История науки: солнышко, позвони мне

О воровстве патентов, об одной из главных загадок американской истории науки, о том, как болезни и смерти любимых родственников подталкивали изобретателей продолжать свои изыскания и как работал фотофон (телефон, передающий звук с помощью света), рассказывает сегодняшний выпуск рубрики «История науки».

Вы никогда не думали, что было бы, если бы у Александра Белла было оптоволокно? Скорее всего, вы слышали о нем как о первом изобретателе телефона, однако это неправда. Зато он первым создал совсем другой способ передачи информации, о котором и будет наш сегодняшний рассказ.

Александр Грэм Бэлл, потомок целой династии риторов, специалистов по красноречию и обучению глухих, когда-то начинал свою карьеру как учитель ораторского искусства и музыки. Однако женская половина его семьи не всегда могла оценить способы заработка своих супругов по достоинству: и мать Александра, и его жена были совершенно глухими (причем жена — из-за перенесенной в детстве скарлатины, как и наш знаменитый соотечественник Константин Циолковский). Возможно, это придает поэтическую красоту истории о фотофоне — изобретенном им способе передачи звуковой информации с помощью солнечного света.

Еще во время жизни в родной Шотландии Бэлл заинтересовался передачей звуковых сигналов на расстоянии. После семейной трагедии — смерти двух его братьев от туберкулеза — Бэлл переехал в Канаду. Читая лекции по физиологии речи в Бостонском университете и преподавая в школе для глухих (где он и встретил свою жену), он параллельно экспериментировал со способами передачи музыки и других звуков по проводам, создавая «электрическое фортепиано».

«А как же телефон?» — поинтересуетесь вы. С телефоном история довольно неоднозначная. За десять лет до переезда Бэлла в Америку другой изобретатель-иммигрант, флорентиец (хотя на самом деле в момент его рождения Флоренция принадлежала Французской империи) Антонио Меуччи, бедствовал в Новом Свете, пытаясь запатентовать свой «телектрофон». У него не было ни денег, ни покровителей, но изобретение работало — он даже установил телефонную линию между спальней жены, страдающей артритом, и своей лабораторией, чтобы ей не приходилось спускаться со второго этажа. В 1860 году, уже после смерти жены, он на последние гроши опубликовал заметку о своем изобретении в небольшой нью-йоркской газете на итальянском (английского он так и не выучил), но не смог привлечь финансирования к своим разработкам. По одной из версий, после этого Меуччи продал за скромную плату и обещание сотрудничества работающую модель и всю документацию клерку из «Вестерн Юнион», от которого они и попали в лабораторию, где через какое-то время начал работать Бэлл.

Так или иначе, итальянец продолжил поиски наилучшего технологического воплощения своей идеи. Сначала он делал мембрану из кож животных, упаковывая все детали в картонный корпус, затем перешел на металлический вариант и коробку от мыла… И вот в 1870 году его устройство уже могло передавать звук на расстояние одной мили. В 1871 году он попробовал подать заявку на патент, но снова не смог оплатить весь процесс. В этот момент выяснилось, что в «Вестерн Юнион» была утеряна его работающая модель. Через пять лет он узнает об изобретении Бэлла и начнет судебную тяжбу, но с компанией, начавшей производить телефоны в промышленных масштабах, в те годы ее не затевал только ленивый, и уж точно не едва сводившему концы с концами итальянцу было выиграть дело против гигантской корпорации. Вырвать свой патент из пасти бюрократического левиафана Меуччи удалось лишь в 1887 году, когда срок его уже истек. Еще через два года изобретатель умер в нищете, а о деле все забыли, поскольку в 1893 году истек и патент Бэлла. Лишь в 2002 году Конгресс США постановил, что право первенства все-таки должно принадлежать Меуччи, восстановив историческую справедливость.

Украл Бэлл изобретение невезучего итальянца, наткнулся случайно на его бумаги или сам изобрел телефон, просто на несколько лет позже — эта загадка, пожалуй, вряд ли будет разрешена. Но известно, что он не считал телефон — то, за что его фамилию теперь помнит каждый ребенок — своим главным детищем. Он запатентовал еще много интересных изобретений: свою версию машины для лущения зерна, металлоискателя, фоноавтографа (прообраза диктофона), пирамидального воздушного змея, аэроплан и даже лодку «на подводных крыльях». Но больше всего его увлекала мысль о создании фотофона — устройства, передающего звук с помощью света.

В 1878 году Бэлл познакомился с владельцем массачусетского магазинчика научных инструментов и приборов, Чарльзом Тейтнером, который был изобретателем-самоучкой, гораздо менее образованным, чем проучившийся год в Эдинбургском университете Бэлл. Однако англичанин взял его в помощники, и вместе они продолжили развивать идею о передаче слов лучами света.

«Солнечное» электричество было известно еще до рождения Бэлла, но особенно идея о нем распространилась после 1873 года, когда Уиллоуби Смит обнаружил, что селен вырабатывает электричество в ответ на солнечный свет (забавная деталь: сам элемент селен назван в честь Луны). Именно селеновые детекторы и стали основой прибора Бэлла. Усилителей у него не было, поэтому он придумал систему зеркал и линз, чтобы фокусировать свет (тут становится понятно, какую пользу поискам Бэлла принес опыт Тейтнера, успевшего до их сотрудничества поработать над сборкой телескопов и даже побывавшего в астрономической экспедиции в Новой Зеландии). В одном варианте было большое параболическое зеркало, в фокусе которого на цилиндрической поверхности находились селеновые детекторы, в другом свет фокусировала собирательная линза, направляя его на детекторы, расположенные по кругу.

Зеркало вибрировало под влиянием звука, и лучи отражались от него, из-за чего селен, интенсивность освещения которого колебалась, менял свою электропроводимость.

И вот прибор, в честь которого Бэлл чуть не назвал свою дочь, был наконец сконструирован и улучшен настолько, чтобы преодолевать возникающие помехи: 3 июня 1880 года Бэлл и Тейтнер созвонились, когда один из них стоял на крыше Школы Франклина (в университете Вашингтона), причем дальность передачи составила целых 213 метров.

Фотофон не стал известен и не получил признания, хотя Бэлл гордился этим изобретением больше других. Современники не понимали, какой смысл может иметь прибор, дающий столько помех. Его очень ограниченно применяли военные, а через какое-то время перестали и они. Но каким образом сейчас передается оптический сигнал по линиям связи? Бэллу не хватало оптоволокна, чтобы его задумка стала реальностью еще в конце XIX века. Общение с помощью солнца и зеркал, которое по описанию напоминало скорее спиритический сеанс, чем действующий механизм связи, стало далеким прообразом наших беспроводных и оптоволоконных технологий.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.