пятница, 3 марта 2017 г.

3 марта Александр Белл и его телефон

Александр Грэм Белл
Я не видел сначала в телефоне ничего особенного, разве что новую разновидность телеграфа, посредством которого можно передавать известия с одной станции на другую...
Томас Эдисон

Телефон, самое знаменитое из изобретений Белла, сделал его богатым. Но большая часть научных трудов и изобретений Белла была посвящена усовершенствованию средств общения для глухонемых. Он читал лекции и занимался с глухонемыми учениками, многих из которых научил говорить…

семейство Мелвилла Белла
Александр Белл родился ровно 170 лет назад, 3 марта 1847 года, в шотландском городе Эдинбурге. Слово Грэм он добавил к своему имени позже, как знак уважения к другу своей семьи, Александру Грэму. Александр рос в атмосфере музыки и любви к звукам человеческого голоса. Несколько близких родственников Белла, в частности его дед, отец и дядя, были профессиональными риторами. Отец будущего изобретателя, Александр Мелвилл Белл, одино из широко известных знатоков ораторского искусства XIX века, даже опубликовал трактат об искусстве красноречия. Белл-отец ввел в фонетику систему, получившую название «Видимая речь», в которой звуки обозначались письменными символами, так что люди, знакомые с этой системой, могли правильно произносить слова, даже на незнакомом язык, на любом, даже незнакомом, языке. В доме Беллов всегда было шумно (много децибел, как сказали бы современные акустики), особенно когда мать Алека (Eliza GraceSymonds), страдающая развивающейся глухотой, играла на пианино. Поэтому, еще будучи ребенком, Александр ставил опыты, пытаясь научить говорить собаку или изучал муляж черепа человека, пытаясь и его заставить произносить слова.

В возрасте 13 лет Белл окончил Королевскую школу в Эдинбурге. В 14 лет его послали на год в Лондон, где он жил у своего ворчливого деда, Александра Белла ‑ первого, основателя школы ораторского искусства, автора «Изящных отрывков» — книги для глубокомысленного чтения, которую в XIX веке можно было увидеть в любой культурной семье. Дедушка был поражен тем, что он назвал “скандальным отсутствием образования” у внука. Старик Белл открыл мальчику доступ в свою библиотеку и, усердно руководя его чтением, заставил посещать его свои лекции по риторике. Из вечера в вечер старый джентльмен слушал бедного мальчика, пока не остался доволен тем, как он читает «Быть, или не быть?». Через год Александр вернулся в Эдинбург, полный решимости посвятить себя делу деда. Желая как можно скорее стать самостоятельным, он в возрасте 16 лет подал заявление на вакантное место помощника учителя музыки и ораторского искусства школы в Элджине (Elgin, Шотландия), а уже на следующий год получил должность учителя красноречия и музыки в местной Академии Уэстон-Хауз (WestonHouse).

Однажды он обнаружил, что, если во время разговора приложить губы к голове, кости черепа начинают резонировать и оглохший человек начинает слышать. Вернув так матери радости разговорного общения, Белл увлекся акустическими особенностями функционирования голосового аппарата человека и всю дальнейшую жизнь посвятил обучению глухих восприятию устной речи.

В течение следующих лет Александр Грэхем Белл проводил углубленные исследования в области акустики и физики человеческой речи, после чего стал ассистентом своего отца, в то время профессора риторики Лондонского университета. Он работал с таким напряжением, что весной 1870 года оказался на грани полного истощения. К тому же у него были слабые легкие, и оба его брата умерли от туберкулеза. Поэтому его отец решил сменить климат и перевез семью в Брантфорд (Brantford), городок на юго-западе канадской провинции Онтарио. Ещё в Шотландии Белл начал интересоваться возможностью передачи сигнала по каналам электросвязи. В Канаде он продолжил заниматься изобретательством, в частности создал электрическое фортепиано, приспособленное для передачи музыки по проводам.

Белл в Бостонской школе для глухонемых, 1871
(в правом верхнем углу)
Спустя год, уже в одиночку, молодой Белл перебрался в США, где в Бостоне открыл частную школу, в которой, подобно логопеду, ставил произношение глухим и иностранцам, желавшим улучшить свои знания английского языка. Грандиозный успех первых начинаний молодого шотландца был столь ярким и очевидным, что в 1872 году ему без наличия какого-либо диплома предложили сразу место профессора на кафедре физиологии речи медицинского факультета Бостонского университета, где он преподавал вокальную физиологию и дикцию до 1877 года и в течение четырех лет был деканом факультета. Там же он познакомился с одной из своих глухих студенток, двадцатилетней Мэйбел Хаббард, и был ею очарован…

Однажды во время одного из занятий с глухими Белл задумался над прикладной задачей: с помощью чего можно сделать артикуляцию более наглядной? Решение нагрянуло неожиданно: «гармонический телеграф», приводимый в действие силой голоса. Идею создания такого устройства навеяла Беллу прочитанная в оригинале книга очень известного немецкого физика Германа Гельмгольца. Стоит заметить, что немецкий язык давался Беллу с трудом, что как раз наряду с незнанием физики и явилось причиной неправильной интерпретации сути текста. Так, по мнению Белла, Гельмгольц писал о передаче «гласных звуков» по электрическому проводу, но, разумеется, это было далеко от истины, так как ничего подобного физик просто не мог ни сказать, ни отразить на бумаге. Правда это или нет — неважно, интересно другое: сама идея преобразования звуков голоса в электроимпульсы и обратно посредством чувствительной мембраны настолько завладела умом Белла, что он сумел претворить ее в жизнь, создав прибор, отчасти перевернувший быт человека конца XIX века.

