Інші статті циклу:
- Історія реле
- Історія електронних комп'ютерів
- Історія транзистора
- Історія Інтернету
Телефон виник випадково. Якщо завдяки столітньому дослідженню можливостей передачі повідомлень за допомогою електрики, то на телефон люди натрапили на пошуки покращеного телеграфу. Тому досить легко призначити правдоподібну, хоч і не зовсім безперечну, дату винаходу телефону – рік століття від дня утворення США, 1876-го.
І не можна сказати, щоб телефон не мав попередників. З 1830 року вчені-дослідники шукали шляхи перетворення звуку на електрику, та електрики на звук.
Електричний звук
У 1837 році , лікар та експериментатор на полі електромагнетизму з Массачусетсу, натрапив на дивне явище. Він помістив ізольований спіральний провід між кінцями постійного магніту, а потім кожен із кінців дроту опустив у ємності з ртуттю, приєднані до батареї. Щоразу, коли він розмикав чи замикав контур, піднімаючи кінець дроту з ємності чи опускаючи його туди, магніт випускав звук, чутний з відстані метр. Пейдж назвав це гальванічною музикою, і припустив, що вся справа в "молекулярному безладді", що відбувається в магніті. Пейдж запустив хвилю досліджень, присвячених двом аспектам цього відкриття: дивного властивості металевих матеріалів змінювати форму при намагнічуванні, і очевиднішої генерації електрикою звуку.
Нас особливо цікавлять два дослідження. Перше провів Йоганн Філіп Рейс. Рейс навчав математики та точних наук школярів в інституті Гарньєра поблизу Франкфурта, але у вільний час займався дослідженнями електрики. На той час кілька електриків вже створили нові варіанти гальванічної музики, але Рейс першим опанував алхімією двостороннього переведення звуку в електрику і назад.
Рейс зрозумів, що діафрагма, що нагадує барабанну перетинку людини, може при вібрації замикати та розмикати електричний контур. Перший прототип пристрою "telephon" ["дальномовник"], побудований в 1860 році, складався з вирізаного з дерева "вуха" з розтягнутою на ньому мембраною, виготовленою зі свинячого сечового міхура. До нижньої частини мембрани був приєднаний платиновий електрод, що при вібрації розмикав і замикав контур з батареєю. Приймачем була котушка з дроту, намотаного навколо в'язальної спиці, закріпленої на скрипці. Корпус скрипки посилював вібрації голки, що змінює форму, коли вона по черзі намагнічувалася і розмагнічувалася.
Пізня модель телефону Рейсу
Рейс придумував безліч удосконалень для раннього прототипу, і разом з іншими експериментаторами виявив, що якщо співати чи наспівувати в нього щось, то звук, що передається, залишався впізнаваним. Слова розрізнити було важче, і вони спотворювалися і ставали незрозумілими. У багатьох повідомленнях про вдалу передачу голосу використовувалися такі поширені фрази, як «доброго ранку» і «як справи», які можна було легко вгадати. Основною проблемою залишалося те, що передавач Рейсу лише розмикав і замикав контур, але з регулював силу звуку. В результаті можна було передавати лише частоту з фіксованою амплітудою, а це не могло імітувати всі тонкощі людського голосу.
Рейс вважав, що його роботи мають бути визнані наукою, але так і не досяг цього. Його пристрій був популярною дивиною серед наукової еліти, і копії з'являлися у більшості центрів цієї еліти: у Парижі, Лондоні, Вашингтоні. Але його наукову роботу відкинув журнал професора Поггендорфа «Annalen der Physik» [«Аннали фізики»] – один із найстаріших наукових журналів та найвпливовіший журнал на той час. Спроби Рейсу рекламувати телефон за допомогою телеграфних компаній провалилися. Він страждав від туберкульозу, і хвороба, що погіршується, утримала його від подальших серйозних досліджень. У результаті 1873 року хвороба забрала його життя та амбіції. І це не востаннє, коли це захворювання перешкоджатиме розвитку історії телефону.
