Alte articole din ciclu:
- Istoria releului
- Istoria calculatoarelor electronice
- Istoria tranzistorului
- Istoria internetului
Telefonul s-a născut întâmplător. Dacă datorită unei cercetări centenare asupra posibilităților de transmitere a mesajelor prin electricitate, atunci telefonul a fost descoperit în căutarea unui telegraf îmbunătățit. Așadar, este destul de ușor să stabilim o dată plauzibilă, deși nu tocmai incontestabilă, pentru invenția telefonului – anul centenar al formării Statelor Unite, 1876.
Și nu se poate spune că telefonul nu a avut predecesori. Din 1830, oamenii de știință au căutat modalități de a transforma sunetul în electricitate și electricitatea în sunet.
Sunet electric
În 1837 , medic și experimentator în domeniul electromagnetismului din Massachusetts, a dat peste un fenomen straniu. A plasat un conductor spiralat izolat între capetele unui magnet permanent, iar apoi a scufundat fiecare capăt al conductorului în recipiente cu mercur, conectate la o baterie. De fiecare dată când deschidea sau închidea circuitul, ridicând sau scufundând capătul conductorului în recipient, magnetul emitea un sunet, auzit la o distanță de un metru. Page a numit acest fenomen muzica galvanică și a presupus că totul se datorează „dezordinii moleculare” care are loc în magnet. Page a dat startul unei undă de cercetări dedicate celor două aspecte ale acestei descoperiri: proprietățile ciudate ale materialelor metalice de a-și schimba forma când sunt magnetizate și generarea mai evidentă a sunetului prin electricitate.
Ne interesează în mod special două cercetări. Prima a fost realizată de Johann Philipp Reis. Reis îi învăța pe elevii săi matematica și științele exacte la institutul Garnier din apropiere de Frankfurt, dar în timpul liber se ocupa de cercetări asupra electricității. Până atunci, câțiva electricieni creaseră deja varianta muzicii galvanice, dar Reis a fost primul care a stăpânit arta transpunerii bidirecționale a sunetului în electricitate și înapoi.
Reis a realizat că diafragma, care amintește de timpanul uman, poate închide și deschide un circuit electric la vibrație. Primul prototip al dispozitivului „telephon” [„distant speaker”], construit în 1860, consta dintr-o „ureche” tăiată din lemn, cu un membran întins pe ea, realizat din vezica urinară de porc. La partea de jos a membranei a fost atașat un electrozi de platină, care închidea și deschidea circuitul cu bateria la vibrație. Recepționerul era o bobină din fir, înfășurată în jurul unei ace de tricotat, fixată pe o vioară. Corpul viorii amplifica vibrațiile acului de formă schimbătoare, când acesta era magnetizat și demagnetizat alternativ.
Modelul târziu al telefonului lui Reis
Reis a conceput numeroase îmbunătățiri pentru prototipul său timpuriu și, împreună cu alți experimentatori, a descoperit că dacă cineva cânta sau murmura în el, sunetul transmis rămânea recognoscibil. Este adevărat că era mai greu să se deosebească cuvintele, care adesea erau distorsionate și deveneau neclare. În multe mesaje despre transmiterea de succes a vocii se foloseau expresii precum „bună dimineața” și „ce mai faci”, care puteau fi ușor ghicite. Principala problemă era că transmitterul lui Reis doar deschidea și închidea circuitul, dar nu reglea intensitatea sunetului. Prin urmare, se putea transmite doar o frecvență cu o amplitudine fixă, lucru care nu putea imita toate nuanțele vocii umane.
Reis considera că munca sa ar trebui să fie recunoscută științific, dar nu a reușit să obțină acest lucru. Dispozitivul său a fost o ciudățenie populară în rândul elitei științifice, iar copiii apăreau în majoritatea centrelor acestei elite: în Paris, Londra, Washington. Însă, lucrarea sa științifică a fost respinsă de revista profesorului Poggendorff, „Annalen der Physik” [„Analele fizicii”] - una dintre cele mai vechi reviste științifice și cea mai influentă revistă a vremii. Încercările lui Reis de a promova telefonul prin companii de telegraf au eșuat, de asemenea. El suferea de tuberculoză, iar deteriorarea bolii l-a împiedicat să continue cercetările serioase. În cele din urmă, în 1873, boala i-a luat viața și ambițiile. Și aceasta nu a fost ultima oară când această afecțiune a obstacolat dezvoltarea istoriei telefonului.
În timp ce Reis îmbunătățea telefonul său, făcea ultimele retușuri la cercetarea sa fructuoasă în fiziologia auzului: «Învățătura despre senzațiile auditive ca bază fiziologică pentru teoria muzicii» [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publicată în 1862. Helmholtz, pe atunci profesor la Universitatea din Heidelberg, a fost un gigant al științei secolului XIX, lucrând la fiziologia vederii, electrodinamică, termodinamică și altele.