Идея — это хорошо, но ее адекватное техническое воплощение — совсем другая задача. Знакомство Белла с электричеством ограничивалось лишь рамками популярной литературы, не более, поэтому если бы какая-то тайная сила не помогла шотландскому специалисту по ораторскому искусству, то, возможно, что сегодня отцом телефона именовался бы кто-то другой, ведь претендентов хватало. Помощь заключалась в том, что, на счастье, небо ниспослало Беллу способного механика Томаса Уотсона (Ватсона), работавшего в магазине электроприборов, — его-то Белл и заразил своей безумной по тому времени идеей. Вспоминая о первом знакомстве с Беллом, Ватсон впоследствии написал: "Однажды, когда я работал, высокий, стройный подвижный человек с бледным лицом, черными бакенбардами и высоким покатым лбом стремительно подошел к моему верстаку, держа в руках какую-то часть аппарата, которая была сделана не так, как ему хотелось. Это был первый образованный человек, с которым я близко познакомился, и многое в нем приводило меня в восторг".

Александр Белл в лаборатории с Томасом Ватсоном
Именно руками «доктора Уотсона» был создан аппарат под названием «телефон», а Белл просто руководил проектом. Поскольку все эксперименты требовали немалых денежных вложений, нужен был спонсор, и он нашелся. Им стал будущий тесть Белла, бостонский банкир и юрист, друг и советник президентов, государственных деятелей и учёных, первый президент Национального географического общества, а так же будущий первый спонсор и будущий тесть Александра Белла - Гардинер Грин Хаббард - дочь которого училась у Белла. Другим состоятельным бостонцем, предложившим средства для организации скромной лаборатории на чердаке своего дома, был адвокат Джордж Сандерс, отец ученика той же школы.

Рассказывают, что однажды ночью Белл приехал в летний дом Хаббардов на острове Нантакет просить руки Мэйбел, ее мать выставила шотландского иммигранта под дождь, солгав, что та не хочет отвечать на его чувства. По всей видимости, Белл сублимировал свое стремление жениться на Мэйбел в великом изобретении, которое сделало бы его богатым, знаменитым и желанным гостем в доме Хаббардов...

Гардинер Грин Хаббард
Молодые и полные сил друзья-энтузиасты местом своих экспериментов и опытов выбрали бостонский дом Белла, в подвале которого оборудовали лабораторию-мастерскую, а на чердаке — своеобразный «приемный пункт». Внизу с приборами возился Ватсон, а вверху с наушником восседал Белл — ждал «звонка» снизу.

Актёр, воплощающий роль Александра Белла
В то время компания Western Union Telegraph искала способ одновременной передачи нескольких телеграмм по одной паре проводов, чтобы избавиться от необходимости прокладки дополнительных телеграфных линий. Компания сотрудничала с Томасом Эдисоном и Элайша Греем (ElishaGrey) и ожидала от них решения своих технических проблем, объявив о большой денежной премии изобретателю, который предложит такой способ. Белл стал работать над этой проблемой, используя свои знания законов акустики. Он задумал установить на передающем пункте несколько камертонов, каждый из которых создавал бы в общей линии ток, пульсирующий со строго определенной частотой. На приемном пункте эти пульсации должны были восприниматься также камертонами, настроенными на соответствующую частоту. Идея захватила его настолько, что он решил во чтобы то ни стало воплотить ее в прибор, хотя его знакомство с электричеством ограничивалось сведениями из популярной литературы. Белл встретился с отцом американской электротехники Джозефом Генри (1797-1878), с которым его познакомил Хаббард, рассказал ему о своей идее и признался в недостатке знаний для ее реализации. «Так возьмите их у меня» – ответил Беллу Генри и бескорыстно сообщил ему много полезного по электрическим схемам и электромагнитам. Белла так тронуло такое внимание, что в течение всей дальнейшей жизни он пытался быть для других тем, кем Генри был для него, говоря, что тем самым он оплачивает старый долг. Камертонами “Гармонического телеграфа”, так Белл назвал свое изобретение, служили стальные пластинки разной длины, жестко закрепленные одним концом, а другим замыкавшие электрическую цепь. Передающий и принимающий аппараты создаваемого Беллом телеграфа находились в разных комнатах. Осмотрев его первый образец в лаборатории Белла, Генри воскликнул: «Ни под каким видом не бросайте начатого!» Кстати, "Гармонический телеграф" не только дал толчок к изобретению телефона, но и был первой реализацией принципа частотного уплотнения сигналов, ныне широко используемого в технике связи.

