Introducción
Alexander Graham Bell, uno de los inventores más famosos de la historia de la ciencia, está siempre asociado al teléfono. Sin embargo, ¿sabía que el teléfono no fue ni su primera ni su última innovación?
Su fotófono y su grafófono fueron igualmente importantes en la evolución de las tecnologías de comunicación de voz a voz. Pero, ¿quién era Alexander Graham Bell? ¿Cómo desarrolló su habilidad y su pasión por la invención?
Llámame Alexander Graham Bell
El 6 de marzo de 1847, el periódico Scotsman dio a los residentes de Edimburgo la noticia del nacimiento de Alexander Bell, hijo de Eliza y Alexander Melville Bell. Casualmente, el periódico también anunciaba la próxima llegada de una línea telegráfica, que aceleraría las comunicaciones entre Londres y Edimburgo. Procedente de una larga estirpe de Alexanders (tanto su padre como su abuelo respondían a este nombre), el Alexander Bell de la fama telefónica era conocido como «Aleck». Cuando tenía diez años, la casa de Aleck Bell recibió a un joven inquilino llamado Alexander Graham. Este joven había sido alumno de Alexander Melville, y se ganó el respeto y la admiración de Aleck. Afligido por el hecho de que sus dos hermanos tuvieran dos nombres de pila, mientras que él sólo tenía uno, y adorando al joven inquilino de su casa, Aleck solicitó un nuevo nombre para su undécimo cumpleaños. Su padre accedió a esta petición, y el 6 de marzo de 1858 levantó su copa para brindar por el cumpleañero, bautizándolo de nuevo como Alexander Graham Bell.
Llamada al servicio
En 1858, Alexander Melville (llamado Melville) y Eliza Bell compraron una casa de estuco de dos plantas agradablemente rústica en Trinity, situada en los alrededores de Edimburgo. Entre sus vecinos en Trinity se encontraba una animada familia llamada Herdman, que explotaba un molino harinero cercano. Se conservan varias fotografías de este y otros periodos de la vida de Aleck, debido a la contagiosa fascinación de Melville por la fotografía. En sus primeros años de adolescencia, las fotos y las descripciones revelan que Aleck era alto, moreno y guapo, con el característico hábito de echar sus largos mechones hacia atrás, por encima de los hombros.
El gallardo joven se animó a inventar por primera vez a los once o doce años, cuando el comportamiento alborotado de Aleck y Ben Herdman hizo que el padre de Ben les preguntara exasperado: «¿Por qué no hacéis algo útil?». Intrigado por la idea, Aleck preguntó a John Herdman en qué podía ser útil. El hombre respondió que necesitaba ayuda para quitar la cáscara del trigo. En respuesta, Aleck combinó una máquina parecida a un molino de viento que consistía en palas giratorias con un cepillo de uñas, creando una máquina descascarilladora que se puso en funcionamiento y se utilizó de forma constante durante varios años. Muchos años después, Alexander Graham Bell escribió sobre su juventud en el molino harinero: «Por lo que recuerdo, el mandato del Sr. Herdman de hacer algo útil fue mi primer incentivo para la invención, y el método de limpieza del trigo el primer fruto».
Todo en la familia
El abuelo de Alexander Graham, Alexander Bell*, tenía una afición por la actuación. Aunque nunca llegó a ser un actor famoso, los papeles secundarios que consiguió en los teatros de Edimburgo le enseñaron a controlar su respiración y a proyectar su voz. Con una presencia escénica imponente y una voz potente, decidió establecerse como profesor de elocución. La ruptura de su matrimonio con Elizabeth Bell llevó a Alexander Bell a Londres, con sus dos hijos a cuestas. Melville y David siguieron los pasos de su padre, ayudándole en sus intentos de enseñar elocución y empezando a practicarla ellos mismos. El estudio de la elocución llevó a Melville a Edimburgo, donde conoció a Eliza Gray Symonds. La sordera de Eliza despertó su simpatía, y su alegre comportamiento pronto se ganó su admiración. Eliza era una pintora de miniaturas y una pianista consumada, y poco menos de un año después de conocerse, ella y Melville se casaron.
