Первоначально Белл и Ватсон безуспешно экспериментировали с «гармоническим телеграфом». Зато одним погожим летним днем 1875 г., после очередного опыта с вибрирующими пластинками, у Белла появилась смутная догадка о возможности передачи речи. Алексу пришла в голову мысль сконструировать аппарат, посредством которого речь можно сделать видимой для глухонемых. Но как преобразовать звуки человеческого голоса в электрический сигнал, передать его по линии связи и снова преобразовать в звук? Начались опыты с имитаторами человеческого уха. Белл целый год проработал в Массачусетском отоларингологическом госпитале, присутствуя при многих хирургических операциях и проводя эксперименты в прозекторской. Неудачи следовали одна за другой, кредиторы прекратили финансирование…
Алекс и Томас работали в разных комнатах, где были установлены передающий и принимающий аппараты «гармонического телеграфа». Камертонами служили стальные пластинки разной длины, жестко закрепленные одним концом, а другим замыкавшие электрическую цепь. Однажды конец одной пластинки в передающем аппарате застрял в зазоре контакта и стал задевать другие пластинки, отчего те задребезжали. Белл уловил слабое дребезжание в приемном устройстве и понял, что произошло: застрявшая пластинка действовала как примитивная диафрагма. Во всех прежних опытах Белла и Ватсона свободный конец просто замыкал и размыкал электрическую цепь. Теперь же звуковые колебания пластинки индуцировали электромагнитные колебания в магните, расположенном рядом с ней. В этом заключалась принципиальная разница между полученным телефоном и всеми ранее существовавшими телеграфными устройствами.
Будущий тесть хотя и не дал Алексу денег на разработку телефона (он не усматривал в нем никакой практической ценности), но в силу профессиональных убеждений искренне считал необходимым скорее закрепить юридически права на изобретение. К лету 1875 г. устройство, передававшее звуковые сигналы по проводу, было практически готово. И хотя речь пока передать не удавалось, Гардинер Хаббард, чувствуя затылком дыхание конкурентов, 14 февраля 1876 г. самовольно подал заготовленную Беллом заявку в патентное ведомство. Эту дату и принято считать днем рождения одного из видов электросвязи – телефонии.
Тем временем Белл наконец устранил все мелкие недоделки, и в ночь на 10 марта 1876 г., спустя три дня после регистрации устройства, был проведен первый сеанс телефонной связи. Алекс с передатчиком находился на одном этаже дома, Томас с приемником – двумя этажами выше, комнаты соединял 12-метровый провод. Помощник ясно различил сказанные изобретателем слова: «Мистер Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны!» Такова была первая произнесенная по телефону фраза. Так как линия была одностороннего действия, Томас сбежал вниз и закричал: «Мистер Белл, я отчетливо слышал каждое произнесенное вами слово!..»
Уже весной следующего года в Бостоне была открыта первая телефонная линия, соединившая два банка, а летом была зарегистрирована Bell Telephone Company – родоначальница телефонных империй США, Канады, Европы, Японии и других стран.
Поначалу Белл использовал свой аппарат и как передатчик, и как приемник. К тому же потребительские качества первого телефона оказались весьма низкими, поскольку мембрана трубки была кожаная – из бычьего пузыря. Дальность действия также была незначительна – порядка 100 метров. Сегодня это воспринимается как курьез, но дальность действия телефона с кожаной мембраной зависела от погоды, а точнее – от влажности воздуха. Можно вспомнить и то, что абоненты соединялись напрямую, то есть использовался принцип «сколько друзей – столько и телефонов» (соответственно и провода занимали значительную часть ландшафта). Кроме того, вызывать абонента первоначально приходилось громким свистом, для чего использовались специальные свистки.
Как ни старался Белл рекламировать свое изобретение, первое время спроса на него не было. Не помогла даже демонстрация устройства на Всемирной выставке в Филадельфии, посвященной столетию США, где, к всеобщему изумлению жюри, из рупора неизвестного агрегата послышался монолог Принца Датского «Быть или не быть?», который исполнял в это же самое время в другой комнате сам изобретатель. Хотя телефон и стал сенсацией этой выставки, но работал он с чудовищными искажениями звука и разговаривать с его помощью можно было на расстоянии не более 250 метров. Не был принят во внимание и лестный отзыв лорда Кельвина (знаменитого английского физика В. Томсона), заявившего: «Это самое удивительное изобретение, виденное мной в Америке». Акции компании Белла пока никого не интересовали…
Впереди было еще немало трудностей как технических, так и психологических. Телефон действовал на очень короткие расстояния, и перспектива увеличения дальности связи представлялась весьма туманной. Скептики расценивали изобретение Белла как научную безделицу. Люди не верили в возможность передачи человеческой речи по проводам и даже когда они присутствовали при демонстрации телефонного разговора, как правило, подозревали какое-то трюкачество. Одно время Алекс был так удручен этим, что предлагал «Вестерн Юнион» купить у него изобретение за 100 тыс. долларов. К счастью для него, сделка не состоялась, а уже через несколько лет компания была готова выложить за патент 25 млн долларов.
