Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение - [18]
Пространство вокруг нас заполнено различными волнами, имеющими механическую или электромагнитную природу. Основными характеристиками этих волн являются: длина волны (расстояние между двумя ее пиками), амплитуда (максимальный размах волны) и частота (количество повторений волны в единицу времени, то есть количество вибраций в секунду).
Люди, занимавшиеся разработкой телеграфа, задавались вопросом, можно ли превратить звук в изменяемый электрический ток и передавать его на большие расстояния по проводам так же, как передаются по металлической проволоке электрические сигналы, в которых зашифрованы символы. Работы по этой теме начались только в середине XIX века. В ходе своих исследований над возможностью изготовления автомата, имитирующего человека, в 1844 году итальянец Инноченцо Манзетти (1826-1877) выдвинул идею «говорящего телеграфа» (см. рисунок 1) и даже взялся за изготовление его прототипа. Источники расходятся во мнениях, удалось ли ему построить и испытать его; до нас дошли лишь смутные описания системы, которая «напрямую передает слова по обычным телеграфным проводам с помощью устройств, более простых, чем современный телеграф.
Музыка передается великолепно, а что касается слов, то самые отчетливые из них хорошо слышны». И только французский инженер Шарль Бурсель (1829-1912) в точности описал, хотя и теоретически, конструкцию, которую считают первой системой электрической передачи звука. В 1854 году Бурсель изложил в журнале «Иллюстрасьон» (в статье «Электрическая передача слов» от 25 августа 1854 года) основной принцип электрической телефонии и предсказал, что в скором времени звук можно будет передавать с помощью электричества:
«Представьте себе, что вы говорите рядом с подвижным диском, достаточно гибким, чтобы не пропустить ни одной вибрации, производимой голосом. Представьте себе, что этот диск последовательно замыкает и размыкает электроцепь. В таком случае можно поставить на большом расстоянии другой такой диск, который будет воспроизводить эти вибрации».
РИС. 2
Как и в телеграфе, система передачи сообщения основывалась на размыкании электрической цепи, в данном случае с помощью движений гибкого диска, упомянутого в тексте. Этот метод получил название «on/off» («вкл/выкл»).
Статья Бурселя была переведена на многие языки и получила широкое распространение. Она стала источником вдохновения для немецкого ученого и изобретателя Иоганна Филиппа Рейса (1834-1874). В 1861 году Рейс представил во Франкфуртском физическом обществе грубо изготовленное устройство, разработанное по принципам, изложенным Бурселем. Оно состояло из «горшка» без дна: на него с одной стороны была натянута мембрана из кишки, по центру которой была прикреплена подпружиненная швейная игла. Колебания, возникающие от вибрации мембраны, передавались на другой конец иглы и замыкали контакт с проводником, связанным с основной линией, питавшейся от батареи. Этот контакт замыкал и размыкал цепь, приводя в действие другую подобную иглу, связанную с катушкой. Игла вибрировала, производя звук. Рейс усовершенствовал эту примитивную модель, изменив материал мембраны и заменив иглу на изогнутый токопроводящий рычаг (см. рисунок 3). Вместо иглы в приемнике он использовал длинную металлическую пластину, которая гораздо эффективнее передавала звук. На самом деле чем более длинной и широкой она была, тем лучше воспринимала звуковые волны, так как больше становилась поверхность, соприкасавшаяся с воздухом. В некоторых моделях использовался деревянный ящик-резонатор.
Такая конструкция могла передавать музыку и определенные звуки, но не человеческую речь. В первые годы своего развития телефония исследовалась в основном на предмет передачи музыки и пения, хотя передача слов была куда важнее для будущего изобретения. Воспроизвести музыкальные звуки получилось практически сразу, но человеческая речь, гораздо более сложно устроенная из-за различной высоты и интенсивности звука, подобным техническим приборам не давалась.
РИС.З
Передатчик: коническая труба (а), мембрана (b), изогнутый рычаг, приводимый в движение мембраной (с, d), регулятор тока (е). Приемник: электромагнит (f), вибрирующая пластина (g), крепление пластины (h), регулировочные винты (i и j).
Райс продолжал работу над своим изобретением вплоть до того, что у него стала получаться передача гласных и некоторых согласных, но качество звуков оставалось очень плохим. Главная проблема этого устройства была проста и в то же время труднопреодолима: метод «вкл/выкл» Бурселя, взятый из телеграфа, не позволял правильно запечатлеть слово, так как оно представляет собой непрерывную меняющуюся волну, а не набор отдельных независимых импульсов. Практическое воспроизведение речи требует, чтобы передатчик поддерживал постоянный контакт с электрическим контуром, изменяя ток в зависимости от акустического давления, которое он регистрирует.
Альтернативное решение, пусть и несовершенное, не заставило себя ждать. В 1857 году американский изобретатель итальянского происхождения Антонио Меуччи (1808-1889) сконструировал примитивный прибор, главным компонентом которого являлся вибрирующий элемент, связанный с электромагнитом. Он изготовил его, чтобы соединить свою лабораторию, расположенную в полуподвале собственного дома в Статен-Айленде (Нью-Йорк), со своей спальней на втором этаже, где лежала его жена-инвалид. Он назвал свое изобретение телектрофоном и представил его публике в 1860 году. Данное событие было отмечено только итальянскими газетами Нью- Йорка и не вызвало особого интереса. Оно произошло за год до первой демонстрации прибора Рейса во Франкфуртском физическом обществе.
