Александр Грэм Белл родился 3 марта 1847 года в Эдинбурге, Шотландия, в семье логопеда и пианистки. С детства он интересовался акустикой речи и экспериментировал с передачей звуковых волн по проводам. В 1870 году семья Белла эмигрировала в Канаду, а затем в США. Там Александр открыл школу, преподавая отцовскую методику речевой терапии. В свободное время он продолжил опыты по передаче голоса на расстояние в небольшой домашней лаборатории.
Изобретение телефона в 1876 году
В 1872 году Александр Белл начал работать над способом передачи нескольких телеграфных сообщений по одному проводу. Он предложил использовать разные акустические частоты для каждого сообщения. Позже он понял, что можно передавать не только телеграфные сигналы, но и человеческую речь. «Гармонический телеграф», как он назвал свое изобретение, был создан в феврале 1876 года.
2 марта 1876 года Белл подал патентную заявку на усовершенствование телеграфа, в которой описал принцип передачи звуковых волн по электрической цепи. 10 марта он сделал первый в истории телефонный звонок своему помощнику Томасу Уотсону: «Mr. Watson, come here, I want to see you» («Мистер Уотсон, подойдите, я хочу вас видеть»). Это был поворотный момент в истории связи. Хотя телефонная связь по проводам использовалась и ранее, именно Белл впервые применил принцип передачи речи, благодаря чему телефон получил широкое распространение в быту и бизнесе.
Патенты на 30 изобретений при жизни
Хотя Александр Белл больше всего известен как изобретатель телефона, он получил патенты еще на 30 различных устройств и технологий. Многие из его изобретений были связаны со звуком и средствами коммуникации. В 1886 году он запатентовал фотофон - устройство для передачи звука на расстояние с помощью светового луча. Это был предшественник современной оптоволоконной связи.
Другим важным изобретением стал графофон в 1877 году - устройство для записи и воспроизведения звука на вращающемся цилиндре. Белл усовершенствовал фонограф Томаса Эдисона, сделав запись более стабильной. Также Александр Белл экспериментировал с беспроводной передачей энергии, создав «фотофонный луч». Он запатентовал беспроводные индукционные цепи, которые могли заряжать аккумуляторы на расстоянии.
Многие изобретения Белла были направлены на улучшение жизни людей - вакуумные камеры для недоношенных младенцев, металлоискатели, опреснители морской воды для кораблей в открытом море.
Вакуумные камеры для недоношенных детей
Одним из важнейших изобретений Александра Белла, направленных на спасение человеческих жизней, были вакуумные камеры для недоношенных детей. Идея их создания пришла к Беллу после трагической потери своих двух сыновей. В 1881 году у Александра Белла и его жены Мейбл родился сын, который прожил лишь несколько часов. В 1883 году родился еще один мальчик, но и он умер через несколько дней из-за проблем с дыханием. Оба ребенка родились раньше срока.
Трагедия вдохновила Александра Белла на создание аппарата, который мог бы помочь недоношенным детям дышать. Он изучил работы других исследователей в этой области и пришел к идее использовать разреженный воздух.
- В 1885 году Белл сконструировал первую вакуумную камеру для новорожденных - кювез.
- Камера представляла собой ящик из стекла и железа с герметичной крышкой.
- Внутри камеры создавалось пониженное атмосферное давление, облегчая дыхание ребенка.
- Кювез позволял регулировать температуру и влажность воздуха.
Первый кювез Белла был представлен на Всемирной выставке в Новом Орлеане в 1885 году. Устройство привлекло большой интерес врачей со всего мира. В дальнейшем кювезы начали активно применяться в родильных домах для спасения жизней недоношенных детей. К 1900 году только в США было установлено более 100 кювезов Белла.
Сам Александр Белл отказался от патента на это изобретение, чтобы облегчить его распространение. Он считал эту работу своим вкладом в спасение детских жизней после потери собственных сыновей. Вакуумные камеры Белла по праву считаются одним из его величайших изобретений в области медицины.
Металлоискатель для поиска пули президента Гарфилда
В 1881 году произошло покушение на президента США Джеймса Гарфилда. Он был ранен выстрелом в спину, и пуля застряла где-то в его теле, что ставило под угрозу его жизнь. Александр Белл предложил использовать созданный им металлоискатель, чтобы найти пулю в теле президента и извлечь ее. Принцип работы металлоискателя Белла основывался на использовании электромагнитных колебаний. Прибор генерировал переменное магнитное поле, которое наводило слабые токи в металлических предметах. Это позволяло обнаруживать металл под одеждой или в теле человека.
