mellom endene av en permanent magnet, og plasserte deretter hver ende av ledningen i en beholder med kvikksølv koblet til et batteri. Hver gang han åpnet eller lukket kretsen, løftet enden av ledningen fra beholderen eller senket den der, ga magneten ut en lyd som kunne høres på en meters avstand. Page kalte det galvanisk musikk, og antydet at alt handlet om den "molekylære lidelsen" som oppstår i magneten. Page lanserte en bølge av forskning på to aspekter ved denne oppdagelsen: den merkelige egenskapen til metalliske materialer til å endre form når de magnetiseres, og den mer åpenbare genereringen av lyd ved hjelp av elektrisitet.
Vi er spesielt interessert i to studier. Den første ble dirigert av Johann Philipp Reis. Reis underviste i matematikk og naturfag til skolebarn ved Garnier-instituttet nær Frankfurt, men på fritiden var han engasjert i elektrisk forskning. På den tiden hadde flere elektrikere allerede laget nye versjoner av galvanisk musikk, men Reis var den første som mestret alkymien med toveis oversettelse av lyd til elektrisitet og omvendt.
Reis innså at en membran, som ligner en menneskelig trommehinne, kunne lukke og åpne en elektrisk krets når den vibrerte. Den første prototypen av telefonapparatet, bygget i 1860, besto av et øre skåret ut i tre med en membran laget av en griseblære strukket over det. En platinaelektrode ble festet til bunnen av membranen, som ved vibrasjon åpnet og lukket kretsen med batteriet. Mottakeren var en trådspiral viklet rundt en strikkepinne festet til en fiolin. Fiolinens kropp forsterket vibrasjonene til den formskiftende pennen da den vekselvis ble magnetisert og avmagnetisert.
Sen modell Reis telefon
Reis kom med mange forbedringer av den tidlige prototypen, og sammen med andre eksperimenter oppdaget at hvis du sang eller nynnet noe inn i den, forble lyden som ble overført gjenkjennelig. Ord var vanskeligere å skille, og ofte ble de forvrengte og uforståelige. Mange talesuksessmeldinger brukte vanlige setninger som "god morgen" og "hvordan har du det" og var enkle å gjette. Hovedproblemet gjensto at Reis sin sender bare åpnet og lukket kretsen, men ikke regulerte lydstyrken. Som et resultat kunne bare en frekvens med en fast amplitude overføres, og dette kunne ikke simulere alle subtilitetene til den menneskelige stemmen.
Reis mente at arbeidet hans burde bli anerkjent av vitenskapen, men oppnådde aldri dette. Enheten var en populær nysgjerrighet blant den vitenskapelige eliten, og kopier dukket opp i de fleste sentrene til denne eliten: i Paris, London, Washington. Men hans vitenskapelige arbeid ble avvist av professor Poggendorffs tidsskrift Annalen der Physik [Annals of Physics], et av de eldste vitenskapelige tidsskriftene og tidens mest innflytelsesrike tidsskrift. Races forsøk på å annonsere telefonen med ledningsselskaper mislyktes også. Han led av tuberkulose, og hans forverrede sykdom holdt ham fra videre seriøs forskning. Som et resultat, i 1873, tok sykdom hans liv og ambisjoner. Og dette vil ikke være siste gang denne sykdommen vil hindre utviklingen av telefonens historie.
Mens Race forbedret telefonen sin, var i ferd med å legge siste hånd på sin banebrytende studie av auditiv fysiologi: «The Doctrine of Auditory Sensations as a Physiological Basis for theory of Music» [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], utgitt i 1862. Helmholtz, den gang professor ved Universitetet i Heidelberg, var en gigant innen vitenskap på XNUMX-tallet, og arbeidet med synets fysiologi, elektrodynamikk, termodynamikk, etc.
