Back

140 éves a messzeszóló, avagy mai nevén a telefon

140 évvel ezelőtt, 1876. március 10-én sikerült először egy kis bostoni műhelyben Alexander Graham Bellnek és asszisztensének, Thomas Augustus Watsonnak az a csoda, amit ma már teljesen természetesnek veszünk, hogy két berendezés között elektronikus úton beszédet vigyünk át. Ezzel megszületett a korabeli magyar nevén messzeszólónak nevezett találmány, amit ma telefonnak hívunk. A következőkben erről az igen nevezetes, a hírközlést szinte forradalmasító évfordulóról emlékezünk meg, röviden felelevenítve a találmányhoz vezető utat és a véletlen szerepét a messzeszóló megalkotásában.


A XIX. század közepén az információk nagy távolságra való gyors eljuttatásának az eszköze a távíró volt, s egyre jelentősebb méretű távíró hálózatok hálózták be Amerikát és Európát a hírek továbbítása érdekében. A távíró olyannyira sikeres volt, hogy a feltalálók inkább ennek a továbbfejlesztésén dolgoztak, a beszédátvitel lehetőségének a megteremtése csak néhány szakember fejében ötlött fel, sokszor sikertelenül.

1854-ben egy belga származású francia mérnök és feltaláló, Charles Bourseul megjelentetett egy cikket a "L'Illustration de Paris" hasábjain, melyben a hangátvitel megoldásáról értekezett. Elképzelése az volt, hogy a villamos távíró működéséhez hasonlóan a hangrezgések is átvihetők a távíró vonalon, ha a vonal szaggatása a hangrezgések ütemében történik. Cikkében egy kerek membránról írt, melyre ha rábeszélnek, rezgése egy áramkört szakít meg és zár újra a hanghullámoknak megfelelően. Bourseul azonban nem építette meg készülékét és a gondolatmenetet sem fejlesztette tovább a későbbiekben.

Bourseul javaslatát 1861-ben a német PhillipReiss valósította meg. Reiss egy könnyű hártyára - a korabeli leírások szerint állati dobhártyára - fémlapot ragasztott, s ezt úgy helyezte el, hogy egy kis fémtű hegye könnyedén érintse a fémlapot. A galvánelem egyik sarkát a tűhöz, a másikat pedig a vonalon keresztül a vevőkészülékhez csatlakoztatta. A vonal másik érpárját, a visszavezetést a fémlaphoz kötötte. A vevőkészülék egy elektromágnes volt, amely az adóoldali áramkör szaggatásának megfelelően hol magához vonzott, hol pedig elengedett egy rugalmas acéllemezt. Reiss abban reménykedett, hogy ha az adóoldalon rábeszél a membránra, akkor az a rezgés ritmusában szaggatja az áramkört, s a vevő oldalon lévő elektromágnes ugyanilyen ritmusban rezgeti a vevőoldali membránt. Reiss készüléke a különböző magasságú zenei hangokat jól-rosszul át is vitte, azonban a beszéd átvitelére teljesen alkalmatlan volt. Sokan mégis úgy vélik, hogy a telefon feltalálója PhillipReiss, csak készüléke tökéletlen volt, azonban ez alapvető tévedés. A Bourseul által leírt és Reiss által kivitelezett berendezés elvileg sem lehet alkalmas beszéd átvitelére, hiszen egy időpillanatban csak egyetlen frekvenciát visz át. A beszéd viszont sok frekvencia keveréke, amit ezzel a technikával lehetetlenség továbbítani. Reiss találmánya tehát nem azért nem működött, mert tökéletlen volt, hanem azért, mert az elképzelés elvileg volt hibás.

Nem csoda, hogy Reiss próbálkozásait a távíró elve határozta meg, hiszen mindenki ezzel a találmánnyal volt elfoglalva. 1866-ban sikerült lefektetni Európa és Amerika között az első transzkontinentális kábelt és ez újabb lökést adott a távíró növekvő sikerének. Állandóan kevés volt a rendelkezésre álló összeköttetés, ezért tehát sokan kísérleteztek azzal, hogyan lehetne egyetlen érpáron egyszerre több távírót üzemeltetni.