Lucrările lui Helmholtz se leagă doar vag de istoria noastră, dar ar fi păcat să le ratăm. În «Învățătura despre senzațiile auditive», Helmholtz a realizat pentru muzică ceea ce Newton a realizat pentru lumină – a arătat cum o senzație aparent unitară poate fi descompusă în părțile sale constitutive. El a demonstrat că diferențele de timbru, de la vioară la fagot, se datorează doar diferențelor în forța relativă a armonicelor lor (sunete la frecvențe duble, triple și așa mai departe în raport cu nota de bază). Dar pentru povestea noastră, cel mai interesant lucru din lucrarea sa constă în instrumentul remarcabil pe care l-a dezvoltat pentru demonstrare:
Varianta sintetizatorului Helmholtz
Primul dispozitiv al lui Helmholtz a fost comandat la atelierul din Köln. Pe scurt, acesta era un sintetizator capabil să producă sunete pe baza compunerii tonurilor simple. Cea mai uimitoare capacitate a sa era abilitatea inexplicabilă de a reproduce vocalizele, pe care toată lumea le obișnuise să le audă provenind doar din gura umană.
Sintetizatorul funcționa pe baza bătăilor unui diapazon principal, care vibra pe nota de bază, închizând și deschizând circuitul, scufundând un conductor de platină într-un recipient cu mercur. Opt diapazoane magnetizate, fiecare vibraând cu armonica sa, se aflau între capetele unui electromagnet legat de circuit. Fiecare închidere a circuitului activa electromagneții, menținând diapazoanele într-o stare de vibrare. Lângă fiecare diapazon se afla un rezonator cilindric, capabil să amplifice zumzetul său la un nivel audibil. În starea normală, capacul rezonatorului era închis, suprimând sunetul diapazonului. Dacă capacul era mutat deoparte, se putea auzi această armonică, reușind astfel să „cânte” sunetul unei trompe, al unui pian sau al vocalizei „o”.
Această dispozitiv va juca un rol minor în crearea unui nou tip de telefon.
Telegraf armonic
Una dintre atracțiile pentru inventatori în a doua jumătate a secolului XIX era multi-telegraful. Cu cât mai multe semnale telegrafice reușeau să fie înghesuite într-un singur fir, cu atât mai eficientă era rețeaua telegrafică. Până la începutul anilor 1870, erau cunoscute mai multe metode diferite de organizare a telegraphiei duplex (trimiterea simultană a două semnale în direcții opuse). Curând după aceea, Thomas Edison le-a îmbunătățit, creând quadruplexul, combinând duplexul și diplexul (trimiterea simultană a două semnale în aceeași direcție), făcând firul de patru ori mai eficient.
Dar era posibil să se crească și mai mult numărul semnalelor? Să se organizeze un octoplex sau chiar mai multe? Faptul că undele sonore puteau fi transformate în curent electric și invers oferea o posibilitate interesantă. Ce s-ar întâmpla dacă am folosi tonuri de frecvențe diferite pentru a crea un telegraf acustic, armonic sau, exprimându-ne poetic, muzical? Dacă oscilațiile fizice de frecvențe diferite pot fi transformate în electrice și apoi deconstruite din nou în frecvențele originale de cealaltă parte, atunci ar fi posibil să trimitem simultan numeroase semnale fără interferențe reciproce. Sunetul ar fi, astfel, doar un mijloc de a atinge scopul, un mediu intermediar, generând curenți pentru ca mai multe semnale să poată exista într-un singur fir. Pentru simplitate, voi numi această concepție telegraf armonic, deși în acea vreme erau folosite diverse variante ale termenului.
Nu era un singur mod de a crea semnale multiplexe. În Franța [în cinstea căruia a fost denumită unitatea de viteză a simbolurilor – baud / n. trad.] până în 1874 a creat o mașină cu un distribuitor rotativ, care aduna alternativ semnalele de la mai mulți transmitători telegrafici. Acum am numi acest lucru multiplexare pe bază de timp, și nu pe frecvențe. Dar această abordare avea un dezavantaj – nu ar fi dus la crearea telefoniei.
La acel moment, Western Union domina telecomunicațiile americane, fiind înființată în anii 1850 în încercarea de a elimina concurența defavorabilă dintre mai multe mari companii de telegraf – până la apariția legislației antimonopol, o astfel de explicație putea fi folosită liniștit pentru a justifica astfel de fuziuni. Unul dintre personajele poveștii noastre a descris-o ca fiind „probabil cea mai mare corporație care a existat vreodată”. Având mii de kilometri de cabluri și cheltuind sume enorme pentru construirea și întreținerea rețelelor, Western Union a urmărit cu mare interes dezvoltările din domeniul telegrafiei multiplex.