Eliza enseñó a sus tres hijos, Melville («Melly»), Alexander Graham («Aleck») y Edward («Ted»), las materias convencionales de lectura y aritmética, así como dibujo, pintura y piano. Los chicos se comunicaban con ella utilizando el lenguaje de signos inglés a dos manos, y hablando en su torpe trompeta de orejas. Aleck fue el único que ideó un método para comunicarse con éxito con su madre, inclinándose cerca de su frente y hablando en voz baja y bien modulada. A lo largo de sus vidas, Aleck y Melly se asociaban a menudo para trabajar en inventos científicos. Lamentablemente, Ted no participó en los experimentos científicos de sus hermanos; murió de tuberculosis a la edad de dieciocho años.
*Nota interesante: En 1847, Alexander Bell escribió una obra de teatro titulada La novia, que celebraba el valor de los buenos modales. La obra pasó por las manos de su hijo, David, de camino al hijo de David, Chichester, y finalmente al amigo más cercano de Chichester, George Bernard Shaw. La obra de Bell sirvió de inspiración para el éxito de Shaw, Pigmalión, que más tarde sería adaptado por Rogers y Hammerstein en el querido musical My Fair Lady. El prólogo de la obra de Shaw da crédito a la familia Bell, y el escenario del laboratorio del profesor Higgins es la misma calle en la que Alexander Bell trabajaba como instructor de oratoria.
La máquina de hablar
Operando bajo la influencia de su padre, Aleck se involucró en el negocio de la elocución. Mientras él y su hermano completaban sus estudios, su padre les retó a desarrollar su propia versión mejorada de la máquina de hablar. La primera versión de la máquina de hablar se remonta al siglo XVIII, y en la década de 1820 Charles Wheatstone creó una versión más actualizada. Su conocimiento del patrón del habla humana, la caja de voz y el diafragma ayudó a Alexander Graham y a su hermano, Melly, a superar el reto de su padre, y los chicos utilizaron libros de texto para aprender sobre anatomía y habla. Al final consiguieron crear un aparato de habla que funcionaba, habiendo adquirido por el camino unos conocimientos inestimables sobre los órganos del habla y la fisiología de la voz humana. Estos conocimientos ayudarían a Alexander en su posterior desarrollo del teléfono.
La ignorancia es la felicidad
Hermann von Helmholtz, cuyos inventos contribuyeron al renacimiento científico del siglo XIX, desarrolló una máquina que generaba sonidos vocálicos. Alexander Graham Bell investigó este aparato, que utilizaba la regulación de las vibraciones del diapasón para generar sus sonidos. Aunque Bell sabía mucho sobre los sonidos vocálicos, no sabía casi nada sobre electricidad. Esta falta de conocimientos le hizo formarse la idea errónea de que la máquina de Helmholtz transmitía realmente los sonidos vocálicos, cuando en realidad sólo los producía. Por muy errónea que fuera, esta emocionante idea llevó a Bell a teorizar que si los sonidos vocálicos podían transmitirse a través de cables eléctricos, también podrían hacerlo los sonidos consonantes y los sonidos en general. La dedicación de Bell a ver cómo se desarrollaba este invento acabó por impulsar su determinación de construir el teléfono.
Lo mejor de Filadelfia
Antes de perfeccionar el teléfono, Alexander Graham Bell inventó y demostró el telégrafo armónico en la Exposición del Centenario de 1876, celebrada en el parque Fairmount de Filadelfia. A esta Exposición asistió Dom Pedro II, entonces emperador de Brasil. El principal rival de Bell, Elisha Gray, también presentó un invento en esta Exposición. El dispositivo de Bell fue el último en ser revisado por el Emperador y otros distinguidos jueces. Tras montar su invento en la Galería Este, Bell se colocó en un extremo de la sala mientras el Emperador se inclinaba sobre un receptor situado en el extremo opuesto. Bell cantó en su receptor y luego comenzó a recitar el conocido monólogo de Hamlet «Ser o no ser». «Sí, ahí está el problema», dijo en un receptor, mientras el Emperador repetía emocionado los versos de Shakespeare que escuchaba en el otro lado de la habitación.