Первая рабочая модель телефона
(“виселица” в общении между собой ее создателями)
Как и бывает в большинстве подобных случаев, концепция идеи телефона родилась чрезвычайно неожиданно — во время более привычных для того времени опытов по усовершенствованию телеграфа. В апреле 1875 года Белл получил свой первый патент, который был выдан на «многоразовый телеграф», способный посылать сразу два сигнала (одновременно); а уже в июне того же года он вместе со своим другом вплотную занялся исследованием возможности передачи голоса по электрическим проводам. Узнав из книги известного немецкого физика Германа Гельмгольца о возможностях преобразования с помощью чувствительной мембраны звуков голоса в электрический сигнал и наоборот, Белл пришел к идее создания устройства, при помощи которого «станет возможной передача различных звуков, если удастся вызвать колебания тока, соответствующие тем колебаниям плотности воздуха, которые производит данный звук». Белл начал ставить опыты с макетами, в которых мембрана, колеблющаяся под действием звуковых волн, изменяла свойства катушки с железным сердечником, наводя в ее обмотке напряжение звуковой частоты.

Сейчас трудно даже представить, сколько усилий было потрачено Беллом и Ватсоном для того, чтобы добиться хоть какого-нибудь сигнала на приемной стороне столь примитивной конструкции. Необходимых физических знаний тогда еще не было, да и возможности для этого были весьма ограничены. Тем не менее, экспериментаторы, практически методом “тыка”, использовали их все. Это был выбор материала для сердечника катушки, охватывающего ее магнитопровода с гибкой пластиной, прикрепленной центру мембраны, размеров и количества витков катушки и величины постоянного тока смещения в ней. Тогда еще Эдисон не придумал щелочных аккумуляторов, и приходилось делать самостоятельно кислотные по образцу изобретенных в 1859 году французским инженером Планте свинцовых аккумуляторов. Это была интенсивная и опасная для здоровья работа! Потребительские качества первых аппаратов Белла были низкими, поскольку мембрана делалась из бычьего пузыря, и дальность действия аппарата с такой мембраной зависела от погоды (влажности воздуха). Экспериментируя с мембраной, Белл сконструировал аппарат, в котором колеблющаяся от звука мембрана была соединена с иглой, оставляющей след на вращающемся барабане. Получается, что Белл, за два года до Эдисона, изобрел прототип фонографа, но не заметил этого. Всего-то ему нужно было прокрутить барабан с записью и прослушать ее на той же мембране. Но тогда Белл был поглощен только преобразованием звука в электрический сигнал и прошел мимо еще одной грандиозной удачи.

В один из ничего не предвещавших дней (2 июня) аппаратуру Ватсона нечаянно закоротило, свободный конец одной из пластинок на передающей стороне линии приварился к контакту, и стальная пружина, вибрировавшая над самым полюсом магнита, дала электрический ток большой мощности и интенсивности. Ватсон, пытался устранить эту неисправность и при этом нецензурно выражался. Белл, работавший в это время на чердаке с приемными пластинками, уловил пришедший по проводам едва слышный звук ругательств своего механика и понял: самопроизвольно закрепленная на обоих концах пластинка превратилась в своеобразную гибкую мембрану. Она находилась над полюсом магнита и изменяла его магнитный поток. При этом ток, поступающий в линию, изменялся в такт с колебаниями воздуха, вызываемыми бормотанием Ватсона. Вот таким незатейливым образом оформился один из главных постулатов всей телефонии: чтобы обеспечить приемлемую (в плане слышимости, ясности и четкости) связь, необходимо магнит и диафрагму располагать как можно ближе друг к другу.

патент на телефон Александра Белла, 7 марта, 1876
Сформулированная полностью заявка на телефон пришла в Патентное бюро США 14 февраля 1876 года. Ее приняли к рассмотрению и уже спустя три недели, 7 марта, Александр Грэхем Белл получил личное авторское свидетельство № 174465 на свое изобретение. Вообще-то в патенте не был обозначено слово «телефон», а лишь что-то вроде «усовершенствованная модель телеграфа, состоящая из деревянной подставки, слуховой трубки, батареи (резервуара с кислотой) и медных проводов». Однако не это было концептуально важно, главное, что это произошло, Белл сумел осуществить свои начинания. К слову, первую рабочую модель телефона его создатели условно окрестили «виселицей» за форму строения.

Известно уже давно — «первый блин всегда комом», поэтому вскоре после первого релиза аппарата вышел второй, уже более совершенный (работа по отладке и совершенствованию не останавливалась ни на минуту). Именно с помощью него удалось провести первый в мире телефонный разговор. Правда, как бывает в таких случаях, никто ничего не планировал — все получилось случайно.

Копия страниц рабочего дневника Белла
с записями от 10 марта 1876 года
Вечером 10 марта 1876 года группа первооткрывателей работала в обычном ритме: Уотсон возился в подвале, Белл работал на чердаке. Вдруг механик-самоучка неожиданно услышал голос Белла: «Мистер Уотсон, идите наверх, вы мне нужны!» Тот, буквально за долю секунды преодолев расстояние до чердака, влетел туда с криком: «Я слышал каждое слово!» На самом деле фраза, имеющая столь значимое историческое значение, слетела с уст Белла ненароком, но угодила прямо в микрофон. Это случилось по следующей причине: соединяя контакты жидких батарей, изобретатель пролил часть кислоты на свои брюки, поэтому и позвал друга на помощь, только его словесный призыв не полетел через воздух на самый нижний этаж, а угодил прямо в датчик микрофона, благодаря чему Уотсон смог услышать этот зов. По существу, таким незатейливым образом и произошло рождение телефона, который навсегда занял свое достойное место в анналах науки и сердцах людей.


