Các bài viết khác trong sê-ri:
- Lịch sử của rơle
- Lịch sử máy tính điện tử
- Lịch sử của bóng bán dẫn
- lịch sử Internet
Chiếc điện thoại tình cờ xuất hiện. Nếu như Nhờ một thế kỷ nghiên cứu về khả năng truyền tin nhắn bằng điện, người ta tình cờ tìm thấy điện thoại để tìm kiếm một chiếc điện báo cải tiến. Do đó, khá dễ dàng để ấn định một ngày hợp lý, mặc dù không hoàn toàn chắc chắn, cho việc phát minh ra điện thoại - kỷ niệm 1876 năm ngày thành lập Hoa Kỳ, XNUMX.
Và không thể nói rằng điện thoại không có người tiền nhiệm. Từ năm 1830, các nhà khoa học nghiên cứu đã tìm cách chuyển đổi âm thanh thành điện năng và điện năng thành âm thanh.
Âm thanh điện
Trong 1837 năm , một bác sĩ và nhà thí nghiệm trong lĩnh vực điện từ đến từ Massachusetts, đã tình cờ gặp một hiện tượng kỳ lạ. Ông đặt một sợi dây xoắn ốc cách điện giữa hai đầu của một nam châm vĩnh cửu, sau đó đặt mỗi đầu của sợi dây này vào một bình chứa thủy ngân nối với một cục pin. Mỗi lần anh mở hoặc đóng mạch, nhấc đầu dây ra khỏi thùng hoặc hạ xuống đó, nam châm phát ra một âm thanh có thể nghe thấy từ khoảng cách cả mét. Page gọi nó là âm nhạc galvanic và cho rằng tất cả là do "sự rối loạn phân tử" xảy ra trong nam châm. Page đã phát động một làn sóng nghiên cứu về hai khía cạnh của khám phá này: đặc tính kỳ lạ của vật liệu kim loại là thay đổi hình dạng khi bị từ hóa và khả năng tạo ra âm thanh rõ ràng hơn bằng điện.
Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến hai nghiên cứu. Việc đầu tiên được thực hiện bởi Johann Philipp Reis. Reis dạy toán và khoa học cho học sinh tại Viện Garnier gần Frankfurt, nhưng trong thời gian rảnh rỗi, ông lại tham gia nghiên cứu về điện. Vào thời điểm đó, một số thợ điện đã tạo ra các phiên bản mới của âm nhạc điện, nhưng Reis là người đầu tiên nắm vững thuật giả kim chuyển âm thanh hai chiều thành điện và ngược lại.
Reis nhận ra rằng một màng ngăn, giống như màng nhĩ của con người, có thể đóng và mở mạch điện khi rung. Nguyên mẫu đầu tiên của thiết bị điện thoại, được chế tạo vào năm 1860, bao gồm một chiếc tai được chạm khắc bằng gỗ với một màng làm từ bong bóng lợn trải dài trên đó. Một điện cực bạch kim được gắn vào đáy màng, khi rung sẽ mở và đóng mạch bằng pin. Máy thu là một cuộn dây quấn quanh một chiếc kim đan gắn vào một cây đàn violin. Thân đàn violin khuếch đại sự rung động của bút cảm ứng thay đổi hình dạng khi nó được từ hóa và khử từ luân phiên.
Điện thoại Reis mẫu muộn
Reis đã đưa ra nhiều cải tiến cho nguyên mẫu ban đầu và cùng với những người thử nghiệm khác phát hiện ra rằng nếu bạn hát hoặc ngân nga điều gì đó trong đó, âm thanh truyền đi vẫn có thể nhận ra được. Các từ khó phân biệt hơn và chúng thường trở nên méo mó và khó hiểu. Nhiều tin nhắn thành công bằng giọng nói sử dụng các cụm từ phổ biến như “chào buổi sáng” và “bạn khỏe không” và rất dễ đoán. Vấn đề chính vẫn là máy phát của Reis chỉ mở và đóng mạch chứ không điều chỉnh cường độ âm thanh. Kết quả là, chỉ có thể truyền đi tần số có biên độ cố định và điều này không thể mô phỏng tất cả sự tinh tế của giọng nói con người.
Reis tin rằng công trình của mình nên được khoa học công nhận, nhưng chưa bao giờ đạt được điều này. Thiết bị của nó là sự tò mò phổ biến trong giới tinh hoa khoa học, và các bản sao đã xuất hiện ở hầu hết các trung tâm của giới thượng lưu này: ở Paris, London, Washington. Nhưng công trình khoa học của ông đã bị tạp chí Annalen der Physik [Biên niên sử vật lý] của Giáo sư Poggendorff, một trong những tạp chí khoa học lâu đời nhất và có ảnh hưởng nhất thời bấy giờ, từ chối. Những nỗ lực của Race nhằm quảng cáo điện thoại với các công ty điện thoại cũng không thành công. Ông mắc bệnh lao, và căn bệnh ngày càng trầm trọng khiến ông không thể nghiên cứu nghiêm túc hơn nữa. Kết quả là vào năm 1873, bệnh tật đã cướp đi sinh mạng và hoài bão của ông. Và đây sẽ không phải là lần cuối cùng căn bệnh này cản trở sự phát triển của lịch sử điện thoại.
Trong khi Race đang cải tiến chiếc điện thoại của mình, đang hoàn thiện những bước cuối cùng cho nghiên cứu sâu rộng của mình về sinh lý thính giác: “Học thuyết về cảm giác thính giác làm cơ sở sinh lý cho lý thuyết âm nhạc” [Die Lehre von den Tonempfindungen als Physologiesche Grundlage für die Theorie der Musik], xuất bản năm 1862. Helmholtz, khi đó là giáo sư tại Đại học Heidelberg, là một nhà khoa học vĩ đại vào thế kỷ XNUMX, nghiên cứu về sinh lý học của thị giác, điện động lực học, nhiệt động lực học, v.v.