Helmholtz' verk forholder seg bare kort til vår historie, men det ville være synd å gå glipp av det. I The Doctrine of Auditory Sensations gjorde Helmholtz for musikk det Newton gjorde for lys - han viste hvordan en tilsynelatende enkelt sensasjon kan demonteres i dens bestanddeler. Han beviste at forskjeller i klangfarger, fra fiolin til fagott, bare kommer fra forskjeller i den relative styrken til deres overtoner (toner ved doble, trippel, etc. frekvenser i forhold til grunntonen). Men for vår historie ligger det mest interessante med arbeidet hans i det bemerkelsesverdige verktøyet han utviklet for demonstrasjon:
Helmholtz synthesizer variant
Helmholtz bestilte den første enheten fra verkstedet i Köln. Enkelt sagt var det en synthesizer som var i stand til å produsere lyder basert på en komposisjon av enkle toner. Hans mest fantastiske evne var den uforklarlige evnen til å gjengi vokallyder som alle var vant til å høre kun komme fra menneskets munn.
Synthesizeren fungerte fra å slå fra hovedstemmegaffelen, som vibrerte på grunnnoten, lukket og åpnet kretsen, og senket en platinatråd i en beholder med kvikksølv. Åtte magnetiserte stemmegafler, hver vibrerende med sin egen overtone, hvilte mellom endene av en elektromagnet koblet til en krets. Hver kretslukking satte på elektromagnetene og holdt stemmegaflene i en vibrerende tilstand. Ved siden av hver stemmegaffel var det en sylindrisk resonator som var i stand til å forsterke summingen til et hørbart nivå. I normal tilstand ble lokket på resonatoren lukket og dempet lyden fra stemmegaffelen. Hvis du flytter lokket til siden, kan du høre denne overtonen, og dermed "spille" lyden av en trompet, piano eller vokalbokstaven "o".
Denne enheten vil spille en liten rolle i å lage en ny type telefon.
Harmonisk telegraf
Et av lokkene for oppfinnere fra andre halvdel av 1870-tallet var multitelegrafen. Jo flere telegrafsignaler som kunne klemmes inn i én ledning, desto større effektivitet har telegrafnettet. På begynnelsen av XNUMX-tallet var flere forskjellige metoder for duplekstelegrafi (sende to signaler i motsatte retninger samtidig) kjent. Like etter forbedret Thomas Edison dem ved å lage quadruplex, ved å kombinere dupleks og dipleks (overføring av to signaler i én retning samtidig), slik at ledningen kunne brukes fire ganger mer effektivt.
Men kan antallet signaler økes ytterligere? Organisere en slags oktoruplex, eller enda mer? Det faktum at lydbølger kunne konverteres til elektrisk strøm og tilbake igjen ga en interessant mulighet. Hva om vi brukte toner med varierende tonehøyde for å lage en akustisk, harmonisk eller, poetisk sett, musikalsk telegraf? Hvis fysiske vibrasjoner av forskjellige frekvenser kunne konverteres til elektriske vibrasjoner og deretter settes sammen til sine opprinnelige frekvenser på den andre siden, så ville det være mulig å sende mange signaler samtidig uten gjensidig interferens. Lyden i seg selv ville da bare være et middel til et mål, et mellommedium som danner strømmer slik at flere signaler kan eksistere i en ledning. For enkelhets skyld vil jeg referere til dette konseptet som harmonisk telegraf, selv om forskjellige varianter av begrepene ble brukt på den tiden.
Dette var ikke den eneste måten å lage multipleksede signaler på. I Frankrike [som enheten for symbolsk hastighet er oppkalt etter - baud / ca. transl.] i 1874 kom han med en maskin med en roterende fordeler som vekselvis samlet inn signaler fra flere telegrafsendere. I dag vil vi kalle dette et multipleks delt på tid, ikke på frekvens. Men denne tilnærmingen hadde en ulempe - den ville ikke føre til opprettelsen av telefoni.
Da var amerikansk telegrafi dominert av Western Union, som hadde dannet seg på 1850-tallet i et forsøk på å eliminere ugunstig konkurranse mellom noen få store telegrafselskaper – en forklaring som lett kunne brukes til å rettferdiggjøre slike fusjoner før antitrustlovene kom. En av karakterene i historien vår beskrev det som "sannsynligvis det største selskapet som noen gang har eksistert." Med tusenvis av kilometer med ledninger og bruke enorme mengder penger på å bygge og vedlikeholde nettverk, fulgte Western Union utviklingen innen multiplekstelegrafi med stor interesse.
