Сегодняшнюю жизнь трудно представить без телефона. Практически каждый носит в кармане какой-никакой смартфон, многие не расстаются с гаджетом ни на минуту, а дети и вовсе с трудом могут представить, что еще совсем недавно телефон был совсем не таким портативным и многофункциональным как сейчас. Вчера, 7 марта, телефон отметил свой 145-й день рождения, и в честь 145-летия изобретения телефона сегодня мы вспомним, как менялся сам телефон, и как он менял мир.
Краткая биография Александра Белла
Будущий создатель телефона Александр Белл родился 3 марта 1847 года в Эдинбурге, Шотландия. Рос Александр в семье логопедов и преподавателей красноречия. Учился он вместе с двумя братьями на дому, но так было лишь первое время. В 10 лет Александра Белла отдали в частную школу мистера Макларена, а спустя год – в Эдинбургскую Королевскую Высшую Школу, лучшее учебное заведение в Шотландии на то время. Впрочем, блистательными успехами Александр Белл не отличился, хотя один из его братьев достиг успеха в декламации стихов на античных языках, а спустя некоторое время получил приз за прекрасное знание французского языка.
В 15 лет Александра Белла отправили к деду в Лондон для обучения красноречию и ораторского искусству. В 1864 году он поступил учиться в Эдинбургский университет, а спустя четыре года – в Лондонский Университет. После смерти старшего брата в 1870 году (от туберкулеза) отец Александра Белла оставил карьеру и принял решение вместе с сыном уехать в Канаду, чтобы поправить ухудшающееся после смерти члена семьи здоровье.
По приезду в Новый Свет, отец Александра Мелвилл пытался найти для сына занятие, и в марте 1871 года будущий изобретатель телефона получил предложение о работе в Бостонской школе для глухих. Спустя год Александр Белл отправился работать в Ораторскую Школу Бостонского Университета в качестве профессора «голосовой физиологии и красноречия» – ему было всего 26 лет.
Создание мультиплексного телеграфа
Первый президент Национального географического общества Гардинер Грин Хаббард отметил успехи Александра Белла. Он же настаивал на том, что монополия телеграфной компании Western Union сдерживает прогресс телеграфии. Также он предлагал организовать «Американскую Почтовую Телеграфную Компанию» (United States Postal Telegraph Company). Предприятие строило бы телеграфные линии около почтовых трактов, что удешевило бы стоимость отправки телеграммы в два раза. Гардинер Хаббард рассказал в конгрессе о существующих работах в области мультиплексного телеграфа, при помощи которого появилась бы возможность отправлять несколько телеграфных сообщений одновременно. Он даже придумал историю о том, как Александр Белл, учитель ее дочери, приходил в гости к нему и играл на пианино, используя акустический резонанс. После этого Белл занялся созданием мультиплексного телеграфа.
В 1872 году Western Union купила права на дуплексный телеграф Джозефа Стернса, спустя два года – квадруплексный телеграф Томаса Эдисона, который был в два раза лучше предыдущего. Зимой 1875 года Александр Белл получил патент на свое изобретение в Вашингтоне, однако не получил от него никакой пользы.
Создание телефона
Во время поездки в Вашингтон Александр Белл встретился с физиком Джозефом Генри. Они пообщались на тему передачи звука при помощи электричества. Джозеф Генри рассказал о том, как не смог получить успеха при создании аналогичного прибора, так как его опередил сначала Майкл Фарадей, затем – Сэмюэл Морзе. Физик посоветовал Александру Беллу не публиковать свое изобретение в печати Смитсоновского Института, и подождать, пока не будет готово работающее устройство. «Берись за дело!» – крикнул Джозеф Генри, и это оказало на Белла сильное воздействие.
По возвращению в Бостон Гардинер Хаббард и Томас Сандерс не разделили энтузиазма Белла о создании телефона, и заставили его доработать мультиплексный телеграф. 2 июня 1875 года Александр Белл во время опытов замкнул контакты телеграфного аппарата, и у своего приемника услышал эхо. То же самое повторилось во втором приемнике, что подтвердило теорию передачи звука при помощи электричества.
Первый вариант телефона был создан уже на следующий день сотрудником мастерской Томасом Ватсоном. Первый в истории телефон имел форму виселицы и был назван «горьким разочарованием», так как говорить по нему было практически невозможно – абоненты едва слышали друг друга. Александр Белл за 500 долларов часть прав на телефон уступил Джорджу Брауну, своему соседу, который должен был во время визита в Лондон получить патент на изобретение.
7 марта 1876 года в Вашингтоне был оформлен патент № 174465 на имя Александра Белла. Спустя три дня Белл и Ватсон проводили опыты с жидкостным передатчиком. По легенде, Белл пролил на брюки кислоту из батареи и позвал Ватсона на помощь. Сотрудник мастерской не слышал его, но якобы услышал его крики в телефонном аппарате. После этого он вбежал в комнату и сказал: «Я слышал каждое слово!».
Улучшение телефона и выход на рынок
10 мая того же года Александр Белл продемонстрировал свое изобретение перед Американской Академией Искусств и Наук. 25 мая телефон показали Массачусетскому Технологическому Институту. Оба анонса стали успешными, Александр Белл получил приглашения прочесть лекции в учебных заведениях.