Tác phẩm của Helmholtz chỉ liên quan ngắn gọn đến lịch sử của chúng ta, nhưng sẽ thật đáng tiếc nếu bỏ lỡ nó. Trong Học thuyết về cảm giác thính giác, Helmholtz đã làm cho âm nhạc những gì Newton đã làm cho ánh sáng - ông đã chỉ ra cách một cảm giác dường như đơn lẻ có thể được tách rời thành các bộ phận cấu thành của nó. Ông đã chứng minh rằng sự khác biệt về âm sắc, từ violin đến bassoon, chỉ đến từ sự khác biệt về cường độ tương đối của âm bội của chúng (âm ở tần số gấp đôi, gấp ba, v.v. so với nốt cơ bản). Nhưng đối với câu chuyện của chúng ta, điều thú vị nhất về công việc của anh ấy nằm ở công cụ đáng chú ý mà anh ấy đã phát triển để trình diễn:
Biến thể tổng hợp Helmholtz
Helmholtz đặt mua thiết bị đầu tiên từ xưởng ở Cologne. Nói một cách đơn giản, nó là một bộ tổng hợp có khả năng tạo ra âm thanh dựa trên sự kết hợp của các âm đơn giản. Khả năng đáng kinh ngạc nhất của anh là khả năng tái tạo các nguyên âm không thể giải thích được mà mọi người đều quen nghe chỉ phát ra từ miệng con người.
Bộ tổng hợp hoạt động dựa trên nhịp đập của âm thoa chính, rung ở nốt cơ bản, đóng và mở mạch, nhúng dây bạch kim vào thùng chứa thủy ngân. Tám âm thoa từ hóa, mỗi âm thoa dao động với âm bội riêng, nằm giữa hai đầu của một nam châm điện được nối với một mạch điện. Mỗi lần đóng mạch sẽ bật các nam châm điện và giữ cho các âm thoa ở trạng thái rung. Bên cạnh mỗi âm thoa có một bộ cộng hưởng hình trụ có khả năng khuếch đại tiếng vo ve của nó đến mức có thể nghe được. Ở trạng thái bình thường, nắp bộ cộng hưởng được đóng lại và bóp nghẹt âm thanh của âm thoa. Nếu bạn di chuyển nắp sang một bên, bạn có thể nghe thấy âm bội này và do đó "chơi" âm thanh của kèn, piano hoặc nguyên âm "o".
Thiết bị này sẽ đóng một vai trò nhỏ trong việc tạo ra một loại điện thoại mới.
điện báo sóng hài
Một trong những sức hấp dẫn đối với các nhà phát minh vào nửa sau thế kỷ 1870 là máy điện báo đa năng. Càng nhiều tín hiệu điện báo có thể được nhồi nhét vào một dây thì hiệu quả của mạng điện báo càng cao. Vào đầu những năm XNUMX, một số phương pháp điện báo song công khác nhau (gửi hai tín hiệu theo hướng ngược nhau cùng một lúc) đã được biết đến. Ngay sau đó, Thomas Edison đã cải tiến chúng bằng cách tạo ra bốn tín hiệu, kết hợp song công và song công (truyền hai tín hiệu theo một hướng cùng một lúc), để dây có thể được sử dụng hiệu quả hơn bốn lần.
Nhưng liệu số lượng tín hiệu có thể tăng thêm nữa không? Tổ chức một số loại octoruplex, hoặc thậm chí nhiều hơn? Việc sóng âm thanh có thể biến đổi thành dòng điện và ngược lại mang lại một khả năng thú vị. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta sử dụng các âm có cao độ khác nhau để tạo ra một điện báo âm thanh, hài hòa, hay nói một cách thi vị là âm nhạc? Nếu các rung động vật lý ở các tần số khác nhau có thể được chuyển đổi thành các rung động điện và sau đó được tập hợp lại thành tần số ban đầu của chúng ở phía bên kia, thì có thể gửi nhiều tín hiệu đồng thời mà không gây nhiễu lẫn nhau. Bản thân âm thanh khi đó chỉ là phương tiện để đạt được mục đích, một phương tiện trung gian tạo thành dòng điện để một số tín hiệu có thể tồn tại trong một dây. Để đơn giản, tôi sẽ gọi khái niệm này là điện báo sóng hài, mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của thuật ngữ này đã được sử dụng vào thời điểm đó.
Đây không phải là cách duy nhất để tạo ra tín hiệu ghép kênh. Ở Pháp [sau đó đơn vị tốc độ tượng trưng được đặt tên - baud / xấp xỉ. dịch.] đến năm 1874, ông đã nghĩ ra một chiếc máy có bộ phân phối quay luân phiên thu thập tín hiệu từ một số máy phát điện báo. Ngày nay chúng ta gọi đây là hệ thống ghép kênh chia theo thời gian thay vì theo tần số. Nhưng cách tiếp cận này có một nhược điểm - nó không dẫn đến việc tạo ra điện thoại.
Vào thời điểm đó, ngành điện báo Mỹ bị thống trị bởi Western Union, công ty được thành lập vào những năm 1850 với nỗ lực loại bỏ sự cạnh tranh bất lợi giữa một số công ty điện báo lớn - một lời giải thích có thể dễ dàng được sử dụng để biện minh cho những vụ sáp nhập như vậy trước khi luật chống độc quyền ra đời. Một trong những nhân vật trong câu chuyện của chúng tôi đã mô tả nó là "có lẽ là tập đoàn lớn nhất từng tồn tại". Sở hữu hàng nghìn km đường dây và chi số tiền khổng lồ vào việc xây dựng và bảo trì mạng lưới, Western Union đã rất quan tâm theo dõi những phát triển trong lĩnh vực điện báo ghép kênh.
