Ďalšie články zo série:
- História relé
- História elektronických počítačov
- História tranzistora
- História internetu
Telefón sa objavil náhodou. Ak Vďaka storočnému výskumu možností prenosu správ pomocou elektriny ľudia pri hľadaní vylepšeného telegrafu narazili na telefón. Preto je celkom jednoduché priradiť pravdepodobný, aj keď nie celkom istý dátum vynálezu telefónu – sté výročie založenia Spojených štátov amerických, 1876.
A nedá sa povedať, že by telefón nemal predchodcov. Od roku 1830 vedci hľadajú spôsoby, ako premeniť zvuk na elektrinu a elektrinu na zvuk.
Elektrický zvuk
V 1837 roku , lekár a experimentátor v oblasti elektromagnetizmu z Massachusetts, narazil na zvláštny jav. Medzi konce permanentného magnetu umiestnil izolovaný špirálový drôt a potom umiestnil každý koniec drôtu do nádoby s ortuťou pripojenej k batérii. Zakaždým, keď otvoril alebo uzavrel okruh, zdvihol koniec drôtu z nádoby alebo ho tam spustil, magnet vydal zvuk, ktorý bolo počuť na vzdialenosť metra. Page to nazval galvanická hudba a navrhol, že to všetko je o „molekulárnej poruche“ vyskytujúcej sa v magnete. Page spustil vlnu výskumu dvoch aspektov tohto objavu: zvláštna vlastnosť kovových materiálov meniť tvar pri magnetizácii a zrejmejšie generovanie zvuku elektrinou.
Zaujímajú nás najmä dve štúdie. Prvý dirigoval Johann Philipp Reis. Reis učil školákov matematiku a prírodné vedy na Garnierovom inštitúte pri Frankfurte, no vo voľnom čase sa venoval elektrotechnickému výskumu. V tom čase už niekoľko elektrikárov vytvorilo nové verzie galvanickej hudby, ale Reis bol prvý, kto zvládol alchýmiu obojsmerného prekladu zvuku na elektrinu a naopak.
Reis si uvedomil, že membrána, pripomínajúca ľudský bubienok, môže pri vibrácii uzavrieť a otvoriť elektrický obvod. Prvý prototyp telefónneho zariadenia zostrojený v roku 1860 pozostával z ucha vyrezaného z dreva, cez ktoré bola natiahnutá membrána z prasačieho mechúra. Na spodok membrány bola pripevnená platinová elektróda, ktorá pri vibrovaní otvárala a zatvárala okruh s batériou. Prijímač bol zvitok drôtu navinutý okolo pletacej ihlice pripevnenej k husliam. Telo huslí zosilňovalo vibrácie tvarovo meniaceho stylusu, keď bolo striedavo magnetizované a demagnetizované.
Najnovší model telefónu Reis
Reis prišiel s mnohými vylepšeniami raného prototypu a spolu s ďalšími experimentátormi zistil, že ak doň niečo zaspievate alebo zabrnkáte, prenášaný zvuk zostane rozpoznateľný. Slová bolo ťažšie rozlíšiť a často sa stávali skomolenými a nezrozumiteľnými. Mnohé správy o úspechu v hlase používali bežné frázy ako „dobré ráno“ a „ako sa máš“ a bolo ľahké ich uhádnuť. Hlavným problémom zostávalo, že Reisov vysielač iba otváral a zatváral okruh, ale nereguloval silu zvuku. Výsledkom bolo, že bolo možné prenášať iba frekvenciu s pevnou amplitúdou, a to nedokázalo simulovať všetky jemnosti ľudského hlasu.
Reis veril, že jeho práca by mala byť uznaná vedou, ale nikdy to nedosiahol. Jeho zariadenie bolo populárnou kuriozitou medzi vedeckou elitou a kópie sa objavili vo väčšine centier tejto elity: v Paríži, Londýne, Washingtone. Jeho vedeckú prácu však zamietol časopis profesora Poggendorffa Annalen der Physik [Annals of Physics], jeden z najstarších vedeckých časopisov a najvplyvnejší časopis tej doby. Pokusy Race propagovať telefón u káblových spoločností tiež zlyhali. Trpel tuberkulózou a zhoršujúca sa choroba mu bránila v ďalšom serióznom výskume. V dôsledku toho mu v roku 1873 choroba vzala život a ambície. A nebude to poslednýkrát, čo táto choroba bude brzdiť vývoj histórie telefónu.
Zatiaľ čo Race vylepšoval svoj telefón, dokončoval svoju kľúčovú štúdiu o sluchovej fyziológii: „Náuka o sluchových vnemoch ako fyziologický základ pre teóriu hudby“ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publikovaná v roku 1862. Helmholtz, vtedajší profesor na univerzite v Heidelbergu, bol v XNUMX. storočí gigantom vedy, pracoval na fyziológii videnia, elektrodynamike, termodynamike atď.
