Ко Дню радио: краткая история телефона

^{Телефон для меня — как икона,
Телефонная книга — триптих,
Стала телефонистка мадонной,
Расстоянье на миг сократив.
/В. Высоцкий/}

С тех пор, как у людей появилась информация, они начали искать способ её передачи. Идеи были разными и человечеству вечно чего-то не хватало: надёжности (гонца могли поймать и изъять у него сообщение), скорости (голуби ещё ладно, а вот ямщики пока доедут, пока в пути отдохнут…), дешевизны передачи (корабли и автомобили были слишком накладны). Вечно что-то мешало: то шероховатость поверхности, то проводящие способности воздуха, то пресловутая гравитация… Но ни у кого из нас не было бы в руках смартфона с сотовой связью и интернетом, если бы не было ямщиков, голубей, крайне неудачного итальянского проекта с трубами между домами (почти пневмопочта) и, конечно, телеграфа.

А главное, если бы не было их - первых телефонов.

Одним из первых о передаче сигнала по проводам, а не по самому воздуху или полым трубам, задумался молодой и в те времена ещё совершенно неизвестный молодой учёный Сэмюэл Морзе. Он придумал устройство, передающее сигнал по проволоке длиной более 500 м. При поддержке почти что (да почему почти — точно!) венчурного капиталиста и инвестора, бизнесмена Стива Вейла Морзе провёл глубокие изыскания и придумал телеграфную азбуку или, по-другому, таблицу кодов. Таблица кодов позволяла создавать сообщения с помощью прерывателя сигнала (ключа Б.С. Якоби), а «на другом конце провода» сообщение писалось устройством на базе электромагнита с чернильным пером. 22 мая 1844 года Морзе передал по проводу фактически самое первое в истории сообщение: «Чудны дела твои, Господи!». Иначе и не скажешь. К слову, венчурный инвестор Стив Вейл не промахнулся с финансированием — изобретенная Морзе система и улучшенный аппарат получили широкое по тем временам распространение (если вы вдруг не погружались в историю изобретений Морзе, читайте здесь). 

Нарастить скорость передачи данных оказалось не так сложно: Чарльз Уитсон предложил передавать сигнал не вручную, а механически. Он использовал бумажную ленту с перфорацией — игла, попадая в дырочки, вызывала замыкание тока. Рычажки «анализировали» направление тока и передавали перу «указание» рисовать точку или тире (а вот и отсылки к первым принципам автоматизации и компьютерной техники). Таким образом можно было передать до 600 слов в минуту. По тем временам это хорошая скорость для «бумажной», немой передачи данных. Но да, телеграф оставался немым — нельзя было передать речь и, что особенно важно, музыку. 

И если вы думаете, что мы перешли к изобретению Александра Белла, то нет, изначально идея телефонирования всё-таки принадлежит не ему, а скромному инженеру-механику, инспектору парижского телеграфа Шарлю Бурселю. Именно он в 1849 — 1854 гг. писал свою диссертацию, в которой изложил самый первый принцип работы телефона (преобразование электрических колебаний в звуковые) и, что важно, именно месье Бурсель первым употребил слово «телефон» (передающий звук на далёкое расстояние). Однако, как это часто бывает, теоретические изыскания диссертация не пошли в реальную практику. 

И снова не про Белла. Когда мы учились в школе, учителя нам рассказывали, как двое учёных независимо друг от друга открывали какие-то очень важные законы естественных и технических наук или переоткрывали их друг за другом, но никто никому не завидовал и всё решалось миром, а школьники во всех уголках Земли потом изучали закон Бойля — Мариотта, формулу Ньютона — Лейбница, уравнение Менделеева-Клапейрона, неравенство Коши-Буняковского и проч. Но, конечно, реальная жизнь сильно отличается от нравственных установок школьникам: и у некоторых «двойных» открывателей всё было далеко не мирно и уж точно не без обид, и у изобретателей важную роль в процессе открытия играли деньги и патентное право (и это прекрасно). Так вот, уже почти 170 лет нет на 100% однозначного ответа, кто же является изобретателем телефона. Оно и понятно: как мы уже с вами обсуждали, телеграф активно развивался и идея передачи звука (голоса) витала в воздухе, о проблеме знали учёные всего мира. 

Мы точно не претендуем на восстановление исторической справедливости в статье на Хабре в 2023 году, поэтому просто расскажем, что происходило с передачей звука в хронологическом порядке.  

