Александр Грейам Белл получил широкую известность, как изобретатель телефона. Он был первым, кому удалось передать человеческий голос при помощи электрического тока. Однако, наследие этого выдающегося человека выходит далеко за рамки его невероятных изобретений в сфере технологий связи.
Дед изобретателя (которого также звали Александр Белл) был актёром театра и профессором ораторского искусства, а также увлекался фотографией. Полагают, что именно он стал прообразом профессора Генри Хиггинса – персонажа из пьесы «Пигмалион», написанной драматургом Бернардом Шоу.
Александр Мелвилл Белл, отец Алека, был экспертом в сфере механики речи и работал голосовым тренером, помогая людям с нарушениями речи. Мать Алека была искусной художницей, а также – несмотря на свою сильную глухоту – прекрасно играла на фортепиано; именно от неё Александр унаследовал сильную любовь к музыке – он мог сыграть всё, что улавливал на слух, прекрасно различая все вариации высоты звука и тональности.
Александр Белл или просто Алек (как его называли в семье) родился 3 марта 1847 года в городе Эдинбург, Шотландия, и с юных лет был очарован миром звуков. Возможно, причиной этого было то, что два поколения его предков были логопедами (как сказали бы сегодня).
Ещё будучи подростком, средний из трех сыновей Беллов, молодой Александр, изобрёл «говорящую машину». Она настолько естественно имитировала голос плачущего ребёнка, кричащего слово «мама», что это даже доставляло дискомфорт соседям. «Говорящая машина» была лишь одним из нескольких творений молодого Александра: ещё в юности по просьбе оператора мельницы он разработал машину, которая удаляла шелуху с зёрен.
Отец Алека поощрял интерес юноши к учёбе и экспериментам в сфере электричества, включая телеграфные технологии. Алек обожал изучать теорию, делая практические эксперименты, в процессе которых он периодически делал открытия.
После окончания учёбы в Эдинбургском и Лондонском университетах Белл стал ассистентом своего отца. Он учил глухих разговаривать, используя отцовскую систему «видимой речи» (иллюстрации положений губ и языка для систематизации речи). В Лондоне Белл изучал эксперименты врача и физика Германа Людвига фон Гельмгольца с камертонами и магнитами для создания сложных звуков, а также проводил научные исследования резонанса или вибрации рта в процессе разговора.
Но в это время в семье Белл случилась трагедия: оба брата Александра умерли от туберкулёза – опасного заболевания лёгких, которое в то время было эндемическим в промышленных городах Великобритании, где воздух был наполнен дымом и копотью.
Сам Александр, по всей видимости, заразился лёгкой формой так называемой «белой чумы», поэтому в 1870 году родители убедили его пересечь вместе с ними Атлантический океан и поселиться в более здоровом климате Канады, в процветающем городке Брантфорд, провинция Онтарио. Их дом теперь является Национальным историческим памятником и известен как Усадьба семьи Белл.
К 1871 году здоровье Белла улучшилось настолько, что он смог перебраться в Бостон, штат Массачусетс (США), где стал преподавать чтение по губам и устную речь в Бостонской школе для глухих Сары Фуллер. Эта работа укрепила его жизненную приверженность к интересам сообщества слабослышащих. Он также стал профессором и президентом Школы Кларка для глухих (ныне – Школа Кларка по тренировке слуха и речи), основанной в 1872 году в Нортгемптоне, штат Массачусетс, стал профессором голоса и речи в Бостонском университете в 1873 году и был инициатором проведения съездов учителей, работающих с глухими людьми.
На протяжении всей своей жизни Белл продолжал обучать глухих и основал Американскую ассоциацию содействия обучению глухих речи, которая впоследствии была преобразована в Ассоциацию Александра Грейама Белла для помощи глухим и слабослышащим. Он также выступал в роли домашнего учителя и наставника частных студентов, среди которых была, в частности, Хелен Келлер (1880–1968): именно он поспособствовал её знакомству с учительницей Энни Салливан.
Изобретение телефона
С 1873 по 1876 год Белл проводил дни, обучая слабослышащих детей, а вечерами экспериментировал со звуком. Денежные средства на проведение своих научных экспериментов Белл получал от отцов двух своих учеников. Одним из этих людей был патентный юрист Гардинер Грин Хаббард, который также являлся основателем Института Кларка; его дочь Мейбл станет женой Александра Грейама Белла в 1877 году.
