Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение - [20]
Прототип телефона, разработанного Илайшей Греем, воспроизводил звук с достаточно большой громкостью и надежностью, используя для изменения силы тока давление воды, которая выступала в роли передатчика. Его устройство могло воспроизводить разные тона одновременно без искажений, что было невозможно для телефона Рейса. Схема устройства показана на рисунке. Говорящий располагается у рупора передатчика, его голос вызывает вибрацию мембраны, связанную с линией, соединяющей обе станции. Вибрация мембраны воздействует на металлическую иглу: она отходит от ее центра, а другой ее конец погружен в воспринимающее устройство, заполненное водой. Основание этого устройства подсоединено к батарее. Чем больше амплитуда колебаний, тем сильнее сжимается вода, что изменяет ее электрическое сопротивление. На приемной станции ток приводит в действие электромагнит, и таким образом колебания мембраны в передающем устройстве вызывают колебания мембраны в приемном.
Как раз в 1874 году он напряженно работал над двумя фундаментальными изобретениями: «гармоническим телеграфом» (устройством, одновременно отправляющим несколько телеграфных сообщений, используя разную частоту сигнала) и «фоноавтографом», который на основе принципов гармонического телеграфа был призван вернуть слух глухим людям. Разрабатывая данные устройства, Белл получил много знаний, которые впоследствии помогли ему изобрести прибор, сделавший его знаменитым.
«Фоноавтограф» был своего рода «искусственным ухом». Он состоял из мембраны, колебания которой двигали рычаг, рисующий «облик слова» в форме волны на закопченом стекле. Белл считал возможным сделать так, чтобы мембрана изменяла интенсивность электрического поля, следуя «образу» произнесенных слов. Ток должен был передавать слова на другую мембрану. Речь шла не о режиме «вкл/выкл» (бинарное состояние), а о его изменении (континуум возможных состояний). Белл открыл фундаментальный принцип телефонии, основанный на изменяемом сопротивлении, не дожидаясь, пока Грей придет другим путем к тому же результату. Однако у Белла еще несколько лет ушло на то, чтобы понять, как применить эту идею на практике.
Возможность передавать слова электрическим способом превратилась у Белла в навязчивую идею. С подачи пионера электромагнетизма Джозефа Генри, в то время секретаря в престижном Смитсоновском институте, который когда-то работал вместе с Морзе над его телеграфом, Белл понял: ему нужна помощь инженера-электротехника, чтобы выпестовать то, что Генри назвал «ростком великого изобретения». И его сотрудником стал блестящий Томас Уотсон (1854-1934).
В июне 1875 года состоялись испытания гармонического телеграфа. Уотсон должен быть отправлять звук определенного тона, а Белл — принимать его на удаленной станции. Но когда Уотсон привел в действие коммутатор, посылавший звук на приборную панель передатчика, Белл услышал не музыкальную ноту, а шум, производимый самим Уотсоном, двигающим рычаг. Как такое было возможно? Хотя гармонический телеграф работал на принципе замыкания и размыкания тока, вышло так, что в тот момент контактный винт оказался затянут слишком сильно, и ток потек без прерываний. Когда Белл понял суть происходящего, он бросил свой гармонический телеграф и посвятил себя изучению возможностей этого эффекта телефонной связи. Уотсон всего за один день изготовил первый прототип, вставив туда по указанию Белла важнейший элемент — мембрану. И все-таки устройство еще не могло передавать слова, на его выходе получались лишь едва различимые звуки. Оба исследователя поняли, что их ждет долгая экспериментаторская работа.
РИС. 5
Зимой 1875/1876 года Белл пребывал в уверенности: хотя ему еще не удалось сделать прототип своего прибора, который мог бы передавать слова, он может в точности описать его. Патентное бюро в 1870 году отказалось от требования представлять для получения патента работающие модели, поэтому шотландец заполнил патентную заявку, описав свой прибор как «устройство по передаче телеграфным способом звуков голоса и любого другого вида» и отправил своего адвоката в бюро. Это было 14 февраля 1876 года. В то же утро, но на два часа позже, Илайша Грей представил в патентное бюро свою caveat — предварительную заявку, — сообщив об изобретении прибора, который передает человеческий голос с помощью изменения давления в жидком растворе. В марте Беллу и Уотсону удалось изготовить первый прототип (см. рисунок 5), способный передавать слова. Чтобы добиться этого, они применили жидкостной передатчик, формула которого в патенте не упоминалась, так как она не была ни раскрыта, ни даже ясно описана в caveat Грея. Между двумя патентными заявками было в действительности много сходства. Кроме того, главный пункт в заявке Белла — упоминание принципа переменного сопротивления — был кое-как нацарапан на полях, поэтому некоторые считали, что он изменил запрос задним числом. Мембрана в основании воронки заставляла колебаться пруток, погруженный в слабый раствор кислоты, находящийся в металлическом сосуде.