En annen aktør ventet også på gjennombrudd i telegrafbransjen. , en advokat og gründer i Boston, var en av de ledende talsmenn for å bringe den amerikanske telegrafen under kontroll av den føderale regjeringen. Hubbard mente at telegrammer kunne være like billige som brev, og var fast bestemt på å undergrave det han så på som Western Unions kyniske og utpressende monopol. Hubbards lovforslag foreslo ikke å fullstendig nasjonalisere de eksisterende telegrafselskapene, slik nesten alle europeiske makter gjorde, men ville etablere en statlig sponset telegraftjeneste i regi av postkontoret. Men resultatet ville mest sannsynlig blitt det samme, og Western Union ville ha forlatt denne virksomheten. På midten av 1870-tallet hadde fremskritt med lovgivningen stoppet opp, men Hubbard var overbevist om at kontroll over det kritiske nye telegrafpatentet kunne gi ham en fordel i å presse forslaget hans gjennom Kongressen.
Gardiner Green Hubbard
Det er to unike faktorer i USA: For det første den kontinentale skalaen til Western Union. Ingen europeisk telegraforganisasjon hadde så lange linjer, og derfor ingen grunn til å utvikle multiplekstelegrafi. For det andre er det det åpne spørsmålet om statlig kontroll over telegrafen. Den siste europeiske høyborg var Storbritannia, som nasjonaliserte telegrafen i 1870. Etter dette var det ingen steder igjen andre steder enn USA hvor de fristende utsiktene til å få et teknologisk gjennombrudd og undergrave monopolet nærmet seg. Kanskje på grunn av dette ble det meste av arbeidet med den harmoniske telegrafen utført i USA.
Det var hovedsakelig tre kandidater til prisen. To av dem var allerede ærverdige oppfinnere - и . Den tredje var en professor i retorikk og lærer for døve ved navn Bell.
Grå
Elisha Gray vokste opp på en gård i Ohio. Som mange av hans samtidige spilte han med telegrafi som tenåring, men i en alder av 12, da faren døde, begynte han å lete etter et yrke som kunne støtte ham. Han gikk en tid i lære som smed, deretter som skipssnekker, og i en alder av 22 lærte han at han kunne få en utdannelse ved Oberlin College mens han fortsatt jobbet som snekker. Etter fem års studier kastet han seg ut i en karriere som oppfinner innen telegrafi. Hans første patent var et selvjusterende relé, som ved å bruke en andre elektromagnet i stedet for en fjær for å returnere ankeret, eliminerte behovet for å justere følsomheten til reléet avhengig av strømstyrken i kretsen.
Elisha Gray, ca. 1878
I 1870 var han allerede partner i et selskap som produserte elektrisk utstyr, og jobbet der som sjefingeniør. I 1872 flyttet han og en partner selskapet til Chicago og ga det nytt navn til Western Electric Manufacturing Company. Western Electric ble snart hovedleverandøren av telegrafutstyr til Western Union. Som et resultat vil det sette et merkbart preg på telefonens historie.
Tidlig i 1874 hørte Gray en merkelig lyd fra badet hans. Det hørtes ut som hylet fra et vibrerende reotom, bare mye sterkere. Reotome (bokstavelig talt "strømbryter") var en velkjent elektrisk enhet som brukte en metalltunge for raskt å åpne og lukke en krets. Da han så inn på badet, så Gray sønnen hans holde en induksjonsspole koblet til en rheotom i den ene hånden, og med den andre hånden gned sinkbelegget på badekaret, som nynnet med samme frekvens. Gray, fascinert av mulighetene, gikk bort fra dagjobben hos Western Electric for å gå tilbake til å finne opp. Innen sommeren hadde han utviklet en heloktav musikalsk telegraf, som han kunne spille lyder på en membran laget av et metallkum ved å trykke på tangentene på et tastatur.
Sender
Mottaker
Den musikalske telegrafen var en nyhet uten åpenbar kommersiell verdi. Men Gray innså at evnen til å overføre lyder med forskjellige toner over én ledning ga ham to alternativer. Med en sender av et annet design, i stand til å fange opp lyd fra luften, kunne en taletelegraf lages. Med en annen mottaker som var i stand til å separere det kombinerte signalet i dets komponenter, var det mulig å lage harmonisk telegrafi - det vil si multiplekstelegrafi basert på lyd. Han bestemte seg for å konsentrere seg om det andre alternativet, siden telegrafindustrien hadde åpenbare krav. Han ble bekreftet i valget etter å ha lært om Race sin telefon, som så ut til å være et enkelt filosofisk leketøy.