Поки Рейс покращував свій телефон, робив останні штрихи до свого плідного дослідження слухової фізіології: «Вчення про слухові відчуття як фізіологічна основа для теорії музики» [1862]. Гельмгольц, на той час професор Гейдельберзького університету, був гігантом науки XIX століття, працюючи над фізіологією зору, електродинамікою, термодинамікою та ін.
Робота Гельмгольця лише побіжно ставиться до нашої історії, але її шкода пропускати. У «Вченні про слухові відчуття» Гельмгольц зробив для музики те, що Ньютон зробив для світла – показав, начебто єдине відчуття можна розібрати на складові. Він довів, що відмінності в тембрах, від скрипки до фаготу, походить тільки з відмінностей відносної сили їх обертонів (тонів на подвійній, потрійний і т.п. частоті базової ноти). Але для нашої історії найцікавіше у його роботі полягає у примітному інструменті, розробленому ним для демонстрації:
Варіант синтезатора Гельмгольця
Перший пристрій Гельмгольц замовив у майстерні Кельна. Інакше кажучи, це був синтезатор, здатний видавати звуки з урахуванням композиції простих тонів. Найдивовижнішою його можливістю була незрозуміла здатність відтворювати голосні звуки, які всі звикли чути тільки тими, що виходять з людського рота.
Синтезатор працював від биття основного камертону, що вібрував на базовій ноті, замикав і розмикав контур, занурюючи платиновий провід в ємність з ртуттю. Вісім намагнічених камертонів, кожен з яких вібрувало зі своїм обертоном, лежали між кінцями електромагніту, пов'язаного з контуром. Кожне замикання контуру включало електромагніти, і підтримувало камертони у стані, що вібрує. Поруч із кожним камертоном знаходився циліндричний резонатор, здатний посилювати його дзижчання до чутного рівня. У звичайному стані кришка на резонаторі була закрита і глушила звук камертону. Якщо відсунути кришку убік, можна було почути цей обертон, і таким чином "зіграти" звук труби, піаніно або голосної літери "о".
Цей пристрій відіграє невелику роль у створенні нового телефону.
Гармонійний телеграф
Однією з принад для винахідників другої половини ХІХ століття був мультителеграф. Чим більше телеграфних сигналів вдавалося впхнути в один провід, тим більшою була ефективність телеграфної мережі. На початку 1870-х відомо кілька різних методів організації дуплексної телеграфії (одночасної відправки двох сигналів у протилежних напрямах). Незабаром після цього Томас Едісон покращив їх, створивши квадруплекс, скомбінувавши дуплекс і диплекс (одночасну передачу двох сигналів в одному напрямку), завдяки чому провід можна було використати вчетверо ефективніше.
Але чи можна було збільшити кількість сигналів? Організувати якийсь окторуплекс, чи ще більше? Те, що звукові хвилі можна було перетворювати на електричний струм і назад, пропонувало цікаву можливість. Що, якщо використовувати тони різної висоти до створення акустичного, гармонійного, чи, поетично висловлюючись, музичного телеграфа? Якщо фізичні коливання різної частоти можна перевести в електричні, а потім знову розібрати їх на початкові частоти з іншого боку, можна було б відправляти одночасно безліч сигналів без взаємних перешкод. Сам звук був би лише засобом для досягнення мети, проміжним середовищем, що формує струми для того, щоб кілька сигналів могло існувати в одному дроті. Для простоти я називатиму цю концепцію гармонійним телеграфом, хоча тоді використовувалися різні варіанти термінів.
Це був один спосіб створення мультиплексних сигналів. У Франції [на честь якого названа одиниця символьної швидкості – бод/прим. перев.] до 1874 року придумав машину з розподільником, що обертається, по черзі збирав сигнали з декількох телеграфних передавачів. Зараз ми назвали б це мультиплексом із розбиттям за часом, а не за частотами. Але цей підхід мав брак – він не призвів би до створення телефонії.