Helmholtzovo dielo sa našej histórie týka len krátko, no bola by škoda ho vynechať. V The Doctrine of Auditory Sensations Helmholtz urobil pre hudbu to, čo Newton urobil pre svetlo – ukázal, ako sa dá zdanlivo jediný pocit rozložiť na jednotlivé časti. Dokázal, že rozdiely v timbrách, od huslí po fagot, pochádzajú len z rozdielov v relatívnej sile ich podtextov (tóny na dvojitých, trojitých atď. frekvenciách vo vzťahu k základnej note). Ale pre náš príbeh je najzaujímavejšia vec na jeho práci v pozoruhodnom nástroji, ktorý vyvinul na demonštráciu:
Variant Helmholtzovho syntetizátora
Helmholtz objednal prvý prístroj z kolínskej dielne. Jednoducho povedané, bol to syntetizátor schopný produkovať zvuky na základe kompozície jednoduchých tónov. Jeho najúžasnejšou schopnosťou bola nevysvetliteľná schopnosť reprodukovať zvuky samohlások, na ktoré bol každý zvyknutý počuť len vychádzajúce z ľudských úst.
Syntetizátor fungoval od úderov hlavnej ladičky, ktorá vibrovala na základnom tóne, zatvárala a otvárala obvod a ponorila platinový drôt do nádoby s ortuťou. Osem magnetizovaných ladičiek, z ktorých každá vibruje s vlastným podtónom, spočívalo medzi koncami elektromagnetu pripojeného k obvodu. Každý uzáver obvodu zapol elektromagnety a udržal ladičky vo vibračnom stave. Vedľa každej ladičky bol valcový rezonátor schopný zosilniť jej bzučanie na počuteľnú úroveň. V normálnom stave bolo veko na rezonátore zatvorené a tlmilo zvuk ladičky. Ak odsuniete veko nabok, môžete tento podtón počuť, a tak „zahrať“ zvuk trúbky, klavíra alebo samohlásky „o“.
Toto zariadenie bude hrať malú úlohu pri vytváraní nového druhu telefónu.
Harmonický telegraf
Jedným z lákadiel pre vynálezcov druhej polovice 1870. storočia bol multitelegraf. Čím viac telegrafných signálov bolo možné vtesnať do jedného drôtu, tým väčšia bola účinnosť telegrafnej siete. Začiatkom XNUMX. rokov XNUMX. storočia bolo známych niekoľko rôznych metód duplexnej telegrafie (vysielanie dvoch signálov v opačných smeroch súčasne). Čoskoro nato ich Thomas Edison vylepšil vytvorením quadruplexu, ktorý kombinuje duplex a diplex (prenáša dva signály v jednom smere súčasne), takže drôt mohol byť použitý štyrikrát efektívnejšie.
Mohol by sa však počet signálov ešte zvýšiť? Zorganizovať nejaký druh octoruplex, alebo ešte viac? Zaujímavú možnosť ponúkal fakt, že zvukové vlny bolo možné premeniť na elektrický prúd a späť. Čo keby sme použili tóny rôznych výšok na vytvorenie akustického, harmonického alebo, poeticky povedané, hudobného telegrafu? Ak by sa dali fyzikálne vibrácie rôznych frekvencií premeniť na elektrické vibrácie a potom ich na druhej strane znova poskladať do pôvodných frekvencií, potom by bolo možné vysielať veľa signálov súčasne bez vzájomného rušenia. Samotný zvuk by potom bol iba prostriedkom na dosiahnutie cieľa, medzičlánkom, ktorý vytvára prúdy, takže v jednom vodiči môže existovať niekoľko signálov. Pre jednoduchosť budem tento pojem označovať ako harmonický telegraf, aj keď sa v tom čase používali rôzne variácie pojmov.
Toto nebol jediný spôsob, ako vytvoriť multiplexované signály. Vo Francúzsku [po ktorej je pomenovaná jednotka symbolickej rýchlosti - baud / cca. prekl.] v roku 1874 prišiel so strojom s rotačným rozdeľovačom, ktorý striedavo zbieral signály z niekoľkých telegrafných vysielačov. V súčasnosti by sme to nazvali multiplex rozdelený podľa času a nie podľa frekvencie. Tento prístup mal však nevýhodu - neviedol by k vytvoreniu telefonovania.