Một người chơi khác cũng đang chờ đợi những đột phá trong lĩnh vực kinh doanh điện báo. , một luật sư và doanh nhân ở Boston, là một trong những người đề xuất hàng đầu đưa hệ thống điện báo của Mỹ dưới sự kiểm soát của chính phủ liên bang. Hubbard tin rằng điện tín có thể rẻ như thư từ và quyết tâm phá hoại những gì ông coi là sự độc quyền đầy hoài nghi và tống tiền của Western Union. Dự luật của Hubbard không đề xuất quốc hữu hóa hoàn toàn các công ty điện báo hiện có, như hầu hết các cường quốc châu Âu đã làm, nhưng sẽ thành lập một dịch vụ điện báo do chính phủ tài trợ dưới sự bảo trợ của Bộ Bưu điện. Nhưng kết quả rất có thể vẫn như vậy và Western Union sẽ rời bỏ hoạt động kinh doanh này. Vào giữa những năm 1870, tiến trình lập pháp đã bị đình trệ, nhưng Hubbard tin tưởng rằng việc kiểm soát bằng sáng chế điện báo mới quan trọng có thể mang lại cho ông lợi thế trong việc thúc đẩy đề xuất của mình thông qua Quốc hội.
Gardiner Green Hubbard
Có hai yếu tố độc đáo ở Hoa Kỳ: thứ nhất, quy mô lục địa của Western Union. Không có tổ chức điện báo châu Âu nào có đường dây dài như vậy, và do đó, không có lý do gì để phát triển hệ thống điện báo ghép kênh. Thứ hai, còn có vấn đề mở về việc chính phủ kiểm soát điện báo. Thành trì cuối cùng của châu Âu là Anh, nước đã quốc hữu hóa điện báo vào năm 1870. Sau đó, không còn nơi nào ngoại trừ Hoa Kỳ, nơi có triển vọng đầy cám dỗ về việc tạo ra một bước đột phá về công nghệ và phá hoại sự độc quyền. Có lẽ vì điều này mà hầu hết công việc về điện báo hài đều được thực hiện ở Hoa Kỳ.
Chủ yếu có ba ứng cử viên cho giải thưởng. Hai trong số họ đã là những nhà phát minh đáng kính - и . Người thứ ba là giáo sư hùng biện và giáo viên dạy người điếc tên là Bell.
Xám
Elisha Grey lớn lên tại một trang trại ở Ohio. Giống như nhiều người cùng thời, anh chơi điện báo khi còn là một thiếu niên, nhưng ở tuổi 12, khi cha anh qua đời, anh bắt đầu tìm kiếm một nghề có thể hỗ trợ mình. Anh ấy học nghề một thời gian với tư cách là thợ rèn, sau đó là thợ mộc đóng tàu, và ở tuổi 22, anh ấy biết rằng mình có thể theo học tại Cao đẳng Oberlin trong khi vẫn làm thợ mộc. Sau XNUMX năm học tập, anh dấn thân vào sự nghiệp là nhà phát minh trong lĩnh vực điện báo. Bằng sáng chế đầu tiên của ông là rơle tự điều chỉnh, bằng cách sử dụng nam châm điện thứ hai thay vì lò xo để trả lại phần ứng, loại bỏ nhu cầu điều chỉnh độ nhạy của rơle tùy thuộc vào cường độ dòng điện trong mạch.
Elisha Gray, ca. 1878
Đến năm 1870, ông đã là đối tác của một công ty sản xuất thiết bị điện và làm kỹ sư trưởng ở đó. Năm 1872, ông cùng một đối tác chuyển công ty đến Chicago và đổi tên thành Công ty Sản xuất Điện Miền Tây. Western Electric nhanh chóng trở thành nhà cung cấp thiết bị điện báo chính cho Western Union. Kết quả là nó sẽ để lại dấu ấn đáng chú ý trong lịch sử điện thoại.
Đầu năm 1874, Gray nghe thấy một âm thanh lạ phát ra từ phòng tắm của mình. Nó nghe giống như tiếng hú của một cây rheotome đang rung, chỉ mạnh hơn nhiều. Reotome (nghĩa đen là "bộ ngắt dòng") là một thiết bị điện nổi tiếng sử dụng lưỡi kim loại để đóng và mở mạch nhanh chóng. Nhìn vào phòng tắm, Gray thấy con trai mình một tay cầm một cuộn dây cảm ứng nối với rheotome, tay kia đang chà xát lớp mạ kẽm của bồn tắm, tiếng kêu vo vo cùng tần số. Gray, bị hấp dẫn bởi những khả năng, đã rời bỏ công việc hàng ngày của mình tại Western Electric để quay lại phát minh. Vào mùa hè, anh ấy đã phát triển một máy điện báo âm nhạc đầy đủ quãng tám, nhờ đó anh ấy có thể phát âm thanh trên một màng ngăn làm từ một chậu kim loại bằng cách nhấn các phím của bàn phím.
Hệ thống điều khiển
Người nhận
Điện báo âm nhạc là một sản phẩm mới lạ không có giá trị thương mại rõ ràng. Nhưng Gray nhận ra rằng khả năng truyền âm thanh có âm sắc khác nhau qua một sợi dây mang lại cho anh hai lựa chọn. Với một máy phát có thiết kế khác, có khả năng thu âm thanh từ không khí, người ta có thể tạo ra một máy điện báo giọng nói. Với một máy thu khác có khả năng tách tín hiệu kết hợp thành các thành phần của nó, người ta có thể tạo ra điện báo hài hòa - tức là điện báo ghép kênh dựa trên âm thanh. Ông quyết định tập trung vào phương án thứ hai vì ngành điện báo có nhu cầu rõ ràng. Anh ấy đã được xác nhận vào sự lựa chọn của mình sau khi biết về chiếc điện thoại của Race, thứ dường như chỉ là một món đồ chơi triết học đơn giản.
