Голос через океан

XV. ПРОВОДА НАЧИНАЮТ ГОВОРИТЬ

Утром 4 августа 1922 года вся система телефонной связи в Соединённых Штатах и в Канаде на одну минуту была выключена в знак прощания с человеком, который дал ей жизнь и которого в этот момент опускали в могилу на мысе Бретон, в Новой Шотландии, в Канаде.

Телефон, видимо, был последним, так сказать, "несложным", но потрясшим мир изобретением. "Несложным" потому, что его изготовление было под силу любителю, располагавшему весьма ограниченным набором материалов. В те времена толковали, что если бы Белл хоть что-нибудь понимал в электротехнике, он и не пытался бы создать такой нелепый прибор.

Но это и неверно и несправедливо. Белл знал, что делал, хотя и удивился, что достиг результата столь простым способом. Если бы мы попытались перенестись на сотню лет назад и представить, что наш уровень знаний соответствует тому времени, каждый из нас решил бы, что для передачи речи на большие расстояния, если это вообще возможно, требуется очень сложное оборудование.

Человеческая речь - весьма сложный комплекс сигналов, гораздо сложнее, чем обыкновенные точки и тире, используемые в телеграфном коде. Грэхем Белл знал это лучше других, так как был, так же как и отец его и дед, профессором ораторского искусства.

Когда мы говорим, в окружающей среде - воздухе - возникают краткие или продолжительные колебания, так называемые звуковые волны. Частота колебаний этих волн охватывает очень широкий диапазон. Нормальная речь содержит частоты от 50 периодов в секунду, или герц, что соответствует глубокому басу, до 5000 периодов, соответствующих высокому сопрано, - иными словами, человеческий голос охватывает диапазон от единицы до ста или почти семь октав  [37].

Более того, речь не содержит ни одного звука в чистом виде, какой, например, издаёт камертон или струна скрипки. Человеческий голос состоит из комплекса звуков различных частот, одновременное звучание которых придаёт ему индивидуальность, или тембр. Мы узнаём друг друга по голосу, ибо наши уши в состоянии воспринимать и различать все эти частоты так же, как благодаря нервным окончаниям нёба мы различаем вкус бренди, молока или пива. Если бы люди изъяснялись друг с другом посредством "чистых тонов", они давно нашли бы способ обмениваться информацией на расстоянии так же быстро, как мы это делаем теперь. Правда, тогда говорящие не могли бы определить по голосу, с кем они разговаривают.

Любой метод передачи человеческой речи на расстояние требует, чтобы из одной точки в другую без искажений транслировалась довольно широкая полоса частот. К счастью для инженеров связи, мы можем при передаче нормальной человеческой речи понимать друг друга и узнавать голоса, не используя самых нижних и самых верхних частот, ограничивая полосу частот пределами от 200 до 2000 герц   [38].

В том случае, если нам требуется очень точное воспроизведение голоса, что вряд ли необходимо для телефонных разговоров, мы прибегаем к воспроизведению нижних и верхних частот.

Хотя изложенное выше и представляет в настоящее время лишь исторический интерес, всё же стоит отметить, что человеческая речь может быть передана на довольно большое расстояние чисто механическим способом, без применения электричества. Мы уже упоминали о переговорных трубках, которые, хотя и в ограниченном количестве, до сих пор применяются в машинных отделениях судов и ещё кое-где. В восьмидесятых годах в тщетной попытке конкурировать с изобретением Белла на сцену выступил "проволочный телефон". Он иногда встречается и сейчас в виде детской игрушки, но и только. Такой телефон изготовлялся из пары лёгких и тонких диафрагм, соединённых металлическим проводом. Под действием звука диафрагма вибрировала, и речь передавалась по проводу, который не обязательно туго натягивать и можно прокладывать по земле и под водой. Считалось, что передача речи возможна на расстояние до пяти километров, однако практически оно ограничивалось пятьюстами метрами.

Одно время даже делались попытки организовать с помощью этого изобретения постоянную сигнальную систему. Предполагалось, что определённые лица, заинтересованные в каком-нибудь одном деле, будут общаться друг с другом посредством проволочного телефона. В наше время остаётся только удивляться наивности таких предложений.

Примечательно, что само слово "телефон" появилось на свет ещё до рождения Грэхема Белла. Его впервые употребил профессор Уитстон  [39] уже в 1840 году, назвав так приспособление, с помощью которого можно было передавать музыкальные звуки на короткие расстояния, используя деревянные рейки.

В семидесятые годы многие изобретатели делали попытки транслировать человеческую речь с помощью электричества, и вопрос, кто из них будет первенствовать в этом деле, был вопросом времени. Доказательством служит тот факт, что американское бюро патентов получило заявку электротехника Элиши Грэя 1835-1901) на изобретение телефона часом-двумя позже, чем заявку Грэхема Белла. В то же время Белл был первым, кто не только изготовил телефон и запатентовал его как изобретение, но и публично продемонстрировал его практическое применение.

Другие были близки к этому, но их работы не получили известности, и им не удалось успешно их завершить. Таким образом, именно Грэхем Белл получил известность и вошёл в историю, а имена его соперников можно встретить лишь в примечаниях книг по истории телефонии. В соревнованиях на первенство в изобретениях или научных открытиях второго приза не существует.

Грэхем Белл родился в Эдинбурге (Шотландия) в 1847 году; когда два его брата умерли от туберкулёза, а у него были обнаружены признаки этой болезни, семья переехала в Канаду. К этому времени Беллу исполнилось 23 года, а так как умер он в возрасте 75 лет, нет сомнения, что переезд в Канаду благотворно сказался на его здоровье. Сначала он поселился в Брантфорде около Торонто, а затем переехал в Бостон, где стал профессором вокальной физиологии - в те времена так громко назывался учитель, преподающий методику речи, постановку голоса и основы ораторского искусства. В Бостоне в 1875-1876 годах и был изобретён телефон, хотя Белл в тот период работал над совершенно другим изобретением - так называемым "гармоническим телеграфом". Нельзя не обратить внимания на эту идею, так как она в зародыше представляет собой принцип современной многоканальной дальней связи, в частности связи по трансатлантическим телефонным кабелям.

Александр Грэхем Белл в год изобретения им телефона

Белл пытался усовершенствовать метод одновременной посылки нескольких телеграфных сигналов по одному проводу. Для этой цели он в качестве передающего и приёмного устройств использовал наборы металлических вибрирующих "язычков" (пластинок), каждый из которых воспроизводил определённый музыкальный звук. На концах "язычков" Белл сделал контакты, которые при вибрации соединялись или разъединялись с контактами электрической цепи, и пропущенный через передающее устройство электрический ток должен был прерываться. Все сигналы передавались бы одновременно, но каждый принимающий "язычок" воспринимал только свой сигнал, соответствующей частоты, а остальные сигналы игнорировал. Таким образом, сигналы должны были отбираться в соответствии с их частотой, примерно так, как это бывает, когда мы настраиваем современный приёмник на нужную радиостанцию.

Рисунки к патентной заявке Белла.

Прослеживается трансформацмя "гармонического телеграфа"