Un trabajo de amor
El padre de Alexander Graham, Melville Bell, creó un sistema fonético llamado Visible Speech (habla visible), logrando un arreglo que reducía cada sonido a una representación visual. Utilizó una forma de herradura para representar la lengua, y manipuló esta imagen para representar diferentes movimientos de la boca y, por tanto, diferentes sonidos. Alexander Graham viajó a Boston para propagar el sistema de Habla Visible de su padre, donde conoció a Gardiner Greene Hubbard. Una de las hijas de Hubbard, Mabel, había perdido la audición tras un grave ataque de escarlatina, pero con la ayuda de la tutora e institutriz, Mary True, su habla se desarrolló. Mary True y Alexander Graham Bell se conocieron dentro del círculo de elocucionistas de Boston, y a los dieciséis años Mary True presentó a su joven alumna a Alexander Graham.
Las cartas de Mabel a su madre revelan la incipiente relación entre ella y el «Sr. Bell». Mabel cuenta que Alexander le dijo que tenía una voz naturalmente dulce, y que caminó bajo una lluvia torrencial para llegar a las lecciones con él: «No quería perder una lección cuando cada una cuesta tanto». Cuando se conocieron en 1873, Mabel tenía sólo 15 años, y en 1877 se casaron. La boda fue un humilde asunto familiar, y tuvo lugar en una cálida tarde de julio en la mansión Hubbard. La pareja se dio el «sí, quiero» en la misma habitación donde Alexander Graham conoció a Mabel. En julio de 1877 también se fundó la Bell Telephone Company, que comenzó como una asociación voluntaria no constituida. A pesar de sus negocios y avances científicos, Bell sacó tiempo para continuar su trabajo con los sordos. En particular, entró en contacto con Annie Sullivan y fue uno de los profesores que trabajó con Helen Keller. En 1918, Helen escribió a Bell: «Siempre has mostrado la alegría de un padre en mis éxitos y la ternura de un padre cuando las cosas no han ido bien».
Manteniéndose a sí mismo
Los documentos revelan una discusión escrita entre la secretaria del Instituto Franklin y Alexander Graham Bell, en la que la secretaria pide el título de los comentarios que Bell hará al recibir su Medalla Elliot Cresson. La respuesta de Bell pregunta, en un tono algo mordaz, si se podría prescindir de tales comentarios, en aras de permitirle disfrutar. Aunque era un hombre apuesto que no le temía a la mirada del público, Bell siempre fue una criatura solitaria y cada vez lo fue más a medida que envejecía. Cuando trabajaba en sus inventos, se consumía por completo en su trabajo, y también era un auténtico búho nocturno. Sus pensamientos eran más lúcidos durante las primeras horas de la mañana, y a menudo daba paseos nocturnos en solitario. También tenía la costumbre de tocar el piano hasta bien entrada la noche, aunque esta peculiaridad molestaba a otros miembros de su hogar.
Acero quirúrgico
El 2 de julio de 1881, el presidente James A. Garfield recibió un disparo en la espalda mientras paseaba por la estación de tren de Washington. El ex general de la Guerra Civil tenía entonces cuarenta y nueve años y estaba en excelente forma física, y sufrió la herida causada por la bala. Conocido por los experimentos que realizó con detectores de metales en Inglaterra, Alexander Graham Bell fue llamado a la cabecera del Presidente. Sin embargo, la sonda metálica que él y un equipo de asistentes trabajaron frenéticamente para perfeccionar no logró localizar la bala alojada en la espalda del Presidente, y Garfield murió semanas después del asalto a causa de una infección. Consternado por la prematura muerte del Presidente, Bell trabajó incansablemente para crear una sonda quirúrgica eficaz, y en octubre de 1881 presentó un modelo exitoso. Llamó a su invento «sonda telefónica» y la Universidad de Heidelberg le concedió un doctorado honorario en medicina por su contribución a la cirugía. La sonda telefónica se atribuiría más tarde al Dr. John H. Girdner, que estuvo presente en la demostración inicial de Bell de la sonda y más tarde publicó un artículo en el que se atribuía todo el mérito de la invención.