Новая модификация телефона была уже без аккумулятора, но еще обладала существенными недостатками. Например, во время разговора нужно было попеременно приставлять трубку то ко рту, то к уху, чтобы не пропустить ответ. Чтобы не забывать об этом, к аппаратам такой системы крепилось объявление: «Не слушайте ртом, не говорите ухом». Абоненты соединялись напрямую, и для их вызова первоначально использовались специальные свистки. Публичную презентацию аппарата решили провести в Филадельфии на открывавшейся в июне 1876 года Промышленной выставке, посвященной знаменательной дате — 100-летию подписания Декларации Независимости Соединенных Штатов Америки. Сначала никого из гостей изобретение Белла не привлекло, и, если кто-то и подходил к стенду с ним, долго не задерживался. Выставка уже близилась к закономерному концу, когда, наконец, к выставляемому на обозрение аппарату подошел один из VIP-гостей. Им оказался император Бразилии Педро II, до этого посещавший бостонскую школу Белла. Статный высокий гость, видимо, из вежливости к бывшему учителю, приложил к уху своеобразный аналог современного наушника и, услышав голос другого человека — Уотсона, которого не было рядом (он сидел на другом этаже здания), был поражен и только смог вымолвить: «Боже мой! Эта штука умеет разговаривать!» После этого почти все присутствующие на мероприятии, а их было немало, лично проявили желание убедиться в невероятных для того времени возможностях чуда техники. Таким образом, изобретение Белла практически в одночасье стало главной сенсацией выставки. Изобретение привело в восторг не только бразильского монарха, который купил 100 аппаратов, но и английского физика Уильяма Томсона. Уже в октябре 1876 года в Бостоне Белл говорил по телефону с собеседником, находящимся на расстоянии 3200 м от него. Но тогда, после Филадельфийской выставки, история телефона только начиналась. Впереди была жестокая борьба с конкурентами и соревнование с другим знаменитым изобретателем – Томасом Эдисоном.

В начале 1877 года Белл получил второй патент на телефон (патентовалась металлическая мембрана с магнитными свойствами) и предложил фирме Western Union Telegraph купить его за 100 тысяч долларов, надеясь, что вырученная сумма даст ему возможность расплатиться с долгами. Но его предложение не встретило отклика. Тогда 9 июля 1877 года Белл, Ватсон, Хаббард и Сандерс основали в Бостоне собственную фирму BellTelephone. В эту компанию на должность главного специалиста по телефонной технике был приглашен талантливый изобретатель немецкого происхождения Эмиль Берлинер (Emil Berliner) с его патентом на угольный микрофон, выкупленным за $50000. Реализацией этого патента возлагалась надежда на увеличение чувствительности микрофонной трубки телефона. Компания Белла начала производство телефонов, но не продавала их, а сдавала в аренду. Долгое время люди, с удовольствием посещавшие платные лекции Белла, где он рассказывал о «самом чудесном изобретении века», не подозревали о возможностях нового аппарата. Надо сказать, что попытки его предшественников – Филиппа Рейса, Чарльза Пейджа – пробудить интерес к телефону были неудачными. Их изобретения так и остались невостребованными. Модели новинок – прообразов телефона – в лучшем случае считали игрушкой.

В то же время до широкого внедрения рассматриваемой технической «игрушки» было сравнительно далеко. Далее, в 1877 году, произошла забавная ситуация: отец жены Белла и одновременно спонсор проекта Хаббард стал отходить от мыслей о телефоне и даже пытался продать патент на него крупнейшей в то время телеграфной компании Western Union за 100 тыс. долларов, однако та тоже не проявила желания к возможной сделке ввиду показавшейся аналитикам фирмы бесперспективности проекта. Тогда Хаббард и Белл вместе со своими сторонниками (Уотсоном и бостонским финансистом) взяли кредит в банке и 9 июля 1877 г. основали собственную компанию со звучным названием — Bell Laboratories Telephone, достаточно быстро превратив ее в преуспевающий концерн. Год спустя в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, компания представила работу первого телефонного коммутатора.

Александр Грэхем Белл, его жена Мейбл Хаббард и их дочери Элси (слева) и Мариан (1885)
11 июля 1877 Александр Белл и Мейбл Хаббард обвенчались, и молодая чета отплыла в свадебное путешествие, захватив с собой несколько телефонов. Этот круиз сыграл в истории телефона огромную роль. Белл с успехом проводил презентации своего телефона, собиравшие большое количество публики. Как писали английские газеты, "При участии профессора Белла восхитительное телефонное представление было дано самой королеве Виктории и королевской семье. Титулованные особы пели, декламировали и беседовали друг с другом по проводам, прерывая себя вопросами о том, хорошо ли их слышно".

Белл прекрасно понимал перспективы развития телефонии. В 1878 году он писал: «Возможна прокладка кабелей из телефонных проводов под землей или проведение воздушных линий, соединенных с помощью разветвляющихся проводов с частными жилищами, деревенскими домами, магазинами, мастерскими и т. д., причем через главный кабель вся система будет соединяться с центральной станцией». Впрочем, реализация этих идей, послуживших основой для патентов многих других изобретателей, почти не привлекала Белла. Задуманный еще в юности инструмент, прототип современного слухового аппарата, теперь у него был, и он основное время уделял любимому делу – обучению глухих.

