Drugi članki v seriji:
- Zgodovina releja
- Zgodovina elektronskih računalnikov
- Zgodovina tranzistorja
- Internetna zgodovina
Slučajno se je pojavil telefon. če Zahvaljujoč stoletju raziskav o možnostih prenosa sporočil z uporabo električne energije so ljudje v iskanju izboljšanega telegrafa po naključju naleteli na telefon. Zato je zelo enostavno določiti verjeten, čeprav ne povsem gotov datum izuma telefona - stoletnica ustanovitve ZDA, 1876.
In ni mogoče reči, da telefon ni imel predhodnikov. Od leta 1830 raziskovalci iščejo načine za pretvorbo zvoka v elektriko in elektriko v zvok.
Električni zvok
V letu 1837 , zdravnik in eksperimentator na področju elektromagnetizma iz Massachusettsa, je po naključju naletel na nenavaden pojav. Izolirano spiralno žico je postavil med konca trajnega magneta in nato vsak konec žice položil v posodo z živim srebrom, povezano z baterijo. Vsakič, ko je odprl ali zaprl vezje, dvignil konec žice iz posode ali jo spustil tja, je magnet oddajal zvok, ki ga je bilo slišati z razdalje enega metra. Page je to poimenoval galvanska glasba in predlagal, da gre za "molekularno motnjo", ki se pojavlja v magnetu. Page je sprožil val raziskav dveh vidikov tega odkritja: nenavadne lastnosti kovinskih materialov, da spremenijo obliko, ko so magnetizirani, in bolj očitnega ustvarjanja zvoka z elektriko.
Še posebej nas zanimata dve študiji. Prvega je dirigiral Johann Philipp Reis. Reis je poučeval matematiko in naravoslovje šolarjem na inštitutu Garnier blizu Frankfurta, v prostem času pa se je ukvarjal z električnimi raziskavami. Do takrat je že nekaj električarjev ustvarilo nove različice galvanske glasbe, vendar je Reis prvi obvladal alkimijo dvosmernega prevajanja zvoka v elektriko in obratno.
Reis je ugotovil, da lahko diafragma, ki spominja na človeški bobnič, med vibriranjem zapre in odpre električni krog. Prvi prototip telefonske naprave, izdelan leta 1860, je sestavljalo uho, izrezljano iz lesa, čez katerega je bila napeta membrana iz prašičjega mehurja. Na dnu membrane je bila pritrjena platinasta elektroda, ki je ob vibriranju odpirala in zapirala tokokrog z baterijo. Sprejemnik je bil navit žica, navita okoli pletilne igle, pritrjene na violino. Telo violine je okrepilo tresljaje pisala, ki je spreminjalo obliko, ko se je izmenično magnetiziralo in razmagnetilo.
Zadnji model telefona Reis
Reis je pripravil številne izboljšave zgodnjega prototipa in skupaj z drugimi eksperimentatorji odkril, da je oddani zvok ostal prepoznaven, če ste nekaj zapeli ali zabrundali. Besede je bilo težje razlikovati, pogosto so postale popačene in nerazumljive. Številna glasovna uspešna sporočila so vsebovala običajne fraze, kot sta »dobro jutro« in »kako si«, in jih je bilo enostavno uganiti. Glavna težava je ostala v tem, da je Reisov oddajnik le odpiral in zapiral tokokrog, ni pa reguliral jakosti zvoka. Posledično je bilo mogoče prenašati samo frekvenco s fiksno amplitudo, kar pa ni moglo simulirati vseh tankosti človeškega glasu.
Reis je verjel, da mora biti njegovo delo priznano s strani znanosti, a tega nikoli ni dosegel. Njegova naprava je bila priljubljena zanimivost med znanstveno elito in kopije so se pojavile v večini središč te elite: v Parizu, Londonu, Washingtonu. Toda njegovo znanstveno delo je zavrnila revija profesorja Poggendorffa Annalen der Physik [Letopis fizike], ena najstarejših znanstvenih revij in najvplivnejša revija tistega časa. Propadli so tudi Raceovi poskusi oglaševanja telefona pri podjetjih za žico. Zbolel je za tuberkulozo, poslabšanje bolezni pa ga je odvrnilo od nadaljnjega resnega raziskovanja. Zaradi tega mu je leta 1873 bolezen vzela življenje in ambicije. In to ne bo zadnjič, da bo ta bolezen ovirala razvoj zgodovine telefona.
Medtem ko je Race izboljševal svoj telefon, je dokončeval svojo temeljno študijo slušne fiziologije: »Doktrina slušnih občutkov kot fiziološke osnove za teorijo glasbe« [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], objavljena leta 1862. Helmholtz, takratni profesor na Univerzi v Heidelbergu, je bil velikan znanosti v XNUMX. stoletju, ukvarjal se je s fiziologijo vida, elektrodinamiko, termodinamiko itd.
