Ďalšie články cyklu:
- História relé
- História elektronických počítačov
- História tranzistora
- História internetu
Telefón sa objavil náhodou. Ak vďaka storočnému výskumu možností prenosu správ pomocou elektriny, telefón objavili pri hľadaní vylepšených telegrafov. Preto je pomerne jednoduché určiť pravdepodobný, hoci nie úplne bezpochybný, dátum vynájdenia telefónu – rok storočnice od vzniku USA, 1876.
A nemožno povedať, že by telefón nemal predchodcov. Od roku 1830 vedci hľadali spôsoby, ako premeniť zvuk na elektrinu a elektrinu na zvuk.
Elektrický zvuk
V roku 1837 , lekár a experimentátor v oblasti elektromagnetizmu z Massachusetts, natrafil na zvláštny jav. Umiesnil izolovaný špirálový drôt medzi konce trvalého magnetu a potom každý z koncov drôtu ponoril do nádob s ortuťou, pripojených k batérii. Pri každom rozpojení alebo uzavretí obvodu, zdvíhaním konca drôtu z nádoby alebo jeho ponorením, magnet vydával zvuk, ktorý bolo počuť z vzdialenosti jedného metra. Page to nazval galvanickou hudbou a predpokladal, že všetko spočíva v „molekulárnom chaosu“, ktorý sa deje v magnete. Page spustil vlnu výskumov, zameraných na dva aspekty tohto objavu: zvláštne vlastnosti kovových materiálov meniť tvar pri magnetizácii, a viac zrejmú generáciu zvuku elektrinou.
Zvlášť nás zaujímajú dva výskumy. Prvý vykonával Johann Philipp Reis. Reis učil matematiku a presné vedy študentov na inštitúte Garniera neďaleko Frankfurtu, ale vo voľnom čase sa venoval výskumom elektriny. Do tej doby niekoľko elektrikárov už vytvorilo nové varianty galvanickej hudby, ale Reis bol prvý, kto ovládol alchýmiu obojsmerného prevodu zvuku na elektrinu a naopak.
Reis si uvedomil, že membrána, pripomínajúca bubienok človeka, môže pri vibrácii uzatvárať a otvárať elektrický obvod. Prvý prototyp zariadenia „telephon“ [„ďalekomunikátor“], postavený v roku 1860, sa skladal z dreveného „ucha“ s napnutou membránou vyrobenou z bravčového močového mechúra. K dolnej časti membrány bol pripojený platinový elektród, ktorý pri vibrácii uzatváral a otváral obvod s batériou. Prijímač bol cievka z drôtu, namotaná okolo ihlice pripevnenej na husliach. Telo huslí zosilňovalo vibrácie meniacich sa tvarov ihly, keď sa postupne magnetizovala a demagnetizovala.
Neskorší model telefónu Reis
Reis vymyslel množstvo vylepšení pre skorý prototyp a spolu s ďalšími experimentátormi zistil, že ak doň spieva alebo niečo melódiu, tak prenášaný zvuk ostal rozpoznateľný. Slová bolo ťažšie rozlíšiť, často boli skreslené a stávali sa nejasnými. Vo viacerých správach o úspešnom prenose hlasu sa používali také bežné frázy ako „dobré ráno“ a „ako sa máš“, a tie sa dali ľahko uhádnuť. Hlavným problémom zostávalo, že Reisov vysielač len otváral a uzatváral obvod, ale neupravoval hlasitosť. V dôsledku toho sa dala prenášať iba frekvencia s pevnou amplitúdou, čo nemohlo napodobniť všetky nuansy ľudského hlasu.
Reis veril, že jeho práce by mali byť uznané vedou, ale nikdy to nedosiahol. Jeho zariadenie bolo obľúbenou zvláštnosťou medzi vedeckou elitou a kópie sa objavili v väčšine centier tejto elity: v Paríži, Londýne, Washingtone. Ale jeho vedeckú prácu odmietol časopis profesora Poggendorffa „Annalen der Physik“ [„Annály fyziky“] – jeden z najstarších vedeckých časopisov a najvplyvnejší časopis tej doby. Pokusy Reisa propagovať telefón pomocou telegrapických spoločností tiež zlyhali. Trpel tuberkulózou a zhoršujúca sa choroba mu zabránila v ďalších vážnych výskumoch. Nakoniec v roku 1873 choroba vzala jeho život a ambície. A to nebolo naposledy, čo táto choroba bránila rozvoju histórie telefónu.
Zatiaľ čo Reis vylepšoval svoj telefón, pripravoval posledné úpravy svojho plodného výskumu sluchovej fyziológie: „Učenie o sluchových pocitoch ako fyziologický základ pre teóriu hudby“ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publikovaného v roku 1862. Helmholtz, v tom čase profesor na Heidelberskej univerzite, bol obrom vedy 19. storočia, pracujúcim na fyziológii videnia, elektrokinetike, termodynamike a iných oblastiach.