Gray đã chế tạo máy thu sóng hài từ một bộ nam châm điện ghép với các dải kim loại. Mỗi dải được điều chỉnh theo một tần số cụ thể và phát ra âm thanh khi nhấn nút tương ứng trên máy phát. Máy phát hoạt động theo nguyên tắc giống như máy điện báo âm nhạc.
Gray đã cải tiến thiết bị của mình trong hai năm tiếp theo và mang nó đến triển lãm. Chính thức sự kiện này được gọi là "". Đây là hội chợ thế giới đầu tiên được tổ chức tại Hoa Kỳ, trùng với lễ kỷ niệm trăm năm của quốc gia, và do đó có cái gọi là hội chợ này. “Triển lãm trăm năm” Nó diễn ra ở Philadelphia vào mùa hè năm 1876. Ở đó, Gray đã trình diễn kết nối "octruplex" (nghĩa là truyền tám tin nhắn cùng lúc) trên đường dây điện báo được chuẩn bị đặc biệt từ New York. Thành tích này được ban giám khảo của triển lãm đánh giá cao nhưng nó nhanh chóng bị lu mờ bởi một điều kỳ diệu còn lớn hơn thế.
Edison
, chủ tịch Western Union, nhanh chóng biết được sự tiến bộ của Gray, điều này khiến ông rất lo lắng. Trong trường hợp tốt nhất, nếu Gray thành công thì tình hình sẽ dẫn đến việc cấp phép bằng sáng chế rất tốn kém. Tệ nhất, bằng sáng chế của Gray sẽ trở thành cơ sở cho việc thành lập một công ty đối thủ thách thức sự thống trị của Western Union.
Vì vậy, vào tháng 1875 năm XNUMX, Orton đã rút ra một con át chủ bài: Thomas Edison. Edison lớn lên với nghề điện báo, làm nhân viên điều hành điện báo trong vài năm và sau đó trở thành nhà phát minh. Thành công lớn nhất của ông vào thời điểm đó là hệ thống truyền thông bốn cực, được tạo ra bằng tiền của Western Union vào năm trước. Giờ đây Orton hy vọng rằng mình sẽ cải tiến phát minh của mình và vượt qua những gì Gray đã làm được. Anh ta cung cấp cho Edison bản mô tả về chiếc điện thoại của Race; Edison cũng nghiên cứu tác phẩm của Helmholtz, tác phẩm gần đây đã được dịch sang tiếng Anh.
Edison đang ở đỉnh cao phong độ và những ý tưởng đổi mới tuôn chảy trong ông như tia lửa từ một cái đe. Trong năm tiếp theo, ông đã trình bày hai cách tiếp cận khác nhau đối với điện báo âm thanh - cách thứ nhất tương tự như điện báo của Gray và sử dụng các âm thoa hoặc các sậy rung để tạo hoặc cảm nhận tần số mong muốn. Edison đã không thể làm cho một thiết bị như vậy hoạt động ở mức chấp nhận được.
Cách tiếp cận thứ hai, mà ông gọi là "máy phát âm thanh", hoàn toàn khác. Thay vì sử dụng các cây sậy rung để truyền các tần số khác nhau, ông sử dụng chúng để truyền các xung ở những khoảng thời gian khác nhau. Nó phân chia việc sử dụng dây giữa các máy phát theo thời gian chứ không phải theo tần số. Điều này đòi hỏi sự đồng bộ hóa hoàn hảo các rung động trong mỗi cặp máy thu-máy phát để các tín hiệu không trùng nhau. Đến tháng 1876 năm 100, ông đã có một bộ tứ hoạt động theo nguyên tắc này, mặc dù ở khoảng cách hơn XNUMX dặm, tín hiệu trở nên vô dụng. Anh ấy cũng có những ý tưởng để cải tiến điện thoại của Race nhưng anh ấy tạm thời gác lại.
Và rồi Edison nghe nói về một chấn động được tạo ra tại Triển lãm Centennial ở Philadelphia bởi một người tên Bell.
Chuông
sinh ra ở Edinburgh, Scotland và lớn lên ở London dưới sự hướng dẫn nghiêm khắc của ông nội. Giống như Gray và Edison, anh ấy tỏ ra thích thú với điện báo khi còn là một cậu bé, nhưng sau đó lại theo bước cha và ông nội, chọn lời nói của con người làm niềm đam mê chính của mình. Ông nội của anh, Alexander, đã tạo dựng tên tuổi cho mình trên sân khấu và sau đó bắt đầu dạy diễn thuyết trước công chúng. Cha của ông, Alexander Melville, cũng là một giáo viên, thậm chí còn phát triển và xuất bản một hệ thống ngữ âm mà ông gọi là “lời nói hữu hình”. Alexander trẻ hơn (Alec, như anh được gọi trong gia đình), đã chọn nghề dạy nói cho người điếc làm nghề của mình.
Vào cuối những năm 1860, ông đang nghiên cứu giải phẫu và sinh lý học tại Đại học College London. Sinh viên Marie Eccleston học cùng anh, người mà anh dự định kết hôn. Nhưng rồi anh từ bỏ cả việc học và tình yêu. Hai anh trai của anh qua đời vì bệnh lao, và cha của Alec yêu cầu anh cùng gia đình còn lại di cư đến Tân Thế giới để bảo toàn sức khỏe cho đứa con trai duy nhất của mình. Bell tuân theo, mặc dù ông phản đối và phẫn nộ, rồi ra khơi vào năm 1870.