Gray laget den harmoniske telegrafmottakeren av et sett med elektromagneter koblet til metallstrimler. Hver stripe ble stilt inn til en bestemt frekvens, og hørtes når den tilsvarende knappen på senderen ble trykket. Senderen fungerte etter samme prinsipp som musikkelegrafen.
Gray forbedret enheten sin i løpet av de neste to årene og tok den med til utstillingen. Offisielt ble arrangementet kalt "". Det var den første verdensmessen som ble holdt i USA, og den falt sammen med nasjonens hundreårsfeiring, og inneholdt derfor den såkalte. "Hundreårsutstilling" Det fant sted i Philadelphia sommeren 1876. Der demonstrerte Gray en "oktrupleks"-forbindelse (det vil si overføring av åtte meldinger samtidig) på en spesialpreparert telegraflinje fra New York. Denne prestasjonen ble hyllet høyt av utstillingens dommere, men den ble snart overskygget av et enda større mirakel.
Edison
, presidenten for Western Union, fikk raskt vite om Grays fremgang, noe som gjorde ham veldig nervøs. I beste fall, hvis Gray lykkes, vil situasjonen resultere i svært kostbare patentlisenser. I verste fall ville Grays patent bli grunnlaget for opprettelsen av et rivaliserende selskap som ville utfordre Western Unions dominans.
Så i juli 1875 trakk Orton frem et ess i ermet: Thomas Edison. Edison vokste opp med telegrafi, tilbrakte flere år som telegrafist, og ble deretter oppfinner. Hans største triumf på den tiden var quadruplex-kommunikasjonen, opprettet med Western Union-penger året før. Nå håpet Orton at han ville forbedre oppfinnelsen sin og overgå det Gray hadde klart å gjøre. Han ga Edison en beskrivelse av Races telefon; Edison studerte også Helmholtz sitt arbeid, som nylig var oversatt til engelsk.
Edison var på toppen av sin form, og innovative ideer strømmet fra ham som gnister fra en ambolt. Året etter viste han to forskjellige tilnærminger til akustisk telegrafi - den første var lik Grays telegraf, og brukte stemmegafler eller vibrerende siv for å skape eller føle den ønskede frekvensen. Edison klarte ikke å få en slik enhet til å fungere på et akseptabelt nivå.
Den andre tilnærmingen, som han kalte den "akustiske senderen", var en helt annen. I stedet for å bruke vibrerende siv til å overføre forskjellige frekvenser, brukte han dem til å sende pulser med forskjellige intervaller. Den delte bruken av ledningen mellom sendere etter tid i stedet for etter frekvens. Dette krevde perfekt synkronisering av vibrasjoner i hvert mottaker-senderpar slik at signalene ikke overlappet. I august 1876 hadde han en quadruplex som jobbet etter dette prinsippet, selv om signalet ble ubrukelig i en avstand på mer enn 100 miles. Han hadde også ideer for å forbedre Race sin telefon, som han midlertidig la til side.
Og så hørte Edison om en sensasjon skapt på Centennial Exposition i Philadelphia av en mann ved navn Bell.
Klokke
ble født i Edinburgh, Skottland, og vokste opp i London under streng veiledning av bestefaren. I likhet med Gray og Edison viste han interesse for telegrafen som gutt, men fulgte deretter i fotsporene til sin far og bestefar, og valgte menneskelig tale som sin viktigste lidenskap. Hans bestefar, Alexander, gjorde seg et navn på scenen og begynte deretter å undervise i offentlige taler. Faren hans, Alexander Melville, var også lærer, og utviklet og publiserte til og med et fonetisk system, som han kalte "synlig tale." Den yngre Alexander (Alec, som han ble kalt i familien), valgte som sitt yrke å undervise i tale for døve.
På slutten av 1860-tallet studerte han anatomi og fysiologi ved University College London. Student Marie Eccleston studerte med ham, som han planla å gifte seg med. Men så forlot han både læring og kjærlighet. Hans to brødre døde av tuberkulose, og Alecs far krevde at han og hans gjenværende familie emigrerte til den nye verden for å bevare sin eneste sønns helse. Bell etterkom, selv om han motsto og mislikte det, og satte seil i 1870.