На той час в американській телеграфії домінувала Western Union, яка сформувалася в 1850-х у спробі усунути невигідну для всіх конкуренцію між декількома великими телеграфними компаніями – до появи антимонопольного законодавства можна було спокійно використати таке пояснення для виправдання подібних злиттів. Один із персонажів нашої історії описав це, як «ймовірно, найбільшу з будь-коли існуючих корпорацій». Маючи тисячі кілометрів дротів і витрачаючи величезні кошти на будівництво та підтримку мереж, Western Union з великим інтересом стежила за розробками в галузі мультиплексної телеграфії.
Проривів у телеграфній справі чекав інший гравець. , Бостонський юрист і підприємець був одним із головних прихильників перекладу американського телеграфу під контроль федерального уряду. Хаббард вважав, що телеграми можуть коштувати так само дешево, як листи, і був налаштований підірвати, на його думку, цинічну та здирницьку монополію Western Union. Законопроект Хаббарда не пропонував повністю націоналізувати існуючі телеграфні компанії, як вчинили майже всі європейські держави, а встановив би телеграфну службу, що спонсорується урядом, під заступництвом поштового міністерства. Але результат був би, швидше за все, тим самим, і Western Union пішла б із цього бізнесу. До середини 1870-х просування закону зупинилося, але Хаббард був упевнений, що контроль над критичним новим телеграфним патентом міг би дати йому перевагу для проштовхування своєї пропозиції в Конгресі.
Гардінер Грін Хаббард
У США склалося два унікальні фактори: по-перше, континентальний масштаб Western Union. Жодна європейська телеграфна організація не мала таких протяжних ліній, а отже, і приводів для розробки мультиплексної телеграфії. По-друге, відкрите питання контролю уряду над телеграфом. Останнім європейським оплотом була Британія, яка націоналізувала телеграф 1870-го. Після цього ніде окрім США вже не залишилося місць, де б маячила приваблива перспектива зробити технологічний прорив і підірвати монополію. Можливо, через це більшість роботи над гармонійним телеграфом велася в США.
На приз претендували здебільшого троє. Двоє з них були вже маститими винахідниками. и . Третім був професор риторики та викладач для глухих на прізвище Белл.
Грей
Еліша Грей виріс на фермі в Огайо. Як багато його сучасників, у підлітковому віці він грав з телеграфією, але в 12 років, коли помер його батько, він почав шукати заняття, яке могло б його забезпечити. Деякий час він був учнем коваля, потім судновим теслею, а в 22 роки він дізнався, що може здобути освіту в Оберлінському коледжі, не припиняючи теслити. Після п'яти років навчання він поринув у кар'єру винахідника в галузі телеграфії. Першим його патентом стало реле, що самопідлаштовується, яке, використовуючи другий електромагніт замість пружини, що повертає якір, усунуло необхідність підстроювання чутливості реле в залежності від сили струму в контурі.
Еліша Грей, прибл. 1878 р.
До 1870-го він уже був партнером у компанії, яка виробляє електричне обладнання, і працював там головним інженером. У 1872 році вони з партнером перенесли компанію в Чикаго і перейменували на Western Electric Manufacturing Company. Незабаром Western Electric стала основним постачальником телеграфного обладнання Western Union. У результаті вона залишить помітний слід історія телефонії.
На початку 1874 Грей почув дивний звук зі своєї ванної. Звучав він як завивання вібруючого реотома, тільки набагато сильніше. Реотом (буквально «обривач потоку») був добре відомим електричним пристроєм, який використовував металеву язичок для швидкого розмикання та замикання контуру. Заглянувши у ванну, Грей побачив свого сина, що тримає в одній руці індукційну котушку, з'єднану з реотомом, а другою рукою цинкового покриття, що трує, ванни, яка дзижчала з тією ж частотою. Грей, зацікавлений можливостями, відійшов від щоденної роботи в Western Electric, щоб знову зайнятися винахідництвом. До літа він розробив повнооктавний музичний телеграф, з якого можна було програвати звуки на діафрагмі, зробленої з металевого таза, натискаючи клавіші клавіатури.