Ezen a problémán dolgozott 1873-ban szabadidejében egy skót származású fiatalember Bostonban, akit Alexander Graham Bellnek hívtak. A 26 éves, sok minden iránt érdeklődő Bell napközben egy bostoni süketnéma iskolában tanította az emberi szót sosem hallott gyerekeket beszélni, de estéit, éjszakáit a távíró tökéletesítésével töltötte. Bell 1847-ben Edinburgh-ban született, s bár hárman voltak testvérek, nővére is, öccse is nagyon korán meghalt tüdőbajban. Valószínűleg ez is közrejátszott abban, hogy a család 1870-ben kivándorolt Kanadába. Ezzel Bell egyetemi tanulmányai is félbeszakadtak, érdeklődése azonban töretlenül megmaradt minden újdonság iránt. Hogy mégis egy süketnéma iskolában tanított, az sem volt véletlen. Bell családjában a férfiak több generációra visszamenően beszédtanárok voltak, szónokokat képeztek vagy éppen beszédhibák korrigálásával foglalkoztak. Bell apja kidolgozott egy jel-ábécét, a "látható beszéd"-et, melynél a két kéz azt mutatta, hogyan kell az illető betűt kiejteni, milyen alakot kell felvennie a szájnak és hogyan kell elhelyezkednie a nyelvnek. Fiától, Belltől is elvárta, hogy ezt a foglalkozást válassza. Ennek köszönhetően viszont Bell komoly ismeretekkel és tapasztalatokkal rendelkezett a hangképzés és az akusztika területén, aminek később nagy hasznát vette.

Bell tehát nappal tanított, esténként viszont technikai érdekességekkel, elsősorban az elektromosság és a zenei hangok kapcsolatával foglalkozott. Hermann Helmholtz német tudós kutatásai alapján arra keresett megoldást, hogyan lehetne egy távíró vonalon több üzenetet küldeni oly módon, hogy mindegyik távíró más hangmagasságon dolgozik, s így a vevő oldalon lévő rezgőnyelvek csak a saját hangmagasságukon küldött jelre reagálnak. Ahogy a "hangtávíró" munkálatai haladtak előre, úgy Bell egyre inkább éjszaka dolgozott, már csak azért is, hogy a találmányt elzárja a túl kíváncsi szemek elől.

Időközben a fiatal tanár egyre erősebb érzelmi szálakkal kezdett kötődni egyik tanítványa, Mabel Hubbard iránt. A 16 éves lánynak erről nem szólt ugyan semmit, de egyre gyakrabban fordult meg Hubbardék házában, ahol mindig kellemes, baráti légkör fogadta. Ráadásul Mabel apja, Gardiner Hubbard, aki igen jómódú üzletember volt, komolyan érdeklődött a távíró továbbfejlesztése iránt, főként ami annak a kereskedelmi oldalát illette. Azt is pontosan tudta, hogy az olyan cégekkel, mint a Western Union, csak úgy lehet felvenni a versenyt, ha a versenytárs valami új és valóban gazdaságos megoldással tud előrukkolni. Mikor tehát Hubbard meghallotta a "hangtávíró" gondolatát, rögtön támogatni kezdte Bell próbálkozásait. Rávette Bell egy másik tanítványának apját, Thomas Sanderst is arra, hogy járuljon hozzá a hangtávíró fejlesztéséhez. A kettős támogatás lehetővé tette Bell számára, hogy saját műhelyt hozzon létre kísérleteihez, sőt egy igen megbízható és az elektrotechnikában járatos asszisztenst is tudott foglalkoztatni Thomas Watson személyében.

Szükség is volt a segítségre, mert híre járt, hogy a Western Electric jónevű elektromérnöke, Elisha Gray valami hasonló találmányon dolgozik. 1874 végén fej-fej mellett haladtak a távíró továbbfejlesztése terén, s félő volt, hogy a sokkal tapasztaltabb Gray, aki ráadásul jobb anyagi háttérrel is rendelkezett, előbb lesz kész a megoldással. Ráadásul azt is rebesgették, hogy a Western Union által támogatott Thomas Alva Edison is a távíró tökéletesítésébe kezdett. Természetesen mindkét feltalálónak jobbak voltak a körülményei, mint Bellnek, azonban Gray nem rendelkezett tapasztalatokkal a hanghullámok viselkedésében, Edison pedig annyi mindenen dolgozott egyszerre, hogy teljesen véletlenszerű volt, mit fejez be és mit hagy későbbre.

Watson segítségével Bell minden esetre sokkal hatékonyabban tudott előrehaladni és 1875 tavaszán a Szabadalmi Hivatal találmányként bejegyezte a készüléket. Ez azonban nem jelentett többet, mint hogy készül egy ilyen találmány. A munka neheze, a hangtávíró gyakorlatban is használható modelljének elkészítése még hátra volt. Az éjszakák állandó kísérletezéssel, a berendezés finomításával teltek.