Helmholtzovo delo se le na kratko nanaša na našo zgodovino, vendar bi ga bilo škoda izpustiti. Helmholtz je v Nauku o slušnih občutkih naredil za glasbo to, kar je Newton naredil za svetlobo – pokazal je, kako je mogoče na videz en sam občutek razstaviti na sestavne dele. Dokazal je, da razlike v tembrih, od violine do fagota, izvirajo le iz razlik v relativni moči njihovih nadtonov (tonov na dvojnih, trojnih itd. frekvencah glede na osnovno noto). Toda za našo zgodbo je najbolj zanimivo pri njegovem delu izjemno orodje, ki ga je razvil za predstavitev:
Različica sintetizatorja Helmholtz
Helmholtz je prvo napravo naročil v kölnski delavnici. Preprosto povedano, bil je sintetizator, ki je lahko proizvajal zvoke na podlagi kompozicije preprostih tonov. Njegova najbolj neverjetna sposobnost je bila nerazložljiva sposobnost reprodukcije samoglasnikov, ki so jih vsi vajeni slišati le iz človeških ust.
Sintetizator je deloval iz udarca glavne vilice, ki je vibrirala na osnovni noti, zapirala in odpirala vezje, pri čemer je platinasto žico potopila v posodo z živim srebrom. Osem magnetiziranih glasbenih vilic, od katerih je vsaka vibrirala s svojim prizvokom, je počivalo med konci elektromagneta, povezanega z vezjem. Vsako zaprtje tokokroga je vklopilo elektromagnete in držalo vilice za vibriranje v vibrirajočem stanju. Poleg vsake uglašene vilice je bil cilindrični resonator, ki je lahko ojačal njeno brnenje do slišne ravni. V normalnem stanju je bil pokrov na resonatorju zaprt in zadušil zvok vilice. Če pokrov premaknete vstran, lahko slišite ta prizvok in tako »zaigrate« zvok trobente, klavirja ali samoglasnika »o«.
Ta naprava bo imela majhno vlogo pri ustvarjanju nove vrste telefona.
Harmonični telegraf
Ena od vab za izumitelje druge polovice 1870. stoletja je bil multitelegraf. Več telegrafskih signalov je bilo mogoče strpati v eno žico, večja je učinkovitost telegrafskega omrežja. Do zgodnjih XNUMX-ih je bilo znanih več različnih metod dupleksne telegrafije (hkratno pošiljanje dveh signalov v nasprotni smeri). Kmalu zatem jih je Thomas Edison izboljšal z ustvarjanjem kvadrupleksa, ki je združil dupleks in dipleks (oddajanje dveh signalov v eno smer hkrati), tako da je bila žica lahko uporabljena štirikrat bolj učinkovito.
Toda ali bi lahko število signalov še povečali? Organizirati kakšen octoruplex ali celo več? Dejstvo, da je mogoče zvočne valove pretvoriti v električni tok in nazaj, je ponudilo zanimivo možnost. Kaj pa, če bi uporabili tone različnih višin, da bi ustvarili akustični, harmonski ali, poetično rečeno, glasbeni telegraf? Če bi lahko fizične vibracije različnih frekvenc pretvorili v električne vibracije in jih nato ponovno sestavili v njihove prvotne frekvence na drugi strani, bi bilo mogoče pošiljati veliko signalov hkrati brez medsebojnih motenj. Sam zvok bi bil potem le sredstvo za dosego cilja, vmesni medij, ki tvori tokove, tako da lahko v eni žici obstaja več signalov. Zaradi poenostavitve bom ta koncept imenoval harmonični telegraf, čeprav so se takrat uporabljale različne različice izrazov.
To ni bil edini način ustvarjanja multipleksiranih signalov. V Franciji [po kateri se imenuje enota simbolne hitrosti - baud / pribl. do leta 1874 se je domislil stroja z vrtljivim razdelilnikom, ki je izmenično zbiral signale več telegrafskih oddajnikov. Dandanes bi temu rekli multipleks, deljen s časom, ne s frekvenco. Toda ta pristop je imel pomanjkljivost - ne bi vodil do nastanka telefonije.
Do takrat je ameriško telegrafijo prevladoval Western Union, ki je bil ustanovljen v petdesetih letih 1850. stoletja v poskusu odpravljanja neugodne konkurence med nekaj velikimi telegrafskimi podjetji – razlaga, ki bi jo zlahka uporabili za upravičevanje takšnih združitev pred prihodom protimonopolnih zakonov. Eden od likov v naši zgodbi jo je opisal kot "verjetno največjo korporacijo, ki je kdaj obstajala." Western Union, ki ima na tisoče kilometrov žic in porabi ogromne količine denarja za gradnjo in vzdrževanje omrežij, je z velikim zanimanjem spremljal razvoj na področju multipleksne telegrafije.