Это было время массового интереса к технологиям связи, когда многие и многие изобретатели стремились создать «электрический телефон для передачи человеческой речи на расстояние». Белл имел в этом плане огромное и серьёзное преимущество: он прекрасно разбирался в физиологии речи и слуха человека.
Летом 1974 года, стремясь помочь глухим детям, Белл экспериментировал с человеческим ухом и прилегающими к нему косточками, а также с такими материалами, как магниты и дымчатое стекло. Именно тогда Александр разработал теорию телефона: он предположил, что можно заставить электрический ток изменять свою силу так же, как изменяется давление воздуха во время рождения звука.
В том же году Белл изобрёл телеграф, который мог одновременно отправлять несколько сообщений по одному проводу, а также телефонно-телеграфный приёмник. Белл выдвигал идеи, а бостонский механик Томас Уотсон создавал оборудование. Используя настроенные язычки и магниты, чтобы заставить и приёмник, и передатчик работать вместе, 2 июня 1875 года они передали музыкальную ноту. Телефонный приёмник и передатчик Белла имели идентичную конструкцию: тонкий диск, размещённый перед электромагнитом (магнитом, созданным электрическим током).
14 февраля 1876 года будущий тесть Белла, Гардинер Хаббард, подал заявку на получение патента или же документ, гарантирующий человеку право создавать и продавать своё изобретение на протяжении определённого количества лет. Точный час подачи заявки не был зафиксирован, однако в тот же день Элиша Грей (1835–1901) подал предварительную заявку (документ о намерении) на изобретение телефона. 7 марта Патентное ведомство США выдало Александру Беллу патент на «электрический телефон с переговорным устройством». Это был самый ценный из когда-либо выданных патентов. Он открыл новую эру в технологиях связи.
Белл продолжил свои эксперименты по совершенствованию качества телефона. 10 марта 1876 года Белл случайно передал первую фразу: «Уотсон, иди сюда! Ты мне нужен!». Спустя два месяца на съезде Американской академии искусств и наук в Бостоне состоялась первая публичная демонстрация изобретения. Ещё через месяц стенд Белла на Всемирной выставке в Филадельфии вызвал огромный ажиотаж. Император Бразилии, дон Педру, (1825–1891) заказал для своей страны сто телефонов. Телефон, которому в официальном каталоге выставки было посвящено всего восемнадцать слов, неожиданно стал «звёздным» экспонатом и центром всеобщего внимания.
Формирование индустрии
Многочисленные повторные демонстрации изобретения окончательно развеяли сомнения общественности. 9 октября 1876 состоялся первый двусторонний разговор по телефону вне пределов лаборатории – связь была установлена между Бостоном и Кембриджем, штат Массачусетс, а вели разговор Белл и Уотсон.
В 1877 году был установлен первый телефон в частном доме; в том же году состоялся разговор между Бостоном и Нью-Йорком с использованием телеграфной линии. Затем появился первый коммутатор (центральный аппарат, используемый для соединения различных телефонных линий между собой), изобретённый Э.Т. Холмсом в Бостоне, который помог создать систему охранной сигнализации, к которой было подключено пять банков. А позже была создана первая организация, превратившая телефон в коммерческое предприятие – Bell Telephone Company. В 1877 году Белл также презентовал телефон в Англии и Франции, где он проводил свой медовый месяц.
Первый коммерческий коммутатор был установлен в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в 1878 году – в том же году, когда была основана компания Белла под названием New England Telephone Company. Чарльз Скрибнер усовершенствовал коммутатор, сделав более пятисот изобретений. Томас Корниш, электрик из Филадельфии, создал коммутатор для восьми клиентов и в 1878 году издал телефонный справочник (который, впрочем, состоял всего из одной страницы).
The Bell Company
В 1884 году The Bell Company построила первую линию дальней связи, соединившую Бостон с Нью-Йорком. В 1885 году Белл вместе с партнёрами основал Американскую телефонно-телеграфную компанию, которая была создана для обслуживания линий дальней связи. К 1889 году общая протяжённость подземных кабельных линий в Нью-Йорке составила 17700 км.