Etter et kort hack i Ontario, fant Alexander, ved hjelp av farens forbindelser, en jobb som lærer ved en døveskole i Boston. Der begynte trådene i fremtiden hans å bli vevet.
Først hadde han en student, Mabel Hubbard, som mistet hørselen i en alder av fem på grunn av skarlagensfeber. Bell fortsatte å veilede privat selv etter å ha blitt professor i vokalfysiologi og offentlige taler ved Boston University, og Mabel var blant hans første studenter. På treningstidspunktet var hun i underkant av 16 år, ti år yngre enn Bell, og i løpet av få måneder hadde han forelsket seg i denne jenta. Vi kommer tilbake til historien hennes senere.
I 1872 fornyet Bell interessen for telegrafi. Noen år tidligere, mens han fortsatt var i London, lærte Bell om Helmholtz sine eksperimenter. Men Bell misforsto Helmholtz sin prestasjon, og trodde at han ikke bare skapte, men også overførte komplekse lyder ved hjelp av elektrisitet. Så Bell ble interessert i harmonisk telegrafi - den kombinerte bruken av en ledning med flere signaler sendt på flere frekvenser. Kanskje inspirert av nyhetene om at Western Union hadde anskaffet ideen om tosidig telegraf fra stipendiat i Boston, Joseph Stearns, revurderte Bell ideene sine og begynte, i likhet med Edison og Gray, å prøve å implementere dem.
En dag, mens han besøkte Mabel, berørte han den andre tråden i sin skjebne - ved siden av pianoet viste han familien hennes et triks han hadde lært i ungdommen. Hvis du synger en ren tone på pianoet, vil den tilsvarende strengen ringe og spille den tilbake til deg. Han fortalte Mabels far at et innstilt telegrafsignal kunne oppnå samme effekt, og forklarte hvordan det kunne brukes i multipleks telegrafi. Og Bell kunne ikke ha funnet en lytter som var bedre tilpasset historien hans: han resonerte av glede og forsto øyeblikkelig hovedideen: "det er én luft for alle, og det trengs bare en ledning," det vil si bølgeutbredelsen av strømmen i en ledning kan i miniatyr kopiere forplantningen i luftbølger generert av kompleks lyd. Bells lytter var Gardiner Hubbard.
Telefon
Og nå begynner historien å bli veldig forvirrende, så jeg er redd for å teste lesernes tålmodighet. Jeg skal prøve å spore hovedtrendene uten å gå fast i detaljer.
Bell, støttet av Hubbard og faren til en annen av hans elever, jobbet flittig på den harmoniske telegrafen uten å offentliggjøre fremgangen hans. Han vekslet rasende arbeid med perioder med hvile da helsen sviktet ham, mens han prøvde å oppfylle sine universitetsoppgaver, fremme farens system med "synlig tale" og jobbe som veileder. Han ansatt en ny assistent , en erfaren mekaniker fra det mekaniske verkstedet i Boston til Charles Williams - folk som var interessert i elektrisitet samlet seg der. Hubbard oppfordret Bell til å fortsette, og var ikke sjenert for selv å bruke datterens hånd som et insentiv, og nektet å gifte henne bort før Bell forbedret telegrafen sin.
Sommeren 1874, mens han var på ferie i nærheten av familiens hjem i Ontario, hadde Bell en åpenbaring. Flere tanker som fantes i hans underbevissthet smeltet sammen til én – telefonen. Tankene hans ble ikke minst påvirket - verdens første lydopptaksenhet som malte lydbølger på røkt glass. Dette overbeviste Bell om at lyd av enhver kompleksitet kunne reduseres til bevegelsene til et punkt i rommet, for eksempel bevegelsen av strøm gjennom en ledning. Vi vil ikke dvele ved de tekniske detaljene, fordi de ikke har noe å gjøre med faktisk opprettede telefoner, og det er tvilsomt med praktisk bruk av dem. Men de tok Bells tenkning i en ny retning.
Konseptskisse av den originale Bell-telefonen med "harmonikk" (ble ikke bygget)
Bell la denne ideen til side for en stund for å forfølge, som partnerne hans forventet av ham, målet om å lage en harmonisk telegraf.