Передавач
Приймач
Музичний телеграф був новинкою без явної комерційної цінності. Але Ґрей зрозумів, що можливість передачі звуків різної тональності по одному дроту давала йому дві можливості. З передавачем іншої конструкції, здатним вловлювати звук із повітря, можна було створити голосовий телеграф. З іншим приймачем, здатним розділяти комбінований сигнал компоненти, можна було зробити гармонійний телеграф – тобто, мультиплексний телеграф з урахуванням звуку. Він вирішив сконцентруватися на другому варіанті, оскільки телеграфна індустрія мала очевидні запити. Він утвердився у своєму виборі, дізнавшись про телефон Рейса, який, здавалося, був простою філософською іграшкою.
Приймач гармонійного телеграфу Грей виготовив із набору електромагнітів, пов'язаних із металевими смужками. Кожна смужка була налаштована на конкретну частоту і звучала, коли на передавачі натискали відповідну кнопку. Передавач працював на тому самому принципі, що й музичний телеграф.
Грей покращував свій апарат наступні два роки і повіз його на виставку. Офіційно захід іменувався «“. Це була перша всесвітня виставка, проведена в США, і вона збіглася зі святкуванням століття нації, у зв'язку з чим на ній була представлена т.зв. «Столітня експозиція». Проходила вона у Філадельфії влітку 1876 року. Там Грей продемонстрував «октруплексне» з'єднання (тобто передачу восьми повідомлень одночасно) на спеціально підготовленій телеграфній лінії з Нью-Йорка. Це досягнення отримало високу оцінку суддів виставки, але незабаром його затьмарило ще більше диво.
Едісон
Президент Western Union досить швидко дізнався про прогрес Грея, що змусило його сильно понервувати. У кращому разі за успіху Грея ситуація обернеться дуже дорогим ліцензуванням патенту. У найгіршому випадку патент Грея стане основою для створення конкуруючої компанії, яка похитне панування Western Union.
Тому в липні 1875 Ортон дістав туза з рукава, а саме Томаса Едісона. Едісон ріс пліч-о-пліч з телеграфією, провів кілька років у ролі оператора телеграфу, а потім став винахідником. Його найвищим тріумфом на той час був квадруплексний зв'язок, створений на гроші Western Union роком раніше. Тепер Ортон сподівався, що той покращить свій винахід і перевершить те, що вдалося зробити Грею. Він надав Едісон опис телефону Рейса; також Едісон проштудіював роботу Гельмгольца, нещодавно перекладену англійською.
Едісон був на піку форми, і інноваційні ідеї сипалися з нього, як іскри з ковадла. У наступному році він показав два різні підходи до акустичного телеграфу - перший був схожий на телеграф Грея, і використовував камертони або язички для створення або сприйняття потрібної частоти. Едісон не вдалося змусити такий апарат працювати на прийнятному рівні.
Другий підхід, який він назвав «акустичним передавачем», був зовсім іншим. Замість використання вібруючих язичків для передачі різних частот він використовував їх для передачі імпульсів з різними інтервалами. Він ділив використання дроту між передавачами за часом, а чи не за частотою. Це вимагало ідеальної синхронізації вібрацій у кожній парі приймач-передавач, щоб сигнали не накладалися. До серпня 1876 року на цьому принципі у нього працював квадруплекс, хоча на відстані більш ніж 100 миль сигнал ставав марним. Він мав і ідеї щодо поліпшення телефону Рейсу, які він тимчасово відклав.
А потім Едісон почув про сенсацію, проведену на Сторічній експозиції у Філадельфії людиною на ім'я Белл.
Белл
народився в Единбурзі, Шотландія, а виріс у Лондоні під чуйним керівництвом свого дідуся. Як Грей і Едісон, у підлітковому віці він виявив інтерес до телеграфу, але потім пішов стопами свого батька і діда, обравши своєю головною пристрастю людську мову. Його дід, Олександр, зробив собі ім'я на сцені, а потім почав викладати ораторське мистецтво. Батько, Олександр Мелвіл, також був викладачем, і навіть розробив і опублікував фонетичну систему, яку він назвав «видимою мовою». Молодший Олександр (Алек, як його називали в сім'ї), обрав своїм заняттям навчання глухих мов.
