Pirmojo telefono išradimo istorija ir veikimo principas

Kaip viskas prasidėjo – kelias link balso perdavimo

Kai šiandien lengvai ištraukiame telefoną iš kišenės ir per kelias sekundes paskambiname į kitą žemyno pusę, retai pagalvojame, kokia neįtikėtina technologija tai yra. O ypač – koks ilgas ir vingiuotas kelias nuvestas iki šio išradimo. XIX amžiaus viduryje žmonės dar komunikavo laiškais, kurie keliavo savaites ar net mėnesius. Telegrafas jau leido siųsti žinutes beveik akimirksniu, bet tai buvo tik kodais perduodami simboliai. Mintis, kad galima būtų perduoti tikrą žmogaus balsą per laidus, atrodė beveik fantastika.

Tačiau keletas išradėjų tuo patikėjo. Ir ne tik patikėjo – pradėjo eksperimentuoti. Daugelis žmonių mano, kad telefoną išrado vienas žmogus – Alexander Graham Bell. Tikrovė kur kas sudėtingesnė ir įdomesnė. Tai buvo tikra lenktynių istorija, kurioje dalyvavo keletas talentingų žmonių, o pergalė priklausė ne tik nuo techninio genialumo, bet ir nuo greičio, verslumo, o kartais – tiesiog nuo sėkmės.

Kas iš tikrųjų išrado telefoną – ginčas tęsiasi iki šiol

Oficialiai telefono išradėju laikomas škotų kilmės amerikietis Alexander Graham Bell, kuris 1876 m. kovo 7 d. gavo patentą savo išradimui. Tačiau ši data slepia daug intrigų. Tą pačią dieną, vos kelias valandas vėliau, kitas išradėjas – Elisha Gray – pateikė panašaus įrenginio aprašymą patentų biurui. Kelios valandos nulėmė, kas įeis į istoriją kaip telefono tėvas.

Bet tai dar ne viskas. Italų imigrantas Antonio Meucci dar 1849 metais sukūrė įrenginį, kurį vadino „teletrofono”. Jis net demonstravo savo išradimą, tačiau neturėjo pinigų pilnam patentui gauti ir galėjo įsigyti tik laikinąjį patentą. Kai šis baigėsi 1874 metais, Meucci nebegalėjo jo atnaujinti dėl finansinių sunkumų. Praėjus dvejiems metams, Bell gavo savo patentą.

Dar vienas kandidatas – vokiečių mokslininkas Philipp Reis, kuris 1861 metais sukūrė įrenginį, galintį perduoti garsus. Tačiau jo aparatas veikė nepatikimai ir negalėjo perduoti aiškaus balso – greičiau tai buvo garso perdavimo principas nei veikiantis telefonas.

2002 metais JAV Kongresas pripažino Meucci indėlį į telefono išradimą, bet Bell vis tiek lieka oficialiu išradėju. Tiesa yra ta, kad technologijos retai kada atsiranda dėl vieno žmogaus pastangų – tai visada kelių protų darbas, kuris vyksta beveik tuo pačiu metu skirtingose pasaulio vietose.

Kaip veikė pirmasis Bello telefonas

Pirmasis veikiantis Bello telefonas buvo stebėtinai paprastas pagal šiandienius standartus, bet to meto kontekste – revoliucinis. Pagrindinis principas rėmėsi elektromagnetizmu ir garso bangų keitimu į elektrinius signalus bei atvirkščiai.

Įsivaizduokite paprastą konstrukciją: metalinė membrana (plona plokštelė), prie kurios pritvirtintas elektromagnetas. Kai žmogus kalba į šį įrenginį, garso bangos verčia membraną virpėti. Ši vibruojanti membrana juda šalia elektromagneto. Judėjimas keičia magnetinį lauką, o tai sukuria kintančią elektros srovę laide.

Kitame laido gale – identiškas įrenginys. Ten elektros srovės pokyčiai verčia elektromagnetą keisti savo magnetinį lauką, o tai juda membraną. Vibruojanti membrana sukuria garso bangas – ir štai, jūsų balsas atsikuria kitame laido gale.

Pirmasis sėkmingas Bello žodžiai per telefoną buvo pasakyti 1876 m. kovo 10 d. – vos tris dienas po patento gavimo. Jis kreipėsi į savo asistentą Thomas Watson: „Mr. Watson, come here, I want to see you” (Pone Watson, ateikite čia, noriu jus pamatyti). Watson, buvęs kitame kambaryje, išgirdo šiuos žodžius per įrenginį ir atbėgo – telefono era prasidėjo.

Technologinė evoliucija – nuo membranos iki mikrofono

Nors Bello telefonas veikė, jis turėjo rimtų apribojimų. Signalas buvo silpnas, nuotolis – ribotas, o balsas – ne itin aiškus. Reikėjo šaukti į įrenginį, kad būtų bent kažkas girdima kitoje pusėje. Technologija reikalavo tobulėjimo.