Газеты столь восторженно отреагировали на успех телефона в Англии, что компании Вестерн Юнион пришлось изменить свое отношение к изобретению. Теперь изобретателю предложили не 100 тысяч, а 25 миллионов долларов! Но Белл уже не хотел продавать свой патент! Тогда в компании решили, что если электрический телефон изобрел какой-то “учитель для глухих”, то такие специалисты, как Эдисон и Грей, смогут создать аппарат лучше. И в начале 1879 года компания Western Union создала фирму American Speaking Telephone, которая занялась производством телефонов, игнорируя патентное право Белла. Начались судебные тяжбы по приоритету, патентной чистоте и нарушении прав патентообладателей. Не вдаваясь в детали патентных споров, заметим только, что иски Грея к Беллу и компании Bell Telephone к Western Union разрешились в пользу Белла и его компании во многом благодаря скрупулезности записей в рабочих дневниках Белла.

В результате Bell Telephone получила все патенты и сеть на 56 000 абонентов, но при этом стала выплачивать Western Union 20% дохода вплоть до окончания действия патентов Белла (1894). Александр Белл стал очень богатым человеком, и теперь ему сопутствовали слава и всемирная известность. Однако дальнейший грандиозный успех телефонного дела связан с работами партнеров и конкурентов Белла, которому неинтересно было, ничего не делая, получать выгоду от своего изобретения. Большую часть своей 30-процентной доли акций он подарил своей жене Мейбл и 1881 году вышел из телефонного дела.

Война за патенты

Несмотря на быстрое развитие и интенсивный рост компании Белла, ее представителям и, в частности, ему самому, практически сразу после образования пришлось отстаивать права на свое кровное изобретение. Причем споры на тему, кто изобрел телефон, начались намного раньше создания одноименной компании. Дискуссии развернулись спустя не месяцы, недели и дни после подачи Беллом заявки на получение патента на свое устройство, а почти сразу.

Если быть точнее, первый инцидент произошел через два часа после заполнения Беллом необходимых бумаг на получение документов, удостоверяющих единство авторства на предъявленный аппарат. А все это случилось потому, что в тот же день (разница во времени — несколько часов) в то же бюро поступила аналогичная заявка на получение патента от другого изобретателя — конкурента Белла по имени Элиш Грей (родился 2 августа 1835 года в Барнсвилл (шт. Огайо) - умер 21 января 1901 года в Ньютонвилл (шт. Массачусетс)).

Элиш Грей
Он даже не слышал об удачливом опыте коллеги и считал первооткрывателем именно себя, но, как известно, солнце светит только избранным, поэтому места под его лучами хватило не всем, и в этом случае Белл успел выполнить необходимые формальности не намного, но все-таки раньше конкурента.

Конечно, даже сейчас точно ответить на вопрос, кто является истинным «отцом и родоначальником телефона, мягко говоря, тяжело. На самом деле ни у Белла, ни у Грея на момент поступления их заявок на получение патента практической рабочей модели, хотя бы слегка походя щей на современную интерпретацию устройства, не имелось. К тому же, сторонники и соплеменники Грея справедливо высказывали и пропагандировали среди людей мысль о том, что свою первую рабочую модель Белл построил уже после подачи документов, лишь спустя три месяца, когда полностью изучил ряд идей, изложенных в первоначальной заявке Грея. Собственно, так и ознаменовалось начало войны за патенты и рост стремлений к их получению.

Также вплотную к изобретению телефона подошли еще несколько ученых: Рейс, Меуччи и Берлинер. Правда, достичь финишной черты им не удалось по той простой причине, что все внимание они направили на электрическую составляющую проекта, а не менее важная акустическая сторона, по сути, оказалась не у дел. Таким образом, остались два человека: Белл и Грей, между которыми и завязался весь так называемый сыр-бор.

Начавшаяся патентная война не изобиловала оптимистическими настроениями, а наоборот, несла какое то зло. Она потребовала нескольких судебных заседаний и большого количества денег, которые были потрачены обеими сторонами с целью отсудить себе право на авторство и определенную незыблемость. Но в конечном итоге победа досталась Беллу. Однако и это не могло гарантировать в дальнейшем отсутствие конкуренции с чьей-либо стороны.

Вместе с тем развитие телефона не стояло на месте, оно двигалось вперед, рождая все новые и новые патенты. В самом начале 1878 года (в январе) в небольшом городке штата Коннектикут (США) — Нью-Хейвене — заработала первая в своем роде и в то время единственная на весь мир телефонная станция, основоположником проекта построения которой стал венгерский инженер Тивадар Пушкаш (Tivadar Puskás).

Tivadar Puskás. Венгерская памятная монета (1000 форинтов) 2008
Сначала абонентская база состояла из 21 человека, каждый из которых имел специальный логин для вызова и ответа на звонок. Спустя год, когда количество абонентов возросло, стало крайне неудобным и, хуже того, совершенно нецелесообразным использование прежних позывных, в результате чего они были изменены на более удачную кодировку, состоящую из двух букв и пяти цифр, которая очень близка к сегодняшней раскладке. Если уж быть на все 100% честным, то сама необходимость в появлении кодировки при вызове по телефону того или иного абонента была обусловлена прокатившейся по стране эпидемией кори, из-за которой резко повысилось число телефонных обращений за срочной медицинской помощью. Ведь сохранение вместо сочетания знаков фамилий, многие из которых могли быть незнакомы операторам, пагубно бы отразилось на оперативности реагирования медицинских служб.