К несчастью, попытка Белла найти пулю в теле президента Гарфилда с помощью металлоискателя не увенчалась успехом. Прибор не сработал из-за того, что Гарфилда положили на кровать с металлическими пружинами в матрасе, которые экранировали сигнал от пули. Несмотря на неудачу, эта история продемонстрировала потенциал использования электромагнитных волн для обнаружения металлических объектов внутри человеческого тела. В дальнейшем на основе этого принципа были созданы современные методы медицинской визуализации, такие как магнитно-резонансная и компьютерная томография.
Летательные аппараты и управляемый полет
Наряду с изобретениями в области связи, Александр Белл внес большой вклад в развитие авиации, сконструировав ряд летательных аппаратов. Еще в детстве он увлекался планерами и воздушными змеями. В начале 1900-х годов Белл активно экспериментировал с созданием летательных аппаратов тяжелее воздуха. Он построил несколько моделей самолетов с различными аэродинамическими схемами.
Наиболее удачным стала модель под названием «Сильвер Дарт». Этот биплан с двигателем мощностью 25 л.с. поднял Белла на высоту около 30 метров в феврале 1908 года. Этот полет вошел в историю как первый официально зарегистрированный полет на самолете с человеком-пилотом. Вскоре после этого, в октябре 1908 года, другой летательный аппарат Белла под названием «Майский жук» установил рекорд, пролетев более 1 км. Три члена экипажа смогли развить скорость до 64 км/ч.
Хотя самолеты Белла не получили широкого применения, его эксперименты и рекорды внесли большой вклад в становление авиации. Они продемонстрировали принципиальную возможность создания управляемых летательных аппаратов тяжелее воздуха с двигателем.
Гидроплан - самая быстрая лодка того времени
Помимо летательных аппаратов, Александр Белл проектировал и высокоскоростные суда на воздушной подушке, которые он называл «гидродромами». Эти аппараты по праву считались самыми быстрыми лодками своего времени. В период с 1908 по 1918 год Белл сконструировал несколько экспериментальных гидродромов. Их отличительной особенностью было наличие подводных крыльев, которые при быстром движении создавали разрежение под днищем судна и тем самым поднимали его над поверхностью воды.
Благодаря этому принципу гидродромы Белла развивали рекордные для того времени скорости до 70-80 км/ч. Для сравнения, скорость обычных кораблей и лодок того периода не превышала 20 км/ч. Самым известным гидродромом Белла стал HD-4, построенный в 1919 году. При испытаниях этот аппарат достиг скорости 114 км/ч, установив мировой рекорд скорости для водного транспорта. HD-4 был способен развивать такую скорость в течение нескольких часов.
Хотя гидродромы не получили широкого распространения, они наглядно продемонстрировали перспективность использования принципа глиссирования для создания высокоскоростных судов на подводных крыльях.
Исследования альтернативных видов топлива
В дополнение к работам в области связи и авиации, Александр Белл активно интересовался поиском альтернативных источников энергии. Он проводил исследования, направленные на замену традиционных видов топлива более эффективными и экологичными.
Еще в 1881 году Белл запатентовал технологию использования солнечных батарей для выработки электричества. Он установил одну из первых фотоэлектрических систем на крыше своего дома в Вашингтоне. Также ученый экспериментировал с использованием ветряных мельниц для выработки электроэнергии и даже построил прототип ветрогенератора. Он считал, что ветровая и солнечная энергия в будущем могут стать важными альтернативными источниками.
Еще одним перспективным направлением Белл считал использование возобновляемых видов биотоплива, в частности этанола. Он проводил опыты по переводу автомобилей на смесь бензина с этанолом, получаемым из растительного сырья. Работы Александра Белла по поиску альтернатив традиционным видам топлива во многом опередили свое время и послужили фундаментом для развития возобновляемой энергетики в 20 веке.
Предсказание парникового эффекта
Помимо изобретений в области связи, Александр Белл также интересовался альтернативными источниками энергии. Он исследовал использование солнечной энергии, приливов и ветра для выработки электроэнергии. Опережая свое время, Белл описал, как выбросы дыма и других загрязнителей могут привести к парниковому эффекту и глобальному потеплению.