Гардинер Хаббард предложил Беллу поехать на Промышленную Выставку в Филадельфию, которая была посвящена 100-летию образования США. Белл отказался, Хаббард пошел на хитрость и фактически обманным путем затащил его на выставку. Комиссия в тот день объявила, что завершит просмотр изобретений до того, как дойдет до стенда Белла, но ситуацию выправил бразильский император Дон Педру. Он увидел Белла, своего учителя, и тот рассказал ему принцип действия телефона.
Бразильский правитель привлек своими возгласами внимание Уильяма Кельвина. Спустя мгновение весь состав комиссии оказался у стенда Белла. Дон Педру получил телефонную трубку, в которую ему сказали несколько слов, и воскликнул: «Он говорит!». Комиссия еще целый час испытывала телефон Белла, а впоследствии выдала ему золотую медаль.
В ноябре того же года состоялся первый телефонный разговор между Бостоном и Сейлемом. Два города находились на расстоянии 25 километров друг от друга. 3 декабря 1876 года Восточная Железная Дорога представила телеграфные столбы, при помощи которых можно было говорить по телефону на больших расстояниях. В тот же день состоялся телефонный разговор между Бостоном и Северным Конвеем – расстояние увеличилось до 225 километров, но качество связи пока что оставляло желать лучшего. Но это было неважно, так как сигнал передали, и разговор состоялся.
15 января 1877 года представитель Александра Белла, который к тому времени уже был дико популярным, подал новую заявку на патент. Телефон теперь мог работать без батареи, а уже 30 января был выдан документ № 186787. Параллельно похожую конструкцию телефонного аппарата изобрел ученый Эймос Эмерсон Долбеар, и еще долго оспаривал свое первенство в создании революционного устройства.
9 июля того же года была создана телефонная компания. Она получила название Bell Telephone Company of Massachusetts (BTC). Впоследствии она переросла в корпорацию American Telephone and Telegraph Company (AT&T), которая функционирует по сегодняшний день. На биржу выбросили 5 000 акций, и Александру Беллу досталось всего десять из них.
Телефон в конце XIX века
Уже к 1877 году изобретатель Ваден использовал для вызова абонента телеграфный ключ, при помощи которого замыкал цепь звонка. В том же году петербургский завод компании Siemens & Halske изобрел телефонные аппараты с двумя трубками. Одна из них служила для приема звонка, другая – для передачи слов.
Спустя год электротехник Павел Голубицкий использовал в телефоне конденсатор, после чего создал первый в России телефонный аппарат с несколькими постоянными магнитами. Он же в 1885 году создал систему централизованного питания микрофонов телефонных аппаратов.
Великий изобретатель Томас Эдисон в период с 1877 по 1878 год предложил использовать в телефоне угольный порошок вместе аналогичного стержня. Его изобретение получило большую популярность и использовалось едва ли не до начала 1990-х годов.
Русский военный связист, генерал Григорий Игнатьев в 1879-1880 годах создал первую в мире систему одновременного телеграфирования и телефонирования по одному и тому же проводу. Частоты телефонного и телеграфного сигнала разделялись. В 1881 году при помощи его изобретения была осуществлена связь между двумя воинскими частями, расположенными на расстоянии 14,5 километра друг от друга. В 1889 году удалось наладить связь между Москвой и Санкт-Петербургом, а 31 декабря 1898 года была налажена постоянная телефонная связь между двумя столицами.
Телефон в XX веке
Уже к началу XX века телефонные станции обслуживали несколько миллионов человек. Телефон стремительно завоевывал свою аудиторию, и к тому моменту связь можно было осуществлять через оператора. Человек находился на телефонной станции, абоненту приходилось позвонить ему, тогда как специалист соединял абонентов друг с другом.
Все изменилось с изобретением автоматических телефонных станций. В Советском Союзе первая подобная станция появилась в 1926 году, в Ростове-на-Дону. На телефонах поместили дисковые круги с цифрами, благодаря которым абоненты могли связываться друг с другом.
В 1927 году состоялся первый коммерческий телефонный разговор между Лондоном и Нью-Йорком. Для этого использовался проложенный накануне трансатлантический кабель. 14 апреля 1936 года к этому кабелю для связи с Нью-Йорком был подключен Советский Союз. Первый разговор состоялся на французском языке между Народным комиссариатом связи СССР и дежурным телефонно-телеграфной компании Нью-Йорка.
Электретный микрофон
Электретный микрофон, используемый в телефонах, был призван заменить угольный. Принцип его действия заключается в следующем: в зазор конденсаторного микрофона помещается тонкая пленка из гомоэлектрета, или же наносится на одну из обкладок. Это приводит к созданию постоянного заряда конденсатора. Далее мембрана смещается, происходит изменение емкости, а на конденсаторе появляется изменение напряжения, которое соответствует акустическому сигналу.
Гетероэлектретный микрофон действует почти так же, как гомоэлектретный, однако в нем сама пленка служит мембраной. При деформации пленки возникают разноименные заряды, для регистрации которых нужно положить электроды на поверхность пленки. На нее также напыляется тонкий слой металла, например, алюминий, серебро или золото.