Александр Грейам Белл в большей степени обожал сам процесс изобретательства и не спешил превращать результаты своих изобретений в бизнес. В 1880 году правительство Франции присудило Беллу Премию Вольта. Полученные 10 000 долларов Белл вложил в создание Лаборатории Вольта, которую он открыл в Вашингтоне, округ Колумбия.
Здесь он вместе с двумя ассистентами сосредоточился на различных проектах по передаче звука, включая усовершенствования фотофона, индукционного металлоискателя, аудиометра и фонографа. Фотофон передавал речь при помощи светового луча. Индукционный металлоискатель (электрический зонд) искал частицы металла внутри тела человека.
Когда в 1881 году было совершено покушение на президента Джеймса А. Гарфилда, Белла вызвали в Белый Дом, дабы он при помощи индукционного металлоискателя помог найти пулю в теле президента. Впрочем, попытка оказалась неудачной: пуля засела слишком глубоко. Однако, позднее усовершенствованное устройство активно использовалось в тыловых военных госпиталях, куда поступали участники сражений – в частности, во время Первой мировой войны. Аудиометр использовался для проверки остроты слуха человека.
После того как появились первые относительно качественные записи, сделанные при помощи фонографа, была основана компания Columbia Gramophone Company, которая сделала звукозапись прибыльным делом. На полученные деньги Белл основал в Вашингтоне организацию по изучению возможностей лечения глухоты.
Дальнейшая деятельность Белла
Итак, Александр Грейам Белл стал одним из самых известных людей в мире. Однако, он не останавливался на достигнутом и не почивал на лаврах. До конца своих дней Белл продолжал заниматься научной деятельностью. Впрочем, частенько ему приходилось отвлекаться от своих изобретений из-за просьб возглавить какую-то организацию, выступить перед участниками научного собрания или опубликовать статью.
В 1880 году благодаря активному содействию Белла был основан журнал Science (позднее ставший официальным изданием Американской ассоциации содействия развитию науки). Во время пребывания на посту президента Национального географического общества с 1896 по 1904 год он внёс свой вклад в успех общества. Белл настоял на том, чтобы издаваемый обществом журнал National Geographic Magazine стал популярным изданием с большим количеством «картинок из жизни и приключений… картинок, рассказывающих истории!». Он также придумал слоган для журнала: «Мир и всё, что в нём есть».
В 1898 году Белл стал членом правления Смитсоновского института. Он также изучал гидродинамику (наука о силах жидкостей, таких как вода) и спроектировал способные развивать рекордную скорость суда на подводных крыльях, или гидродромы, как он их называл сам. Исследования Белла легли в основу разработок судов для военно-морских сил после Второй мировой войны, а также парусных кораблей для Кубка Америки.
После 1895 года Белл сосредоточил основное внимание на сфере авиации. Он впервые подчеркнул исключительную силу тетраэдра для воздушных змеев, и его исследования легли в основу разработки сегодняшних космических станций.
Он работал вместе с физиком и астрономом Сэмюэлем Лэнгли (1834–1906), который экспериментировал с летательными аппаратами тяжелее воздуха; изобрел специального воздушного змея (1903 г.); и основал Ассоциацию экспериментов в сфере воздухоплавания (1907), членами которой стали авиатор и изобретатель Гленн Кёртисс, Кейси Болдуин, Дуглас МакКарди и лейтенант Томас Селфридж. Кёртис предоставил двигатели для летательных аппаратов Белла, в том числе для Silver Dart, который совершил свой полёт 23 февраля 1909, ставший первым пилотируемым полётом в Великобритании.
Белл также совершил первый публичный полёт на территории США на борту аппарата «June Bug», пилотируемого Кёртисом, который выиграл Кубок Scientific American – первую авиационную премию, когда-либо присуждаемую в Соединённых Штатах. И это было ещё до первого публичного полёта Уилбура Райта.
Наследие
Белл рассматривал знания, технологии и изобретения в качестве средств, способных расширить возможности человека и улучшить качество жизни. В 1878 году, говоря о своём видении будущего человечества, Белл предсказал, что настанет день, когда «человек, находящийся в одном конце страны, сможет общаться голосом с другим человеком, находящимся от него на большом расстоянии».
К тому времени, когда Белл умер в Баддеке, провинция Новая Шотландия, Канада, 2 августа 1922 года, его самое известное изобретение позволило легко и безопасно передавать человеческий голос и оказало глубокое влияние на взаимозависимость личных отношений и социальной структуры общества. Сегодня почти немыслимо представить мир без голосовой связи, которая доступна в любой точке планеты.