Еще в 1917 году в интервью Белл предсказал: «Придет день, когда индустриальные отходы промышленности будут отравлять воздух в таких количествах, которые превратят эту планету в парник». Он объяснил, что выбросы дыма и другие загрязнители будут действовать подобно стеклу парника, удерживая тепло от солнца и постепенно повышая температуру на Земле.
Концепция парникового эффекта была хорошо известна ученым со времен Джозефа Фурье, который описал ее еще в 1824 году. Однако Белл был одним из первых, кто понял, что деятельность человека может значительно усилить этот эффект и привести к опасным изменениям климата. В том же интервью Белл предостерег: «Если нынешние темпы роста загрязнения будут продолжаться, наступит день, когда этой планете будет угрожать опасность удушения и нехватки пищи. Уменьшение количества света и изменение климата будут иметь значительные последствия».
Эти ранние предсказания парникового эффекта и глобального потепления поразительно точны. Сегодня мы знаем, что выбросы парниковых газов действительно ведут к повышению температуры на Земле, таянию льдов и подъему уровня моря. Это уже влияет на погоду, сельское хозяйство и экосистемы. Белл предвидел многие современные экологические проблемы еще за 100 лет до того, как они стали очевидны для большинства людей. Он понимал важность борьбы с загрязнением окружающей среды ради сохранения пригодных для жизни условий на нашей планете.
Помимо научных исследований, Белл активно выступал за охрану окружающей среды и более бережное отношение к природным ресурсам. Он был членом многочисленных природоохранных организаций и часто публиковал статьи на эту тему в научных журналах и газетах. Например, в 1909 году он опубликовал статью «Как сохранить наши леса», в которой призывал к рациональному лесопользованию и предупреждал об опасности обезлесения. Белл отмечал важность лесов для предотвращения эрозии почв, регулирования водного баланса и климата, а также для здоровья и благополучия людей.
Он писал: «Настало время для сознательных и активных усилий по сохранению того, что осталось от наших некогда обильных лесных массивов, и для восстановления по мере возможности того, что было безжалостно уничтожено в прошлом». Александр Белл также выступал за более эффективное использование угля, нефти и других полезных ископаемых, чтобы они не истощились слишком быстро. Он понимал, что многие ресурсы невозобновляемы, и призывал бережно к ним относиться.
Влияние изобретений Белла на современность
Хотя он больше всего известен как изобретатель телефона, его наследие гораздо шире. Многие его разработки в области авиации, оптики, гидродинамики и альтернативной энергетики по-прежнему актуальны и сегодня, спустя почти 100 лет после его смерти.
Например, эксперименты Белла с тетраэдрическими воздушными змеями стали важной вехой на пути к созданию управляемых летательных аппаратов тяжелее воздуха. А разработанный им в 1895 году фотофон - устройство для передачи звука на расстояние при помощи светового луча - можно считать прообразом современной оптоволоконной связи.
Белл разработал также технологию дневного освещения зданий с помощью зеркал и линз, которая позволяет экономить электроэнергию. Этот метод с успехом используется и в наши дни, особенно в офисных центрах с большой площадью остекления.
Конечно, трудно переоценить влияние на современность такого изобретения Белла как телефон. Сегодня этот аппарат претерпел колоссальную трансформацию - от стационарных аналоговых телефонов до мобильных смартфонов с широчайшим функционалом.
Таким образом, Александр Белл оказал огромное влияние на технологическое развитие человечества в самых разных областях. Многие его разработки и идеи не потеряли актуальности и в наше время, продолжая совершенствоваться и находить новые применения в 21 веке.
Биография А.Г. Белла до изобретения телефона
Александр родился 3 марта 1847 года в Эдинбурге, Шотландия, в семье известного фонетика Александра Мелвилла Белла. Его мать также обладала абсолютным слухом, несмотря на ослабленное зрение и потерю слуха в юности. Уже в детстве юный Александр проявлял интерес к звуку и речи, наблюдая за работой отца. В возрасте 12 лет он самостоятельно изобрел устройство для устранения хрипоты, натянув резинку поверх рта своего друга.