Didžiausias proveržis įvyko, kai Thomas Edison 1877-1878 metais išrado anglies mikrofono principą. Vietoj paprasto elektromagneto, jis naudojo anglies granuliuotą medžiagą. Kai garso bangos spausdavo membraną, ji keisdavo spaudimą anglies granulėms. Tai keisdavo jų elektrinę varžą, o kartu – ir srovės stiprumą. Šis principas buvo daug jautresnis ir leido perduoti gerokai stipresnį signalą.

Ši technologija buvo tokia sėkminga, kad anglies mikrofonai buvo naudojami telefonuose iki pat XX amžiaus pabaigos – daugiau nei šimtą metų! Kai kuriose šalyse juos galima buvo rasti net 1990-aisiais.

Kitas svarbus patobulinimas – indukcijos ritė, kurią sukūrė Bell ir jo komanda. Ji leido sustiprinti signalą ir perduoti jį didesniu atstumu. Be šios technologijos, tarpmiestiniai pokalbiai būtų buvę neįmanomi.

Pirmieji telefonų tinklai ir jų veikimas

Turėti du telefonus, sujungtus vienu laidu, buvo įdomu, bet ne itin praktišku. Tikroji revoliucija prasidėjo, kai pradėta kurti telefonų tinklus. Čia iškilo sudėtinga problema: kaip sujungti šimtus ar tūkstančius telefonų taip, kad bet kuris galėtų paskambinti bet kuriam?

Pirmieji sprendimai buvo gana primityvūs. 1878 metais New Haven mieste, Konektikute, pradėjo veikti pirmoji komercinė telefonų stotis. Joje dirbo operatoriai – dažniausiai moterys, kurios rankiniu būdu jungdavo skambučius. Kai norėjai kam nors paskambinti, pakeldavai ragelį, pasukdavai rankenėlę (tai generuodavo elektros signalą), ir operatorė paklausdavo: „Numeris, prašom?” Tu pasakydavai, su kuo nori kalbėti, o ji fiziškai įkišdavo laidą į reikiamą lizdą komutavimo skydelyje.

Šie komutavimo skydai buvo įspūdingi – didžiulės sienos, pilnos lizdų ir mirguliuojančių lempučių. Operatorės turėjo puikią atmintį ir dažnai pažinodavo žmones pagal balsą. Didžiuosiuose miestuose tokios stotys dirbo 24 valandas per parą, o operatorių darbas buvo laikomas prestižiniu, nors ir labai įtemptų.

Automatinis telefonų komutatorius, kurį 1889 metais išrado Almon Strowger (beje, laidojimo paslaugų verslininkas, kuris įtarė, kad operatorės nukreipia jo klientus konkurentams!), pakeitė viską. Jo sistema leido skambinti tiesiogiai, renkant numerį specialiu disku. Tačiau automatiniai komutatoriai plačiai paplito tik XX amžiaus pradžioje.

Kodėl telefonas tapo masiniu reiškiniu

Šiandien sunku įsivaizduoti, bet pirmaisiais dešimtmečiais telefonas buvo prabangos dalykas. 1880 metais visoje Amerikoje buvo tik apie 50 000 telefonų. Įrengimas kainavo nemažai, o metinė prenumerata galėjo siekti 20-40 dolerių – tai buvo kelių savaičių darbo užmokestis paprastam darbininkui.

Tačiau verslas greitai suprato telefono potencialą. Pirmiausiai jį pradėjo naudoti įmonės, gydytojai, viešbučiai. Galimybė greitai susisiekti su tiekėjais, klientais ar pacientais tapo konkurenciniu pranašumu. Palaipsniui kainos mažėjo, technologija tobulėjo, o tinklai plėtėsi.

Įdomu tai, kad skirtingose šalyse telefonų paplitimas vyko skirtingu greičiu. Skandinavijos šalyse telefonai paplito labai greitai – ten geografija ir išsibarsčiusios gyvenvietės darė telefoną ypač naudingą. Tuo tarpu kai kuriose Europos dalyse žmonės ilgai teikė pirmenybę asmeniniam bendravimui ir laiškams.

Lietuvoje pirmoji telefonų stotis pradėjo veikti Kaune 1892 metais, o Vilniuje – 1894-aisiais. Tai buvo nedidelės stotys, aptarnaujančios tik kelias dešimtis abonentų, daugiausia įstaigas ir turtingesnius gyventojus.

Kaip telefonas pakeitė visuomenę

Telefono poveikis visuomenei buvo gilesnis nei bet kas galėjo numatyti. Tai nebuvo tik naujas komunikacijos įrankis – tai pakeitė pačią bendravimo prigimtį.

Versle telefonas leido koordinuoti veiklą realiuoju laiku. Nebereikėjo siųsti pasiuntinių ar laukti laiškų. Sandoriai galėjo būti sudaromi per kelias minutes, o ne dienas. Tai pagreitino ekonomiką ir leido įmonėms augti ir veikti didesniuose plotuose.

