Американские ученые и изобретатели - Митчел Уилсон

Алек Белл рос в Эдинбурге в атмосфере музыки и любви к звукам человеческого голоса. В доме Беллов было всегда шумно. Когда Алеку исполнилось четырнадцать лет, его послали на год в Лондон, где он жил у своего ворчливого деда, Александра Белла-первого, основателя школы ораторского искусства, автора «Изящных отрывков», — книги для глубокомысленного чтения, которую в XIX веке можно было найти на столе в гостиной в любом мало-мальски культурном доме.

Дедушка был поражен тем, что он назвал «скандальным отсутствием образования» у внука. Старик Белл открыл мальчику доступ в свою библиотеку, усердно руководя его чтением, и заставил посещать свои лекции по риторике. Из вечера в вечер старый джентльмен стоял и слушал бледного мальчика, пока не остался доволен тем, как он читает «Быть или не быть».

Через год Алек вернулся в Эдинбург, посвятить себя делу деда. Желая как можно скорее стать самостоятельным, он в возрасте 16 лет подал заявление на вакантное место помощника учителя музыки и ораторского искусства школы в Элджине. Уже на следующий год он стал преподавателем Академии Уэстон-Хаус.

В течение следующих десяти лет Александр Грэхем Белл проводил углубленную исследовательскую работу в области акустики и физики человеческой речи. Оба брата Алека умерли, и Белл стал ассистентом своего отца, в то время профессора риторики Лондонского университета Александр Грэхем Белл работал с таким напряжением, что весной 1870 года был на грани полного истощения. Его отец, бросив свою деятельность, повез сына в Канаду, чтобы восстановить его подорванные силы.

Осенью этого же года Мелвиллу Беллу предложили кафедру в Бостоне, но он не смог принять этого предложения, так как уже раньше дал согласие преподавать в Канаде. Вместо себя он рекомендовал сына. Осенью 1871 года Александр Белл приступил к работе в Бостонской школе для глухонемых.

То был Бостон мистера Лонгфелло[10], Эмерсона[11] и госпожи Джул Уорд Хоу[12]. Элегантного молодого человека из лондонских интеллектуальных кругов приняли так, что он чувствовал себя как дома. Внешне он был воплощением модного тогда романтического литературного героя: высокий, стройный, очень бледный, с черными выразительными глазами, отличавшийся резкой сменой настроения: от бурного веселья к отчаянию.

Кроме преподавания в школе, Александр Грэхем Белл, член Лондонского филологического общества, давал частные уроки исправления заикания и других дефектов речи и практического обучения системе «Видимой речи».

Несмотря на все это, он еще находил время, чтобы работать над проблемой, за решение которой компания «Вестерн Юнион» обещала изобретателю целое состояние, — одновременной передачей нескольких телеграмм по одному проводу. Такое изобретение позволило бы значительно увеличить количество передаваемых телеграмм без прокладки дополнительных линий.

Белл приступил к решению этой проблемы, руководствуясь своим знанием законов акустики.

Белл знал, что если взять какую-нибудь музыкальную ноту около нескольких камертонов, вибрировать начнет только тот камертон, который настроен на эту ноту. Он рассуждал так: если послать электрический ток, вибрирующий с частотой музыкальной ноты, по проводу, электромагнитный камертон, настроенный на эту ноту, отзовется, то есть начнет вибрировать. Если же послать несколько «электронот» по одному и тому же проводу одновременно, то на приемном устройстве сигналы будут сортироваться, и каждый отдельный камертон будет вибрировать при сигнале определенной частоты. По музыкальному телеграфу, задуманному Беллом, одновременно можно было передавать семь телеграмм, по числу музыкальных нот.

Белл-изобретатель

За короткое время Белл сумел заинтересовать в своем изобретении нескольких богатых бостонцев из числа тех людей, с которыми ему приходилось встречаться по работе в школе для глухих. Среди них был и преуспевающий адвокат Гардинер Грин Хаббард. Его дочь Мейбл потеряла слух в результате перенесенной в детстве скарлатины. Белл и Мейбл полюбили друг друга; однако, как утверждает молва, Мейбл никогда не была ученицей Белла.