V tom čase už americkú telegrafiu ovládala Western Union, ktorá vznikla v 1850. rokoch XNUMX. storočia v snahe eliminovať nepriaznivú konkurenciu medzi niekoľkými veľkými telegrafnými spoločnosťami – vysvetlenie, ktoré by sa dalo ľahko použiť na ospravedlnenie takýchto fúzií pred príchodom protimonopolných zákonov. Jedna z postáv nášho príbehu to opísala ako „pravdepodobne najväčšiu korporáciu, aká kedy existovala“. Spoločnosť Western Union, ktorá mala tisíce kilometrov káblov a vynakladala obrovské množstvo peňazí na budovanie a údržbu sietí, s veľkým záujmom sledovala vývoj v oblasti multiplexnej telegrafie.
Ďalší hráč tiež čakal na prelomy v telegrafnom biznise. , bostonský právnik a podnikateľ, bol jedným z popredných zástancov toho, aby sa americký telegraf dostal pod kontrolu federálnej vlády. Hubbard veril, že telegramy môžu byť také lacné ako listy, a bol odhodlaný podkopať to, čo považoval za cynický a vydieračský monopol Western Union. Hubbardov návrh zákona nenavrhoval úplne znárodniť existujúce telegrafné spoločnosti, ako to urobili takmer všetky európske mocnosti, ale zriadil by vládou sponzorovanú telegrafnú službu pod záštitou ministerstva pošty. Ale výsledok by bol s najväčšou pravdepodobnosťou rovnaký a Western Union by tento biznis opustila. V polovici 1870. rokov XNUMX. storočia sa pokrok v legislatíve zastavil, ale Hubbard bol presvedčený, že kontrola nad kritickým novým telegrafným patentom by mu mohla poskytnúť výhodu pri presadzovaní jeho návrhu cez Kongres.
Gardiner Green Hubbard
V Spojených štátoch existujú dva jedinečné faktory: po prvé, kontinentálny rozsah Western Union. Žiadna európska telegrafná organizácia nemala také dlhé linky, a preto nebol dôvod na rozvoj multiplexnej telegrafie. Po druhé, je tu otvorená otázka vládnej kontroly nad telegrafom. Poslednou európskou baštou bola Británia, ktorá v roku 1870 znárodnila telegraf. Potom už nezostali žiadne miesta okrem Spojených štátov, kde sa črtala lákavá vyhliadka na technologický prelom a podkopanie monopolu. Možno aj preto bola väčšina prác na harmonickom telegrafe vykonaná v Spojených štátoch.
O cenu sa uchádzali najmä traja. Dvaja z nich už boli ctihodnými vynálezcami - и . Tretím bol profesor rétoriky a učiteľ nepočujúcich Bell.
Šedá
Elisha Gray vyrastala na farme v Ohiu. Ako mnohí jeho súčasníci sa ako tínedžer hrával s telegrafiou, no v 12 rokoch, keď mu zomrel otec, začal hľadať povolanie, ktoré by ho uživilo. Chvíľu sa vyučil za kováča, potom za lodného tesára a vo veku 22 rokov sa dozvedel, že môže získať vzdelanie na Oberlin College, kým bude pracovať ako tesár. Po piatich rokoch štúdia sa vrhol na dráhu vynálezcu v oblasti telegrafie. Jeho prvým patentom bolo samonastavovacie relé, ktoré použitím druhého elektromagnetu namiesto pružiny na vrátenie kotvy eliminovalo potrebu nastavovania citlivosti relé v závislosti od sily prúdu v obvode.
Elisha Gray, cca. 1878
V roku 1870 už bol spoločníkom vo firme vyrábajúcej elektrické zariadenia a pracoval tam ako hlavný inžinier. V roku 1872 spolu s partnerom presťahovali spoločnosť do Chicaga a premenovali ju na Western Electric Manufacturing Company. Western Electric sa čoskoro stal hlavným dodávateľom telegrafných zariadení pre Western Union. Vďaka tomu zanechá výraznú stopu v histórii telefonovania.
Začiatkom roku 1874 počul Gray zvláštny zvuk vychádzajúci z jeho kúpeľne. Znelo to ako zavýjanie vibrujúceho reotómu, len oveľa silnejšie. Reotom (doslova „prerušovač prúdu“) bolo známe elektrické zariadenie, ktoré využívalo kovový jazyk na rýchle otváranie a zatváranie okruhu. Gray pri pohľade do kúpeľne uvidel svojho syna, ako drží v jednej ruke indukčnú cievku pripojenú k reotómu a druhou rukou šúcha zinkový povlak vane, ktorá hučala s rovnakou frekvenciou. Gray, zaujatý možnosťami, odišiel zo svojej dennej práce vo Western Electric, aby sa vrátil k vymýšľaniu. Do leta vyvinul celooktávový hudobný telegraf, pomocou ktorého dokázal prehrávať zvuky na membráne vyrobenej z kovovej misky stlačením klávesov na klaviatúre.