Na preboj v telegrafskem poslu je čakal še en igralec. , bostonski odvetnik in podjetnik, je bil eden vodilnih zagovornikov prevzema ameriškega telegrafa pod nadzor zvezne vlade. Hubbard je verjel, da so lahko telegrami tako poceni kot pisma, in je bil odločen spodkopati tisto, kar je videl kot ciničen in izsiljevalski monopol Western Uniona. Hubbardov predlog zakona ni predlagal popolne nacionalizacije obstoječih telegrafskih podjetij, kot so to storile skoraj vse evropske velesile, ampak bi ustanovil vladno sponzorirano telegrafsko službo pod okriljem poštnega oddelka. Toda rezultat bi bil najverjetneje enak in bi Western Union zapustil ta posel. Do sredine 1870-ih je napredek pri zakonodaji zastal, toda Hubbard je bil prepričan, da mu bo nadzor nad ključnim novim telegrafskim patentom lahko dal prednost pri potiskanju svojega predloga skozi kongres.
Gardiner Green Hubbard
V Združenih državah sta dva edinstvena dejavnika: prvič, celinski obseg Western Uniona. Nobena evropska telegrafska organizacija ni imela tako dolgih linij in zato ni bilo razloga za razvoj multipleksne telegrafije. Drugič, odprto je vprašanje vladnega nadzora nad telegrafom. Zadnja evropska trdnjava je bila Britanija, ki je leta 1870 nacionalizirala telegraf. Po tem ni bilo nikjer več krajev razen v ZDA, kjer se je obetala mamljiva možnost tehnološkega preboja in spodkopavanja monopola. Morda je bilo zaradi tega večina dela na harmoničnem telegrafu opravljena v ZDA.
Za nagrado so se potegovali predvsem trije. Dva od njih sta že bila častitljiva izumitelja - и . Tretji je bil profesor retorike in učitelj gluhih Bell.
Siva
Elisha Gray je odraščala na kmetiji v Ohiu. Kot mnogi njegovi sodobniki se je kot najstnik igral s telegrafijo, a je pri 12 letih, ko mu je umrl oče, začel iskati poklic, ki bi ga lahko podpiral. Nekaj časa je bil vajenec kot kovač, nato kot ladijski mizar, pri 22 letih pa je izvedel, da se lahko izobrazi na kolidžu Oberlin, medtem ko je še delal kot mizar. Po petih letih študija se je podal v kariero izumitelja na področju telegrafije. Njegov prvi patent je bil samonastavljivi rele, ki je z uporabo drugega elektromagneta namesto vzmeti za vračanje armature odpravil potrebo po prilagajanju občutljivosti releja glede na jakost toka v tokokrogu.
Elisha Gray, ok. 1878
Leta 1870 je bil že partner v podjetju za proizvodnjo električne opreme in tam delal kot glavni inženir. Leta 1872 sta s partnerjem preselila podjetje v Chicago in ga preimenovala v Western Electric Manufacturing Company. Western Electric je kmalu postal glavni dobavitelj telegrafske opreme za Western Union. Posledično bo pustil opazen pečat v zgodovini telefonije.
Zgodaj leta 1874 je Gray slišal nenavaden zvok iz svoje kopalnice. Slišati je bilo kot zavijanje vibrirajočega reotoma, le veliko močnejše. Reotome (dobesedno "lomilec toka") je bila znana električna naprava, ki je uporabljala kovinski jeziček za hitro odpiranje in zapiranje tokokroga. Ko je pogledal v kopalnico, je Gray videl svojega sina, ki je v eni roki držal indukcijsko tuljavo, povezano z reotomom, z drugo roko pa drgnil cinkovo prevleko kopalne kadi, ki je brnela z isto frekvenco. Gray, ki so ga zanimale možnosti, je zapustil svojo dnevno službo pri Western Electric in se vrnil k izumljanju. Do poletja je razvil glasbeni telegraf s polno oktavo, s katerim je lahko predvajal zvoke na diafragmi iz kovinske posode s pritiskom na tipke tipkovnice.