Respirar más fácilmente
Tal vez el invento más famoso de Bell después del teléfono fue lo que él llamó una chaqueta de vacío. Esta llamada chaqueta de vacío llegaría a ser ampliamente conocida como el pulmón de acero, un dispositivo que prolongó la vida de las víctimas de la poliomielitis durante la epidemia de esta enfermedad que hizo estragos a finales de la década de 1940. Aleck comenzó a trabajar en esta máquina a raíz de la muerte de su hijo Edward; el niño falleció en la infancia debido a problemas respiratorios. El pulmón de acero era un cilindro de hierro hermético que se ajustaba al torso. Una vez que el paciente estaba atado al cilindro, una bomba de succión introducía y sacaba aire del «pulmón de acero», estimulando los propios pulmones del paciente para que entraran en acción.
Buenas vibraciones
El 7 de marzo de 1876, la Oficina de Patentes de los Estados Unidos concedió a Alexander Graham Bell la patente nº 174.465. Titulada «Improvement in Telegraphy», esta patente llegó a ser descrita como la patente más valiosa jamás emitida. En 1912, el Instituto Franklin reconoció el éxito de Bell en el logro de la transmisión eléctrica del habla articulada con la medalla Elliot Cresson.
El teléfono de Bell era capaz de transmitir eléctricamente el habla articulada gracias a la colaboración de tres partes principales: la corriente ondulatoria, el electroimán y la armadura. En su patente, Bell explica que las ondulaciones eléctricas se crean mediante «cambios graduales de intensidad exactamente análogos a los cambios en la densidad del aire ocasionados por simples vibraciones pendulares»
Bell explica la forma en que los imanes son capaces de producir una corriente ondulatoria, describiendo la interacción entre un imán permanente y un electroimán. Un imán permanente es una pieza de material magnético que conserva su magnetismo después de ser retirado de un campo magnético, mientras que un electroimán se define como un imán que consiste esencialmente en una bobina de alambre aislado envuelto alrededor de un núcleo de hierro blando que se magnetiza sólo cuando la corriente fluye a través del cable. Cuando se hace que un imán permanente se acerque al polo de un electroimán, el imán permanente induce una corriente eléctrica en las bobinas del electroimán. Cuando el imán permanente retrocede, esa acción hace que aparezca una nueva corriente de polaridad opuesta en el cable. Si se hace vibrar ese imán permanente delante del electroimán, se induce una corriente ondulatoria de electricidad en las bobinas del electroimán. La rapidez con que se repiten estas ondulaciones corresponde a la rapidez de las vibraciones del imán. Su polaridad corresponde a la dirección del movimiento del imán permanente, y su intensidad corresponde a la amplitud de la vibración del imán.
Las ondulaciones son causadas por la vibración o el movimiento de cuerpos capaces de inducir la acción. En el caso del teléfono, la voz es el cuerpo capaz de inducir ondulaciones. Bell describe un circuito telefónico en un dibujo que acompaña a su patente, mostrando un circuito en el que una armadura está cruzada con otra. Cada armadura está unida sin apretar en un extremo a un electroimán y en el otro al centro de una membrana estirada. Un cono sirve para hacer converger las vibraciones sonoras sobre la membrana. Cuando se emite un sonido en el cono, ese movimiento hace vibrar la membrana, y la vibración de la membrana hace a su vez que la armadura participe en el movimiento. El movimiento de la armadura crea entonces ondulaciones eléctricas en el circuito. Cuando se representan gráficamente, estas vibraciones son similares en forma a las vibraciones iniciales causadas por el sonido que se emitió en el cono. Un sonido similar al emitido en el cono se oye salir del cono conectado al extremo opuesto del circuito.
Fotófono y grafófono
El fotófono
En 1880, el Gobierno francés concedió a Alexander Graham el Premio Volta de 50.000 francos (con un valor aproximado de 10.000 dólares de la época) en reconocimiento a su invención del teléfono. Bell hizo buen uso de este dinero y creó el Laboratorio Volta en Washington. Este espacio de trabajo sería testigo del desarrollo de dos importantes inventos: el fotófono y el grafófono. El fotófono permitía la transmisión de sonido en un haz de luz, un precursor de la fibra óptica actual, y Bell consideraba que este dispositivo era su invento más importante. Utilizó el fotófono para transmitir el primer mensaje telefónico inalámbrico el 3 de junio de 1880.