Práca Helmholtza sa len mierne dotýka našej histórie, avšak je škoda ju vynechať. V „Učení o sluchových pocitoch“ Helmholtz urobil pre hudbu to, čo Newton urobil pre svetlo – ukázal, ako sa zdánlivo jednotný pocit dá rozložiť na základné časti. Dokázal, že rozdiely v timbri, od huslí po fagot, sú spôsobené iba rozdielmi relatívnej sily ich harmonických tónov (tonov na dvojitej, trojitej a iných frekvenciách vo vzťahu k základnému tónu). Ale pre našu históriu je najzaujímavejšie na jeho práci pozoruhodný nástroj, ktorý vyvinul na demonštráciu:
Varianta Helmholtzovho syntetizátora
Prvý prístroj Helmholtz objednal v dielni v Kolíne. Jednoducho povedané, bol to syntetizátor schopný produkovať zvuky na základe zloženia jednoduchých tónov. Jeho najúžasnejšou schopnosťou bola nevysvetliteľná schopnosť reprodukovať samohlásky, ktoré všetci zvyčajne počuli iba prichádzajúce z úst človeka.
Syntetizátor fungoval na základe bičovania základného ladidla, vibrujúceho na základnej tónine, uzatvárajúceho a otvárajúceho obvod, ponárajúc platininový vodič do nádrže s ortuťou. Osem magnetizovaných ladidiel, z ktorých každé vibrovalo so svojím harmonickým tonom, spočívalo medzi koncami elektromagnetu, ktorý bol spojený s obvodom. Každé uzavretie obvodu aktivovalo elektromagnety a udržiavalo ladidlá vo vibrujúcom stave. Vedľa každého ladidla sa nachádzal valcový rezonátor, schopný zosilniť jeho bzučanie na počuteľnú úroveň. V bežnom stave bola pokrývka na rezonátore zatvorená, čím potláčala zvuk ladidla. Ak by sa pokrývka odsunula, mohli by sme počuť tento harmonický tón, a tak „zahrať“ zvuk trúby, piana alebo samohlásky „o“.
Tento prístroj hrá malú úlohu pri vytváraní nového typu telefónu.
Harmonický telegraf
Jednou z lákavých možností pre vynálezcov druhej polovice 19. storočia bol multitelegraf. Čím viac telegrafných signálov sa podarilo zmestiť do jedného kábla, tým efektívnejšia bola telegrafná sieť. Na začiatku 70. rokov 19. storočia existovalo niekoľko rôznych metód na organizovanie duplexnej telegrafie (súčasného posielania dvoch signálov v opačných smeroch). Čoskoro potom Thomas Edison zlepšil tieto metódy vytvorením kvadruplexu, kombinovaním duplexu a diplexu (súčasný prenos dvoch signálov v jednom smere), čo umožnilo využívať kábel štyrikrát efektívnejšie.
Ale bolo možné ďalej zvýšiť počet signálov? Zorganizovať nejaký okto- alebo ešte väčší duplex? To, že zvukové vlny je možné prevádzať na elektrický prúd a späť, ponúkalo zaujímavú možnosť. Čo ak by sme použili tóny rôznych výšok na vytvorenie akustického, harmonického alebo, poeticky vyjadrené, hudobného telegrafu? Ak sa fyzikálne kmitanie rôznej frekvencie dá previesť na elektrické a potom ich znova rozdeliť na pôvodné frekvencie na druhej strane, mohli by sme súčasne posielať množstvo signálov bez vzájomných rušení. Zvuk by bol len prostriedkom na dosiahnutie cieľa, medzičlánkom, ktorý formuje prúdy tak, aby mohlo existovať niekoľko signálov v jednom kábli. Pre jednoduchosť budem túto koncepciu nazývať harmonickým telegrafom, aj keď v tom čase sa používali rôzne varianty týchto termínov.
Nebolo to jediné, ako vytvoriť multiplexné signály. Vo Francúzsku [na počesť ktorého je nazvaná jednotka symbolovej rýchlosti – baud / pozn. prekl.] do roku 1874 vymyslel stroj s rotujúcim rozdeľovačom, ktorý striedavo zhromažďoval signály z viacerých telegrafných vysielačov. Dnes by sme to nazvali multiplexom s rozdelením podľa času, a nie podľa frekvencií. Ale táto metóda mala nevýhodu – neviedla by k vytvoreniu telefonovania.
Do toho času dominovala v americkej telegrafii spoločnosť Western Union, ktorá bola založená v 50. rokoch 19. storočia v snahe odstrániť nevýhodnú konkurenciu medzi niekoľkými veľkými telegrafnými spoločnosťami – pred vznikom protimonopolných zákonov bolo možné takéto spájanie bez problémov vysvetľovať. Jeden z postáv našej histórie to opísal ako „pravdepodobne najväčšiu korporáciu, aká kedy existovala“. S tisíckami kilometrov drôtov a obrovskými nákladmi na výstavbu a údržbu sietí, spoločnosť Western Union s veľkým záujmom sledovala vývoj v oblasti multiplexnej telegrafie.