Oddajnik
Sprejemnik
Glasbeni telegraf je bil novost brez očitne komercialne vrednosti. Toda Gray je spoznal, da mu sposobnost prenašanja zvokov različnih tonov po eni žici daje dve možnosti. Z oddajnikom drugačne zasnove, ki bi lahko zajemal zvok iz zraka, bi lahko ustvarili govorni telegraf. Z drugim sprejemnikom, ki je lahko razdelil kombinirani signal na njegove komponente, je bilo mogoče narediti harmonično telegrafijo - to je multipleksno telegrafijo na podlagi zvoka. Odločil se je, da se osredotoči na drugo možnost, saj je imela telegrafska industrija očitne zahteve. Svojo izbiro je potrdil, ko je izvedel za Raceov telefon, ki se je zdel preprosta filozofska igrača.
Gray je izdelal harmonični telegrafski sprejemnik iz sklopa elektromagnetov, povezanih s kovinskimi trakovi. Vsak trak je bil uglašen na določeno frekvenco in se je oglasil ob pritisku ustreznega gumba na oddajniku. Oddajnik je deloval po istem principu kot glasbeni telegraf.
Gray je v naslednjih dveh letih izboljšal svojo napravo in jo odnesel na razstavo. Uradno se je dogodek imenoval "". To je bil prvi svetovni sejem, ki je potekal v Združenih državah Amerike in je sovpadal s praznovanjem stote obletnice države, zato je bil predstavljen t.i. "Stoletna razstava" Zgodilo se je v Filadelfiji poleti 1876. Tam je Gray demonstriral "octruplex" povezavo (to je prenos osmih sporočil hkrati) na posebej pripravljeni telegrafski liniji iz New Yorka. Ta dosežek so žiranti razstave visoko ocenili, a ga je kmalu zasenčil še večji čudež.
Edison
, predsednik Western Uniona, je hitro izvedel za Grayev napredek, zaradi česar je bil zelo živčen. V najboljšem primeru, če Grayu uspe, bo situacija povzročila zelo drago patentno licenciranje. V najslabšem primeru bi Grayev patent postal osnova za ustanovitev konkurenčnega podjetja, ki bi izpodbijalo prevlado Western Uniona.
Tako je julija 1875 Orton potegnil asa iz rokava: Thomasa Edisona. Edison je odraščal s telegrafijo, nekaj let je bil telegrafist, nato pa je postal izumitelj. Njegovo največje zmagoslavje takrat je bila komunikacija quadruplex, ustvarjena z denarjem Western Uniona leto prej. Zdaj je Orton upal, da bo izboljšal svoj izum in presegel to, kar je uspelo Grayu. Edisonu je dal opis Raceovega telefona; Edison je preučeval tudi Helmholtzovo delo, ki je bilo pred kratkim prevedeno v angleščino.
Edison je bil na vrhuncu forme in inovativne ideje so iz njega vrele kot iskre iz nakovala. V naslednjem letu je pokazal dva različna pristopa k akustični telegrafiji - prvi je bil podoben Grayevemu telegrafu in je za ustvarjanje ali zaznavanje želene frekvence uporabljal vilice ali vibrirajoče trstike. Edisonu ni uspelo doseči, da bi takšna naprava delovala na sprejemljivi ravni.
Drugi pristop, ki ga je poimenoval "akustični oddajnik", je bil popolnoma drugačen. Namesto da bi za prenos različnih frekvenc uporabljal vibrirajoče jele, jih je uporabil za prenos impulzov v različnih intervalih. Uporabo žice med oddajniki je razdelil po času in ne po frekvenci. To je zahtevalo popolno sinhronizacijo vibracij v vsakem paru sprejemnik-oddajnik, tako da se signali niso prekrivali. Do avgusta 1876 je imel kvadrupleks, ki deluje na tem principu, čeprav je na razdalji več kot 100 milj signal postal neuporaben. Imel je tudi ideje za izboljšavo Raceovega telefona, ki jih je začasno pustil na strani.
In potem je Edison slišal za senzacijo, ki jo je na stoletni razstavi v Filadelfiji ustvaril človek po imenu Bell.
Zvonec
se je rodil v Edinburghu na Škotskem in odraščal v Londonu pod strogim vodstvom svojega dedka. Tako kot Gray in Edison je tudi on že kot deček kazal zanimanje za telegraf, a je nato šel po stopinjah svojega očeta in dedka ter za svojo glavno strast izbral človeški govor. Njegov dedek Aleksander je zaslovel na odru in nato začel poučevati javno nastopanje. Njegov oče Alexander Melville je bil tudi učitelj in je celo razvil in objavil fonetični sistem, ki ga je poimenoval "vidni govor". Mlajši Aleksander (Alec, kot so ga klicali v družini) si je za poklic izbral poučevanje govora gluhim.