Un alt jucător aștepta cu interes progrese în domeniul telegrafiei. , avocat și antreprenor din Boston, a fost unul dintre principalii susținători ai transferului controlului telegrafiei americane către guvernul federal. Hubbard credea că telegramele pot costa la fel de puțin ca scrisorile și era determinat să submineze, în opinia sa, monopolul cinic și extorcat al Western Union. Proiectul de lege al lui Hubbard nu propunea naționalizarea totală a companiilor de telegraf existente, așa cum au procedat aproape toate statele europene, ci ar fi instaurat un serviciu de telegraf sponsorizat de guvern sub auspiciile ministerului poștal. Dar rezultatul ar fi fost, cel mai probabil, același, iar Western Union ar fi ieșit din această afacere. Până la mijlocul anilor 1870, avansarea legii s-a împotmolit, dar Hubbard era convins că controlul asupra unui nou brevet de telegraf critic i-ar putea oferi un avantaj pentru a-și promova propunerea în Congres.
Gardiner Greene Hubbard
În Statele Unite s-au format două factori unici: în primul rând, amploarea continentală a Western Union. Nicio organizație europeană de telegraf nu avea linii atât de extinse și, prin urmare, motive pentru a dezvolta telegrafia multiplex. În al doilea rând, problema deschisă a controlului guvernamental asupra telegrafului. Ultimul bastion european a fost Marea Britanie, care a naționalizat telegraful în 1870. După aceea, nu au mai rămas locuri, în afară de SUA, unde să existe perspectiva tentantă de a realiza o breșă tehnologică și de a submina monopolul. Poate din acest motiv, cea mai mare parte a muncii asupra telegrafului harmonic a fost efectuată în SUA.
Trei persoane au fost în principal în competiție pentru premiu. Doi dintre ei erau deja inventatori consacrați – și . Al treilea era un profesor de retorică și educator pentru surzi cu numele de Bell.
Gray
Elisha Gray a crescut într-o fermă în Ohio. Ca mulți dintre contemporanii săi, în adolescență s-a jucat cu telegrafia, dar la vârsta de 12 ani, când tatăl său a murit, a început să caute un loc de muncă care să-l susțină. O perioadă a fost ucenic la un fierar, apoi constructor de nave, iar la 22 de ani a aflat că poate obține educație la Oberlin College, fără a renunța la meseria de tâmplar. După cinci ani de studii, s-a dedicat carierei de inventator în domeniul telegrafiei. Primul său patent a fost un releu auto-reglabil, care, folosind un al doilea electromagnet în loc de arc pentru a returna ancorele, a eliminat necesitatea de a regla sensibilitatea releului în funcție de intensitatea curentului din circuit.
Elisha Gray, cca. 1878
Până în 1870, el era deja partener în compania care producea echipamente electrice și lucra acolo ca inginer principal. În 1872, el și partenerul său au mutat compania în Chicago și au redenumit-o Western Electric Manufacturing Company. Curând, Western Electric a devenit principalul furnizor de echipamente telegrafice pentru Western Union. În cele din urmă, va lăsa o amprentă semnificativă în istoria telefoniei.
La începutul anului 1874, Gray a auzit un sunet ciudat din baia sa. Se auzea ca un vâjâit al unui reotome, dar mult mai puternic. Reotomele (literal „disruptor de flux”) erau dispozitive electrice bine cunoscute, care foloseau o lamelă metalică pentru a deschide și închide circuitul rapid. Uitându-se în baie, Gray și-a văzut fiul, ținând într-o mână o bobină de inducție conectată la reotome, iar cu cealaltă mână frecând suprafața zincată a băii, care vibra cu aceeași frecvență. Gray, interesat de oportunitățile care s-au deschis, s-a îndepărtat de munca zilnică de la Western Electric pentru a se reîntoarce la inventică. Până vara, a dezvoltat un telegrap muzical cu o octavă completă, prin care putea reda sunete pe o diafragmă făcută dintr-un bazin metalic, apăsând tastele unui keyboard.
Transmițător
Receptor
Telegraful muzical a fost o inovație fără o valoare comercială evidentă. Dar Gray a realizat că posibilitatea de a transmite sunete de tonalitate diferită pe un singur fir îi oferea două oportunități. Cu un transmițător de o construcție diferită, capabil să capteze sunetul din aer, putea crea un telegraf vocal. Cu un receptor diferit, capabil să separe semnalul combinat în componente, putea realiza un telegraf armonic – adică un telegraf multiplex bazat pe sunet. A decis să se concentreze pe a doua opțiune, deoarece industria telegrfică avea cereri evidente. S-a confirmat în alegerea sa, aflând despre telefonul lui Reis, care părea a fi o simplă jucărie filozofică.