Na prielomy v telegrafnom biznise čakal aj iný hráč. , bostonský právnik a podnikateľ, bol jedným z hlavných prívržencov prechodu amerického telegrafu pod kontrolu federálnej vlády. Hubbard veril, že telegrafy by mohli stáť rovnako málo ako listy, a snažil sa podkopávať, podľa jeho názoru, cynickú a vydieračskú monopolnú pozíciu Western Union. Návrh zákona Hubbarda nenavrhoval úplnú nacionalizáciu existujúcich telegrafných spoločností, ako to urobilo takmer všetky európske mocnosti, ale vytvoril by vládou podporovanú telegrafnú službu pod patronátom poštového ministerstva. Výsledok by však s najväčšou pravdepodobnosťou bol rovnaký a Western Union by sa z tohto biznisu stiahla. Do polovice 70. rokov 19. storočia sa pokrok zákona zastavil, ale Hubbard bol presvedčený, že kontrola nad kritickým novým telegrafným patentom by mu mohla poskytnúť výhodu na presadenie svojho návrhu v Kongrese.
Gardiner Greene Hubbard
V USA sa vytvorili dva unikátne faktory: po prvé, kontinentálna rozloha Western Union. Žiadna európska telegrafná organizácia nemala také rozsiahle línie, a preto ani dôvody na vývoj multiplexnej telegrafie. Po druhé, otvorenou otázkou bola kontrola vlády nad telegrafom. Posledným európskym oporným bodom bola Británia, ktorá nacionalizovala telegraf v roku 1870. Po tom už nikde okrem USA neexistovali miesta, kde by sa sľubovala možno technologická revolúcia a podrývanie monopolu. Možno preto bola väčšina práce na harmonickom telegrafu vykonaná v USA.
O cenu sa uchádzali hlavne traja. Dvaja z nich už boli skúsení vynálezcovia – a . Tretím bol profesor rétoriky a učiteľ pre hluchých s priezviskom Bell.
Gray
Elisha Gray vyrastal na farme v Ohiu. Ako mnohí jeho rovesníci sa v mladosti zaoberal telegrafiou, ale vo veku 12 rokov, keď zomrel jeho otec, začal hľadať činnosť, ktorá by mu zabezpečila obživu. Nejaký čas bol učeňom kováča, potom lodného tesára a vo veku 22 rokov zistil, že môže získať vzdelanie na Oberlinskom kolégiu, pričom si môže zachovať zamestnanie. Po piatich rokoch štúdia sa vrhol do kariéry vynálezcu v oblasti telegrafie. Jeho prvým patentom bolo samoš تنظیمované relé, ktoré, s použitím druhého elektromagnetu namiesto pružiny, ktorá vracia kotvu, odstránilo potrebu nastavenia citlivosti relé v závislosti od prúdu v obvode.
Elisha Gray, okolo roku 1878.
Do roku 1870 bol už partnerom vo firme vyrábajúcej elektrické zariadenia a pracoval tam ako hlavný inžinier. V roku 1872 presunuli firmu do Chicaga a premenovali ju na Western Electric Manufacturing Company. Čoskoro sa Western Electric stala hlavným dodávateľom telegrafného zariadenia pre Western Union. Nakoniec zanechá významný odtlačok v histórii telefonovania.
Na začiatku roku 1874 Gray počul zvláštny zvuk zo svojej kúpeľne. Znel ako vŕzganie vibrujúceho reotomu, len oveľa silnejšie. Reotom (doslova 'prerušenie toku') bol dobre známy elektrický prístroj, ktorý používal kovový jazyk na rýchle otváranie a zatváranie obvodu. Keď nakukol do kúpeľne, Gray uvidel svojho syna, ktorý v jednej ruke držal indukčnú cievku pripojenú k reotomu a druhou rukou trel pozinkovaný povrch vane, ktorá hučala tou istou frekvenciou. Gray, zaujímajúci sa o nové možnosti, sa vzdialil od svojej každodennej práce vo Western Electric a opäť sa začal venovať vynálezom. Do leta vyvinul hudobný telegraf s plnou oktávou, pomocou ktorého bolo možné prehrávať zvuky na membráne vyrobenej z kovovej vaničky, stláčaním klávesov klávesnice.