Do poznih šestdesetih let 1860. stoletja je študiral anatomijo in fiziologijo na University College London. Z njim je študirala študentka Marie Eccleston, s katero se je nameraval poročiti. Potem pa je opustil tako učenje kot ljubezen. Njegova dva brata sta umrla zaradi tuberkuloze in Alecov oče je zahteval, da on in njegova preostala družina emigrirajo v Novi svet, da bi ohranili zdravje svojega edinca. Bell je ustregel, čeprav se je temu upiral in jezil, ter leta 1870 odplul.
Po kratkem krampu v Ontariu je Alexander s pomočjo očetovih zvez našel službo učitelja na šoli za gluhe v Bostonu. Tam so se začele tkati niti njegove prihodnosti.
Najprej je imel študentko Mabel Hubbard, ki je pri petih letih izgubila sluh zaradi škrlatinke. Bell je nadaljeval z zasebnim poučevanjem tudi potem, ko je postal profesor vokalne fiziologije in javnega nastopanja na bostonski univerzi, Mabel pa je bila med njegovimi prvimi študenti. V času treninga je bila stara nekaj manj kot 16 let, deset let mlajša od Bella, in v nekaj mesecih se je zaljubil v to dekle. K njeni zgodbi se bomo vrnili pozneje.
Leta 1872 je Bell obnovil svoje zanimanje za telegrafijo. Nekaj let prej, ko je bil še v Londonu, je Bell izvedel za Helmholtzeve poskuse. Toda Bell je napačno razumel Helmholtzov dosežek, saj je verjel, da ni le ustvaril, temveč tudi prenašal kompleksne zvoke z uporabo elektrike. Tako se je Bell začel zanimati za harmonično telegrafijo - kombinirano uporabo žice z več signali, ki se prenašajo na več frekvencah. Bell je morda navdihnjen z novico, da je Western Union pridobil zamisel o dvojnem telegrafu od kolega iz Bostona Josepha Stearnsa, ponovno razmislil o svojih zamislih in jih, tako kot Edison in Gray, začel poskušati uresničiti.
Nekega dne se je na obisku pri Mabel dotaknil druge niti svoje usode – stoječ ob klavirju je njeni družini pokazal trik, ki se ga je naučil v mladosti. Če na klavir zapojete čisto noto, bo zazvonila ustrezna struna in vam jo predvajala. Mabelinemu očetu je povedal, da lahko uglašen telegrafski signal doseže enak učinek, in razložil, kako bi ga lahko uporabili v multipleksni telegrafiji. In Bell ne bi mogel najti poslušalca, ki bi bil bolje uglašen z njegovo zgodbo: odmeval je od veselja in takoj razumel glavno idejo: "obstaja en zrak za vse in potrebna je samo ena žica", to je širjenje valov toka v žica lahko v miniaturi posnema širjenje zračnih valov, ki jih ustvarja kompleksen zvok. Bellov poslušalec je bil Gardiner Hubbard.
Telefon
In zdaj zgodba postaja zelo zmedena, zato se bojim preizkusiti potrpežljivost bralcev. Poskušal bom slediti glavnim trendom, ne da bi se zapletal v podrobnosti.
Bell, ki ga je podpiral Hubbard in oče še enega od njegovih študentov, je marljivo delal na harmoničnem telegrafu, ne da bi objavil svoj napredek. Burno delo je izmenjeval z obdobji počitka, ko ga je omahovalo zdravje, obenem pa se je trudil izpolnjevati svoje univerzitetne dolžnosti, spodbujati očetov sistem »vidnega govora« in delati kot mentor. Zaposlil je novega pomočnika , izkušeni mehanik iz bostonske mehanične delavnice Charlesa Williamsa – tam so se zbirali ljudje, ki jih je zanimala elektrika. Hubbard je nagovarjal Bella in ni bil sramežljiv niti uporabiti hčerino roko kot spodbudo, saj je ni hotel poročiti, dokler Bell ni izboljšal svojega telegrafa.
Poleti 1874, ko je bil na počitnicah blizu družinske hiše v Ontariu, je Bell doživel razodetje. Več misli, ki so obstajale v njegovi podzavesti, se je združilo v eno - telefon. Ne nazadnje so vplivale tudi njegove misli - prva naprava za snemanje zvoka na svetu, ki je slikala zvočne valove na dimljeno steklo. To je Bella prepričalo, da je zvok kakršne koli kompleksnosti mogoče reducirati na gibanje točke v prostoru, kot je gibanje toka skozi žico. O tehničnih podrobnostih se ne bomo spuščali, saj nimajo nobene zveze z dejansko izdelanimi telefoni in je praktičnost njihove uporabe vprašljiva. Toda Bellovo razmišljanje so peljali v novo smer.
Konceptna skica originalnega telefona Bell s "harmoniki" (ni bil izdelan)
Bell je to zamisel za nekaj časa pustil ob strani, da bi sledil cilju, kot so od njega pričakovali njegovi partnerji, ustvariti harmonični telegraf.