Receptorul telegrafului armonic pe care Gray l-a construit era format dintr-un set de electromagneți, corelați cu benzi metalice. Fiecare bandă era acordată pe o frecvență specifică și suna când pe transmițător se apăsa butonul corespunzător. Transmițătorul funcționa pe același principiu ca telegraful muzical.
Gray și-a îmbunătățit aparatul în următorii doi ani și l-a dus la o expoziție. Oficial, evenimentul era denumit „“. Aceasta a fost prima expoziție mondială organizată în SUA și a coincis cu sărbătorirea unui secol de națiune, ocazie cu care a fost prezentată așa-numita „Expoziție a Centenarului”. A avut loc în Philadelphia, vara anului 1876. Acolo Gray a demonstrat conexiunea „octruplex” (adică, transmiterea a opt mesaje simultan) pe o linie telegrfică pregătită special din New York. Această realizare a fost foarte apreciată de juriul expoziției, dar curând a fost eclipsată de o minune și mai mare.
Edison
, președinte al Western Union, a aflat destul de repede despre progresul lui Gray, ceea ce l-a făcut să devină foarte nervos. În cel mai bun caz, dacă Gray avea succes, situația s-ar transforma într-o licențiere foarte costisitoare a patentului. În cel mai rău caz, patentul lui Gray ar deveni baza pentru crearea unei companii concurente, care ar slăbi dominația Western Union.
Așadar, în iulie 1875, Orton a scos un as din mânecă, și anume pe Thomas Edison. Edison a crescut alături de telegrafie, a petrecut câțiva ani în rolul de operator de telegraf și apoi a devenit inventator. Triumful său de vârf de atunci era comunicarea cvadruplex, creată cu banii de la Western Union cu un an mai devreme. Acum, Orton spera că acesta își va îmbunătăți invenția și va depăși ceea ce reușise Gray. I-a oferit lui Edison o descriere a telefonului lui Reis; de asemenea, Edison a studiat lucrarea lui Helmholtz, recent tradusă în engleză.
Edison era într-o formă maximă, iar ideile inovatoare curgeau din el ca scânteile de pe nicovală. În anul următor, el a prezentat două abordări diferite ale telegrafului acustic – prima a fost similară cu telegraful lui Gray și folosea diapazoane sau limbi vibrante pentru a crea sau percepe frecvența dorită. Edison nu a reușit să facă un astfel de aparat să funcționeze la un nivel acceptabil.
A doua abordare, pe care a numit-o „transmițător acustic”, era complet diferită. În loc să folosească limbi vibrante pentru a transmite diferite frecvențe, el le folosea pentru a transmite impulsuri cu intervale variate. El împărțea utilizarea cablului între transmițătoare în timp, nu pe frecvență. Acest lucru necesita o sincronie perfectă a vibrațiilor în fiecare pereche receptor-transmițător, astfel încât semnalele să nu se suprapună. Până în august 1876, pe acest principiu funcționa un cvadruplex, deși pe distanțe mai mari de 100 de mile semnalul devenea inutilizabil. Avea și idei despre îmbunătățirea telefonului lui Reis, pe care le-a amânat temporar.
Apoi Edison a auzit despre senzația creată la Expoziția Centennial din Philadelphia de un individ pe nume Bell.
Bell
s-a născut în Edinburgh, Scoția, și a crescut la Londra sub îndrumarea atentă a bunicului său. Ca Gray și Edison, în adolescență a manifestat interes pentru telegraf, dar apoi a urmat căile tatălui și bunicului său, alegând ca mare pasiune vorbirea umană. Bunicul său, Alexander, și-a făcut un nume pe scenă, apoi a început să predea arta oratorică. Tatăl său, Alexander Melville, a fost de asemenea profesor și a dezvoltat și publicat un sistem fonetic pe care l-a numit „vorbire vizibilă”. Tânărul Alexander (Alec, așa cum era numit în familie) a ales să se ocupe cu educația surzilor în vorbire.
Până la sfârșitul anilor 1860, el studia anatomia și fiziologia la University College din Londra. Împreună cu el studia o colegă, Mairi Eccleston, cu care intenționa să se căsătorească. Dar apoi a renunțat atât la studii, cât și la dragoste. Doi dintre frații săi au murit de tuberculoză, iar tatăl lui Alec a cerut ca el, împreună cu familia rămasă, să emigreze în Lumea Nouă pentru a-i asigura sănătatea singurului fiu. Bell a cedat, deși s-a împotrivit și a fost indignat de această decizie, și a plecat cu vele în 1870.