До кінця 1860-х він займався анатомією та фізіологією в Університетському коледжі Лондона. Разом з ним навчалася студентка Марі Екклстон, на якій він збирався одружитися. Але потім він відмовився і від навчання, і від кохання. Два його брати померли від туберкульозу, і батько Алека зажадав, щоб він разом із сім'єю емігрував до Нового Світу, щоб зберегти здоров'я єдиному синові. Белл підкорився, хоча чинив опір і обурювався з цього приводу, і підняв вітрила в 1870 році.
Після невеликої халтурки в Онтаріо Олександр не без зв'язків батька знайшов роботу викладача школи глухих у Бостоні. Там почали заплітатися нитки його майбутнього.
Спочатку в нього з'явилася учениця Мейбл Хаббард, яка втратила слух у п'ять років через скарлатину. Белл займався приватним репетиторством навіть після того, як стати професором вокальної фізіології та ораторського мистецтва в Бостонському Університеті, і Мейбл була серед його перших учениць. Під час навчання їй було трохи менше 16 років, на десять років менше, ніж Беллу, і за кілька місяців він закохався у цю дівчину. Ми ще повернемось до її історії.
1872 року Белл відновив свій інтерес до телеграфії. За кілька років до цього, ще в Лондоні, Белл дізнався про експерименти Гельмгольца. Але Белл неправильно зрозумів досягнення Гельмгольца, вважаючи, що той не лише створив, а й передав складні звуки за допомогою електрики. Так Белл захопився гармонійним телеграфом – спільним використанням дроту кількома сигналами, що передаються кількох частотах. Можливо, будучи натхненним новинами про те, що Western Union придбала ідею дуплексного телеграфа у Джозефа Стернса, його земляка з Бостона, Белл переглянув свої ідеї і, як Едісон та Грей, почав намагатися їх реалізувати.
Якось у гостях у Мейбл він зачепив другу нитку своєї долі – стоячи поруч із фортепіано, він показав її родині трюк, якому навчився в юності. Якщо заспівати в фортепіано чисту ноту, то відповідна струна задзвенить і програє вам у відповідь. Він розповів батькові Мейбл, що налаштований телеграфний сигнал може досягти того ж таки ефекту, і пояснив, як це можна використовувати в мультиплексній телеграфії. І Белл не знайшов би слухача, краще налаштованого на його історію: той резонував з радістю і миттєво зрозумів головну думку: «повітря для всіх одне, і провід потрібний тільки один», тобто хвильове поширення струму в дроті може в мініатюрі копіювати поширення в повітрі хвиль, породжених складним звуком. Слухачем Белла був Гардінер Хаббард.
Телефон
І тепер історія стає дуже заплутаною, тож я боюся відчувати терпіння читачів. Спробую відстежити основні тенденції, не ув'язуючи у деталях.
Белл, який підтримує Хаббард і батько ще одного з його студентів, старанно працював над гармонійним телеграфом, не розголошуючи своїх успіхів. Затяту роботу він чергував з періодами відпочинку, коли його підводило здоров'я, намагаючись при цьому виконувати свої університетські обов'язки, просувати систему «видимої мови» його батька та працювати репетитором. Він найняв нового помічника, , досвідченого механіка з бостонської механічної майстерні Чарльза Вільямса - там збиралися люди, що цікавляться електрикою. Хаббард підганяв Белла, і не соромився навіть використовувати руку своєї дочки як стимул, відмовляючись видати її заміж доти, поки Белл не вдосконалить свій телеграф.
Влітку 1874 року під час відпочинку неподалік сімейного будинку в Онтаріо на Белла зійшло осяяння. Декілька думок, що існували в його підсвідомості, злилися в одну - телефон. На його думки не в останню чергу вплинув – перший у світі звукозаписний пристрій, що малював звукові хвилі на закопченому склі. Це переконало Белла, що звук будь-якої складності можна звести до рухів точки в просторі, такий, як рух струму по дроту. На технічних подробицях не затримуватимемося, бо вони не мають відношення до реально створених телефонів і практичність їх застосування сумнівна. Але вони направили мислення Белла у новому напрямі.
Малюнок концепції початкового варіанта телефону Белла з «гармоніками» (не був побудований)
Белл на якийсь час відклав цю ідею, щоб, як очікували від нього партнери, переслідувати мету створення гармонійного телеграфу.