Toda kmalu se je naveličal rutine natančnega nastavljanja inštrumentov in njegovo srce, utrujeno od številnih praktičnih ovir, ki stojijo na poti od delujočega prototipa do praktičnega sistema, je vse bolj težilo k telefonu. Človeški glas je bil njegova prva strast. Poleti 1875 je odkril, da lahko vibrirajoči trstiči ne le hitro zapirajo in odpirajo tokokrog na način telegrafskega ključa, ampak tudi ustvarjajo neprekinjen val podoben tok, ko se premikajo v magnetnem polju. Svojo idejo o telefonu je povedal Watsonu in skupaj sta zgradila prvi telefonski model na tem principu - membrana, ki je vibrirala v polju elektromagneta, je vzbudila valovit tok v magnetnem krogu. Ta naprava je lahko prenašala določene pridušene glasovne zvoke. Hubbard nad napravo ni bil navdušen in je Bellu naročil, naj se vrne k resničnim težavam.
Bellov rudimentalni telefon na vislicah iz poletja 1875
Toda Bell je vseeno prepričal Hubbarda in druge partnerje, da je treba idejo patentirati, saj bi jo lahko uporabili v multipleksni telegrafiji. In če zaprosite za patent, vam nihče ne bo prepovedal, da v njem omenite možnost uporabe naprave za govorno komunikacijo. Nato je januarja Bell osnutku patenta dodal nov mehanizem za generiranje valovnega toka: spremenljivi upor. Vibrirajočo membrano, ki sprejema zvok, je želel povezati s platinastim kontaktom, ki se je spuščal in dvigal iz posode s kislino, v kateri je bil še en, mirujoč kontakt. Ko se je gibljivi kontakt pogreznil globlje, je večja površina prišla v stik s kislino, kar je zmanjšalo upor toku, ki teče med kontakti – in obratno.
Bellova skica koncepta tekočega oddajnika spremenljivega upora
Hubbard, ki je vedel, da je Gray Bellu za petami, je 14. februarja zjutraj patentnemu uradu poslal trenutno patentno prijavo, ne da bi čakal na končno Bellovo potrditev. In popoldne istega dne je prišel Grayev odvetnik s svojim patentom. Vseboval je tudi predlog za ustvarjanje valovnega toka z uporabo spremenljivega upora tekočine. Omenila je tudi možnost uporabe izuma tako za telegrafski kot govorni prenos. Toda zamujal je več ur, da bi posegel v Bellov patent. Če bi bil vrstni red prihoda drugačen, bi pred podelitvijo patenta potekalo dolgotrajno prednostno zaslišanje. Posledično je bil 7. marca Bellu izdan patent številka 174, »Izboljšave v telegrafiji«, ki je postavil temelj za prihodnjo prevlado sistema Bell.
Toda ta dramatična zgodba ni brez ironije. Kajti 14. februarja 1876 niti Bell niti Gray nista izdelala delujočega modela telefona. Tega ni nihče niti poskusil, razen Bellovega kratkega poskusa julija lani, v katerem ni bilo spremenljivega odpora. Zato na patente ne bi smeli gledati kot na mejnike v zgodovini tehnologije. Ta kritični trenutek v razvoju telefonije kot poslovnega podjetja ni imel veliko opraviti s telefonom kot napravo.
Šele po predložitvi patenta sta imela Bell in Watson priložnost, da se vrneta k telefonu, kljub Hubbardovim stalnim zahtevam po nadaljevanju dela na multipleksnem telegrafu. Bell in Watson sta več mesecev poskušala uresničiti idejo o spremenljivem uporu tekočine in telefon, zgrajen na tem principu, je bil uporabljen za prenos znamenitega stavka: "G. Watson, pridi sem, želim te videti."
Toda izumitelji so imeli nenehno težave z zanesljivostjo teh oddajnikov. Tako sta Bell in Watson začela delati na novih oddajnikih z uporabo magnetnega principa, s katerim sta eksperimentirala poleti 1875 – z uporabo gibanja diafragme v magnetnem polju za neposredno vzbujanje toka. Prednosti sta bili preprostost in zanesljivost. Pomanjkljivost je bila v tem, da je nizka jakost telefonskega signala posledica tresljajev v zraku, ki jih povzroča govorčev glas. To je omejilo efektivno razdaljo delovanja magnetnega oddajnika. In v napravi s spremenljivim uporom je glas moduliral tok, ki ga je ustvarila baterija, ki je bila lahko poljubno močna.