Sau một thời gian ngắn sống ở Ontario, Alexander, nhờ vào mối quan hệ của cha mình, đã tìm được công việc giáo viên tại một trường dành cho người khiếm thính ở Boston. Ở đó, những sợi chỉ về tương lai của anh bắt đầu được dệt nên.
Đầu tiên ông có một học sinh, Mabel Hubbard, người bị mất thính giác khi mới 16 tuổi do bệnh ban đỏ. Bell tiếp tục dạy kèm riêng ngay cả sau khi trở thành giáo sư sinh lý thanh âm và nói trước công chúng tại Đại học Boston, và Mabel là một trong những học trò đầu tiên của ông. Vào thời điểm đào tạo, cô mới chưa đầy XNUMX tuổi, trẻ hơn Bell mười tuổi và chỉ trong vòng vài tháng anh đã yêu cô gái này. Chúng ta sẽ quay lại câu chuyện của cô ấy sau.
Năm 1872 Bell lại quan tâm đến điện báo. Vài năm trước, khi còn ở London, Bell đã biết về các thí nghiệm của Helmholtz. Nhưng Bell đã hiểu lầm thành tựu của Helmholtz, tin rằng ông không chỉ tạo ra mà còn truyền tải những âm thanh phức tạp bằng điện. Vì vậy Bell bắt đầu quan tâm đến điện báo sóng hài - việc sử dụng kết hợp một sợi dây với một số tín hiệu được truyền ở nhiều tần số. Có lẽ được truyền cảm hứng từ tin tức rằng Western Union đã có được ý tưởng điện báo song công từ Joseph Stearns, người Bostonian, Bell đã xem xét lại ý tưởng của mình và giống như Edison và Gray, bắt đầu cố gắng thực hiện chúng.
Một ngày nọ, khi đến thăm Mabel, anh chạm đến sợi dây thứ hai của số phận mình - đứng cạnh cây đàn piano, anh chỉ cho gia đình cô một thủ thuật mà anh đã học được khi còn trẻ. Nếu bạn hát một nốt nhạc rõ ràng trên đàn piano, dây đàn tương ứng sẽ vang lên và phát lại cho bạn. Ông nói với cha của Mabel rằng tín hiệu điện báo được điều chỉnh có thể đạt được hiệu ứng tương tự và giải thích cách nó có thể được sử dụng trong hệ thống điện báo ghép kênh. Và Bell không thể tìm được người nghe nào hòa hợp hơn với câu chuyện của mình: anh ấy vui mừng và hiểu ngay ý chính: “có một không khí cho tất cả mọi người và chỉ cần một dây”, tức là sự truyền sóng của dòng điện trong một sợi dây có thể sao chép thu nhỏ sự lan truyền của sóng không khí do âm thanh phức tạp tạo ra. Người nghe của Bell là Gardiner Hubbard.
điện thoại
Và bây giờ câu chuyện đang trở nên rất khó hiểu nên tôi sợ thử thách sự kiên nhẫn của độc giả. Tôi sẽ cố gắng theo dõi các xu hướng chính mà không bị sa lầy vào chi tiết.
Bell, được hỗ trợ bởi Hubbard và cha của một học sinh khác của ông, đã làm việc chăm chỉ trên máy điện báo hài mà không công khai sự tiến bộ của mình. Anh xen kẽ công việc căng thẳng với những khoảng thời gian nghỉ ngơi khi sức khỏe không tốt, đồng thời cố gắng hoàn thành nhiệm vụ ở trường đại học, thúc đẩy hệ thống "lời nói hữu hình" của cha mình và làm gia sư. Anh ấy đã thuê một trợ lý mới , một thợ cơ khí giàu kinh nghiệm đến từ xưởng cơ khí Boston của Charles Williams - những người quan tâm đến điện đều tụ tập ở đó. Hubbard thúc giục Bell tiếp tục, và không ngại thậm chí còn dùng bàn tay của con gái mình như một động lực, từ chối gả cô ấy cho đến khi Bell cải thiện điện báo của mình.
Vào mùa hè năm 1874, khi đang đi nghỉ gần ngôi nhà của gia đình ở Ontario, Bell đã hiển linh. Nhiều suy nghĩ tồn tại trong tiềm thức của anh hợp nhất thành một - chiếc điện thoại. Suy nghĩ của ông bị ảnh hưởng không ít - thiết bị ghi âm đầu tiên trên thế giới vẽ sóng âm trên kính hun khói. Điều này thuyết phục Bell rằng âm thanh dù ở mức độ phức tạp nào cũng có thể quy về chuyển động của một điểm trong không gian, chẳng hạn như chuyển động của dòng điện qua một sợi dây. Chúng tôi sẽ không tập trung vào các chi tiết kỹ thuật vì chúng không liên quan gì đến những chiếc điện thoại thực sự được tạo ra và tính thực tế của việc sử dụng chúng vẫn còn nhiều nghi vấn. Nhưng họ đã đưa suy nghĩ của Bell theo một hướng mới.
Bản phác thảo ý tưởng về chiếc điện thoại Bell nguyên bản có "sóng hài" (chưa được chế tạo)
Bell tạm gác ý tưởng này sang một bên để theo đuổi, như các đối tác mong đợi ở anh, mục tiêu tạo ra một máy điện báo hài hòa.