După o mică muncă în Ontario, Alexander, datorită legăturilor tatălui său, și-a găsit un loc de muncă ca profesor la o școală pentru surzi din Boston. Acolo au început să se împleteste firele viitorului său.
La început, a avut o elevă pe Mabel Hubbard, care și-a pierdut auzul la cinci ani din cauza scarletei. Bell a continuat să facă meditații particulare chiar și după ce a devenit profesor de fiziologie a vocii și artă oratorică la Universitatea din Boston, iar Mabel a fost printre primele sale eleve. În timpul studiilor, ea avea puțin sub 16 ani, cu zece ani mai puțin decât Bell, și în câteva luni s-a îndrăgostit de această fată. Ne vom întoarce la povestea ei.
În 1872, Bell și-a reînnoit interesul pentru telegrafie. Cu câțiva ani înainte, în timp ce se afla la Londra, Bell aflase despre experimentele lui Helmholtz. Dar Bell a înțeles greșit realizarea lui Helmholtz, crezând că acesta nu doar că a creat, ci și a transmis sunete complexe cu ajutorul electricității. Astfel, Bell a fost atras de telegrabul armonic – utilizarea comună a unui fir pentru mai multe semnale transmise pe frecvențe diferite. Poate, inspirat de vestea că Western Union a cumpărat ideea telegrabului duplex de la Joseph Stearns, un concitadin de-al său din Boston, Bell și-a revizuit ideile și, ca Edison și Gray, a început să depună eforturi pentru a le realiza.
Odată, la o vizită la Mabel, el a atins a doua fir al destinului său – stând lângă pian, le-a arătat familiei ei un truc pe care l-a învățat în tinerețe. Dacă cânti o notă pură la pian, coarda corespunzătoare va vibra și îți va reda aceasta înapoi. I-a spus tatălui lui Mabel că un semnal telegrafic reglat poate atinge același efect și a explicat cum poate fi folosit în telegraphia multiplex. Iar Bell nu ar fi găsit un ascultător mai bine pregătit pentru povestea lui: acesta a rezonat cu bucuria și a înțeles imediat ideea principală: „aerul este același pentru toți, iar un singur fir este tot ce trebuie”, adică, propagarea undelor electrice în fir poate copia într-o mică măsură propagarea undelor generate de sunetul complex în aer. Ascultătorul lui Bell a fost Gardiner Hubbard.
Telefon
Și acum povestea devine foarte complicată, așa că mă tem să pun la încercare răbdarea cititorilor. Voi încerca să urmăresc tendințele principale, fără a mă pierde în detalii.
Bell, susținut de Hubbard și de tatăl unuia dintre studenții săi, a lucrat cu sârguință la telegrabul armonic, fără a-și divulga succesele. Munca sa neobosită a alternat cu perioade de odihnă, când sănătatea l-a trădat, încercând în același timp să își îndeplinească îndatoririle universitare, să promoveze sistemul de „vorbire vizibilă” al tatălui său și să lucreze ca tutore. A angajat un nou asistent, , experimentat mecanic de la atelierul mecanic din Boston, Charles Williams – acolo se adunau cei pasionați de electricitate. Hubbard îl împingea pe Bell și nu se sfia să folosească chiar mâna fiicei sale ca stimul, refuzând să o mărite până când Bell nu va îmbunătăți telegraful său.
În vara anului 1874, în timpul unei vacanțe aproape de casa de familie din Ontario, Bell a avut o revelație. Câteva gânduri, care existau în subconștientul său, s-au unit într-unul – telefonul. Gândurile sale au fost influențate, în mare parte, de – primul dispozitiv de înregistrare a sunetului din lume, care desena undele sonore pe sticlă înnegrită. Acest lucru l-a convins pe Bell că sunetul, indiferent de complexitate, poate fi redus la mișcări ale punctelor în spațiu, așa cum este mișcarea curentului printr-un cablu. Detalele tehnice nu sunt relevante, deoarece nu au legătură cu telefoanele create real și aplicabilitatea lor este discutabilă. Totuși, acestea au direcționat gândirea lui Bell într-o nouă direcție.
Schița conceptului variantei originale a telefonului lui Bell cu „armonice” (nu a fost construită)
Bell a amânat această idee pentru a urmări, așa cum așteptau partenerii săi, obiectivul de a crea un telegraf armonic.