Novi magneti so delovali veliko bolje kot tisti iz lanskega poletja in Gardiner se je odločil, da bi morda vendarle bilo nekaj na ideji o telefonu. Med drugimi dejavnostmi je sodeloval v Odboru za izobraževanje in znanost v Massachusettsu za bližajočo se stoletno razstavo. Svoj vpliv je uporabil, da je Bell dobil mesto na razstavi in tekmovanju, kjer so sodniki ocenjevali električne izume.
Magnetni oddajnik Bell/Watson. Vibrirajoča kovinska diafragma D se giblje v magnetnem polju magneta H in vzbudi tok v tokokrogu.
Sprejemnik
Sodniki so prišli k Bellu takoj po študiju Grayevega harmoničnega telegrafa. Pustil jih je pri sprejemniku in odšel do enega od oddajnikov, ki je bil sto metrov naprej po galeriji. Bellovi sogovorniki so bili presenečeni, ko so slišali njegovo petje in besede, ki so prihajale iz majhne kovinske škatle. Eden od sodnikov je bil Bellin kolega Škot (ki je kasneje dobil naziv Lord Kelvin). V veselem vznemirjenju je stekel čez dvorano do Bella, da bi mu povedal, da je slišal njegove besede, in pozneje izjavil, da je telefon "najbolj neverjetna stvar, ki jo je videl v Ameriki." Prisoten je bil tudi brazilski cesar, ki je najprej stisnil škatlo k ušesu, nato pa skočil s stola in zavpil: "Slišim, slišim!"
Publiciteta, ki jo je Bell ustvaril na razstavi, je vodila Edisona, da je sledil svojim prejšnjim zamislim o telefonskem prenosu. Takoj je napadel glavno pomanjkljivost Bellove naprave - krhek magnetni oddajnik. Iz svojih poskusov s kvadrupleksom je vedel, da se upornost premogovnih sekancev spreminja s spremembami tlaka. Po številnih poskusih z različnimi konfiguracijami je razvil oddajnik s spremenljivim uporom, ki deluje na tem principu. Namesto stika, ki se premika v tekočini, so tlačni valovi govorčevega glasu stisnili karbonski "gumb", spremenili njegov upor in s tem jakost toka v vezju. To je bilo veliko bolj zanesljivo in lažje izvedljivo od tekočih oddajnikov, ki sta si jih zamislila Bell in Gray, in je odločilno prispevalo k dolgoročnemu uspehu telefona.
Toda Bell je bil še vedno prvi, ki je izdelal telefon, kljub očitnim prednostim v izkušnjah in spretnostih, ki so jih imeli njegovi tekmeci. Bil je prvi ne zato, ker bi imel vpogled, ki ga drugi niso dosegli – pomislili so tudi na telefon, a se jim je zdel nepomemben v primerjavi z izboljšanim telegrafom. Bell je bil prvi, ker mu je bil bolj všeč človeški glas kot telegraf, tako da se je upiral željam svojih partnerjev, dokler ni dokazal funkcionalnosti svojega telefona.
Kaj pa harmonični telegraf, za katerega so Gray, Edison in Bell vložili toliko truda in misli? Doslej se ni nič izšlo. Ohranjanje mehanskih vibratorjev na obeh koncih žice v popolni poravnavi se je izkazalo za zelo težko in nihče ni vedel, kako ojačati kombinirani signal za delovanje na dolge razdalje. Šele proti sredini 20. stoletja, potem ko je električna tehnologija, ki se je začela z radiom, omogočila natančno uravnavanje frekvence in nizkošumno ojačanje, je zamisel o zlaganju več signalov za prenos na eno žico postala resničnost.
Zbogom od Bell
Kljub uspehu telefona na razstavi Hubbarda ni zanimala gradnja telefonskega sistema. Naslednjo zimo je Williamu Ortonu, predsedniku Western Uniona, predlagal nakup vseh pravic do telefona po Bellovem patentu za 100 $.Orton je to zavrnil zaradi kombinacije odpora do Hubbarda in njegovih poštnih telegrafskih shem, samozavesti in Edisonovo delo o telefonu in tudi prepričanje, da telefon v primerjavi s telegrafom pomeni zelo malo. Drugi poskusi prodaje ideje o telefonu so bili neuspešni, predvsem zaradi strahu pred enormnimi stroški sodnih postopkov zaradi patentnih pravic, če bi se komercializiral. Zato so julija 000 Bell in njegovi partnerji ustanovili Bell Telephone Company, da bi organizirali lastno telefonsko storitev. Istega meseca se je Bell končno poročil z Mabel Gardiner na domu njene družine in tako postal dovolj uspešen, da si je pridobil očetov blagoslov.