Nhưng anh ấy nhanh chóng trở nên mệt mỏi với thói quen tinh chỉnh các thiết bị, và trái tim của anh ấy, mệt mỏi với nhiều trở ngại thực tế cản trở nguyên mẫu hoạt động cho đến một hệ thống thực tế, ngày càng bị thu hút bởi điện thoại. Giọng nói của con người là niềm đam mê đầu tiên của anh. Vào mùa hè năm 1875, ông phát hiện ra rằng cây sậy rung không chỉ có thể đóng và mở mạch điện nhanh chóng theo kiểu phím điện báo mà còn tạo ra dòng điện liên tục giống như sóng khi chúng di chuyển trong từ trường. Anh ấy đã nói ý tưởng của mình về một chiếc điện thoại với Watson và họ cùng nhau chế tạo mẫu điện thoại đầu tiên dựa trên nguyên tắc này - một màng ngăn rung trong trường của một nam châm điện sẽ kích thích một dòng điện giống như sóng trong mạch nam châm. Thiết bị này có khả năng truyền một số âm thanh giọng nói bị bóp nghẹt. Hubbard không ấn tượng với thiết bị này và ra lệnh cho Bell quay lại giải quyết các vấn đề thực sự.
Điện thoại treo cổ vết tích của Bell từ mùa hè năm 1875
Nhưng Bell vẫn thuyết phục Hubbard và các đối tác khác rằng ý tưởng này nên được cấp bằng sáng chế vì nó có thể được sử dụng trong hệ thống điện báo ghép kênh. Và nếu bạn nộp đơn xin cấp bằng sáng chế, sẽ không ai cấm bạn đề cập đến khả năng sử dụng thiết bị này để liên lạc bằng giọng nói. Sau đó vào tháng 1, Bell đã bổ sung thêm một cơ chế mới để tạo ra dòng sóng vào dự thảo bằng sáng chế: điện trở thay đổi. Ông muốn kết nối một màng rung, nhận âm thanh, với một tiếp điểm bạch kim, được hạ xuống và nâng lên từ một thùng chứa axit, trong đó có một tiếp điểm cố định khác. Khi tiếp điểm chuyển động chìm sâu hơn, diện tích bề mặt lớn hơn tiếp xúc với axit, làm giảm điện trở đối với dòng điện chạy giữa các tiếp điểm - và ngược lại.
Bản phác thảo của Bell về khái niệm máy phát điện trở biến đổi chất lỏng
Hubbard, biết rằng Gray đang theo sát Bell, đã gửi đơn đăng ký cấp bằng sáng chế hiện tại đến văn phòng cấp bằng sáng chế vào sáng ngày 14 tháng 7 mà không cần chờ xác nhận cuối cùng từ Bell. Và chiều cùng ngày, luật sư của Gray đến mang theo bằng sáng chế của anh. Nó cũng chứa một đề xuất tạo ra dòng sóng sử dụng điện trở biến đổi của chất lỏng. Nó cũng đề cập đến khả năng sử dụng phát minh này cho cả truyền tải điện báo và thoại. Nhưng anh ta đã đến muộn vài giờ để can thiệp vào bằng sáng chế của Bell. Nếu thứ tự đến khác thì sẽ phải có một buổi điều trần ưu tiên kéo dài trước khi bằng sáng chế được cấp. Kết quả là vào ngày 174 tháng 465, Bell đã được cấp bằng sáng chế số XNUMX, “Những cải tiến trong điện báo”, đặt nền tảng cho sự thống trị trong tương lai của hệ thống Bell.
Nhưng câu chuyện đầy kịch tính này không phải là không có sự mỉa mai. Vì vào ngày 14 tháng 1876 năm XNUMX, cả Bell và Gray đều chưa chế tạo được một mẫu điện thoại hoạt động được. Thậm chí chưa có ai thử điều này, ngoại trừ nỗ lực ngắn ngủi của Bell vào tháng XNUMX năm ngoái, trong đó không có sự phản kháng nào có thể thay đổi. Vì vậy, bằng sáng chế không nên được coi là cột mốc quan trọng trong lịch sử công nghệ. Thời điểm quan trọng này trong quá trình phát triển điện thoại với tư cách là một doanh nghiệp kinh doanh không liên quan nhiều đến điện thoại như một thiết bị.
Chỉ sau khi nộp bằng sáng chế, Bell và Watson mới có cơ hội quay trở lại với điện thoại, bất chấp yêu cầu liên tục của Hubbard về việc tiếp tục làm việc trên hệ thống điện báo ghép kênh. Bell và Watson đã dành vài tháng để cố gắng biến ý tưởng về điện trở biến đổi của chất lỏng thành hiện thực và một chiếc điện thoại được chế tạo theo nguyên tắc này đã được sử dụng để truyền đi câu nói nổi tiếng: "Ông Watson, đến đây, tôi muốn gặp ông."
Nhưng các nhà phát minh liên tục gặp vấn đề với độ tin cậy của những máy phát này. Vì vậy Bell và Watson bắt đầu nghiên cứu các máy phát mới sử dụng nguyên lý từ tính mà họ đã thử nghiệm vào mùa hè năm 1875 – sử dụng chuyển động của một màng ngăn trong từ trường để kích thích trực tiếp dòng điện. Ưu điểm là sự đơn giản và độ tin cậy. Điểm bất lợi là cường độ tín hiệu điện thoại thấp là do sự rung động trong không khí do giọng nói của người nói tạo ra. Điều này đã hạn chế khoảng cách hoạt động hiệu quả của máy phát từ tính. Và trong một thiết bị có điện trở thay đổi, giọng nói sẽ điều chỉnh dòng điện do pin tạo ra, dòng điện này có thể mạnh như mong muốn.