Итальянский учёный-изобретатель Антонио Меуччи был "левшой" или "кулибиным" с ранних лет - он пытался рационализировать и сделать лучше буквально всё, с чем сталкивался в окружающем мире. Но, как и всех учёных того времени, его привлекало электричество. По сути, именно он первым разгадал принцип телефона. Это открытие пришлось на период, когда к супер умному учёному Меуччи приходили за медицинской помощью. В какой-то момент он заметил благотворное влияние электрического тока разной силы на здоровье и проводил эксперименты. Так однажды он решил, что электрический разряд вылечит головную боль у посетителя. Для этого на язык и губы пациента был передан электрический импульс. Меуччи находился в другой комнате и услышал крик в комнате, где находились батареи (генераторы), соединённые с проводом. Удивлённый этим явлением, изобретатель попросил пациента поговорить в воронку (типа рупора). Так, в 1849 году Антонио Меуччи сделал то, о чём мечтал почти весь научный мир инженеров, - передал и принял звук по проводам. Своё изобретение он назвал звуковым телеграфом. Но у изобретателя был большой недостаток (особенно по нашим временам), который отдельной строкой отмечали даже биографы, - он совершенно не умел делать деньги. А раз не умеешь ты, будь готов, что рано или поздно это сделает кто-то другой… Впрочем, к итальянскому учёному мы ещё вернёмся, а более полную его историю можно найти на Хабре.

Филипп Рейс был математиком, школьным учителем, которого опять же будоражило электричество. Он думал, что электричество распространяется, как свет, "по воздуху" и не нуждается в физических проводниках. Конечно, он ошибался, на что ему и указала научная общественность, однако отказ не демотивировал Рейса и он продолжил изучать эту тему. В 1860 году Рейс спроектировал и собрал первый пра-телефон, который мог транслировать звук на расстояние до 100 м. Причём Рейс планировал с помощью устройства передавать не столько человеческую речь, сколько музыкальные композиции. 

Научное сообщество Германии отвергло предложение рассмотреть изобретение школьного учителя и прошло 12 лет прежде чем аппарат заинтересовал учёных и коммерсантов из США, которые смотрели в суть вещи, а не на должность изобретателя. Именно аппарат Рейса стал основой для дальнейших экспериментов с "передатчиком" звука. Увы, телефон (telephon) Рейса не принёс своему изобретателю ни прижизненной славы, ни богатства - он умер спустя неделю послед своего 40-летия, а глобальное признание получил спустя четыре года после смерти, когда мир увидел устройство Белла.

Александр Грэм Белл — это тот человек, имя которого как изобретателя телефона назовёт каждый образованный человек. Действительно, в какой-то мере ему повезло больше, чем предшественникам, однако и ему пришлось пройти через патентные войны и оспаривание права считаться изобретателем телефона.

Начинать телефонный разговор со слова "алло", то есть hello придумал Томас Эдисон, который сделал в историю телефонии огромный вклад: придумал индукционную катушку, которая позволила значительно увеличить расстояние между первыми абонентами. 

Действительно, вклад Белла в телефонию, создание телефона и всей телекоммуникационной отрасли в целом просто колоссальный - чего стоит одна только созданная им компания основатель компании «American Telephone and Telegraph Company» (знаменитая «AT&T»). Ну и кроме того, у Белла была масса интересных патентов и изобретений, включая фотофон, дальний прародитель оптоволокна. Поэтому, если вы никогда не вникали в подробности жизни этого учёного и предпринимателя, обязательно прочитайте хотя бы статью в Википедии — удивитесь, как он опережал эпоху на несколько лет, а то и десятков лет и как мучительно сложно и долго шёл к своей цели.

10 марта 1876 года состоялась передача первой фразы, ставшей исторической и опять же случайно произнесённой: «Мистер Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны». Эта передача была осуществлена по 12-ти метровому проводу, соединяющему комнату с лабораторией. Спустя два месяца, 10 мая 1876 мистер Белл презентовал свой телефон в Американской Академии Искусств и Наук, а спустя несколько дней, 25 мая — в знаменитом Массачусетском Технологическом Институте (MIT). В конце того же года телефонный разговор дотянулся из Бостона в Сейлем, на 15 миль (25 км), а затем и на 140 миль (225 км). Помните Рейса? Его труды оказали огромное влияние на Белла. Рейс преподавал математику в школе для глухонемых и демонстрировал «устройство уха»: батарея, спица, пробка, проволока, скрипка (играла роль резонатора). Белл всерьёз и почти всю жизнь занимался сурдопедагогикой и был знаком с этим объяснением, которое и натолкнуло его на изобретение телефона, хотя изначально Александр Белл работал над многофункциональным телеграфом, способным передавать одновременно несколько потоком сообщений.