Asmeniniame gyvenime telefonas suteikė saugumo jausmą. Gydytoją galėjai iškviesti akimirksniu. Galėjai pranešti šeimai, kad vėluosi. Galėjai palaikyti ryšį su tolimais giminaičiais. Tai ypač svarbu tapo emigrantų šeimoms – nors tarptautiniai skambučiai ilgai buvo brangūs ir sudėtingi, jau vien galimybė juos atlikti buvo revoliucija.

Įdomu tai, kad telefono atsiradimas sukėlė ir socialinių diskusijų. Kai kurie kritikai tvirtino, kad telefonas skatina paviršutiniškumą – žmonės daugiau šneka, bet mažiau susitinka. Kiti jaudinosi dėl privatumo – kas nors gali paskambinti bet kada ir įsiveržti į tavo namus. Šie argumentai skamba pažįstamai, ar ne? Panašiai šiandien diskutuojame apie išmaniuosius telefonus ir socialines medijas.

Nuo mechanikos iki skaitmeninės eros – technologijos šuolis

Per daugiau nei šimtą metų nuo Bello išradimo, telefono pagrindinis principas išliko tas pats: garso bangų keitimas į elektrinius signalus ir atgal. Tačiau tai, kaip tai daroma, dramatiškai pasikeitė.

Mechaniniai komutatoriai, kurie veikė elektromagnetais ir judančiomis dalimis, pamažu buvo keičiami elektroniniais. 1960-aisiais atsirado pirmieji skaitmeniniai komutatoriai. Vietoj to, kad analoginis signalas keliautų tiesiai per laidus, jis buvo paverčiamas skaičiais, perduodamas ir vėl paverčiamas garsu. Tai leido geresnę kokybę ir patikimumą.

Laidai taip pat evoliucionavo. Pirmieji telefonai naudojo paprastus vario laidus. Vėliau atsirado koaksialiniai kabeliai, galintys perduoti daug daugiau informacijos. O XX amžiaus pabaigoje – optiniai kabeliai, kurie informaciją perduoda šviesos impulsais. Vienas optinis kabelis gali perduoti milijonus pokalbių vienu metu.

Mobilieji telefonai, atsiradę 1980-aisiais, buvo dar vienas revoliucinis žingsnis. Jie panaudojo radijo bangas vietoj laidų, bet pagrindinis principas – balso keitimas į signalus ir atgal – išliko. Tiesa, šiuolaikiniai išmanieji telefonai jau yra maži kompiuteriai, kuriems pokalbiai yra tik viena iš daugelio funkcijų.

Kas liko iš pirmųjų telefonų šiandien

Žvelgiant į šiuolaikinį išmanųjį telefoną, sunku įsivaizduoti jo ryšį su Bello mediniu dėžute ir membrana. Tačiau ryšys yra tiesioginis. Kiekvienas technologinis proveržis rėmėsi ankstesniu – nuo elektromagnetinės indukcijos principo iki skaitmeninio signalo kodavimo.

Kai kurie muziejai iki šiol turi veikiančius senovinius telefonus, ir juos išbandžius suprantama, kokia paprasta, bet geniali buvo ta pirmoji idėja. Jokių baterijų, jokios sudėtingos elektronikos – tik magnetizmas, membrana ir laidai. O vis tiek veikia.

Įdomu tai, kad kai kurie telefono išradimo principai naudojami ir kitose srityse. Mikrofonai, garsiakalbiai, net kai kurie medicininiai prietaisai remiasi panašiais principais – mechaninių virpesių keitimas į elektrinius signalus ir atvirkščiai.

Telefono istorija moko mūsų kelių svarbių dalykų. Pirma, didieji išradimai retai kada atsiranda iš niekur – jie yra daugelio žmonių idėjų ir pastangų rezultatas. Antra, technologija turi būti ne tik išrasta, bet ir padaryta praktiška ir prieinama. Trečia, tikrasis technologijos poveikis dažnai viršija net išradėjų lūkesčius. Bell tikėjosi, kad jo telefonas bus naudingas verslui. Jis negalėjo įsivaizduoti pasaulio, kuriame milijardai žmonių nešiojasi telefonus kišenėse ir naudoja juos ne tik pokalbiam, bet ir fotografavimui, navigacijai, mokėjimams ir begalei kitų dalykų.

Pirmojo telefono istorija primena, kad kiekviena didelė technologija pradeda nuo paprastos idėjos ir pirmųjų, dažnai netobuliųjų, bandymų. O tai, kuo ji tampa vėliau, priklauso nuo to, kaip visuomenė ją priima, tobulina ir integruoja į kasdienį gyvenimą. Tas medinis dėžutė su membrana, per kurį Bell sušuko savo asistentui, buvo ne tik naujas įrenginys – tai buvo naujos eros pradžia.