Vysielač
Prijímač
Hudobný telegraf bol novinkou bez zjavnej obchodnej hodnoty. Ale Gray si uvedomil, že možnosť prenášať zvuky rôznej tóniny po jednom drôte mu ponúkala dve možnosti. S iným typom vysielača, schopným zachytávať zvuk zo vzduchu, by sa dal vytvoriť hlasový telegraf. S iným prijímačom, schopným rozdeľovať kombinovaný signál na zložky, by sa dal vyrobiť harmonický telegraf – teda multiplexný telegraf založený na zvuku. Rozhodol sa sústrediť na druhú možnosť, pretože telegrafný priemysel mal zjavné požiadavky. Potvrdil si svoj výber, keď sa dozvedel o telefóne Reisa, ktorý sa nazdával, že je jednoduchou filozofickou hračkou.
Prijímač harmonického telegrafu Gray vyrobil zo súpravy elektromagnetov, spojených s kovovými pruhmi. Každý pruh bol nastavený na konkrétnu frekvenciu a znela, keď sa na vysielači stlačila príslušná tlačidlo. Vysielač pracoval na rovnakom princípe ako hudobný telegraf.
Gray zlepšoval svoje zariadenie nasledujúce dva roky a vzal ho na výstavu. Oficiálne sa podujatie nazývalo „“. Bola to prvá svetová výstava usporiadaná v USA a zcoho dôvodu sa uskutočnila v súvislosti so 100. výročím národa, na ktorej bola predstavená tzv. „Storočná expozícia“. Konala sa vo Filadelfii v lete 1876. Tam Gray demonštroval „oktoplexné“ spojenie (teda prenášanie ôsmich správ naraz) na špeciálne pripravenej telegrafnej linke z New Yorku. Tento výkon bol veľmi ocenený porotou výstavy, ale čoskoro ho zatienilo ešte väčšie zázrak.
Edison
, prezident Western Union, sa celkom rýchlo dozvedel o pokroku Graya, čo ho prinútilo veľmi sa nervovať. V najlepšom prípade by úspech Graya znamenal veľmi nákladné licencovanie patentu. V najhoršom prípade by sa patent Graya stal základom pre rivalizujúcu spoločnosť, ktorá by oslabila dominantné postavenie Western Union.
Preto v júli 1875 získal Orton esa z rukáva, konkrétne Thomasa Edisona. Edison vyrastal na boku telegrafie, strávil niekoľko rokov ako telegrafista a neskôr sa stal vynálezcom. Jeho najväčším triumfom v tom čase bola kvadruplexná komunikácia, vytvorená na peniaze spoločnosti Western Union rok predtým. Teraz Orton dúfal, že Edison zlepší svoje vynález a prekoná to, čo dosiahol Gray. Poskytol Edisonovi popis telefónu Reis; Edison tiež študoval prácu Helmholtza, ktorú nedávno preložili do angličtiny.
Edison bol na vrchole formy a inovatívne nápady sa z neho sypali ako iskry z kladiva. V nasledujúcom roku predviedol dva rôzne prístupy k akustickému telegrafu – prvý bol podobný Grayovmu telegrafu a používal ladené tony alebo vibrujúce jazýčky na vytvorenie alebo vnímanie požadovanej frekvencie. Edisonovi sa nepodarilo prinútiť takýto prístroj pracovať na prijateľnej úrovni.
Druhý prístup, ktorý nazval „akustický vysielač“, bol úplne iný. Namiesto používania vibrujúcich jazýčkov na prenos rôznych frekvencií ich používal na prenos impulzov s rôznymi intervalmi. Rozdeľoval používanie kábla medzi vysielačmi podľa času, a nie podľa frekvencie. To vyžadovalo dokonalú synchronizáciu vibrácií v každej dvojici prijímač-vysielač, aby sa signály nezakryli. K augustu 1876 mal na tomto princípe funkčný kvadruplex, aj keď na vzdialenosti viac ako 100 míľ sa signál stal nepoužiteľným. Mal aj nápady na vylepšenie telefónu Reis, ktoré dočasne odložil.
A potom Edison počul o senzácii, ktorú na Sto rokov trvajúcej výstave vo Filadelfii spôsobil muž menom Bell.
Bell
narodil sa v Edinburgu, Škótsko, a vyrastal v Londýne pod starostlivým dohľadom svojho dedka. Ako Gray a Edison, v adolescencii prejavil záujem o telegráfu, ale potom nasledoval kroky svojho otca a dedka, vybral si za svoju hlavnú vášeň ľudskú reč. Jeho dedko, Alexander, si urobil meno na scéne, a neskôr začal učiť rečnícke umenie. Otec, Alexander Melville, bol tiež učiteľom a dokonca vyvinul a publikoval fonetický systém, ktorý nazval „viditeľná reč“. Mladší Alexander (Alek, ako ho volali v rodine), si vybral ako svoju profesiu vyučovanie hluchonemých reči.