Але рутина по точному підстроюванню інструментів йому незабаром набридла, і його серце, втомлене від безлічі практичних перешкод, що стоять на шляху від робочого прототипу до практичної системи, все тяжіло в бік телефону. Людський голос був його першою пристрастю. Влітку 1875 він виявив, що вібруючі язички можуть не тільки швидко замикати і розмикати контур на кшталт телеграфного ключа, але і створювати безперервний хвилеподібний струм, рухаючись в магнітному полі. Він розповів свою ідею телефону Вотсону, і разом вони побудували першу модель телефону на такому принципі - діафрагма, що вібрує в полі електромагніту, збуджувала хвилеподібний струм у контурі магніту. Цей пристрій міг передавати деякі приглушені звуки голоси. Хаббард не був вражений пристроєм і наказав Беллу повернутись до реальних завдань.
Рудиментарний телефон-«шибениця» Белла літа 1875 року
Але Белл все ж таки переконав Хаббарда та інших партнерів, що ідею слід запатентувати, оскільки її можна буде використовувати у мультиплексній телеграфії. І якщо подавати заявку на патент, ніхто не заборонить згадати в ньому можливість використання пристрою для голосових комунікацій. Потім у січні Белл додав у чернетку патенту новий механізм генерації хвильового струму: змінний опір. Він хотів поєднати вібруючу діафрагму, що приймала звук, з платиновим контактом, що опускався і підіймався з ємності з кислотою, в якій знаходився інший, нерухомий контакт. Коли контакт, що рухається, занурювався глибше, то з кислотою контактувала поверхня більшої площі, що зменшувало опір струму, що точиться між контактами - і навпаки.
Контур Белла концепції передавача з рідинним змінним опором
Хаббард знаючи, що Грей настає Беллу на п'яти, відправив заявку на патент хвильового струму до патентного відомства вранці 14 лютого, не чекаючи фінального підтвердження від Белла. А того ж дня прибув адвокат Грея з його патентом. У ньому також містилася пропозиція про генерацію хвильового струму за допомогою рідинного змінного опору. У ньому також згадувалися можливості застосування винаходу як телеграфу, так передачі голосу. Але він запізнився на кілька годин для того, щоб стати на заваді патенту Белла. Якби порядок прибуття був іншим, перед видачею дозволу на патент потрібно було б проводити довгі слухання з приводу пріоритетів. У результаті 7 березня Беллу було видано патент за номером 174 465, «Поліпшення в телеграфії», що й заклало наріжний камінь у майбутнє домінування системи Белла.
Але у цій драматичній історії не обійшлося без іронії. Бо 14 лютого 1876 року ні Белл, ні Грей не побудували працюючої моделі телефону. Ніхто навіть не пробував це зробити, якщо не брати до уваги короткої спроби Белла в минулому липні, в якій не було жодного змінного опору. Тому не слід розглядати патенти як віхи в історії технології. Цей критичний момент у розвитку телефонії як бізнес-підприємства мало був пов'язані з телефоном як пристроєм.
Тільки після відправки патенту у Белла та Вотсона з'явилася можливість повернутися до телефону, незважаючи на постійні вимоги Хаббарда про продовження роботи над мультиплексним телеграфом. Белл і Вотсон кілька місяців намагалися змусити працювати ідею з рідинним змінним опором, і побудований на цьому принципі телефон був використаний для передачі знаменитої фрази: "Містер Вотсон, підійдіть сюди, я хочу вас бачити".
Але у винахідників постійно виникали проблеми із надійністю цих передавачів. Тому Белл і Вотсон стали працювати над новими передавачами, використовуючи принцип магнето, з яким вони експериментували влітку 1875 - з використанням руху діафрагми в магнітному полі для безпосереднього збудження струму. Перевагою були простота та надійність. Недоліком було те, що мала потужність телефонного сигналу була наслідком вібрацій повітря, створюваних голосом того, що говорить. Це обмежувало ефективну робочу відстань передавача-магнето. А у пристрою зі змінним опором голос модулював струм, що створюється батареєю, який можна було зробити як завгодно сильним.