Những chiếc nam châm mới hoạt động tốt hơn nhiều so với những chiếc nam châm từ mùa hè năm ngoái, và Gardiner quyết định rằng rốt cuộc có thể có điều gì đó liên quan đến ý tưởng về điện thoại. Trong số các hoạt động khác, ông phục vụ trong Ủy ban Triển lãm Khoa học và Giáo dục Massachusetts cho Triển lãm Centennial sắp tới. Ông đã sử dụng ảnh hưởng của mình để giúp Bell có được một suất tham gia một cuộc triển lãm và cuộc thi nơi các giám khảo đánh giá các phát minh về điện.
Máy phát nam châm Bell/Watson. Một màng kim loại dao động D chuyển động trong từ trường của nam châm H và làm xuất hiện dòng điện trong mạch
Người nhận
Ban giám khảo đến gặp Bell ngay sau khi nghiên cứu điện báo hài hòa của Gray. Anh ta để chúng ở máy thu và đi đến một trong những máy phát nằm cách xa hơn một trăm mét dọc theo phòng trưng bày. Những người đối thoại với Bell đã rất ngạc nhiên khi nghe anh ấy hát và những lời nói phát ra từ một chiếc hộp kim loại nhỏ. Một trong những giám khảo là người Scotland đồng nghiệp của Bell (người sau này được phong là Lãnh chúa Kelvin). Trong niềm hân hoan vui sướng, anh chạy qua hành lang đến gặp Bell để nói rằng anh đã nghe thấy những lời của anh, và sau đó tuyên bố rằng chiếc điện thoại là “điều tuyệt vời nhất mà anh từng thấy ở Mỹ”. Hoàng đế Brazil cũng có mặt, người đầu tiên áp chiếc hộp vào tai, sau đó đứng dậy khỏi ghế và hét lên: "Tôi nghe thấy, tôi nghe thấy!"
Sự quảng bá rộng rãi của Bell tại cuộc triển lãm đã khiến Edison theo đuổi những ý tưởng truyền tải điện thoại trước đây của mình. Anh ta ngay lập tức tấn công vào nhược điểm chính của thiết bị Bell - bộ phát nam châm yếu. Từ các thí nghiệm của mình với bộ tứ, ông biết rằng điện trở của các mảnh than thay đổi khi áp suất thay đổi. Sau nhiều thử nghiệm với các cấu hình khác nhau, ông đã phát triển một máy phát điện trở thay đổi hoạt động theo nguyên lý này. Thay vì một điểm tiếp xúc chuyển động trong chất lỏng, sóng áp suất trong giọng nói của người nói đã nén “nút” carbon, làm thay đổi điện trở của nó và do đó làm thay đổi cường độ dòng điện trong mạch. Điều này đáng tin cậy và dễ thực hiện hơn nhiều so với các máy phát chất lỏng do Bell và Gray nghĩ ra, đồng thời là đóng góp quyết định cho sự thành công lâu dài của điện thoại.
Nhưng Bell vẫn là người đầu tiên chế tạo ra điện thoại, bất chấp những lợi thế rõ ràng về kinh nghiệm và kỹ năng mà đối thủ của ông có được. Anh ấy là người đầu tiên không phải vì anh ấy có cái nhìn sâu sắc mà những người khác chưa đạt được - họ cũng nghĩ đến điện thoại, nhưng họ coi nó không đáng kể so với điện báo cải tiến. Bell là người đầu tiên vì anh ấy thích giọng nói của con người hơn điện báo, đến mức anh ấy đã chống lại mong muốn của các đối tác cho đến khi chứng minh được chức năng của điện thoại của mình.
Thế còn chiếc điện báo hài mà Gray, Edison và Bell đã bỏ ra rất nhiều công sức và suy nghĩ thì sao? Cho đến nay không có gì đã làm việc ra. Việc giữ cho các bộ rung cơ khí ở hai đầu dây thẳng hàng hoàn hảo tỏ ra rất khó khăn và không ai biết cách khuếch đại tín hiệu kết hợp để hoạt động trên khoảng cách xa. Chỉ đến giữa thế kỷ 20, sau khi công nghệ điện bắt đầu bằng sóng vô tuyến cho phép điều chỉnh tần số chính xác và khuếch đại tiếng ồn thấp, ý tưởng xếp chồng nhiều tín hiệu để truyền trên một dây mới trở thành hiện thực.
Tạm biệt Bell
Bất chấp thành công của điện thoại tại triển lãm, Hubbard không quan tâm đến việc xây dựng hệ thống điện thoại. Mùa đông năm sau, anh đề xuất với William Orton, chủ tịch của Western Union, mua tất cả các quyền đối với điện thoại theo bằng sáng chế của Bell với giá 100 đô la mà Orton đã từ chối, bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp giữa việc không thích Hubbard và các kế hoạch điện báo bưu điện, sự tự tin và sự tự tin của anh ta. Công trình của Edison về điện thoại và cả niềm tin rằng điện thoại, so với điện báo, chẳng có ý nghĩa gì. Những nỗ lực khác nhằm bán ý tưởng điện thoại đều thất bại, phần lớn là do lo ngại về chi phí kiện tụng khổng lồ về quyền sáng chế nếu được thương mại hóa. Vì vậy, vào tháng 000 năm 1877, Bell và các cộng sự đã thành lập Công ty Điện thoại Bell để tổ chức dịch vụ điện thoại của riêng họ. Cùng tháng đó, Bell cuối cùng đã kết hôn với Mabel Gardiner tại nhà riêng của gia đình cô, đủ thành công để giành được sự chúc phúc của cha cô.