Men han ble snart lei av rutinen med å finjustere instrumentene, og hjertet hans, lei av de mange praktiske hindringene som sto i veien for en fungerende prototype til et praktisk system, ble stadig mer gravitert mot telefonen. Den menneskelige stemmen var hans første lidenskap. Sommeren 1875 oppdaget han at vibrerende siv ikke bare raskt kunne lukke og åpne en krets på samme måte som en telegrafnøkkel, men også skape en kontinuerlig bølgelignende strøm mens de beveget seg i et magnetfelt. Han fortalte sin idé om en telefon til Watson, og sammen bygde de den første telefonmodellen på dette prinsippet - en membran som vibrerte i feltet til en elektromagnet eksiterte en bølgelignende strøm i magnetkretsen. Denne enheten var i stand til å overføre visse dempet stemmelyder. Hubbard var ikke imponert over enheten og beordret Bell til å gå tilbake til reelle problemer.
Bells rudimentære galgetelefon fra sommeren 1875
Men Bell overbeviste likevel Hubbard og de andre partnerne om at ideen burde patenteres, siden den kunne brukes i multiplekstelegrafi. Og hvis du søker om patent, vil ingen forby deg å nevne muligheten for å bruke enheten til talekommunikasjon. Så i januar la Bell til en ny mekanisme for å generere bølgestrøm til patentutkastet: variabel motstand. Han ønsket å koble en vibrerende membran, som mottok lyd, med en platinakontakt, senket og hevet fra en beholder med syre, der det var en annen, stasjonær kontakt. Da den bevegelige kontakten sank dypere, kom et større overflateareal i kontakt med syren, noe som reduserte motstanden mot strømmen som går mellom kontaktene – og omvendt.
Bells skisse av konseptet med en flytende variabel motstandstransmitter
Hubbard, vel vitende om at Gray var varm på Bells hæler, sendte bølgens gjeldende patentsøknad til patentkontoret om morgenen 14. februar, uten å vente på endelig bekreftelse fra Bell. Og på ettermiddagen samme dag kom Grays advokat med patentet hans. Den inneholdt også et forslag om å generere bølgestrøm ved bruk av væskevariabel motstand. Den nevnte også muligheten for å bruke oppfinnelsen til både telegraf- og taleoverføring. Men han var flere timer forsinket for å forstyrre Bells patent. Dersom ankomstrekkefølgen hadde vært en annen, ville det vært en lengre prioritetshøring før patent ble gitt. Som et resultat, 7. mars, ble Bell utstedt patentnummer 174 465, "Improvements in Telegraphy", som la hjørnesteinen for den fremtidige dominansen til Bell-systemet.
Men denne dramatiske historien er ikke uten ironi. For den 14. februar 1876 hadde verken Bell eller Gray bygget en fungerende modell av telefonen. Ingen har engang prøvd dette, bortsett fra Bells korte forsøk i juli i fjor, hvor det ikke var noen variabel motstand. Derfor bør ikke patenter ses på som milepæler i teknologihistorien. Dette kritiske øyeblikket i utviklingen av telefoni som forretningsbedrift hadde lite å gjøre med telefonen som enhet.
Det var først etter å ha sendt inn patentet at Bell og Watson hadde muligheten til å gå tilbake til telefonen, til tross for Hubbards konstante krav om fortsatt arbeid på multiplekstelegrafen. Bell og Watson brukte flere måneder på å prøve å få ideen til væskevariabel motstand til å fungere, og en telefon bygget på dette prinsippet ble brukt til å overføre den berømte setningen: "Mr. Watson, kom hit, jeg vil se deg."
Men oppfinnerne hadde stadig problemer med påliteligheten til disse senderne. Så Bell og Watson begynte å jobbe med nye sendere ved å bruke magnetoprinsippet de hadde eksperimentert med sommeren 1875 – ved å bruke bevegelsen til en membran i et magnetfelt for å eksitere en strøm direkte. Fordelene var enkelhet og pålitelighet. Ulempen var at den lave styrken til telefonsignalet var en konsekvens av vibrasjonene i luften skapt av talerens stemme. Dette begrenset den effektive driftsavstanden til magnetosenderen. Og i en enhet med variabel motstand, modulerte stemmen strømmen som ble skapt av batteriet, som kunne gjøres så sterk som ønsket.