Нові магнето працювали набагато краще, ніж ті, що були минулого літа, і Гардінер вирішив, що в ідеї телефону все-таки може щось бути. Серед інших розваг він брав участь у комітеті освіти і наукових виставок Массачусетса в Сторічній експозиції, що наближалася. Він використав свій вплив, щоб дати Беллу місце на виставці та на конкурсі, де судді оцінювали електричні винаходи.
Передавач-магнето Белла/Уотсона. Вибруюча металева діафрагма D рухається в магнітному полі магніту H і збуджує струм у контурі
Приймач
Судді прибули до Белла одразу після вивчення гармонійного телеграфу Грея. Він залишив їх біля приймача і відійшов до одного з передавачів, розташованих за сто метрів далі галереєю. Співрозмовники Белла були вражені, почувши його спів та слова, що виходять із маленької металевої коробочки. Одним із суддів був земляк Белла, шотландець (якому пізніше дарували титул лорд Кельвін). Він у радісному збудженні побіг в інший кінець зали до Белла, щоб повідомити йому, що почув його слова, а пізніше оголосив телефон «найдивовижнішою штукою, яку він бачив в Америці». Там же був присутній імператор Бразилії, який спочатку притис коробку до вуха, а потім схопився з стільця з криками: «Я чую, я чую!»
Викликаний Беллом на виставці галас змусив Едісона зайнятися своїми попередніми ідеями телефонної передачі. Він одразу ж накинувся на головний недолік пристрою Белла – кволий передавач-магнето. Зі своїх дослідів з квадруплексом він знав, що опір вугільної крихти змінювався зі зміною тиску. Після безлічі експериментів з різними конфігураціями він розробив передавач змінного опору, що працює на цьому принципі. Замість рухомого в рідині контакту хвилі тиску голосу говорив стискали вугільну «кнопку», змінювали її опір, а отже, і силу струму в контурі. Це було набагато надійніше і простіше у втіленні, ніж передавачі рідини, задумані Беллом і Греєм, і стало вирішальним вкладом у довгостроковий успіх телефону.
Але все ж таки Белл першим зробив телефон, незважаючи на очевидні переваги в досвіді та навичках, які були у його суперників. Він був першим не тому, що його відвідало осяяння, до якого не дійшли інші – до телефону додумалися і вони, але вони вважають його незначним порівняно з покращеним телеграфом. Белл був першим, тому що йому більше подобався людський голос, ніж телеграф, подобався настільки, що він чинив опір бажанню своїх партнерів, доки не зумів довести працездатність свого телефону.
А що ж із гармонійним телеграфом, на який Грей, Едісон і Белл витратили стільки зусиль та думок? Поки що нічого не вийшло. Тримати механічні вібратори з обох кінців дроту ідеально налаштованими виявилося дуже складно, і ніхто не знав, як посилити комбінований сигнал, щоб він працював на далеких відстанях. Тільки ближче до середини XX століття, після того, як електричні технології, що почалися з радіо, дозволили створювати точне налаштування частот і посилення з низьким рівнем шумом, ідея накладання безлічі сигналів для передачі по одному дроту перетворилася на реальність.
Прощання з Беллом
Незважаючи на успіх телефону на виставці, Хаббард не був зацікавлений у побудові телефонної системи. Наступної зими він запропонував Вільяму Ортону, президенту Western Union, придбати всі права на телефон згідно з патентом Белла за $100 000. Ортон відмовився, під впливом комбінації з неприязні до Хаббарда та його схем з поштовим телеграфом, впевненості у своїх силах та роботі Едісона над телефоном, а також віри в те, що телефон, порівняно з телеграфом, означав дуже мало. Інші спроби продати ідею телефону не увінчалися успіхом, в основному через страхи перед величезними витратами на позови щодо прав на патент у разі комерціалізації. Тому в липні 1877 року Белл із партнерами заснували Bell Telephone Company, щоб організувати телефонний сервіс самостійно. У тому ж місяці Белл нарешті одружився з Мейбл Гардінер у будинку її сім'ї, ставши досить успішним, щоб завоювати благословення батька.