Vysielač
Prijímač
Hudobný telegraf bol novinkou bez zjavnej obchodnej hodnoty. Gray si však uvedomil, že schopnosť prenášať zvuky rôznych tónov cez jeden drôt mu dáva dve možnosti. S vysielačom inej konštrukcie, schopným zachytiť zvuk zo vzduchu, mohol vzniknúť hlasový telegraf. S ďalším prijímačom schopným rozdeliť združený signál na jeho zložky bolo možné robiť harmonickú telegrafiu - teda multiplexnú telegrafiu založenú na zvuku. Rozhodol sa sústrediť na druhú možnosť, keďže telegrafný priemysel mal zjavné požiadavky. Vo svojej voľbe sa mu potvrdilo, keď sa dozvedel o Raceovom telefóne, ktorý sa zdal byť jednoduchou filozofickou hračkou.
Gray vyrobil harmonický telegrafný prijímač zo sady elektromagnetov spojených s kovovými pásmi. Každý pásik bol naladený na špecifickú frekvenciu a zaznel po stlačení príslušného tlačidla na vysielači. Vysielač fungoval na rovnakom princípe ako hudobný telegraf.
Gray svoje zariadenie v priebehu nasledujúcich dvoch rokov vylepšil a vzal ho na výstavu. Oficiálne sa podujatie volalo „". Bola to prvá svetová výstava, ktorá sa konala v Spojených štátoch, a zhodovala sa s oslavou stého výročia národa, a preto sa konala tzv. "Storočná výstava" Stalo sa to vo Philadelphii v lete roku 1876. Gray tam predviedol na špeciálne pripravenej telegrafnej linke z New Yorku spojenie „oktruplex“ (teda prenos ôsmich správ súčasne). Tento úspech bol veľmi chválený porotcami výstavy, ale čoskoro bol zatienený ešte väčším zázrakom.
Edison
, prezident Western Union, sa rýchlo dozvedel o Grayovom pokroku, čo ho veľmi znervóznilo. V najlepšom prípade, ak Gray uspeje, situácia vyústi do veľmi drahého licencovania patentov. V najhoršom prípade by sa Grayov patent stal základom pre vytvorenie konkurenčnej spoločnosti, ktorá by spochybnila dominanciu Western Union.
V júli 1875 teda Orton vytiahol eso v rukáve: Thomas Edison. Edison vyrastal s telegrafiou, strávil niekoľko rokov ako telegrafista a potom sa stal vynálezcom. Jeho najväčším triumfom v tom čase bola quadruplex komunikácia, vytvorená z peňazí Western Union rok predtým. Teraz Orton dúfal, že svoj vynález vylepší a prekoná to, čo sa podarilo Grayovi. Poskytol Edisonovi popis Raceovho telefónu; Edison tiež študoval Helmholtzovu prácu, ktorá bola nedávno preložená do angličtiny.
Edison bol na vrchole svojej formy a inovatívne nápady z neho prúdili ako iskry z nákovy. V nasledujúcom roku ukázal dva rôzne prístupy k akustickej telegrafii - prvý bol podobný Grayovmu telegrafu a používal ladičky alebo vibračné jazýčky na vytvorenie alebo snímanie požadovanej frekvencie. Edisonovi sa nepodarilo dosiahnuť, aby takéto zariadenie fungovalo na prijateľnej úrovni.
Druhý prístup, ktorý nazval „akustický vysielač“, bol úplne iný. Namiesto použitia vibračných jazýčkov na prenos rôznych frekvencií ich použil na prenos impulzov v rôznych intervaloch. Rozdelilo použitie drôtu medzi vysielače skôr podľa času než podľa frekvencie. To si vyžadovalo dokonalú synchronizáciu vibrácií v každom páre prijímač-vysielač, aby sa signály neprekrývali. V auguste 1876 mal quadruplex pracujúci na tomto princípe, hoci vo vzdialenosti viac ako 100 míľ sa signál stal zbytočným. Mal aj nápady na zlepšenie Raceovho telefónu, ktorý dočasne odložil.
A potom sa Edison dopočul o senzácii, ktorú na Centennial Exposition vo Philadelphii vytvoril muž menom Bell.
Bell
sa narodil v škótskom Edinburghu a vyrastal v Londýne pod prísnym vedením svojho starého otca. Rovnako ako Gray a Edison prejavil záujem o telegraf už ako chlapec, no potom sa vydal v stopách svojho otca a starého otca a za svoju hlavnú vášeň si vybral ľudskú reč. Jeho starý otec Alexander sa preslávil na javisku a potom začal vyučovať rečníctvo. Jeho otec Alexander Melville bol tiež učiteľom a dokonca vyvinul a zverejnil fonetický systém, ktorý nazval „viditeľná reč“. Mladší Alexander (Alec, ako ho v rodine volali), si zvolil za svoje zamestnanie učiteľskú reč nepočujúcich.