Na konci 60. rokov 19. storočia sa zaoberal anatómou a fyziológiou na Univerzitnom kolégiu v Londýne. Spolu s ním študovala študentka Marie Eckleston, na ktorej sa plánoval oženiť. Ale potom sa vzdal nielen vzdelania, ale aj lásky. Dvoch jeho bratov zabil tuberkulóza a otec Aleka požiadal, aby spolu s ostatnými členmi rodiny emigroval do Nového sveta, aby zachoval zdravie svojho jediného syna. Bell sa podriadil, hoci sa tomu bránil a protestoval, a vyplával v roku 1870.
Po malej brigáde v Ontáriu Alexander, bez ohľadu na kontakty svojho otca, našiel prácu učiteľa na škole pre hluchých v Bostone. Tam sa začali zamotávať nitky jeho budúcnosti.
Najprv mal žiačku Maybelle Hubbard, ktorá stratila sluch vo veku piatich rokov kvôli osýpkam. Bell sa venoval súkromnému doučovaniu aj po tom, čo sa stal profesorom vokálnej fyziológie a rečníckeho umenia na Bostonskej univerzite, a Maybelle patrila medzi jeho prvých študentov. Počas vyučovania mala niečo menej ako 16 rokov, o desať rokov menej ako Bell, a za niekoľko mesiacov sa do tejto dievčiny zamiloval. Ešte sa k jej príbehu vrátime.
V roku 1872 Bell opäť prejavil záujem o telegrafiu. Niekoľko rokov predtým, ešte v Londýne, sa Bell dozvedel o experimentoch Helmholtza. Ale Bell nesprávne pochopil Helmholtzovo dosiahnutie, domnievajúc sa, že nie len vytvoril, ale aj preniesol zložité zvuky pomocou elektriny. Tak sa Bell nadchol harmonickým telegrafom – súčasným používaním jednej linky na prenos viacerých signálov vysielaných na rôznych frekvenciách. Možno inšpirovaný správami, že Western Union nadobudla myšlienku duplexného telegrafu od Josephu Stearnsovi, svojmu krajanu z Bostonu, Bell prehodnotil svoje myšlienky a, podobne ako Edison a Gray, sa snažil ich realizovať.
Raz, na návšteve u Mabel, sa dotkol druhej nitky svojho osudu – stojac pri klavíri, ukázal jej rodine trik, ktorý sa naučil v mladosti. Ak sa v klavíri zaspieva čistý tón, zodpovedajúca struna sa rozozvučí a zahrá ho nazad. Povedal Mabelinmu otcovi, že naladený telegrafný signál môže dosiahnuť ten istý efekt a vysvetlil, ako sa to dá využiť v multiplexnej telegrafii. A Bell by nenašiel poslucháča, ktorý by bol lepšie naladený na jeho príbeh: ten rezonoval s radosťou a okamžite pochopil hlavnú myšlienku: „vzduch je pre všetkých rovnaký, a drôt je potrebný len jeden“, to znamená, že vlnové šírenie prúdu v drôte môže v miniatúre kopírovať šírenie vo vzduchu vĺn, ktoré vznikajú zložitým zvukom. Bellovým poslucháčom bol Gardiner Hubbard.
Telefón
A teraz sa príbeh stáva veľmi zamotaným, takže sa obávam skúšať trpezlivosť čitateľov. Pokúsim sa sledovať hlavné tendencie, bez toho aby som sa zamotal do detailov.
Bell, podporovaný Hubbardom a otcom jedného z jeho ďalších študentov, usilovne pracoval na harmonickom telegrafu, nezverejňujúc svoje úspechy. Svoju vášnivú prácu striedal s obdobiami odpočinku, keď ho zradilo zdravie, pričom sa snažil vykonávať svoje univerzitné povinnosti, propagovať systém „viditeľnej reči“ svojho otca a pracovať ako lektor. Najal nového asistenta, , skúseného mechanika z bostonskej mechanickej dielne Charlesa Williamsa – tam sa zhromažďovali záujemcovia o elektrinu. Hubbard motivoval Bella a neštítil sa použiť ruku svojej dcéry ako podnet, odmietajúc ju vydať za muža, kým Bell nevylepší svoj telegraf.
V lete 1874, počas oddychu neďaleko rodinného domu v Ontáriu, Bell dostal osvetlenie. Niekoľko myšlienok, ktoré existovali v jeho podvedomí, sa spojilo do jednej – telefón. Na jeho myslenie mala vplyv – prvé na svete zariadenie na nahrávanie zvuku, ktoré kreslilo zvukové vlny na zadymenom skle. To presvedčilo Bella, že zvuk akejkoľvek zložitosti možno zredukovať na pohyby bodu v priestore, ako pohyb prúdu v drôte. Na technických podrobnostiach sa nezdržíme, lebo nie sú relevantné pre reálne vytvorené telefóny a praktickosť ich použitia je sporná. Ale nasmerovali Bellovo myslenie novým smerom.