Bell gondolata az volt, hogy mind az adó, mind a vevőberendezésbe más-más frekvenciára érzékeny acél rezgőnyelveket épít be, de úgy, hogy minden adóoldali rezgőnyelvnek megvan a párja a vevőoldalon. Elképzelése szerint, ha az adóoldalon megpendít egy adott rezgőnyelvet, akkor a vevőoldalon csak az a rezgőnyelv mozdul meg, amelyik erre a frekvenciára érzékeny. Ilyen módon valóban több jelet is át lehet vinni egyszerre a vonalon, ez tekinthető a mai frekvenciaosztásos rendszerek ősének. Ezen a megoldáson dolgoztak 1875. június 2-án is, amikor a vevőkészülék egyik rezgőnyelve beragadt. Bell az adó mellett várakozott, míg Watson átment a másik szobába, hogy kiszabadítsa a nyelvet. A beszorult acéllapot nehezen tudta kiszabadítani, de mikor sikerült, az nagy pendüléssel ugrott vissza a helyére. Bell meglepetten tapasztalta, hogy az adókészülék nyelve megismételte a hangot, szintén megpendült. Eredetileg ugyan csak a jel átvitelére akarta használni a rezgőnyelvet, de az most magát a hangot vitte át. A kis szobában ekkor ébredt rá a teljesen máson dolgozó két fiatalember, hogy akaratukon kívül sikerült elektromos úton hangot továbbítaniuk.

A kis bostoni műhelyben ez a véletlen megváltozatta az éjszakázások célját. Ettől kezdve ugyanis Bell már alig foglalkozott a hangtávíróval, minden energiájával az elektromos hangátvitel megoldását igyekezett kikísérletezni. Eltökéltsége majdnem meghiúsította a nagy lehetőséget, ugyanis Hubbard egyre élesebben követelte, hogy a pénzt hozó hangtávíróval kellene foglalkoznia és nem a haszontalan szerkezet, a messzeszóló előállításával. Addigra már a Hubbard család előtt is nyilvánvalóak lettek Bell érzelmei leányuk iránt, ezért kétszeresen is fontosnak tartották, hogy a feltaláló mihamarabb megalapozza a jövőjét anyagilag is. Bell azonban már határozottan tudta, mit akar, egyszerűen faképnél hagyta a perlekedő Hubbardot. Felmerült a veszélye, hogy az eddigi barátság félbeszakad, ami persze a további munkát is lehetetlenné tette volna. Ekkor azonban a mindkettejüket megértő Mabel Hubbard lépett közbe és kis idő elteltével olyan jól sikerült a felbőszült férfiembereket megbékítenie, hogy a viszályt hamarosan eljegyzés követte.

A fiatal skót persze ezután is megszállottan dolgozott a messzeszóló gyakorlati megvalósításán. Az emberi fület tanulmányozva ráébredt a dobhártya szerepére, megértette, hogy a beszéd átviteléhez széles frekvenciatartományban kell átvinni a hangokat. Watson pedig türelmesen alakította ki az egyre érdekesebb formájú és alakú szerkezeteket. Kitartó munkájukat 1876. március 10-én koronázta siker: Bell a következő mondatot mondta tagoltan a készülékbe: Mr. Watson, come here, I want you (Mr. Watson, jöjjön át, látni szeretném). Pár pillanat múlva Watson ledobta kezéből a szerszámokat és szinte lélegzetet sem véve kiabálta: Hallom Önt, uram! Érti ? Hallom a szavakat, amit mond!Ez volt az a pillanat, amikor megszületett a messzeszóló, amit ma telefonnak nevezünk.

1876. március 10-én tehát megszólalt az első kezdetleges telefon, de innen még hosszú út vezetett a sikerig. Bell azonban már korábban érezte, hogy az intenzív kísérletezésnek olyan eredménye lesz, amit már érdemes védelemben részesíteni. Amíg segédje, Watson az újabb kísérleteket, próbákat előkészítette, addig ő a telefon szabadalmi leírásán munkálkodott. 1876. február elejére elkészült a szabadalmi beadvány, amit Gardiner Hubbard vitt el Washingtonba, a Szabadalmi Hivatalba. A korabeli dokumentumok szerint a beadványt 1876. február 14-én nyújtotta be Hubbard. Ezzel kapcsolatban érdemes kitérnünk egy széles körben elterjedt adomára, mely a telefon szabadalmi beadványára vonatkozik. Sok helyen olvashatjuk, hogy Elisha Gray mindössze két órával később adta be telefonra vonatkozó szabadalmát, tehát csak ezen a kis különbségen múlott, hogy nem ő lett a telefon feltalálója. Ez azonban így nem igaz.