Dar rutina de a regla cu precizie instrumentele l-a plictisit curând, iar inima lui, obosită de numeroasele obstacole practice care stăteau între un prototip funcțional și un sistem practic, tindea tot mai mult spre telefon. Vocea umană era prima sa pasiune. În vara anului 1875, a descoperit că limba vibrează nu doar pentru a închide și deschide rapid circuitul ca un comutator de telegraf, ci și pentru a crea un curent ondulat continuu, mișcându-se într-un câmp magnetic. I-a împărtășit ideea de telefon lui Watson, iar împreună au construit primul model de telefon bazat pe acest principiu – diafragma care vibrează în câmpul electromagnetului genera un curent ondulat în circuitul magnetului. Acest dispozitiv era capabil să transmită anumite sunete sugrumate ale vocii. Hubbard nu a fost impresionat de dispozitiv și i-a ordonat lui Bell să revină la sarcinile reale.
Telefonul rudimentar „sfoară” al lui Bell din vara anului 1875
Dar Bell a convins totuși pe Hubbard și pe ceilalți parteneri că ideea ar trebui brevetată, deoarece ar putea fi folosită în telegrafia multiplex. Și dacă tot trebuie să se depună o cerere de patentare, nimeni nu are nimic împotrivă să se menționeze în aceasta posibilitatea de a utiliza dispozitivul pentru comunicații vocale. Apoi, în ianuarie, Bell a adăugat în schița brevetului un nou mecanism de generare a curentului de undă: rezistență variabilă. El dorea să conecteze diafragma vibrează, care primea sunetul, cu un contact de platină, care se ridica și cobora dintr-un recipient cu acid, în care se afla un alt contact, static. Când contactul mobil pătrundea mai adânc, suprafața în contact cu acidul se mărea, ceea ce reducea rezistența curentului electric între contacte – și invers.
Schița lui Bell a conceptului de transmisie cu rezistență variabilă lichidă.
Hubbard, știind că Gray îi este pe urme lui Bell, a trimis cererea de patentare a curentului de undă la oficiul de brevete în dimineața zilei de 14 februarie, fără a aștepta confirmarea finală din partea lui Bell. Iar în acea zi, un avocat al lui Gray a sosit cu patentul său. Acesta conținea, de asemenea, o propunere pentru generarea curentului de undă folosind rezistența variabilă lichidă. De asemenea, se menționau posibilitățile de aplicare a invenției atât pentru telegrame, cât și pentru transmiterea vocii. Dar a întârziat cu câteva ore pentru a împiedica brevetul lui Bell. Dacă ordinea sosirii ar fi fost diferită, s-ar fi impus audieri îndelungate privind prioritățile înainte de a se emite permisul de brevet. În urma acestui fapt, pe 7 martie, lui Bell i-a fost acordat brevetul cu numărul 174 465, "Îmbunătățiri în telegrafie", care a pus piatra de temelie pentru viitorul dominării sistemului Bell.
Dar în această poveste dramatică nu a lipsit ironia. Căci pe 14 februarie 1876 nici Bell, nici Gray nu au construit un model funcțional al telefonului. Nimeni nu a încercat chiar să facă acest lucru, cu excepția unei scurte încercări a lui Bell în luna iulie precedentă, în care nu a existat nicio rezistență variabilă. Prin urmare, nu ar trebui să considerăm brevetele ca repere în istoria tehnologiei. Această etapă critică în dezvoltarea telefoniei ca afacere nu a fost practic legată de telefon ca dispozitiv.
Numai după trimiterea brevetului, Bell și Watson au avut ocazia să revină la telefon, în ciuda cerințelor constante ale lui Hubbard de a continua lucrul la telegrafia multiplex. Bell și Watson au încercat timp de câteva luni să facă funcțională ideea de rezistență variabilă lichidă, iar telefonul construit pe acest principiu a fost utilizat pentru a transmite celebra frază: „Domnule Watson, veniți aici, vreau să vă văd.”
Însă inventatorii se confruntau constant cu probleme de fiabilitate a acestor transmitătoare. Prin urmare, Bell și Watson au început să lucreze la noi transmitătoare, folosind principiul magneto, cu care au experimentat vara anului 1875 – folosind mișcarea diafragmei într-un câmp magnetic pentru a excita direct curentul. Avantajul era simplitatea și fiabilitatea. Dezavantajul era că puterea scăzută a semnalului telefonic era rezultatul vibrațiilor aerului create de vocea vorbitorului. Acest fapt limita distanța utilă de funcționare a transmitătorului magneto. La un dispozitiv cu rezistență variabilă, vocea modula curentul generat de baterie, ceea ce putea fi făcut cât de puternic se dorea.
Noile magneto au funcționat mult mai bine decât cele de vara trecută, iar Gardiner a decis că ideea telefonului ar putea avea totuși ceva de zis. Printre alte activități, a participat la comitetul de educație și expoziții științifice din Massachusetts la apropiata Expoziție Centenară. Și-a folosit influența pentru a-i oferi lui Bell un loc la expoziție și la concursul în care juriul evalua invențiile electrice.