Náčrt konceptu pôvodného variantu telefónu Bella s „harmonikami“ (nebol postavený)
Bell na čas odložil túto myšlienku, aby, ako od neho očakávali partneri, sledoval cieľ vytvorenia harmonického telegrafu.
Ale rutina presného ladenia nástrojov mu čoskoro prestala baviť, a jeho srdce, unavené z množstva praktických prekážok na ceste od pracovného prototypu k praktickému systému, sa čoraz viac prikláňalo k telefónu. Ľudský hlas bola jeho prvá vášeň. V lete 1875 objavil, že vibrujúce jazýčky môžu nielen rýchlo uzatvárať a otvárať obvod ako kľúč telegrafu, ale aj vytvárať neprerušený vlnový prúd pohybujúc sa v magnetickom poli. Svoju myšlienku telefónu povedal Watsonovi a spolu postavili prvý model telefónu na tomto princípe – vibrujúca membrána v poli elektromagnetu vzbudzovala vlnový prúd v obvode magnetu. Toto zariadenie bolo schopné prenášať určité tlmené zvuky hlasu. Hubbard nebol zariadením ohromený a nariadil Bellovi, aby sa vrátil k reálnym úlohám.
Rudimentárny telefón-„vešiak“ Bella z leta 1875
Bell však presvedčil Hubbarda a ostatných partnerov, že myšlienku treba patentovať, pretože sa dá využiť v multiplexnej telegrafii. A ak už je potrebné podať žiadosť o patent, nikto mu nezakáže spomenúť v nej aj možnosť využitia zariadenia na hlasovú komunikáciu. Potom v januári Bell do návrhu patentu pridal nový mechanizmus generovania vlnového prúdu: premenlivý odpor. Chcel spojiť vibrujúcu membránu, ktorá prijímala zvuk, s platinovým kontaktom, ktorý sa znižoval a zdvíhal z nádrže s kyselinou, v ktorej sa nachádzal ďalší, stacionárny kontakt. Keď sa pohyblivý kontakt ponoril hlbšie, s kyselinou sa dotýkala väčšia plocha, čím sa znižoval odpor prúdu medzi kontaktmi – a naopak.
Bellov náčrt koncepcie vysielača s kvapalným premenlivým odporom
Hubbard, vedomý si toho, že Gray sa Bellovi blíži, poslal patentovú prihlášku vlnového prúdu na patentový úrad ráno 14. februára, bez čakania na konečné potvrdenie od Bella. A popoludní toho istého dňa prišiel Grayov právnik so svojím patentom. Ten tiež obsahoval návrh na generovanie vlnového prúdu pomocou kvapalného premenlivého odporu. Uvádzali sa v ňom aj možnosti využitia vynálezu pre telegraf aj na prenos hlasu. Avšak prišiel o niekoľko hodín neskôr, než aby mohol zabrániť Bellovmu patentu. Keby bol poradie príchodu iné, pred vydaním povolenia na patent by bolo potrebné uskutočniť dlhé vypočúvania týkajúce sa priorít. Nakoniec bol Bellovi 7. marca udelený patent s číslom 174 465, "Zlepšenia v telegrafii", čo položilo základ do budúceho dominovania Bellovho systému.
No v tomto dramatickom príbehu neobišla irónia. Pretože 14. februára 1876 ani Bell, ani Gray nepostavili fungujúci model telefónu. Nikto sa o to ani nepokúsil, pokiaľ nezapočítame krátky pokus Bella v predchádzajúcom júli, v ktorom neexistoval žiadny premenlivý odpor. Preto nie je rozumné považovať patenty za míľniky v histórii technológie. Tento kritický moment v rozvoji telefónie ako podnikateľskej činnosti bol prakticky bez väzby na telefón ako zariadenie.
Až po zaslaní patentu u Bella a Watsona se jim podařilo vrátit se k telefonu, navzdory neustálým požadavkům Hubbarda na pokračování práce na multiplexním telegrafu. Bell a Watson několik měsíců usilovali o to, aby jim fungoval nápad s kapalinovým proměnným odporem, a telefon postavený na tomto principu byl použit k přenosu slavné fráze: „Pane Watson, přijďte sem, chci vás vidět“.
Avšak vynálezci se neustále potýkali s problémy s spolehlivostí těchto vysílačů. Proto začali Bell a Watson pracovat na nových vysílačích, využívajících magneto princip, se kterým experimentovali v létě 1875 – využívali pohybu membrány v magnetickém poli k přímému vzniku proudu. Výhodou byla jednoduchost a spolehlivost. Nevýhodou bylo, že malý výkon telefonního signálu byl důsledkem vibrací vzduchu vytvářených hlasem mluvčího. To omezovalo efektivní pracovní vzdálenost magneto vysílače. A u zařízení s proměnným odporem hlas moduloval proud generovaný baterií, který mohl být vyrobený jak silný, jak bylo potřeba.