De nye magnetene fungerte mye bedre enn de fra i fjor sommer, og Gardiner bestemte seg for at det kanskje var noe med telefonideen likevel. Blant andre aktiviteter tjente han i Massachusetts Education and Science Exposition Committee for den nærme hundreårsutstillingen. Han brukte sin innflytelse til å skaffe Bell en plass i en utstilling og konkurranse der dommere bedømte elektriske oppfinnelser.
Bell/Watson magnetosender. En vibrerende metallmembran D beveger seg i magnetfeltet til en magnet H og eksiterer en strøm i kretsen
Mottaker
Dommerne kom til Bell umiddelbart etter å ha studert Grays harmoniske telegraf. Han la dem ved mottakeren og gikk til en av senderne som var plassert hundre meter lenger langs galleriet. Bells samtalepartnere ble overrasket over å høre ham synge og ord komme ut av en liten metallboks. En av dommerne var Bells skotte (som senere fikk tittelen Lord Kelvin). I gledelig begeistring løp han over gangen til Bell for å fortelle ham at han hadde hørt ordene hans, og senere erklærte han telefonen som «det mest fantastiske han hadde sett i Amerika». Keiseren av Brasil var også til stede, som først presset boksen mot øret hans, og deretter hoppet opp fra stolen og ropte: "Jeg hører, jeg hører!"
Publisiteten Bell genererte på utstillingen førte til at Edison fulgte opp sine tidligere ideer om telefonoverføring. Han angrep umiddelbart hovedulempen med Bells enhet - den skrøpelige magnetosenderen. Fra sine eksperimenter med quadruplex visste han at motstanden til kullflisen endret seg med endringer i trykk. Etter mange eksperimenter med forskjellige konfigurasjoner utviklet han en transmitter med variabel motstand som opererer på dette prinsippet. I stedet for en kontakt som beveger seg i en væske, komprimerte trykkbølgene til høyttalerens stemme karbon-"knappen", og endret motstanden, og dermed strømstyrken i kretsen. Dette var mye mer pålitelig og enklere å implementere enn væskesendere unnfanget av Bell og Gray, og var et avgjørende bidrag til telefonens langsiktige suksess.
Men Bell var fortsatt den første til å lage en telefon, til tross for de åpenbare fordelene i erfaring og ferdigheter som rivalene hans hadde. Han var den første ikke fordi han hadde en innsikt som andre ikke hadde nådd – de tenkte også på telefonen, men de anså den som ubetydelig sammenlignet med den forbedrede telegrafen. Bell var den første fordi han likte den menneskelige stemmen mer enn telegrafen, så mye at han motsto ønskene til partnerne sine til han kunne bevise funksjonaliteten til telefonen sin.
Hva med den harmoniske telegrafen, som Gray, Edison og Bell brukte så mye krefter og tanker på? Så langt har ingenting fungert. Å holde de mekaniske vibratorene i begge ender av ledningen i perfekt justering viste seg å være svært vanskelig, og ingen visste hvordan de skulle forsterke det kombinerte signalet til å fungere over lange avstander. Det var først mot midten av 1900-tallet, etter at elektrisk teknologi som startet med radio tillot presis frekvensinnstilling og lavstøyforsterkning, at ideen om å stable flere signaler for overføring på en enkelt ledning ble en realitet.
Farvel til Bell
Til tross for telefonens suksess på utstillingen, var ikke Hubbard interessert i å bygge et telefonsystem. Den påfølgende vinteren foreslo han William Orton, president for Western Union, å kjøpe alle rettigheter til telefonen under Bells patent for $ 100 000. Orton nektet, påvirket av en kombinasjon av motvilje mot Hubbard og hans posttelegrafplaner, selvtillit og Edisons arbeid med telefonen, og også troen på at telefonen, sammenlignet med telegrafen, betydde veldig lite. Andre forsøk på å selge telefonideen har mislyktes, hovedsakelig på grunn av frykt for de enorme kostnadene ved rettssaker om patentrettigheter hvis de kommersialiseres. Derfor, i juli 1877, grunnla Bell og hans partnere Bell Telephone Company for å organisere sin egen telefontjeneste. Samme måned giftet Bell seg endelig med Mabel Gardiner hjemme hos familien hennes, og ble vellykket nok til å vinne farens velsignelse.