Кроме работы над музыкальным телеграфом, Белл также искал способ продемонстрировать глухим артикуляцию звуков речи. Он ставил опыты с аппаратом, в котором мембрана, колеблющаяся от звуков речи, передавала колебания на иглу, которая записывала их на вращающемся барабане. Чтобы расширить свои знания о колеблющихся мембранах, Белл проработал год в Массачузетском отоларингологическом госпитале, ставя различные эксперименты по изучению человеческого слуха. Постепенно к нему пришла идея телефона, при помощи которого «станет возможной передача различных звуков, если только удастся вызвать колебания интенсивности электрического тока, соответствующие тем колебаниям в плотности воздуха, которые производят данный звук».

В существующей науке об электричестве ничто не могло служить Беллу отправным пунктом. Мозес Г. Фармер, известный электрик-изобретатель того времени, целую неделю не спал по ночам, злясь на себя, когда прочел об изобретении телефона. «Если бы Белл был чуть-чуть более сведущ в электричестве, он никогда бы не изобрел телефона», — твердил он со злостью. Но Фармер ошибался. Для изобретения телефона одних познаний в электричестве было мало. Только специалист по акустике мог справиться с этой задачей.

Помощником Белла, который в первые годы делал для него все аппараты, был юный житель Бостона Томас А. Ватсон. Ватсон писал о Белле: «Однажды, когда я работал, высокий, стройный, подвижный человек с бледным лицом, черными бакенбардами и высоким покатым лбом стремительно подошел к моему верстаку, держа в руках какую-то часть аппарата, которая… была сделана не так, как ему хотелось.

Это был первый образованный человек, с которым я близко познакомился, и многие его черты приводили меня в восторг».

В 1875 году у Белла были расписаны все 24 часа в сутки: преподавание глухим детям, лекции для учителей о системе «Видимой речи», созданной его отцом, работа по усовершенствованию «музыкального телеграфа» и поездки в Кембридж к Мейбл Хаббард, отцу которой ухаживание молодого человека нравилось куда меньше, чем его замыслы. Из всех проектов, над которыми работал в то время Белл, телефон, казалось, имел наименьшие шансы на успех. Однако именно этот проект был осуществлен в первую очередь.

Ровно за год до успешной демонстрации на Выставке Столетия, в жаркий июньский полдень 1875 года, Белл благодаря чистой случайности нашел способ сконструировать телефон. Он и Ватсон работали над музыкальным телеграфом. Приемное и передающее устройства помещались в двух разных комнатах. Оба аппарата состояли из множества металлических, похожих на пружины, пластинок, укрепленных только с одного конца. Пластинки были различной длины, так что каждая начинала вибрировать при определенной музыкальной ноте. Ватсон, возившийся у передающего устройства, никак не мог высвободить второй конец одной из пружин, застрявшей в какой-то щели. Пытаясь высвободить пружину, он то и дело прикасался к остальным пластинкам, которые при этом издавали дребезжащие звуки. Хотя экспериментаторы полагали, что линия не работает, тонкий слух Белла уловил слабое дребезжание в приемном устройстве. Он тут же догадался, что произошло, и стремглав бросился в комнату к Ватсону.

— Что вы сейчас делали? — закричал он. — Ничего не меняйте!

Ватсон стал было объяснять, в чем дело, но Белл взволнованно перебил его, сказав, что они сейчас открыли то, что все время искали. Застрявшая пластинка работала как примитивная диафрагма. В опыте Белла и Ватсона свободный конец пластинки просто замыкал и размыкал электрическую цепь. Теперь вместо этого легкие колебания пластинки индуцировали электромагнитные колебания в электромагните, расположенном рядом с пластинкой. В этом заключалась разница между телефоном и всеми другими телеграфными устройствами, существовавшими до него. Телеграф передавал строго определенные импульсы электрического тока, обладающие одной и той же интенсивностью, или силой тока, хотя сигнал «тире» был продолжительнее сигнала «точка». Для телефона необходим был непрерывный электрический ток, сила которого менялась бы в точном соответствии с колебаниями звуковых волн в воздухе.

Электрик мог бы прекрасно разобраться во всех подробностях поведения электрической цепи, но только специалист-акустик сумел бы определить, каким должен быть непрерывно меняющийся ток, необходимый для телефонной связи.

В тот вечер Белл дал Ватсону задание изготовить первый электрический говорящий телефон: небольшую мембрану из барабанной кожи, центр которой прикреплялся к одной из пружин. Для концентрации звука над мембраной был прикреплен маленький сигнальный рожок. Ватсон быстро собрал аппарат, следуя инструкциям Белла. Телефон работал, хотя звуки были еле слышны.