Nové magneto pracovaly mnohem lépe než ty, které byly minulého léta, a Gardiner se rozhodl, že na myšlence telefonu přece jen může být něco. Mezi jinými zájmy se účastnil výboru pro vzdělávání a vědecké výstavy v Massachusetts na blížící se Stoleté výstavě. Využil svého vlivu, aby dal Bellovi místo na výstavě a soutěži, kde soudci hodnotili elektrické vynálezy.
Magneto vysílač Bella/Watsona. Vibrující kovová membrána D se pohybuje v magnetickém poli magnetu H a vzbuzuje proud v obvodu.
Prijímač
Soudci přišli k Bellovi hned po prozkoumání harmonického telegrafu Graye. Nechal je u přijímače a odešel k jednomu z vysílačů, který byl sto metrů dál v galerii. Bellovi společníci byli ohromeni, když slyšeli jeho zpěv a slova vycházející z malého kovového boxu. Jedním ze soudců byl Bellův krajan, Skot. (ktorému neskôr udelili titul lord Kelvin). V radostnom vzrušení bežal na druhý koniec sály k Bellovi, aby mu oznámil, že počul jeho slová, a neskôr vyhlásil telefon „najúžasnejšia vec, ktorú videl v Amerike“. Prítomný bol aj cisár Brazílie, ktorý najprv pritisol krabicu k uchu a potom sa zdvihol zo stoličky so výkrikmi: „Počujem, počujem!“
Búrlivosť spôsobená Bellom na výstave prinútila Edisona zamyslieť sa nad svojimi predchádzajúcimi myšlienkami o telefónnom prenose. Ihneď sa vrhol na hlavnú nevýhodu Bellovho zariadenia – slabý magneto vysielač. Zo svojich experimentov s kvadruplexom vedel, že odpor uhlíkových častíc sa menil s tlakom. Po mnohých experimentoch s rôznymi konfiguráciami vyvinul vysielač s premenným odporom, ktorý pracoval na tomto princípe. Namiesto posunu kontaktného body vo kvapaline sa pri vlne tlaku hlasu hovorenej osoby stlačil uhlíkový „tlačidlo“, čo zmenilo jeho odpor a tým aj silu prúdu v obvode. To bolo oveľa spoľahlivejšie a jednoduchšie na realizáciu ako kvapalné vysielače navrhnuté Bellom a Grayom a stalo sa rozhodujúcim prínosom k dlhodobému úspechu telefónu.
Ale Bell bol prvý, kto vytvoril telefón, napriek zjavnej výhode skúseností a zručností jeho konkurentov. Bol prvý nie preto, že mal zjavenie, ku ktorému sa ostatní nedostali – na telefón prišli aj oni, ale považovali ho za nevýznamný v porovnaní s vylepšeným telegrafom. Bell bol prvý, pretože mu viac záležalo na ľudskom hlase ako na telegrafii, páčilo sa mu to natoľko, že sa bránil túžbe svojich partnerov, kým nedokázal funkčnosť svojho telefónu.
Čo sa však stalo s harmonickým telegrafom, na ktorom Gray, Edison a Bell tak usilovne pracovali? Doteraz sa nič nevydarilo. Udržať mechanické vibrátory na oboch koncoch drôtu perfektne naladené sa ukázalo ako veľmi náročné a nikto nevedel, ako zosilniť kombinovaný signál, aby fungoval na veľké vzdialenosti. Až v polovici 20. storočia, po tom, čo elektrické technológie, začnúc rádiom, umožnili presné ladenie frekvencií a nízkošumové zosilnenie, sa myšlienka kombinovania množstva signálov na prenášanie jedným drôtom stala realitou.
Zbohom, Bell
Napriek úspechu telefónu na výstave, Hubbard nemal záujem budovať telefónny systém. Nasledujúcu zimu ponúkol Williamovi Ortonovi, prezidentovi Western Union, odkúpiť všetky práva na telefón podľa Bellovho patentu za 100 000 dolárov. Orton odmietol, ovplyvnený kombináciou nechuťou voči Hubbardovi a jeho schémam s poštovým telegrafom, sebavedomím a prácou Edisona na telefóne, ako aj vierou, že telefón v porovnaní s telegrafom znamenal veľmi málo. Ďalšie pokusy predávať myšlienku telefónu skončili neúspešne, hlavne kvôli obavám z obrovských nákladov na súdne spory o práva na patent v prípade komercializácie. Preto v júli 1877 Bell so svojimi partnermi založil Bell Telephone Company, aby sám organizoval telefónny servis. V tom istom mesiaci sa Bell konečne oženil s Mayblou Gardinerovou v dome jej rodiny, stával sa dosť úspešným, aby získal požehnanie jej otca.