Alec med kona Mabel og to gjenlevende barn - hans to sønner døde i spedbarnsalderen (ca. 1885)
Året etter endret Orton mening om telefonen og opprettet sitt eget selskap, American Speaking Telephone Company, i håp om at patentene til Edison, Gray og andre ville beskytte selskapet mot Bells juridiske angrep. Hun ble en dødelig trussel mot Bells interesser. Western Union hadde to hovedfordeler. For det første store økonomiske ressurser. Bells selskap trengte penger fordi det leide utstyr til kundene sine, noe som tok mange måneder å betale for seg selv. For det andre tilgang til Edisons forbedrede sender. Alle som sammenlignet senderen hans med Bells enhet kunne ikke unngå å legge merke til den bedre klarheten og volumet til stemmen til førstnevnte. Bells selskap hadde ikke noe annet valg enn å saksøke konkurrenten for patentkrenkelse.
Hvis Western Union hadde klare rettigheter til den eneste tilgjengelige høykvalitetssenderen, ville den ha sterk innflytelse for å komme til enighet. Men Bells team avdekket et tidligere patent for en lignende enhet, oppnådd av en tysk emigrant , og kjøpte den. Først etter mange år med juridiske kamper ble Edisons patent prioritert. Etter å ha sett at saksgangen var mislykket, gikk Western Union i november 1879 med på å overføre alle patentrettigheter til telefonen, utstyret og eksisterende abonnentbase (55 000 personer) til Bells selskap. I bytte ba de om bare 20 % av telefonleiene de neste 17 årene, og også om at Bell skulle holde seg utenfor telegrafvirksomheten.
Bell Company erstattet raskt Bells enheter med forbedrede modeller basert først på Berliners patent og deretter på patenter hentet fra Western Union. Da rettssaken ble avsluttet, var Bells hovedbeskjeftigelse å vitne i patentsøksmål, som det var mange av. I 1881 hadde han trukket seg fullstendig tilbake. Som Morse, og i motsetning til Edison, var han ikke en systemskaper. Theodore Vail, en energisk leder som Gardiner hadde lokket bort fra postvesenet, tok kontroll over selskapet og førte det til en dominerende posisjon i landet.
I utgangspunktet vokste telefonnettet ganske annerledes enn telegrafnettet. Sistnevnte utviklet seg med stormskritt fra et kommersielt senter til et annet, og dekket 150 km om gangen, og oppsøkte de høyeste konsentrasjonene av verdifulle kunder, og først da komplementerte nettverket med forbindelser til mindre lokale markeder. Telefonnettverk vokste som krystaller fra små vekstpunkter, fra noen få kunder lokalisert i uavhengige klynger i hver by og området rundt, og gikk sakte, over tiår, sammen til regionale og nasjonale strukturer.
Det var to hindringer for storstilt telefoni. Først var det problemet med avstand. Selv med forsterkede sendere med variabel motstand basert på Edisons idé, var rekkevidden til telegrafen og telefonen uforlignelig. Det mer komplekse telefonsignalet var mer mottakelig for støy, og de elektriske egenskapene til fluktuerende strømmer var mindre kjent enn likestrømmen som ble brukt i telegrafen.
For det andre var det et kommunikasjonsproblem. Bells telefon var en en-til-en kommunikasjonsenhet; den kunne koble to punkter over en enkelt ledning. For telegrafen var ikke dette et problem. Ett kontor kan betjene mange kunder, og meldinger kan enkelt rutes fra sentralkontoret over en annen linje. Men det var ingen enkel måte å overføre en telefonsamtale på. I den første implementeringen av telefonen kunne den tredje og påfølgende personene bare koble seg til de to personene som snakket gjennom det som senere skulle bli kalt en "sammenkoblet telefon." Det vil si at hvis alle abonnentenheter var koblet til én linje, kunne hver av dem snakke (eller avlytte) med de andre.
Vi kommer tilbake til problemet med avstand i god tid. I Vi vil fordype oss i problemet med forbindelser og dets konsekvenser, som hadde innvirkning på utviklingen av reléer.
Hva du skal lese
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray and the Telephone: On the Advantages 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)
Kilde: www.habr.com