Алек з дружиною Мейбл і двома дітьми, що вижили - двоє його синів померли в дитинстві (бл. 1885)
Наступного року Ортон змінив своє ставлення до телефону і створив свою компанію, American Speaking Telephone Company, сподіваючись, що патенти Едісона, Грея та інших захистять компанію від юридичних нападок Белла. Вона стала смертельною загрозою інтересам Белла. Western Union мав дві головні переваги. По-перше, великі кошти. Компанія Белла потребувала грошей, оскільки здавала обладнання своїм клієнтам в оренду, через що для його окупності були потрібні багато місяців. По-друге, доступ до покращеного передавача Едісона. Будь-хто, хто порівнював його передавач з пристроєм Белла, не міг не відзначити кращу чіткість і гучність голосу у першого. Компанії Белла не залишалося нічого, як подати на конкурента до суду, звернувшись з позовом про порушення патенту.
Якби Western Union мала недвозначні права на єдино доступний високоякісний передавач, у неї був би потужний важіль для досягнення угоди. Але команда Белла розкопала попередній патент на подібний пристрій, отриманий німецьким емігрантом , І викупила його. Лише через багато років юридичних баталій патенту Едісона надали пріоритет. Бачачи, що розгляд не приносить успіху, у листопаді 1879 Western Union погодилася передати всі патентні права на телефон, обладнання та базу існуючих передплатників (55 000 осіб) в компанію Белла. В обмін вони попросили лише 20% з оренди телефонів на наступні 17 років, а також щоб Белл не ліз у телеграфний бізнес.
Компанія Белла швидко замінила пристрої Белла покращеними моделями, заснованими спочатку на патенті Берлінера, а потім на патентах, отриманих у Western Union. На той час, як позов закінчилося, основним заняттям Белла була дача свідчень на патентних позовах, яких було достатньо. До 1881 він повністю відійшов від справ. Як Морзе, і на відміну Едісона, він був творцем систем. Теодор Вейл, енергійний менеджер, якого Гардінер переманив з поштової служби, взяв компанію до рук і привів її до домінуючому становищу країни.
Спочатку телефонна мережа росла зовсім не так, як телеграфна. Остання розвивалася стрибками від одного комерційного центру до іншого, долаючи по 150 км за раз, вишукуючи точки найвищої концентрації цінних клієнтів і лише потім доповнюючи мережу зв'язками з меншими місцевими ринками. Телефонні мережі росли як кристали з дрібних точок зростання, з кількох клієнтів, розташованих у незалежних скупченнях у кожному місті та околицях, і повільно, за десятиліття, об'єднувалися у регіональні та національні структури.
Перешкод для великомасштабної телефонії було дві. По-перше, існувала проблема відстані. Навіть із посиленими передавачами змінного опору, створеними на основі ідеї Едісона, дальність роботи телеграфу та телефону була незрівнянною. Більш складний сигнал телефону був більше схильний до шуму, а електричні властивості флуктуючих струмів були відомі гірше, ніж властивості постійного струму, що використовується в телеграфі.
По-друге, існувала проблема зв'язку. Телефон Белла був пристроєм зв'язку віч-на-віч, він міг з'єднувати дві точки по одному дроту. Для телеграфа це було проблемою. Один офіс міг обслуговувати безліч клієнтів, і можна було легко перенаправляти повідомлення з центрального офісу по іншій лінії. Але не було простого способу передати телефонну розмову. У першому варіанті реалізації телефону третій і наступні люди могли з'єднатися з двома людьми тільки через те, що пізніше назвуть «спареним телефоном». Тобто якщо всі апарати передплатників були приєднані до однієї лінії, то кожен з них міг говорити (або підслуховувати) з іншими.
До проблеми відстані ми повернемося свого часу. У ми заглибимося в проблему з'єднань та її наслідки, що мали вплив на розвиток реле.
Що почитати
- Robert V. Bruce, Bell: Олександр Graham Bell і Концепція союзу (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Gray and Telephone: On the Disadvantages of Being an Expert”, Technology and Culture (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)
Джерело: habr.com