Koncom 1860. rokov 1870. storočia študoval anatómiu a fyziológiu na University College London. Študovala s ním študentka Marie Eccleston, s ktorou sa plánoval oženiť. Potom však zanechal učenie aj lásku. Jeho dvaja bratia zomreli na tuberkulózu a Alecov otec požadoval, aby on a jeho zostávajúca rodina emigrovali do Nového sveta, aby zachránili zdravie svojho jediného syna. Bell vyhovel, hoci sa tomu bránil a pohoršoval sa, a v roku XNUMX vyplával.
Po krátkom hacknutí v Ontáriu si Alexander, využívajúc konexie svojho otca, našiel prácu učiteľa v škole pre nepočujúcich v Bostone. Tam sa začali tkať nite jeho budúcnosti.
Najprv mal študentku Mabel Hubbardovú, ktorá ako päťročná prišla o sluch kvôli šarlachu. Bell pokračoval v súkromnom doučovaní aj potom, čo sa stal profesorom vokálnej fyziológie a rečníctva na Bostonskej univerzite a Mabel bola medzi jeho prvými študentmi. V čase tréningu mala len necelých 16 rokov, o desať rokov menej ako Bell a v priebehu niekoľkých mesiacov sa do tohto dievčaťa zamiloval. K jej príbehu sa vrátime neskôr.
V roku 1872 Bell obnovil svoj záujem o telegrafiu. Pred niekoľkými rokmi, ešte v Londýne, sa Bell dozvedel o Helmholtzových experimentoch. Bell však Helmholtzov úspech nepochopil, pretože veril, že nielen vytvoril, ale aj prenášal zložité zvuky pomocou elektriny. Bell sa teda začal zaujímať o harmonickú telegrafiu - kombinované použitie drôtu s niekoľkými signálmi prenášanými na niekoľkých frekvenciách. Možno inšpirovaný správou, že spoločnosť Western Union získala myšlienku duplexného telegrafu od kolegu z Bostonu Josepha Stearnsa, Bell prehodnotil svoje nápady a podobne ako Edison a Gray sa ich začal pokúšať realizovať.
Jedného dňa sa pri návšteve Mabel dotkol druhej nite svojho osudu – stojac vedľa klavíra ukázal jej rodine trik, ktorý sa naučil v mladosti. Ak na klavíri zaspievate čistý tón, zazvoní zodpovedajúca struna a prehrá vám ju. Povedal Mabelinmu otcovi, že vyladený telegrafný signál môže dosiahnuť rovnaký účinok, a vysvetlil, ako by sa dal použiť v multiplexnej telegrafii. A Bell nemohol nájsť poslucháča, ktorý by bol lepšie naladený na jeho príbeh: zarezonoval radosťou a okamžite pochopil hlavnú myšlienku: „pre každého existuje jeden vzduch a je potrebný iba jeden drôt“, to znamená vlnové šírenie prúdu v drôt môže v miniatúre kopírovať šírenie vĺn vo vzduchu generovaných zložitým zvukom. Bellovým poslucháčom bol Gardiner Hubbard.
telefón
A teraz začína byť príbeh veľmi mätúci, takže sa bojím skúšať trpezlivosť čitateľov. Pokúsim sa sledovať hlavné trendy bez toho, aby som sa ponoril do detailov.
Bell, podporovaný Hubbardom a otcom ďalšieho z jeho študentov, usilovne pracoval na harmonickom telegrafe bez toho, aby zverejnil svoj pokrok. Zúrivú prácu striedal s obdobiami oddychu, keď ho zlyhávalo zdravie, snažil sa plniť si univerzitné povinnosti, presadzovať otcov systém „viditeľnej reči“ a pracovať ako vychovávateľ. Prijal nového asistenta , skúsený mechanik z bostonskej mechanickej dielne Charlesa Williamsa - zišli sa tam záujemcovia o elektrinu. Hubbard naliehal na Bell a neostýchal sa dokonca použiť ruku svojej dcéry ako stimul a odmietol sa s ňou oženiť, kým Bell nezlepší svoj telegraf.
V lete 1874, keď bol Bell na dovolenke v blízkosti rodinného domu v Ontáriu, mal zjavenie. Niekoľko myšlienok, ktoré existovali v jeho podvedomí, sa zlúčilo do jednej - telefónu. Jeho myšlienky boli ovplyvnené v neposlednom rade - prvé zariadenie na záznam zvuku na svete, ktoré maľovalo zvukové vlny na dymové sklo. To Bella presvedčilo, že zvuk akejkoľvek zložitosti možno zredukovať na pohyby bodu v priestore, ako je pohyb prúdu cez drôt. Nebudeme sa venovať technickým detailom, pretože s reálne vytvorenými telefónmi nemajú nič spoločné a praktickosť ich použitia je otázna. Bellovo myslenie však posunuli novým smerom.