Изобретение первого телефона с наборным крутящимся диском ознаменовано 1880 годом и принадлежит смекалке и мастерству Алмонда Брауна из Канзаса. В той же окрестности, спустя 10 лет, в 1891 году в строй была введена первая автоматическая станция. Вообще ее появление является итогом маленькой истории: некоего американского бизнесмена сильно беспокоило и даже бесило то, что операторы постоянно связывали его неизвестно с кем, но всегда не с тем, кем надо. Ему, видимо, это надоело, и он нанял инженеров, которые разработали телефонную электростанцию, совершенно не нуждающуюся в операторе.

Белл на открытии дальней линии
из Нью-Йорка в Чикаго, 1892 г.
В 1881 году открываются первые телефонные станции. Коммутация на них велась вручную, с помощью штекеров, которыми ловко управляли «телефонные барышни». В 1882 году Белл стал гражданином США. Уже к началу 1888 года годовая прибыль от проекта составила порядка 1 млн долларов, а выплаченные дивиденды превысили 600 тыс. долларов. Немного заглянув вперед от даты описываемых событий, нужно заметить, что на рубеже второй половины XX века компания Белла помимо производства телефонов занималась практически всеми видами деятельности: начиная с аэрокосмической и заканчивая компьютерной.

Изобретатель телефона Александр Белл предложил в качестве телефонного приветствия использовать слово «Ahoy» из лексикона немецких моряков парусного флота. Позднее Томас Эдисон предложил более традиционное «Hallo» (вариация «Hello»), которое проникло и в русский язык, изменившись на «Алло!». Слово «hello» распространилось на многие другие языки, а в английском вообще стало употребляться вместо «здравствуйте».

В одном из писем своим компаньонам Белл впервые в истории и весьма подробно изложил план создания в большом городе телефонной сети, базирующейся на центральном коммутаторе. В письме он настаивал на том, что в целях рекламы было бы желательно бесплатно установить телефонные аппараты в центральных магазинах города. Это письмо стало первоисточником привычной телефонной лексики, в том числе фразы "Алло, центральная", которая умерла лишь при появлении автоматических телефонных станций.

В 1884 году был проведен первый междугородный телефонный разговор между Бостоном и Нью-Йорком, после чего была образована американская телефонная и телеграфная компания (с марта 1885 ныне знаменитая АТ&Т).В течение следующих 10 лет в США были установлены более 100 тысяч телефонных аппаратов, а через 25 лет их уже насчитывалось более миллиона. Но телефонные дела больше не интересовали Белла. Более того, он так и не установил телефонный аппарат дома, считая, что «…на работе это полезный прибор, но дома он способен превратить семейную жизнь в ад».

Позднее, в 1900 году, в городе Хартфорд штата Коннектикут был установлен первый уличный телефон-автомат, требующий в качестве оплаты за пользование монетки. Четыре года спустя специалисты компании Bell Telephone создали так называемый «французский» телефон, объединяющий в своем функционале приемник и передатчик. Обидно, что ввиду дороговизны это устройство в свое время не получило достойного распространения — трубка нашла свое законное место на рынке только в 1927 году, почти одновременно с появлением первой телефонной линии через Атлантику.

16 октября 1903 года. Александр Белл целует
жену Мейбл внутри тетраэдрической структуры.
7 июля 1908 года. Александр Белл (справа) и его помощники
наблюдают за полетом круглого тетраэдрического змея.
Расставаясь с телефонией, Белл все больше занимался тем, что его интересовало, а интересовало его почти все, например, авиация и гидродинамика. Увлекшись воздухоплаванием, примерно с 1898 года Бел начал эксперименты с коробчатыми воздушными змеями и через 3 года изобрел пирамидального воздушного змея. Состоявший из четырех треугольных сторон, он получился легким, крепким и прочным. И, как пишут в некоторых источниках, мог поднять в воздух человека.


19 февраля 1880 года прославленный шотландец вместе с помощницей Сарой Орр изобрел "Фотофон" (устройство для беспроводной передачи человеческой речи с помощью длинного луча света и селенового приемника). 3 июня того же года при помощи своего нового изобретения Белл передал первое беспроводное телефонное сообщение. На фотофон ученый получил целых четыре патента. Франция наградила его учрежденной еще Наполеоном премией Вольта размером в 50 тысяч франков и произвела в кавалеры ордена Почетного Легиона. На эту премию Белл основал в Вашингтоне Лабораторию имени Вольта и Американскую ассоциацию по содействию обучению речи глухих. Однако у нового изобретения были и недостатки: он не мог защитить передачи от внешних помех, например, от облаков. Белл считал фотофон самым важным своим изобретением. Между тем, прошло много лет, прежде чем значимость этого устройства полностью признали. До развития современной волоконной оптики технология безопасной доставки света препятствовала использованию изобретения Белла. Фотофон Белла стал предшественником современных волоконно-оптических линий связи, по которым на сегодня передается большая часть всего мирового телекоммуникационного трафика.