Alec cùng vợ Mabel và hai đứa con còn sống - hai con trai của ông chết từ khi còn nhỏ (khoảng năm 1885)
Năm sau, Orton thay đổi quan điểm về điện thoại và thành lập công ty riêng của mình, Công ty Điện thoại Nói tiếng Mỹ, hy vọng rằng các bằng sáng chế của Edison, Gray và những người khác sẽ bảo vệ công ty khỏi các cuộc tấn công pháp lý của Bell. Cô ấy trở thành mối đe dọa sinh tử đối với lợi ích của Bell. Western Union có hai lợi thế chính. Thứ nhất, nguồn tài chính lớn. Công ty của Bell cần tiền vì họ cho khách hàng thuê thiết bị và phải mất nhiều tháng mới trả được tiền. Thứ hai, truy cập vào máy phát cải tiến của Edison. Bất cứ ai so sánh máy phát của anh ấy với thiết bị của Bell đều không thể không nhận thấy giọng nói của thiết bị trước rõ ràng và âm lượng tốt hơn. Công ty của Bell không còn lựa chọn nào khác ngoài việc kiện đối thủ cạnh tranh vì vi phạm bằng sáng chế.
Nếu Western Union có quyền rõ ràng đối với máy phát chất lượng cao duy nhất hiện có thì họ sẽ có đòn bẩy mạnh mẽ để đạt được thỏa thuận. Nhưng nhóm của Bell đã tìm ra bằng sáng chế trước đó cho một thiết bị tương tự, do một người Đức di cư lấy được. , và mua nó. Chỉ sau nhiều năm đấu tranh pháp lý, bằng sáng chế của Edison mới được ưu tiên. Nhận thấy thủ tục tố tụng không thành công, vào tháng 1879 năm 55 Western Union đồng ý chuyển giao toàn bộ quyền sáng chế đối với điện thoại, thiết bị và cơ sở thuê bao hiện có (000 người) cho công ty của Bell. Đổi lại, họ chỉ yêu cầu 20% tiền thuê điện thoại trong 17 năm tiếp theo, đồng thời yêu cầu Bell không tham gia kinh doanh điện báo.
Công ty Bell nhanh chóng thay thế các thiết bị của Bell bằng các mẫu cải tiến trước tiên dựa trên bằng sáng chế của Berliner và sau đó là các bằng sáng chế có được từ Western Union. Vào thời điểm vụ kiện tụng kết thúc, công việc chính của Bell là làm chứng trong các vụ kiện tụng về bằng sáng chế, trong đó có rất nhiều vụ kiện tụng. Đến năm 1881 ông đã hoàn toàn nghỉ hưu. Giống như Morse và không giống như Edison, ông không phải là người tạo ra hệ thống. Theodore Vail, một nhà quản lý đầy nghị lực mà Gardiner đã lôi kéo rời khỏi ngành bưu điện, đã nắm quyền kiểm soát công ty và đưa nó lên vị trí thống trị trong nước.
Ban đầu, mạng điện thoại phát triển khá khác so với mạng điện báo. Sau này phát triển nhảy vọt từ trung tâm thương mại này sang trung tâm thương mại khác, bao phủ 150 km mỗi lần, tìm kiếm lượng khách hàng có giá trị tập trung cao nhất và chỉ sau đó bổ sung mạng lưới bằng các kết nối đến các thị trường địa phương nhỏ hơn. Mạng lưới điện thoại phát triển như những tinh thể từ những điểm tăng trưởng nhỏ, từ một số ít khách hàng nằm trong các cụm độc lập ở mỗi thành phố và khu vực lân cận, rồi dần dần, qua nhiều thập kỷ, sáp nhập vào các cấu trúc khu vực và quốc gia.
Có hai trở ngại đối với điện thoại quy mô lớn. Đầu tiên là vấn đề về khoảng cách. Ngay cả với các máy phát có điện trở thay đổi được khuếch đại dựa trên ý tưởng của Edison, phạm vi hoạt động của điện báo và điện thoại vẫn không thể so sánh được. Tín hiệu điện thoại phức tạp hơn dễ bị nhiễu hơn và các đặc tính điện của dòng điện dao động ít được biết đến hơn so với đặc tính điện của dòng điện một chiều được sử dụng trong điện báo.
Thứ hai, có vấn đề về giao tiếp. Điện thoại của Bell là một thiết bị liên lạc một-một; nó có thể kết nối hai điểm qua một sợi dây. Đối với điện báo thì đây không phải là vấn đề. Một văn phòng có thể phục vụ nhiều khách hàng và các tin nhắn có thể dễ dàng được chuyển từ văn phòng trung tâm qua một đường dây khác. Nhưng không có cách nào dễ dàng để truyền tải một cuộc trò chuyện qua điện thoại. Trong lần triển khai điện thoại đầu tiên, người thứ ba và những người tiếp theo chỉ có thể kết nối với hai người đang nói chuyện thông qua cái mà sau này được gọi là “điện thoại ghép nối”. Nghĩa là, nếu tất cả các thiết bị thuê bao được kết nối trên một đường dây thì mỗi thiết bị trong số chúng có thể nói chuyện (hoặc nghe lén) với những thiết bị khác.
Chúng ta sẽ quay lại vấn đề khoảng cách trong thời gian tới. TRONG Chúng ta sẽ đi sâu vào vấn đề kết nối và hậu quả của nó, điều này có tác động đến sự phát triển của rơle.
Đọc gì
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell và cuộc chinh phục cô đơn (1973)
- David A. Hounshell, “Elisha Grey và chiếc điện thoại: Về những bất lợi của việc trở thành chuyên gia,” Công nghệ và Văn hóa (1975).
- Paul Israel, Edison: Một cuộc đời phát minh (1998)
- George B. Prescott, Điện thoại nói, Máy ghi âm nói và những điều mới lạ khác (1878)
Nguồn: www.habr.com