Alec z ženo Mabel in dvema preživelima otrokoma - njegova dva sinova sta umrla v otroštvu (ok. 1885)
Naslednje leto si je Orton premislil glede telefona in ustanovil lastno podjetje, American Speaking Telephone Company, v upanju, da bodo patenti Edisona, Graya in drugih zaščitili podjetje pred Bellovimi pravnimi napadi. Postala je smrtna grožnja Bellovim interesom. Western Union je imel dve glavni prednosti. Prvič, velika finančna sredstva. Bellovo podjetje je potrebovalo denar, ker je svojim strankam dajalo v najem opremo, ki se je odplačevala več mesecev. Drugič, dostop do Edisonovega izboljšanega oddajnika. Kdor je primerjal njegov oddajnik z Bellovo napravo, si ni mogel pomagati, da ne bi opazil boljše jasnosti in glasnosti glasu prvega. Bellovo podjetje ni imelo druge izbire, kot da toži svojega konkurenta zaradi kršitve patenta.
Če bi Western Union imel jasne pravice do edinega razpoložljivega visokokakovostnega oddajnika, bi imel močan vzvod za dosego sporazuma. Toda Bellova ekipa je odkrila prejšnji patent za podobno napravo, ki ga je pridobil nemški izseljenec , in ga kupil. Šele po dolgih letih pravnih bitk je Edisonov patent dobil prednost. Ker je bil postopek neuspešen, je Western Union novembra 1879 pristal na prenos vseh patentnih pravic do telefona, opreme in obstoječe baze naročnikov (55 ljudi) na Bellovo podjetje. V zameno so zahtevali le 000 % najemnin telefonov za naslednjih 20 let in tudi, da se Bell ne ukvarja s telegrafskim poslom.
Podjetje Bell je hitro zamenjalo Bellove naprave z izboljšanimi modeli, ki so najprej temeljili na Berlinerjevem patentu in nato na patentih, pridobljenih od Western Uniona. Ko se je sodni spor končal, je bil Bellov glavni poklic pričanje v patentnih sporih, ki jih je bilo veliko. Do leta 1881 se je popolnoma upokojil. Tako kot Morse in za razliko od Edisona ni bil ustvarjalec sistemov. Theodore Vail, energični menedžer, ki ga je Gardiner zvabil stran od poštne službe, je prevzel nadzor nad podjetjem in ga popeljal do prevladujočega položaja v državi.
Sprva se je telefonsko omrežje razvijalo precej drugače kot telegrafsko omrežje. Slednja se je skokovito razvijala od enega komercialnega središča do drugega, pokrivala 150 km naenkrat, iskala najvišje koncentracije dragocenih kupcev in šele nato dopolnila mrežo s povezavami na manjše lokalne trge. Telefonska omrežja so rasla kot kristali iz majhnih točk rasti, iz nekaj strank, ki so bile v neodvisnih grozdih v vsakem mestu in okolici, ter se počasi, skozi desetletja, povezovala v regionalne in nacionalne strukture.
Za obsežno telefonijo sta bili dve oviri. Najprej je bil problem razdalje. Tudi z ojačenimi oddajniki s spremenljivim uporom po Edisonovi ideji je bil doseg delovanja telegrafa in telefona neprimerljiv. Kompleksnejši telefonski signal je bil bolj dovzeten za hrup, električne lastnosti nihajočih tokov pa so bile manj znane kot lastnosti enosmernega toka, ki se uporablja v telegrafu.
Drugič, prišlo je do težave s komunikacijo. Bellov telefon je bil komunikacijska naprava ena na ena; lahko je povezal dve točki prek ene žice. Za telegraf to ni bil problem. Ena pisarna bi lahko služila številnim strankam, sporočila pa bi lahko enostavno preusmerili iz centralne pisarne po drugi liniji. A preprostega načina za prenos telefonskega pogovora ni bilo. Pri prvi izvedbi telefona so se lahko tretja in naslednje osebe povezale samo z dvema osebama, ki sta se pogovarjala prek tega, kar se bo kasneje imenovalo "seznanjeni telefon". Se pravi, če bi bile vse naročniške naprave povezane na eno linijo, bi lahko vsaka od njih govorila (ali prisluškovala) drugim.
K problemu razdalje se bomo vrnili čez čas. IN Poglobili se bomo v problematiko povezav in njene posledice, ki so vplivale na razvoj relejev.
Kaj brati
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell in osvajanje samote (1973)
- David A. Hounshell, »Elisha Gray in telefon: o pomanjkljivostih biti strokovnjak«, Tehnologija in kultura (1975).
- Paul Israel, Edison: Življenje izumov (1998)
- George B. Prescott, Govoreči telefon, govoreči fonograf in druge novosti (1878)
Vir: www.habr.com