Первые телефонные аппараты были отнюдь не изящным предметом дизайна, а включали систему из нескольких устройств и весили более 8 кг. Соединение по аппарату Белла происходило следующим образом: железный ящик с рычагом и трубкой (тогда в руке был только динамик и говорить приходилось внаклонку) или двумя трубками (тогда в руке было что-то типа привычной нам трубки, только очень массивной и многокомпонентной). Звонок (который, кстати, появился чуть позже и был придуман не Беллом, а его помощником Томасом Джоном Ватсоном) поступал на сигнальную доску, когда телефонистка коммутатора вызывала абонента. Абонент поднимал «трубку», крутил рычаг и электрический ток давал сигнал телефонистке, что можно совершать разговор. Не было ни номерного плана, ни наборного диска. Впрочем, потребность в них появилась быстро, потому что телефон буквально завоёвывал планету: спустя три года после изобретения появляется телефонная станция в Париже, спустя ещё два года, в 1881 телефоны распространяются по Российской Империи, Германии, Восточной Европе. В 1910 году телефонные станции мира обслуживали свыше 10 млн абонентов (0,6% тогдашнего населения планеты).

Телефон стал тем хитом, которого так ждали и учёные, и общественность, он ознаменовал собой новую эпоху, целый пласт истории, в котором живём в том числе мы с вами. А уже в апреле 1877 года Эдвин Томас Холмс придумал первичное принципиальное устройство коммутатора, основанного на простой разводке проводов. В 1881 году открылись первые телефонные станции, на которых стояли уже известные всем нам коммутаторы: штекеры, которые перетыкали телефонисты (тогда, в основном, телефонистки).

У телефонной связи нет будущего

_{Ответ компании Western Union на предложение выкупить изобретение Белла}

Всё, что было дальше, вплоть до радиотелефона и сотовой связи, было усовершенствованием всего, что появилось во второй половине XIX века.

Элиша Грей — ещё одно имя, которое замешано в битве за телефон, причём он оказался самым ярым участником судебных споров с Александром Беллом. В начале 1876 года он также набросал проект конструкции телефона, однако доказать ничего не удалось и учёные долго спорили и спорят до сих пор, опередил ли он изобретение Белла. Но Элиша Грей изобрёл ещё один аппарат, который бесспорно остаётся за ним в истории телефонии — это телеавтограф (аппарат, который передавал идентичное начертание текста на бумаге). Вот как описывал тел автограф сам изобретатель: «при помощи моего изобретения вы можете, находясь в Чикаго, написать мне письмо, и карандаш в моей лаборатории воспроизведет все ваши движения…». Так появился прототип популярного и нужного на протяжении десятилетий элемента телефонной инфраструктуры организаций — факса (крутейшая статья о телеавтографе).

Что было дальше?

Конечно, история телефонии — это не одна статья на Хабре, а целый отдельный хаб :-) Было всё: за XX век телефоны без номеронабирателя и с «алё, барышня» прошли путь до радиотелефонов, спутниковой и сотовой связи. Ровно 50 лет назад начала свою славную историю IP-телефония. Всё, что кажется нам привычным сейчас, было бы фантастикой для начала XX века и будет абсолютным ретро уже через 10-15 лет. Такова связь — ультра динамичная отрасль с огромными возможностями способов и сред передачи информации (мы уже не говорим только об одном голосе, который так робко и прерывисто звучал в «динамиках» меньше, чем 150 лет назад).

В 1926 году с развитием автоматических телефонных станций (АТС) появляются телефоны с удобным (подчеркну) дисковым номеронабирателем (вы помните этот характерный звук отката диска? Кажется, каждый номер "записывался" в голове своей последовательностью звука возврата диска!). Как связано развитие АТС и эволюция дисковых номеронабирателей? Всё просто: при наборе формировался импульсный сигнал за счёт того, что каждая цифра передавала АТС специальный код (количество импульсов с интервалом).

Однако дисковый номеронабиратель гораздо старше - он был запатентован аж в 1892 году, включал в конструкцию страшно неудобные зазубрины и не имел возвратной пружины. Первые диски использовали для набора специальные палочки, палец их заменил в 1904 году.