A hiteles történet rekonstruálásához tudnunk kell, hogy Gray ugyanúgy a távíró tökéletesítésén dolgozott, mint kezdetben Bell, s 1874 elején ő is eljutott a hangtávíró gondolatáig. Gray azt is felismerte, hogy ezzel a módszerrel zenét, sőt talán még beszédet is lehetne továbbítani, de azt is látta, hogy ez nem egyszerű feladat. Emellé járult még az a tény is, hogy a Western Electric számára a távíró hatásfokának a javítása volt a kitűzött cél. Ahogy 1875 nyarán Hubbard egyre erőteljesebben igyekezett meggyőzni Bellt, hogy ne a messzeszólóval, hanem a hangtávíróval foglalkozzon, ugyanebbe a helyzetbe került Elisha Gray is. Ügyvédjével, George Willey-vel és pénzügyi támogatójával, Samuel White-tal hármasban vitatták meg a kérdést, mi legyen az első. Mindketten azt tanácsolták Gray-nek, teljes erejével a sok haszonnal kecsegtető távíróval foglalkozzon, s a pusztán tudományos szempontból érdekes "beszélő távíróval" való bíbelődést hagyja a kísérletezgető tanárra. A mérnök egyetértett a tanáccsal és eszerint cselekedett. Fantáziáját persze továbbra is izgatta az elektromos hangátvitel kérdése, s 1876. február 14-én valóban tett egy bejelentést a Szabadalmi Hivatalban, azonban ez nem szabadalmi beadvány, hanem egy akkoriban még élő szabadalomjogi kuriózum, az úgynevezett óvadékbejelentés volt.

Az óvadékbejelentés(caveat) lényege, hogy a feltaláló egy pontosan még nem körvonalazott találmány létrehozására vonatkozó szándékát jelzi a Hivatal felé. Az óvadékbejelentés a feltalálót ötlete eltulajdonítása ellen védte bizonyos mértékben a tényleges  szabadalom benyújtásáig. Ezzel a védelemmel azonban csak amerikai állampolgár élhetett, ezért Bellnek csak az a lehetősége maradt, hogy kész szabadalmi leírást nyújtson be. Ha tehát ugyanannak a találmánynak az ügyében fordultak mindketten a Szabadalmi Hivatalhoz február 14-én, akkor is több hónapos különbségről van szó, hiszen Bell kész szabadalmi leírást nyújtott be, míg Gray csak óvadékbejelentést tett. Az elsőség kérdése tehát fel sem merült. Ráadásul - éppen a caveat vázlatos jellege miatt – teljes mértékben az sem dönthető el, hogy a Gray által bejelentett elektromuzikális vagy elektroharmonikus szerkezet csak zene átvitelére vagy valóban beszéd átvitelére is alkalmas lett volna.

Bell számára tehát 1876 tavaszán csak az volt a kérdés, hogy elfogadja-e a Hivatal a szabadalmi leírást és bejegyzi-e az új találmányt. Mivel ez március 7-én – három nappal az első ígéretes kísérlet előtt – megtörtént, már teljes erejével a találmány kivitelezésére koncentrálhatott. Mai szemmel nézve bizony furcsa szerkezeteket igyekezett megszólaltatni Bell és Watson, az első modellek a legkevésbé sem hasonlítottak az általunk ismert készülékekre.

A feltaláló és társa egy álló fakeretbe szerelte be a termetes elektromágnest, s rögzítette alatta a különböző rugókat, majd a legkülönbözőbb anyagból készült membránokat. Az első próbálkozások céljaira létrehozott berendezést - a nagy fakeretre utalva - ma is bitófa-telefonnak hívják a technikatörténészek. Bell a lehető legjobb konstrukció kialakítása érdekében hosszasan tanulmányozta az emberi fül szerkezetét, s igyekezett megérteni a dobhártya szerepét a hallás mechanizmusában. Minden bizonnyal ezek a tanulmányok adták az ötletet a feltalálónak, hogy első működő készülékében a membránhoz csatlakozó fémrúd savas vízzel töltött edénybe merüljön, s a membrán mozgása következtében kialakuló ellenállás-változást használja fel a beszédet hordozó elektromos jelek létrehozására. Későbbi kísérleteiben aztán már sikerült kiküszöbölni a készülékből a folyadékkal telt tartályt is és gyenge minőségű, de mégiscsak beszédtovábbításra alkalmas készüléket szerkeszteni. Az első telefonokban még a mikrofon és hallgató sem volt különválasztva, mindkét feladatot ugyanaz a membrán látta el, így a készüléket ide-oda kellett mozgatni a száj és a fül között. A nehézkes használhatóság miatt érthető, hogy az emberek először csak technikai érdekességnek tartották a "beszélni képes szerkezeteket", amikből aztán a századforduló után az egész földgolyót behálózó telefonhálózat kifejlődött, amelyet az internet elterjedéséig a világ legnagyobb automatájaként tartottak számon.