В 1877 г. Белл подал дополнительную заявку – патентовалась металлическая мембрана с магнитными свойствами и постоянный магнит с обмоткой. Тогда же он женился на 18-летней абсолютно глухой дочери Хаббарда, Мейбл. Их свадебное путешествие в Великобританию сопровождалось массированной, специально организованной компаньонами Белла рекламой.
Реклама помогла, но значительно больше пользы принесла дополнительная заявка. По сравнению с первым образцом качество звука и чувствительность улучшились во много раз. Но все же первый промышленный телефон обладал многими (и весьма существенными) недостатками. Во-первых, приходилось и говорить, и слушать в один и тот же аппарат. Это, конечно, было очень неудобно. Сказал что-нибудь и скорее приставляй трубку к уху, чтобы не пропустить ответ. Чтобы люди не забывали об этом, рядом с аппаратами такой системы подчас крепилось довольно оригинальное объявление: «Не слушайте ртом, не говорите ухом». Во-вторых, телефонный передатчик давал слишком маленькую мощность, чтобы ее могло хватить на сколько-нибудь значительное расстояние. Возникла необходимость придумать какой-то новый прибор для превращения звуковых колебаний в электрические.
Запахло деньгами. Компания «Вестерн Юнион» тут же выдала заказ на создание телефона профессиональному изобретателю Т. Эдисону, располагавшему штатом талантливых сотрудников и хорошей технической базой. Тот быстренько изобрел никуда не годный микрофон, соединил его с телефоном Белла и отправился в суд отстаивать свои права. Ничего не вышло. Однако упорства Эдисону было не занимать. Изготовив несколько неудачных образцов, он в 1878 г. усовершенствовал конструкцию микрофона, предложенного Д. Юзом. В результате появился порошковый угольный микрофон, о приоритете создания которого тоже было очень много споров.
В конце следующего года конкуренты пришли к компромиссному решению: они поделили прибыль и сферы деятельности, но объединили принадлежавшие им изобретения. После заключения соглашения с Эдисоном Белл разбогател. К этому времени в США уже было установлено более 150 тыс. телефонных аппаратов, в Великобритании их было около 26 тыс., во Франции – 9 тыс. и 7 тыс. в России. Интересно, что в одном из писем своим компаньонам Белл впервые в истории изложил план создания городской телефонной сети, базирующейся на центральном коммутаторе. Он настаивал на том, что в целях рекламы надо бесплатно установить аппараты в центральных магазинах города. Это письмо стало первоисточником телефонной лексики, в том числе фразы «Алло, центральная», которая исчезла лишь после появления АТС.
В том же 1879 г. Белл предложил молодому изобретателю Чарльзу Тайнтеру создать лабораторию в Вашингтоне для совместных экспериментов в области телефонии. Уже через год компаньоны, используя для связи световые волны и селеновые фотоприемники, разработали беспроводной телефон – фотофон. За это изобретение они получили Золотую медаль Парижской электротехнической выставки и стали членами Лабораторной Ассоциации Вольта. В 1881–1885 гг. на деньги, полученные от Ассоциации за изобретение беспроводного телефона (10 тыс. долларов), они занялись разработкой улучшенной модели фонографа, названной графофоном, и получили несколько патентов, которые положили начало будущей индустрии звукозаписи.
Уйдя от работ по телефонии, Белл продолжал заниматься научными исследованиями. Спектр его научных интересов, как и у других подобных ему гениальных изобретателей, был весьма широк. Его интересовали, например, проблемы воздухоплавания на аппаратах тяжелее воздуха, способы конденсации из тумана питьевой воды для людей, терпящих бедствие в море, проблемы геронтологии, факсимильная передача данных, обнаружение методом индукции пули в теле раненого, статистические исследования проблем наследственной глухоты и многое другое.