После окончания Королевской школы в Эдинбурге, Белл поступил в Эдинбургский университет. Однако уже через год, в 1862 году, он покинул учебное заведение из-за слабого здоровья. Получив медицинское образование в Университете лондонского госпиталя, Белл на некоторое время уехал в Оксфорд.
К 1876 году, когда Беллу было 29 лет, его исследования подошли к завершению. 7 марта он подал патентную заявку на «Устройство для передачи голоса посредством изменяющегося электрического тока», а 10 марта - еще одну заявку на «Улучшения в передаче звука и речи посредством электричества».
Уже 7 мая в лаборатории Белла состоялся знаменитый эксперимент, когда его помощник Томас Уотсон, находясь в соседней комнате, отчетливо услышал первые слова, переданные по проводам: «Мистер Уотсон, пожалуйста, придите сюда. Я хочу поговорить с вами». Так был изобретен телефон - устройство для передачи и приема речи на расстоянии с помощью электрических сигналов. В своих записях Белл отмечал: «То, что до сих пор считалось практически невозможным, теперь вполне достижимо».
В 1877 году Белл продемонстрировал телефон на Всемирной выставке в Филадельфии, произведя фурор и получив высочайшие награды за свое изобретение. Вскоре он основал Bell Telephone Company для коммерциализации технологии.
Дальнейшая судьба и наследие Александра Белла
После изобретения и внедрения телефона «александр белл» продолжал активно заниматься научной и изобретательской деятельностью всю оставшуюся жизнь. В 1880-х годах он разработал фотофон - аппарат для передачи звука по лучу света. Также им были получены патенты на графофон для записи звука и многие усовершенствования к телефону, такие как микрофон или система «партийного вызова».
Особенно Белла увлекала идея беспроволочной связи. Его фотофон можно считать первым шагом в этом направлении, но изобретатель работал и над другими способами передачи сигналов без проводов, в том числе при помощи света и электромагнитных волн. На рубеже 19-20 веков Белл активизировал свои исследования в области воздухоплавания и двигателей внутреннего сгорания. Он построил несколько экспериментальных самолетов, включая Tetrahedral Kite, способный поднять человека в воздух.
Также изобретатель сконструировал гидросамолет HD-4, развивавший на тот момент рекордную скорость для водного транспортного средства - 70 миль в час. Это достижение продержалось непобитым в течение 10 лет. В области социальных наук Белл оставил не менее весомое наследие. Он активно выступал против расизма и был одним из основателем Национальной географической ассоциации, открытой для ученых любых рас и вероисповеданий.
Также изобретатель сыграл видную роль в создании журнала Science, став его вторым президентом, и основал несколько важных научных обществ в США и Канаде. Кроме того, Белл был страстным поборником прав женщин и активно поддерживал движение за предоставление им избирательного права. Он также выступал за введение обязательного бесплатного образования для всех детей.
В 1882 году основатель телефонной компании Белл женился на Мейбл Хаббард - своей бывшей ученице по работе со слабослышащими. У пары родилось четверо детей. К сожалению, двое сыновей Белла умерли в младенчестве от болезней. Эти трагедии подтолкнули ученого к разработке аппаратов искусственного дыхания и другого медицинского оборудования для помощи недоношенным младенцам.
Выставка, посвященная А.Г. Беллу, в марте 2022 года
В 2022 году вся мировая общественность отмечает 175-летие со дня рождения великого изобретателя. В честь этого знаменательного события в нашем городе проводится выставка, посвященная жизни и достижениям этого выдающегося человека. Экспозиция размещена в залах Музея науки и техники с 3 по 31 марта 2022 года. В рамках проекта представлены как известные всем изобретения Белла вроде телефона или граммофона, так и его менее изученные разработки в сфере авиастроения, возобновляемых источников энергии, медицины и других областей.
Организаторы стремились максимально полно осветить разносторонний вклад в технологический прогресс человечества на протяжении его плодотворной научной карьеры. Центральную часть экспозиции занимает мемориальная лаборатория Белла, где он проводил свои легендарные эксперименты по передаче речи с помощью электрического тока. Посетители могут увидеть приборы и материалы, которыми пользовался ученый, а также первые образцы телефона.
Не обошли стороной организаторы выставки и социальную деятельность Александра. Целый зал отведен его борьбе против расизма и дискриминации. Представлена переписка Белла с видными деятелями движения за равноправие, его публичные речи, статьи в защиту прав человека.