Однако, телефон – это далеко не единственное знаковое изобретение Белла, который частенько говорил своему первому внуку, Мелвиллу Беллу-Гросвенору: «Я не мог не изобретать – это было бы для меня то же, что перестать дышать!».
Обширные лабораторные дневники Белла говорят о том, что им двигало подлинное и редкое интеллектуальное любопытство, которое заставляло его постоянно исследовать, стремиться к новому, учиться и творить. Его имя вошло в историю в связи с целым рядом выдающихся изобретений, среди которых:
Элерон
Вместе со своими коллегами Белл разработал поворотные рули крена, которые обычно представляют собой подвижную плоскость, прикреплённую к кромке каждого крыла летательного аппарата. Данное устройство было принято братьями Райт и до сегодняшнего дня активно используется в авиации.
Графофон и цилиндрическая грамзапись
Как известно, изобретателем фонографа и звукозаписи был Эдисон, использовавший в своих экспериментах оловянную фольгу. Белл сумел усовершенствовать изобретение Эдисона, предложив использовать новые методы звукозаписи и новые носители звука – в частности, восковые цилиндры и диски, сделавшие процесс звукозаписи более удобным и практичным. Созданный Беллом графофон имел коммерческий успех и привёл к созданию компаний Dictaphone и Columbia Records.
Это единственная аутентичная запись голоса Белла, сделанная на экспериментальном восковом диске. Белл сделал её в 1885 году, пытаясь определить, какой чёткости можно добиться при записи произнесённых цифр. На записи после нескольких минут счёта Белл заключает: «Данная запись была сделана Александром Грейамом Беллом в присутствии доктора Чичестера А. Белла пятнадцатого апреля 1885 года в лаборатории Вольта, Коннектикут-авеню, дом 1221, Вашингтон, округ Колумбия. Свидетельством чего является мой голос. Александр Грейам Белл».
Аудиометр
Белл изобрёл данный аппарат для проверки остроты слуха. Это было первое устройство, способное точно измерять уровень звука. В ознаменование этого факта научное сообщество решило назвать в честь Белла единицы измерения громкости звука – «децибел».
Металлодетектор
Когда американский президент Джеймс Гарфилд медленно умирал после ранения, полученного в результате покушения, и врачи не могли найти в его теле пулю, дабы извлечь её, Белл поспешно изобрел устройство для обнаружения металлических предметов, которые вступали в контакт с электромагнитным полем. Этой первой попытке использования устройства, впоследствии названного металлодетектором, помешали металлические пружины кровати Гарфилда. Однако, впоследствии усовершенствованное устройство помогло спасти множество человеческих жизней и активно использовалось до появления рентгеновского аппарата.
Аппарат искусственного дыхания
После того, как сын Белла, родившийся недоношенным, умер от слабости лёгких, учёный разработал «вакуумную куртку», которая должна была облегчить дыхание людям с подобной проблемой. Данный аппарат стал предшественником «механического лёгкого» и аппаратов искусственного дыхания, используемых в больницах по всему миру для спасения жизней недоношенных детей, жертв несчастных случаев и других людей с нарушением дыхания.
На протяжении всей своей долгой и продуктивной жизни Белл экспериментировал с проверкой новых теорий. Он также занимался другими научными и гуманитарными исследованиями, включая работы с тетраэдрическими структурами, работы в сфере овцеводства, опреснения и дистилляции воды, создания судов на подводных крыльях, а также вопросами переработки энергии и использования альтернативных видов топлива. В частности, именно ему принадлежит выражение «парниковый эффект», которое он впервые употребил в своём выступлении в 1911 году.
Однако, Беллу не очень хотелось переносить свои идеи из лаборатории на рынок, делая из них доходный бизнес. Многие предложенные им технологии, такие как фотофон, вакуумная куртка (аппарат искусственного дыхания), тетраэдрическая конструкция, гидродром, приспособления для летательных аппаратов, дисковая запись и графофон, были использованы другими после истечения срока действия полученных Бэллом патентов. Как отмечала биограф изобретателя Шарлотта Грей, гений Белла как изобретателя заключался в «его скачках творческого воображения». При этом воображение Белла, «как и его дух, – продолжила свою мысль Грей, – не знало границ».