Koncepčný náčrt pôvodného telefónu Bell s "harmonickými" (nebol postavený)
Bell túto myšlienku na chvíľu odložil, aby sledoval, ako to od neho jeho partneri očakávali, cieľ vytvorenia harmonického telegrafu.
Čoskoro ho však omrzela rutina dolaďovania nástrojov a jeho srdce, unavené množstvom praktických prekážok stojacich v ceste fungujúceho prototypu k praktickému systému, čoraz viac tíhlo k telefónu. Ľudský hlas bol jeho prvou vášňou. V lete 1875 zistil, že vibrujúce jazýčky dokážu nielen rýchlo uzavrieť a otvoriť okruh na spôsob telegrafného kľúča, ale pri pohybe v magnetickom poli aj vytvárať súvislý vlnový prúd. Svoj nápad o telefóne povedal Watsonovi a spoločne postavili prvý model telefónu na tomto princípe – membrána vibrujúca v poli elektromagnetu vybudí vlnový prúd v obvode magnetu. Toto zariadenie bolo schopné prenášať určité tlmené hlasové zvuky. Na Hubbarda toto zariadenie nezapôsobilo a prikázal Bellovi, aby sa vrátil k skutočným problémom.
Bellov pozostatkový šibeničný telefón z leta 1875
Ale Bell stále presviedčal Hubbarda a ostatných partnerov, že nápad by mal byť patentovaný, pretože by sa dal použiť v multiplexnej telegrafii. A ak požiadate o patent, nikto vám nezakáže uviesť v ňom možnosť využitia zariadenia na hlasovú komunikáciu. Potom v januári Bell pridal do návrhu patentu nový mechanizmus na generovanie vlnového prúdu: variabilný odpor. Vibrujúcu membránu, ktorá prijímala zvuk, chcel spojiť s platinovým kontaktom, spusteným a zdvihnutým z nádoby s kyselinou, v ktorej bol ďalší, stacionárny kontakt. Keď sa pohyblivý kontakt ponoril hlbšie, do kontaktu s kyselinou sa dostal väčší povrch, čo znížilo odpor prúdu tečúceho medzi kontaktmi – a naopak.
Bellov náčrt koncepcie kvapalného vysielača s premenlivým odporom
Hubbard, ktorý vedel, že Gray je Bellovi v pätách, poslal patentovú prihlášku vlnového prúdu ráno 14. februára bez toho, aby čakal na konečné potvrdenie od Bella. A popoludní toho istého dňa prišiel Grayov právnik s jeho patentom. Obsahoval tiež návrh na generovanie vlnového prúdu pomocou kvapalného premenlivého odporu. Spomínala aj možnosť využitia vynálezu na telegrafný aj hlasový prenos. Meškal však niekoľko hodín, aby narušil Bellov patent. Ak by bolo poradie príchodu iné, pred udelením patentu by prebehlo dlhé prioritné vypočutie. V dôsledku toho bol 7. marca Bell vydaný patent číslo 174 465, „Vylepšenia v telegrafii“, ktorý položil základný kameň budúcej dominancie systému Bell.
Tento dramatický príbeh však nie je bez irónie. Pretože 14. februára 1876 ani Bell ani Gray nepostavili funkčný model telefónu. Nikto sa o to ani nepokúsil, okrem Bellovho krátkeho pokusu vlani v júli, pri ktorom nebol žiadny premenlivý odpor. Preto by sa patenty nemali považovať za míľniky v histórii technológie. Tento kritický moment vo vývoji telefónie ako obchodnej spoločnosti nemal veľa spoločného s telefónom ako zariadením.
Až po predložení patentu mali Bell a Watson možnosť vrátiť sa k telefónu, a to napriek Hubbardovým neustálym požiadavkám na pokračovanie v práci na multiplexnom telegrafe. Bell a Watson sa niekoľko mesiacov pokúšali zrealizovať myšlienku s premenlivým odporom kvapaliny a telefón postavený na tomto princípe bol použitý na prenos slávnej frázy: „Pán Watson, poďte sem, chcem vás vidieť.“
Ale vynálezcovia mali neustále problémy so spoľahlivosťou týchto vysielačov. Bell a Watson teda začali pracovať na nových vysielačoch využívajúcich magneto princíp, s ktorým experimentovali v lete 1875 – využívajúc pohyb membrány v magnetickom poli na priame vybudenie prúdu. Výhodou bola jednoduchosť a spoľahlivosť. Nevýhodou bolo, že nízka intenzita telefónneho signálu bola dôsledkom vibrácií vo vzduchu vytváraných hlasom hovoriaceho. To obmedzilo efektívnu prevádzkovú vzdialenosť magneto vysielača. A v zariadení s premenlivým odporom hlas moduloval prúd vytvorený batériou, ktorý mohol byť podľa potreby silný.