Transmitătorul magneto al lui Bell/Watson. Diafragma metalică vibratoare D se deplasează într-un câmp magnetic al magnetului H și excită curentul în circuit.
Receptor
Juriul a ajuns la Bell imediat după ce a studiat telegraful armonic al lui Gray. I-a lăsat la receptor și s-a îndepărtat spre unul dintre transmitătoarele aflate la o sută de metri mai departe în galerie. Oaspeții lui Bell au fost uimiți să audă cântecul său și cuvintele care ieșeau din mica cutie metalică. Unul dintre jurați era conaționalul lui Bell, scoțian. (căruia ulterior i-a fost conferit titlul de lord Kelvin). El a alergat plin de entuziasm în cealaltă parte a sălii spre Bell pentru a-i spune că a auzit cuvintele sale, iar mai târziu a declarat că telefonul este „cea mai uimitoare chestie pe care a văzut-o în America”. De asemenea, era de față și împăratul Braziliei, care mai întâi și-a apăsat cutia la ureche și apoi a sărit de pe scaun strigând: „Aud, aud!”
Controversa stârnită de Bell la expoziție l-a determinat pe Edison să se ocupe de ideile sale anterioare privind transmiterea prin telefon. Într-o clipă, s-a concentrat asupra principalului dezavantaj al dispozitivului lui Bell – transmiterul de magneto slab. Pe baza experimentelor sale cu sistemul cu patru fire, știa că rezistența cărbunelui varia în funcție de presiune. După numeroase experimente cu diferite configurații, a dezvoltat un transmițător cu rezistență variabilă, care funcționa pe acest principiu. În loc de contactul mobil din lichid al undei de presiune a vocii vorbitorului, cărbunele „buton” era comprimat, schimbându-i rezistența, și astfel, intensitatea curentului din circuit. Acest lucru era mult mai fiabil și mai simplu de realizat decât transmițătoarele lichide concepute de Bell și Gray și a constituit o contribuție decisivă la succesul pe termen lung al telefonului.
Dar, totuși, Bell a fost primul care a construit telefonul, în ciuda avantajelor evidente în experiență și abilități pe care le aveau competitorii săi. A fost primul nu pentru că a avut o revelație la care ceilalți nu au ajuns – și ei s-au gândit la telefon, dar l-au considerat nesemnificativ în comparație cu telegraful îmbunătățit. Bell a fost primul pentru că îi plăcea mai mult vocea umană decât telegraful, îi plăcea atât de mult încât a rezistat dorinților partenerilor săi până când a reușit să demonstreze funcționarea telefonului său.
Dar ce s-a întâmplat cu telegraful armonic, la care Gray, Edison și Bell au investit atât de multă efort și gândire? Încă nimic nu a ieșit. Menținerea vibratorilor mecanici perfect reglați la ambele capete ale firului s-a dovedit a fi foarte dificilă, iar nimeni nu știa cum să amplifice semnalul combinat pentru a funcționa pe distanțe lungi. Numai spre mijlocul secolului XX, după ce tehnologiile electrice, începând cu radioul, au permis o reglare precisă a frecvențelor și amplificarea cu un nivel scăzut de zgomot, ideea suprapunerii mai multor semnale pentru a fi transmise printr-un singur fir a devenit realitate.
Rămas bun lui Bell
În ciuda succesului telefonului la expoziție, Hubbard nu a fost interesat să construiască un sistem telefonic. Iarna următoare, el i-a propus lui William Orton, președintele Western Union, să achiziționeze toate drepturile asupra telefonului conform brevetului lui Bell pentru 100.000 de dolari. Orton a refuzat, influențat de o combinație de antipatie față de Hubbard și schemele sale cu telegraful poștal, de încrederea în competențele sale și în munca lui Edison asupra telefonului, precum și de credința că telefonul în comparație cu telegrabul avea foarte puțină importanță. Alte încercări de a vinde ideea telefonului nu au avut succes, în principal din cauza temerilor legate de cheltuielile enorme pentru litigii legate de drepturile de patent în cazul comercializării. De aceea, în iulie 1877, Bell și partenerii săi au înființat Bell Telephone Company pentru a organiza serviciul telefonic pe cont propriu. În aceeași lună, Bell s-a căsătorit în sfârșit cu Mabel Gardiner în casa familiei ei, devenind suficient de de succes pentru a obține binecuvântarea tatălui ei.