В конце XIX века многие ученые задумывались о создании металлоискателя для поиска рудоносных жил. Основу прибора придумал немецкий физик Хайнрих Вильхельм Дофе, который изобрел систему индукционного баланса. Ею в свое время заинтересовался и Александр Белл, который развил разработки немецкого ученого. Однако стимулом для появления на свет первого металлоискателя стали весьма трагические события. В 1881 году на железнодорожном вокзале в Вашингтоне выстрелом в спину был ранен 20-ый президент США Джеймс Гарфилд. Пуля застряла в теле, врачи должны были вытащить ее, но не смогли обнаружить. Тогда на помощь медикам пришел 34-летний физик. В считанные дни он создал металлоискатель. Устройство без сбоев работало в лаборатории Белла, но президент лежал на кровати с металлическим каркасом и пружинами. Понятно, что металлоискатель в первую очередь реагировал на них. Белл просил перенести президента на другую кровать, но медики скептически отнеслись к этому. В итоге Джеймс Гарфилд скончался от ран прежде, чем Белл доработал свое изобретение, но оно широко применялось в больницах, пока не появилась медицинская рентгенология. Белл дал полный отчет об опытах с металлоискателем в Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в августе 1882. Белл создал также "Аудиометр" (прибор для определения остроты слуха) и даже изучал электромагнитные явления чувственного восприятия. Он обматывал проволокой свою голову и голову помощника, пытаясь узнать, преодолевают ли мысли разделяющее людей расстояние.

В 1882 году Белл принял американское гражданство, а в 1885 приобрел участок земли на мысе Бретон близ города Баддек (Baddeck) в канадской провинции Новая Шотландия, где он построил дачу Beinn Bhreagh с научно-исследовательскими лабораториями. Здесь Белл продолжал эксперименты в области связи, которые привели к изобретению "Фотофона" – устройства для беспроводной передачи человеческой речи для глухих с помощью длинного луча света и селенового приемника.

Весомое участие Белл принимал и в деятельности Национального географического общества, сначала бывшего частным клубом для элитной группы ученых и богатых покровителей. В 1888 году они решили организовать общество для увеличения и распространения географических знаний National Geographic. Первым президентом этого общества был Хаббард, его преемником с 1897 года – Белл, а первым редактором знаменитого журнала The National Geographic в 1899 году стал зять Белла Гильберт Ховей (Gilbert Hovey).


В завершающих годах XIX века Белла заинтересовало воздухоплавание. Он организовал группу энтузиастов TheBellfamily & National Geographic Society, и в 1903 году они построили летательный аппарат, способный поднять в воздух человека. Спустя 4 года Белл основал фирму AerialExperimentAssociation, в которой совместно с Гленном Кёртисом (Curtiss) и Фредериком Болдуином (Baldwin) разработал систему управления самолетом с помощью подвижных закрылков (элеронов), приводимых в движение стальными тросами. В 1909 году поднялся такой самолет под названием "SilverDraft" (Серебряное копье), а в 2009 в честь юбилея этого события в Канаде была выпущена почтовая марка..

В 1906 году, прочитав статью Уильяма Мэхема, объяснявшую основные принципы водного крыла, Белл загорелся новой идеей. Тогда он почти все время проводил в своем любимом доме в канадском Баддеке вместе с другом и помощником Кейси Болдуином. Впечатленные разработкой итальянца Энрико Форланини, сконструировавшего судно на подводных крыльях, они решили спроектировать и построить собственный корабль такого типа. Он стал предшественником судна HD-4, в 1919 году установившего новый рекорд скорости на воде. В построении лодки применялись принципы аэронавтики. Она развивала скорость до 113 км/ч. Этот рекорд продержался более 20 лет.

Bell HD-4. тестовый прогон 1919
Белла считают изобретателем и гидроплана - самолета с поплавками вместо колес. Он занимался также конструированием быстроходных катеров с гидрокрылом, и в 1919 году одна из его моделей таких катеров установила мировой рекорд скорости - 70 миль в час. Однако, при всех своих достижениях в области передачи голоса, Белл сознавал, что многих людей по-прежнему всю жизнь окружает безмолвие.

Всего Белл опубликовал более 100 статей и получил 30 патентов, в том числе в области записи-воспроизведения звука и на усовершенствование фонографа Эдисона. Фамилия Белл вошла в название широко применяемой логарифмической единицы измерений относительных величин – дециБел. Старейший из престижных вузов Германии Ruprecht-Karls-Universität Heidelbergприсудил ему ученую степень доктора по медицине (1886).

На рисунке автор текста изобразил встречу физика телефонных систем связи П. М. Голубицкого и разведчика межпланетных пространств реактивными приборами К. Э. Циолковского в 1897 году в Калуге в доме Сперанской на Георгиевской улице.
Россия в конце XIX века переживала далеко не самые лучшие времена, однако по развитию телефонной отрасли наша страна не терялась на фоне других. Так, в 1881 году в нескольких городах Российской империи — Санкт-Петербурге, Москве, Риге, Варшаве, Одессе - открылись первые отечественные телефонные станции. Через четыре года русский инженер П. Голубицкий (16 (28) марта 1845, Таруса, ныне Калужской области — 27 января (9 февраля) 1911, там же) разработал и вынес на обозрение кардинально новую схему внутреннего построения телефонной станции — с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции, благодаря чему стало возможным обслуживать несколько тысяч абонентских мест.