Nové magnety fungovali oveľa lepšie ako tie z minulého leta a Gardiner usúdil, že na tom telefónnom nápade by predsa len niečo mohlo byť. Okrem iných aktivít pôsobil vo výbore Massachusetts Education and Science Exposition Committee pre blížiacu sa výstavu Centennial Exposition. Využil svoj vplyv, aby získal Bell miesto na výstave a súťaži, kde porotcovia posudzovali elektrické vynálezy.
Magnetický vysielač Bell/Watson. Vibrujúca kovová membrána D sa pohybuje v magnetickom poli magnetu H a budí prúd v obvode
Prijímač
Sudcovia prišli za Bellom ihneď po preštudovaní Grayovho harmonického telegrafu. Nechal ich pri prijímači a odišiel k jednému z vysielačov umiestnených o sto metrov ďalej pozdĺž galérie. Bellovi partneri boli ohromení, keď počuli jeho spev a slová vychádzajúce z malej kovovej škatuľky. Jedným z rozhodcov bol Bellov kolega Škót (ktorý neskôr dostal titul Lord Kelvin). V radostnom vzrušení bežal cez chodbu k Bellovi, aby mu povedal, že počul jeho slová, a neskôr vyhlásil telefón za „najúžasnejšiu vec, ktorú videl v Amerike“. Prítomný bol aj brazílsky cisár, ktorý si najskôr pritlačil škatuľku k uchu a potom vyskočil zo stoličky s výkrikom: „Počujem, počujem!“
Publicita, ktorú Bell na výstave vyvolala, viedla Edisona k tomu, aby presadzoval svoje predchádzajúce myšlienky telefonického prenosu. Okamžite zaútočil na hlavný nedostatok Bellovho zariadenia - krehký magneto vysielač. Zo svojich experimentov s quadruplexom vedel, že odpor uhoľných triesok sa mení so zmenami tlaku. Po mnohých experimentoch s rôznymi konfiguráciami vyvinul vysielač s premenlivým odporom fungujúci na tomto princípe. Namiesto toho, aby sa kontakt pohyboval v kvapaline, tlakové vlny hlasu hovoriaceho stlačili uhlíkové „tlačidlo“, čím sa zmenil jeho odpor, a teda aj sila prúdu v obvode. Toto bolo oveľa spoľahlivejšie a jednoduchšie na implementáciu ako tekuté vysielače, ktoré navrhli Bell a Gray, a bolo to rozhodujúcim príspevkom k dlhodobému úspechu telefónu.
Ale Bell bol stále prvý, kto vyrobil telefón, napriek zjavným výhodám v skúsenostiach a zručnostiach, ktoré mali jeho súperi. Bol prvý nie preto, že by mal prehľad, ku ktorému iní nedosiahli – mysleli aj na telefón, no v porovnaní s vylepšeným telegrafom ho považovali za bezvýznamný. Bell bol prvý, pretože sa mu viac páčil ľudský hlas ako telegraf, a to natoľko, že odolával želaniam svojich partnerov, kým nedokázal funkčnosť svojho telefónu.
A čo harmonický telegraf, na ktorý Gray, Edison a Bell vynaložili toľko úsilia a premýšľania? Zatiaľ sa nič nepodarilo. Udržať mechanické vibrátory na oboch koncoch drôtu v dokonalom vyrovnaní sa ukázalo ako veľmi ťažké a nikto nevedel, ako zosilniť kombinovaný signál, aby fungoval na veľké vzdialenosti. Až v polovici XNUMX. storočia, po tom, čo elektrická technológia začínajúca rádiom umožnila presné ladenie frekvencie a zosilnenie s nízkym šumom, sa myšlienka naskladať viacero signálov na prenos na jeden vodič stala realitou.
Rozlúčka s Bellom
Napriek úspechu telefónu na výstave sa Hubbard nezaujímal o vybudovanie telefónneho systému. Nasledujúcu zimu navrhol Williamovi Ortonovi, prezidentovi Western Union, aby odkúpil všetky práva na telefón podľa Bellovho patentu za 100 000 dolárov. Edisonova práca na telefóne a tiež presvedčenie, že telefón v porovnaní s telegrafom znamená veľmi málo. Ďalšie pokusy predať nápad s telefónom zlyhali, najmä kvôli obavám z enormných nákladov na súdne spory o patentové práva v prípade ich komercializácie. Preto v júli 1877 Bell a jeho partneri založili spoločnosť Bell Telephone Company, aby organizovali svoju vlastnú telefónnu službu. V tom istom mesiaci sa Bell konečne oženil s Mabel Gardiner v dome svojej rodiny, čím sa stal natoľko úspešným, že získal otcovo požehnanie.