Что характерно, самые первые телефоны тяготели скорее к кнопочной эволюции, а не к дискам, но жизнь такова, что первый кнопочный телефон в том виде, в каком мы его знаем, появился в 1963 году уже после трехлетнего цикла испытаний и экспериментов с тональными АТС. В коммерческое использование тональные АТС (DMTF) и кнопочные телефоны вышли 18 ноября 1963 (выпустила их, конечно, суровая монополия - компания Bell Systems). Путёвку в жизнь кнопочным телефонам дал президент США Джон Кеннеди, который в апреле 1963 года анонсировал Всемирную выставку 1964 года в Нью-Йорке, набрав номер 1964 на кнопочной панели. О таком пиаре любой телеком-компании остаётся только мечтать.

Стоит коротко сказать и о легендарных уличных автоматах: 

• Первый телефон-автомат с платным звонком «за монетку» появился в Хартфордском банке, штат Коннектикут, в 1889 году.

• Первая в мире телефонная будка под названием «Fernsprechkiosk» появилась 12 января 1881 года на Потсдамской площади в Берлине.

Первая телефонная будка в Лондоне была установлена в мае 1903 года, 120 лет назад, однако чаще годом рождения лондонских уличных телефонов считают 1920-21 гг. (но они были ещё не красные — такой дизайн они получили в 1935 году).

А что в России?

В Российскую Империю телефон пришёл быстро, в 80-е годы XIX века, и был радушно принят обществом: уже в 1914 году было 1212 отдельных сетей (проведённых, по большей части, компанией Белла).

^{В 1901 году Николай Бугров, известный нижегородский купец и меценат, установил себе телефон. Вот что вспоминает Максим Горький о впечатлениях своего земляка:}

«...Электричество — это сила, но каково ее происхождение, неизвестно. Как, вы думаете, к такой новинке, как телефоны, относятся мужики? Есть у меня один работник, грамотный парень, но прежде чем взять телефонную трубку, крестится и после моет руки с мылом».

По состоянию на начало 1917 года в России было 232 тыс номеров и нумерация стала пятизначной. В столичных городах количество телефонов составляло 3-4 телефона на 100 тыс человек (по тем временам это было даже чуть выше общеевропейского уровня). Но мы с вами понимаем, что Российская Империя в начале XX века доживала свои последние годы, и со школьной скамьи помним фразу про «брать почтамт, телеграф, телефон». Очевидно, что руководители революции и В.И. Ленин понимали, что связь — мощные ресурс и настоящее оружие в руках каждой из сторон. Вместе с победой большевиков победила и национализация всего и вся, включая связь: телефоны изымались у частных владельцев и передавались на нужды военных, милиции и предприятий. 

«Гражданский» телефон в РСФСР начал возрождаться в 20-е годы при поддержке Сименса и Эриксона. Первая автоматическая телефонная станция (АТС) в СССР появилась в 1926 году в Ростове-на-Дону. Некоторые издания любят подчёркивать, что АТС была гордостью нации, потому что работала без телефонисток и они были упразднены. Это от неправильного понимания принципов работы АТС — конечно, на станции были телефонистки (и активно работали вплоть до начала XXI века), а ещё именно АТС требовали квалифицированных инженеров связи для работы с коммутаторами. Так что это однозначно — гордость, но по иным причинам, а рабочие места связь в те времена не сокращала, а только создавала, правда, требуя всё более высокую квалификацию.

В целом, российская телефония развивалась по тем же законам и стандартам, что и во всём мире (с периодическим отставанием или опережением по отдельным технологиям). Огромную роль связь играла во время Великой Отечественной войны, тогда же получила огромный импульс к развитию технологий — мы рассказывали об этом на Хабре. После войны в СССР, а затем и в РФ, сформировалась сильная научная и инженерная школа связистов, многие из которых внедряли в России сотовую связь и интернет, разрабатывали системы безопасности, работали со спецсвязью. 

Минутка ностальгии

У автора статьи был такой — чехословацкий аппарат Тесла с безумно приятным набором. Эстетика в чистом виде (как и все дисковые телефоны). Выкладывайте в комментариях свои пузатые, кнопочные, старые мобильные.

73!

P.S.: если в вашем городе есть музей связи, обязательно посетите его. В Москве это Музей истории телефона, в Нижнем Новгороде — Музей Нижегородская радиолаборатория НРЛ, музей связи в Доме Связи.