Alex so svojou manželkou Mayblou a dvoma preživšími deťmi – dvaja jeho synovia zomreli v rannom detstve (okolo 1885)
V nasledujúcom roku Orton zmenil svoj prístup k telefónu a založil svoju spoločnosť American Speaking Telephone Company, dúfajúc, že patenty Edisona, Greya a ďalších ochránia spoločnosť pred právnymi útokmi Balla. Stala sa smrteľnou hrozbou pre záujmy Balla. Western Union mala dve hlavné výhody. Po prvé, značné finančné prostriedky. Ballova spoločnosť potrebovala peniaze, pretože prenajímať zariadenia svojim klientom znamenalo, že na ich návratnosť bolo potrebné množstvo mesiacov. Po druhé, prístup k vylepšenému Edison's vysielaču. Každý, kto porovnával jeho vysielač so zariadením Balla, si nemohol nevšimnúť lepšiu jasnosť a hlasitosť hlasu prvého. Ballovej spoločnosti nezostávalo nič iné, len podať žalobu na konkurenta za porušenie patentu.
Keby Western Union mala jednoznačné práva na jedinečný vysokokvalitný vysielač, mala by mocný nástroj na dosiahnutie dohody. Ale Ballov tím vykopal predchádzajúci patent na podobné zariadenie, ktorý získal nemecký emigrant , a odkúpil ho. Iba po mnohých rokoch právnych súžení získal Edisonov patent prednosť. Keď videli, že súdne konanie neprináša úspech, v novembri 1879 súhlasila Western Union s prenesením všetkých patentových práv na telefón, zariadenia a databázu existujúcich predplatiteľov (55 000 ľudí) do Ballovej spoločnosti. Na oplátku požiadali iba o 20% z prenájmu telefónov na nasledujúcich 17 rokov a aby sa Ball nezapájal do telegrafného obchodu.
Ballova spoločnosť rýchlo nahradila Ballove zariadenia vylepšenými modelmi, spočiatku založenými najprv na patente Berliner, a neskôr na patentoch získaných od Western Union. Keď sa spor skončil, hlavným zamestnaním Balla bolo poskytovanie svedectiev v patentových súdnych sporoch, ktorých bolo požehnane. Do roku 1881 sa úplne vzdialil od podnikania. Rovnako ako Morse, a na rozdiel od Edisona, nebol tvorcom systémov. Theodore Vail, energický manažér, ktorého Gardiner presunul z poštových služieb, prevzal vedenie spoločnosti a priviedol ju k dominantnému postaveniu v krajine.
Počiatočne telefonická sieť nevyrastala tak, ako telegrafná. Posledná sa rozvíjala skokmi od jedného obchodného centra k druhému, prekonávajúc po 150 km naraz, hľadajúc miesta s najvyššou koncentráciou cenných zákazníkov a až potom dopĺňajúc sieť spojeniami s menej významnými miestnymi trhmi. Telefonické siete rastli ako kryštály z malých rastových bodov, z niekoľkých zákazníkov, umiestnených v nezávislých skupinách v každom meste a okolí, a pomaly, počas desaťročí, sa spájali do regionálnych a národných štruktúr.
Prekážok pre rozsiahlu telefóniu bolo niekoľko. Po prvé, existoval problém vzdialenosti. Aj s posilnenými prenášačmi s variabilným odporom, vytvorenými na základe myšlienky Edisona, bola dosah telegrafu a telefónu neporovnateľný. Zložitejší signál telefónu bol náchylnejší na šum, a elektrické vlastnosti fluktuujúcich prúdov boli známe horšie ako vlastnosti jednosmerného prúdu používaného v telegrafii.
Po druhé, existoval problém komunikácie. Bellov telefon bol komunikačným zariadením jeden na jedného, mohol spojiť dva body cez jeden vodič. Pre telegraf to nebol problém. Jeden úrad mohol obsluhovať množstvo klientov a správy sa mohli ľahko presmerovať z centrálneho úradu cez iné linky. Ale neexistoval jednoduchý spôsob, ako preniesť telefonický hovor. V prvej implementácii telefónu sa tretí a ďalší ľudia mohli pripojiť k dvom rozprávajúcim len cez niečo, čo neskôr nazveme „spojeným telefónom“. T.j., ak boli všetky prístroje predplatiteľov pripojené na jednu linku, každý z nich mohol hovoriť (alebo odpočúvať) s ostatnými.
K problému vzdialenosti sa vrátime neskôr. V sa podrobnejšie pozrieme na problém spojení a jeho dôsledkov, ktoré mali vplyv na rozvoj relé.
Čo čítať
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell a dobytie samoty (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray a telefón: O nevýhodách byť expertom", Technológia a kultúra (1975).
- Paul Israel, Edison: život vynálezcu (1998)
- George B. Prescott, Hovoriaci telefón, Hovoriaci fonograf a ďalšie novinky (1878)
Zdroj: habr.com