Нельзя не отметить занимательный факт: в кабинете императора Александра III телефон появился (был установлен и полностью готов к применению) раньше, чем даже в Овальном кабинете американского президента.

Уже в начале 1913 года сеть телефонных вышек покрывала определенный ареал европейской части страны. В день по самому популярному направлению велось до 200 переговоров. Позже началась Первая мировая война, целая череда революций, что, конечно, сильно затормозило развитие телефонизации страны и резко отодвинуло ее на долгие годы.

Мемориал BellTelephone
памятник Беллу в Брантфорде
Белл доживал жизнь спокойно и в довольстве. Он ни в чем не нуждался и всегда помогал молодым изобретателям, которые обращались к нему за помощью. Пожалуй, единственной причиной возникновения конфликтов в семье Беллов была привычка Александра работать по ночам (его рабочий день заканчивался около 4 часов утра). В своем дневнике Мейбл писала: "Серьезные ссоры между нами были только из-за этого". Но затем она уточнила: "Cамые серьезные из них вспыхивали по утрам, когда нужно было вставать..."

Оглядываясь назад, Белл сказал «Теперь я понимаю, что никогда бы не изобрел телефон, если бы был электротехником. Какой нормальный электрик будет делать то, что пробовал я? Моим преимуществом было то, что целью моих работ всегда было изучение звука».

Учитель и его ученица прожили вместе 45 лет счастливой семейной жизнью. Белл скончался 2 августа 1922 года в своём поместье Бейнн-Брей (Beinn Bhreagh) близ города Баддек (канадская провинция Новая Шотландия). Александр Белл страдал от тяжелой болезни и длительное время был прикован к постели. В тот день он пришел в себя, увидел Мейбл, сидящую около его кровати, и улыбнулся ей. "Не покидай меня", — попросила Мейбл. Легкими пожатиями пальцев он ответил ей: "Никогда". Это было последним безмолвным посланием изобретателя телефона, и Александр Белл мирно отошел в мир иной. Пишут, что тогда, дождливым утром 4 августа, в США и Канаде 13 миллионов телефонных аппаратов всевозможных разновидностейбыли отключены на минуту молчания в честь памяти великого изобретателя.


Нью-Йоркским университетом Белл включен в список самых выдающихся американцев, и в его честь выбита памятная медаль.


В 1976 году международной некоммерческой ассоциацией «Институтом инженеров электротехники и электроники» (IEEE) была учреждена высшая награда этой организации – Золотая медаль имени Александра Грэхема Белла – для награждения за выдающиеся фундаментальные исследования и прикладные разработки в области коммуникаций.

Кстати, национальное географическое общество США создано при участии Белла.

11 июня 2002 года Конгресс США в резолюции № 269 признал, что первенство в изобретении телефона принадлежит итальянцу Антонио Меуччи, который подал заявку на соответствующий патент в 1871 году. Но, тем не менее, для большинства людей Александр Белл остается первопроходцем.


Что касается децибела (дольной единицы бела - единицы логарифмического отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную), то его распространение берёт начало от методов, используемых для количественной оценки потери (ослабления) сигнала в телеграфных и телефонных линиях. Единицей потерь изначально была миля стандартного кабеля (англ. mile of standard cable — m.s.c.). 1 m.s.c. — это отношение мощностей сигнала с частотой 800 Гц на двух концах кабеля длиной в 1 милю (примерно 1,6 км), имеющего распределённое сопротивление 88 Ом (на петлю) и распределённую ёмкость 0,054 мкФ. Такое отношение мощностей, преобразованных в звуковые колебания, было близким к наименьшей различимой средним слушателем разнице двух сигналов по громкости. Однако миля стандартного кабеля была частотно-зависимой, и она не могла быть полноценной единицей отношения мощностей. В 1924 году компания «Белл телефон» получила благоприятный ответ на новое определение единицы среди членов Международного телеграфного союза в Европе: вместо m.s.c. — единица передачи (англ. transmission unit — TU). Единица передачи определялась таким образом, что она была в десять раз больше десятичного логарифма отношения измеренной мощности к исходной мощности. Удобство такого определения было в приблизительном соответствии старой и новой единиц (1 m.s.c. — это примерно 0,9 TU). В 1928 году компания «Белл телефон» переименовала единицу передачи TU в децибел, который стал одной десятой вновь определённой единицы логарифмического отношения мощностей, получившей наименование бел в честь американского учёного Александра Белла. Единица бел используется редко, в то время как децибел получил широкое распространение. В апреле 2003 года Международный комитет мер и весов (МКМВ) рассматривал рекомендацию о включении децибела в Международную систему единиц (СИ), но отказался от этого предложения. Однако децибел признан другими международными организациями, такими как Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Международная организация по стандартизации (ИСО). МЭК позволяет использовать децибел и с силовыми, и с энергетическими величинам, и этой рекомендации следуют многие национальные организации по стандартизации, например Национальный институт стандартов и технологий в США.

Комментариев нет :

Отправить комментарий