Alec s manželkou Mabel a dvoma deťmi, ktoré prežili - jeho dvaja synovia zomreli v detstve (okolo roku 1885)
Nasledujúci rok Orton zmenil názor na telefón a vytvoril svoju vlastnú spoločnosť American Speaking Telephone Company v nádeji, že patenty Edisona, Graya a ďalších ochránia spoločnosť pred Bellovými právnymi útokmi. Stala sa smrteľnou hrozbou pre Bellove záujmy. Western Union mala dve hlavné výhody. Po prvé, veľké finančné prostriedky. Bellova spoločnosť potrebovala peniaze, pretože svojim zákazníkom prenajímala vybavenie, čo trvalo mnoho mesiacov, kým sa zaplatila. Po druhé, prístup k Edisonovmu vylepšenému vysielaču. Kto porovnával jeho vysielač s Bellovým zariadením, nemohol si nevšimnúť lepšiu čistotu a hlasitosť hlasu prvého. Bellova spoločnosť nemala inú možnosť, ako žalovať svojho konkurenta za porušenie patentu.
Ak by mala spoločnosť Western Union jasné práva na jediný dostupný vysielač vysokej kvality, mala by silné páky na dosiahnutie dohody. Bellov tím však objavil predchádzajúci patent na podobné zariadenie, ktoré získal nemecký emigrant a kúpil si ho. Až po dlhých rokoch právnych bojov dostal Edisonov patent prednosť. Keďže konanie bolo neúspešné, v novembri 1879 spoločnosť Western Union súhlasila s prevodom všetkých patentových práv na telefón, vybavenie a existujúcu základňu predplatiteľov (55 000 ľudí) na Bellovu spoločnosť. Výmenou za to požiadali len o 20 % prenájmu telefónov na nasledujúcich 17 rokov a tiež, aby Bell zostal mimo telegrafného biznisu.
Bell Company rýchlo nahradila Bellove zariadenia vylepšenými modelmi založenými najprv na Berlinerovom patente a potom na patentoch získaných od Western Union. V čase, keď sa súdny spor skončil, Bellovým hlavným zamestnaním bolo svedčiť v patentových sporoch, ktorých bolo veľa. V roku 1881 bol úplne na dôchodku. Rovnako ako Morse a na rozdiel od Edisona nebol tvorcom systémov. Theodore Vail, energický manažér, ktorého Gardiner odlákal z poštových služieb, prevzal kontrolu nad spoločnosťou a priviedol ju k dominantnému postaveniu v krajine.
Telefónna sieť spočiatku rástla celkom inak ako telegrafná sieť. Ten sa vyvíjal míľovými krokmi z jedného obchodného centra do druhého, pokrýval 150 km naraz, vyhľadával najvyššie koncentrácie hodnotných zákazníkov a až potom dopĺňal sieť o prepojenia na menšie miestne trhy. Telefónne siete vyrástli ako kryštály z malých rastových bodov, z niekoľkých zákazníkov umiestnených v nezávislých zhlukoch v každom meste a okolí a pomaly, v priebehu desaťročí, sa zlúčili do regionálnych a národných štruktúr.
Rozsiahlemu telefonovaniu bránili dve prekážky. Po prvé, bol tu problém vzdialenosti. Dokonca aj so zosilnenými vysielačmi s premenlivým odporom podľa Edisonovej myšlienky bol dosah telegrafu a telefónu neporovnateľný. Zložitejší telefónny signál bol náchylnejší na šum a elektrické vlastnosti kolísavých prúdov boli menej známe ako vlastnosti jednosmerného prúdu používaného v telegrafe.
Po druhé, vyskytol sa problém s komunikáciou. Bellov telefón bol komunikačné zariadenie typu one-to-one; mohol spojiť dva body cez jeden kábel. Pre telegraf to nebol problém. Jedna kancelária by mohla slúžiť mnohým klientom a správy by sa dali ľahko smerovať z centrály cez inú linku. Neexistoval však jednoduchý spôsob prenosu telefonického rozhovoru. Pri prvej implementácii telefónu sa tretí a ďalší ľudia mohli spojiť iba s dvoma ľuďmi, ktorí hovorili prostredníctvom toho, čo sa neskôr nazývalo „spárovaný telefón“. To znamená, že ak by boli všetky účastnícke zariadenia pripojené k jednej linke, potom by každé z nich mohlo hovoriť (alebo odpočúvať) s ostatnými.
K problému vzdialenosti sa včas vrátime. IN Zahĺbime sa do problematiky spojov a jej dôsledkov, ktoré mali vplyv na vývoj relé.
Čo čítať
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell a dobytie samoty (1973)
- David A. Hounshell, „Elisha Gray a telefón: O nevýhodách bytia expertom“, Technológia a kultúra (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, Hovoriaci telefón, hovoriaci fonograf a ďalšie novinky (1878)
Zdroj: hab.com