Дальнейшее развитие телефонной связи
При дальнейшем развитии телефона и телефонной связи применялись все более новые технологии. Тональный набор или Dual-Tone Multi-Frequency (DTMF) представляет собой двухтональный многочастотный аналоговый сигнал. Его используют для:
Тональный набор по используемой полосе частот соответствует обычной телефонии. Его можно декодировать при помощи ЭВМ с использованием алгоритма Гёрцеля. В СССР тональный набор внедрили с 1961 года, но массово начали использовать с 1980-х годов. Сегодня почти все АТС России могут принимать тональный набор.
В дальнейшем началось использование цифрового сжатия звука для уменьшения объема данных. Среди новейших технологий в телефонии уже используются IP-телефония, ISDN, DSL, сотовая связь и DECT.
Современные телефоны
С конца 1980-х – начала 1990-х годов в мире появились первые радиотелефоны. Они работают при помощи технологии радиосвязи, но сначала на радиостанциях находилась всего одна трубка. В дальнейшем телефоны перешли на стандарт связи с несущей частотой 900 МГц и цифровым кодированием сигнала. Позднее разработали радиотелефоны с частотой сигнала 2,4 ГГц, а сегодня продаются телефоны с частотой 5,8 ГГц. На современные радиотелефоны подключают технологию DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication), которая функционирует на частотах 1880—1900 МГц с модуляцией GMSK. Радиус действия – 50-300 метров.
Радиотелефоны, все же, серьезно уступают сотовым телефонам. Их устройство описал еще в начале XX века ученый и изобретатель Никола Тесла. Компания Motorola первой в мире создала коммерческий мобильный телефонный сервис в США — Мобильная Телефонная Система. Спустя год Bell Laboratories предложила принцип действия сотовой связи. В СССР первый опытный образец мобильного телефона создал Леонид Куприянович. Устройство называлось ЛК-1, его вес составлял три килограмма, и уже к к 1961 году он создал карманный телефон, вес которого не превышал 500 граммов.
В 1973 году был выпущен первый прототип мобильного телефона под названием Motorola DynaTAC. На его передней панели располагалось 12 клавиш – десять цифр и две других. В режиме разговора устройство работало от 35 минут до часа, восемь часов в режиме ожидания, а на зарядку приходилось тратить более 10 часов. В 1984 году была выпущена модель DynaTAC 8000X стоимостью 3 995 долларов. Спустя пять лет выпустили телефон Motorola MicroTAC с откидывающейся крышкой, в которой разместили микрофон.
В СССР в 1991 году начал работать первый оператор сотовой связи «Дельта Телеком». В продажу поступили телефоны Mobira - MD 59 NB2 стоимостью 4 000 долларов, а одна минута разговора стоила один доллар. В течение четырех лет абонентами стали 10 тысяч человек.
С 1992 года в мире начал использоваться стандарт GSM. В Китае в 1995 году впервые в мире заработал стандарт связи CDMA (IS-95). В 1996 году выпущен телефон-раскладушка под названием Motorola StarTAC, тогда же началось производство телефона Siemens S10 с цветным экраном. В 1998 году выпустили телефон Sharp PMC-1 Smart-phone с сенсорным экраном, год спустя телефон Nokia 7110 получил технологию WAP – прародитель мобильного интернета. В 2000 году выпущен телефон Sharp J-SH04 с фотокамерой, тогда же мобильный телефон Siemens SL45 оснастили MP3 плеером и поддержкой карт памяти MMC.
Apple iPhone
В дальнейшие семь лет в мобильных телефонах применялись различные нововведения. Устройства начали получать стандарт EDGE, полифонию, диктофоны, первые OLED-дисплеи. Но настоящую революцию среди мобильных телефонов устроил Стив Джобс и его Apple iPhone.
Первый iPhone был выпущен в 2007 году. Он работал и работает по сей день на операционной системе iOS. В сентябре того же года в Купертино выпустили плеер iPod touch.
10 июня 2008 года был представлен смартфон iPhone 3G, который заметно улучшили в сравнении с первой моделью. Это устройство также начали продавать в России. Год спустя был выпущен телефон iPhone 3GS с 32 Гб памяти и увеличенным ОЗУ.
7 июня 2010 года был представлен iPhone 4, еще год спустя – iPhone 4S. Многие по сей день уверены, что это устройство является лучшим смартфоном, созданным под руководством Стива Джобса, а некоторые называют его лучшим в мире.
С выходом iPhone все производители телефонов переключились на производство своих устройств по аналогии с американским «первопроходцем». Дизайнерские изыски были отодвинуты на второй план, хотя некоторые производители до сих пор эксплуатируют удачные наработки из прошлого (вроде Nokia 3310).
Следующий шаг – за нанотехнологиями и внедрением чипов прямиком в организм человека, эти технологии уже не за горами. Не исключено, что для рождающихся сегодня детей привычные нам смартфоны будут в недалеком будущем чем-то диковинным, чем для нас являлся аппарат времен Александра Белла.
Фото: из открытых источников