Alec cu soția sa Mabel și cu cei doi copii supraviețuitori – cele două fiice ale sale au murit în copilărie (aprox. 1885)
În anul următor, Orton a schimbat abordarea față de telefon și a înființat propria companie, American Speaking Telephone Company, sperând că brevetele lui Edison, Gray și ale altora vor proteja compania de atacurile legale ale lui Bell. Aceasta a devenit o amenințare serioasă pentru interesele lui Bell. Western Union avea două avantaje majore. În primul rând, resurse financiare semnificative. Compania lui Bell avea nevoie de bani, deoarece închiria echipamentul clienților săi, ceea ce făcea ca amortizarea să dureze multe luni. În al doilea rând, acces la un transmitator îmbunătățit al lui Edison. Oricine compara transmitatorul său cu dispozitivul lui Bell nu putea să nu observe claritatea și volumul superior al vocii acestuia din urmă. Compania lui Bell nu a avut de ales decât să dea în judecată competitorul pentru încălcarea brevetului.
Dacă Western Union ar fi avut drepturi clare asupra singurului transmitator de înaltă calitate disponibil, ar fi avut un instrument puternic pentru a obține un acord. Totuși, echipa lui Bell a descoperit un brevet anterior pentru un dispozitiv similar, obținut de un imigrant german, , și l-a cumpărat. Abia după mulți ani de bătălii legale brevetului lui Edison i s-a acordat prioritate. Văzând că litigiu nu dă rezultate, în noiembrie 1879, Western Union a acceptat să transfere toate drepturile de brevet asupra telefonului, echipamentului și bazei de abonați existenți (55.000 de persoane) către compania lui Bell. În schimb, au cerut doar 20% din chiria telefoanelor pentru următorii 17 ani, precum și ca Bell să nu interfereze în afacerea telegramei.
Compania lui Bell a înlocuit rapid dispozitivele lui Bell cu modele îmbunătățite, bazate inițial pe brevetul lui Berliner, iar apoi – pe brevetele obținute de la Western Union. Până când conflictul s-a încheiat, activitatea principală a lui Bell era să depună mărturie în litigii de brevet, care erau destul de numeroase. Până în 1881, el s-a retras complet din afaceri. Ca Morse, și spre deosebire de Edison, el nu a fost creatorul sistemelor. Theodore Vail, un manager energic, pe care Gardiner l-a recrutat din serviciul poștal, a preluat compania și a dus-o la o poziție dominantă în țară.
Inițial, rețeaua telefonică nu a crescut deloc așa cum a făcut-o rețeaua telegranfică. Aceasta din urmă s-a dezvoltat prin salturi de la un centru comercial la altul, parcurgând câte 150 km deodată, căutând puncte de concentrare maximă a clienților valoroși și abia apoi completând rețeaua cu legături către piețele locale mai puțin mari. Rețelele telefonice au crescut asemenea cristalelor din mici puncte de creștere, cu câțiva clienți localizați în grupuri independente în fiecare oraș și împrejurimi, unindu-se încet, pe parcursul decadelor, în structuri regionale și naționale.
A existat două obstacole pentru telecomunicațiile la scară largă. În primul rând, a existat problema distanței. Chiar și cu transmițătoare de rezistență variabilă îmbunătățite, bazate pe ideea lui Edison, raza de acțiune a telegrafului și telefonului era incomparabilă. Sinalul mai complex al telefonului era mai predispus la zgomot, iar proprietățile electrice ale curentului fluctuant erau mai puțin cunoscute decât cele ale curentului continuu folosit în telegrame.
În al doilea rând, a existat problema comunicării. Telefonul lui Bell era un dispozitiv de comunicare unul la unul, putea conecta două puncte printr-un singur fir. Pentru telegraf, aceasta nu era o problemă. O birou putea servi mulți clienți, iar mesajele puteau fi redirecționate din biroul central printr-o altă linie. Dar nu existau modalități simple de a transmite o conversație telefonică. În prima variantă de realizare a telefonului, persoanele terțe se puteau conecta cu cele două persoane care vorbeau doar prin ceea ce mai târziu va fi numit „telefon împerecheat”. Asta înseamnă că, dacă toate aparatele abonaților erau conectate la o singură linie, fiecare dintre ele putea vorbi (sau asculta) cu celelalte.
Ne vom întoarce la problema distanței la timpul potrivit. În ne vom aprofunda în problema conexiunilor și consecințele acesteia, care au avut impact asupra dezvoltării releelor.
Ce să citești
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell și cucerirea solitudinii (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray și telefonul: despre dezavantajele a fi expert”, Tehnologie și cultură (1975).
- Paul Israel, Edison: O viață de invenție (1998)
- George B. Prescott, Telefonul vorbitor, fonograf vorbitor și alte noutăți (1878)
Sursa: habr.com