El fotófono de Bell utilizaba la propiedad de un cristal de selenio que hacía que su conductividad eléctrica dependiera de la intensidad de su exposición a la luz. El haz de luz transmisor se creaba a partir de la luz solar mediante un sistema de espejo, lente y una célula para eliminar la radiación térmica. Los rayos de luz brillaban sobre un espejo sensible al movimiento que recogía y reaccionaba a las vibraciones del sonido. El movimiento del espejo creaba distorsiones en el haz de luz que reflejaba hacia un espejo parabólico y este espejo enfocaba la luz distorsionada hacia el detector de selenio situado en su centro. El detector reaccionaba creando las correspondientes señales eléctricas interrumpidas. Estas señales se enviaban al imán del teléfono y se convertían de nuevo en sonido en el receptor de la forma habitual a través de un electroimán conectado a un diafragma.
El alcance del fotófono de Bell nunca se extendió más allá de unos cientos de metros, y el dispositivo tampoco protegía las transmisiones de las interferencias exteriores, como las nubes. Estas interferencias externas interrumpían el transporte al bloquear los haces de luz necesarios para la transmisión. Los principios del fotófono fueron utilizados por Guglielmo Marconi cuando desarrolló con éxito la telegrafía sin hilos.
El grafófono
Originalmente conocido como fonógrafo, el grafófono fue desarrollado con el interés de grabar y reproducir el sonido. Esto lo consiguió por primera vez Thomas Edison en 1877, y en 1879 Alexander Graham Bell y su aprendiz, Charles Sumner Tainter, empezaron a hacer mejoras en el invento de Edison. Bell se interesó primero por el fonógrafo como posible ayuda para la enseñanza de los sordos. Sin embargo, descubrió que los discos de papel de aluminio utilizados por Edison para grabar y reproducir el sonido se deterioraban después de varios usos. Bell y Tainter se propusieron investigar por qué ocurría esto y mejorar el problema.
El principio en el que se basaban tanto el fonógrafo como el grafófono era grabar las vibraciones del habla en un disco. Charles Tainter utilizó una sustancia más ligera que Edison para el disco de grabación, descubriendo que un disco de cera cortado con un estilete en forma de cincel era capaz de reproducir los sonidos agudos mejor que el disco de papel de aluminio de Edison. Tainter cortó la cera lateralmente, produciendo un patrón en zigzag que controlaba la vibración de la aguja utilizada para reproducir el disco. Esto se consideró preferible a la acción de subir y bajar de la aguja de Edison. Al final, Tainter y Bell fueron incapaces de producir un grafófono completamente funcional, y Tainter llegó a la conclusión de que sus intentos de corte lateral habían fracasado porque los surcos en zigzag eran demasiado grandes y su captación demasiado pesada para la energía de las ondas sonoras.
Tainter y Bell se encontraban en un apuro de tiempo para realizar mejoras en el grafófono y presentar patentes para atribuirse esas mejoras antes de que Thomas Edison pudiera hacer lo mismo. Desgraciadamente, su trabajo se vio interrumpido en 1881 cuando el presidente Garfield fue tiroteado y trabajaron junto a otros científicos para desarrollar un instrumento que permitiera localizar y desalojar la bala. Para evitar que Edison se enterara de su trabajo y asegurarse los derechos de una patente en caso de que alguien filtrara la información, Tainter y Bell empaquetaron todo su trabajo sobre el grafófono en una caja de lata, fecharon y sellaron la caja, y la colocaron en una cámara acorazada en el Instituto Smithsoniano. Estos esfuerzos fueron en cierto modo en vano, ya que el éxito en el corte lateral fue finalmente alcanzado en 1887 por Emile Berliner.
Una cuestión de principios
El teléfono tuvo varios inventores, todos los cuales se basaron en las innovaciones de sus predecesores. La patente nº 174.465 de Bell le atribuyó la invención del teléfono y creó una controversia que sigue provocando a historiadores, científicos y estudiosos. Esta controversia se centra en el hecho de que, el mismo día en que Bell presentó su solicitud de patente, Elisha Gray presentó una advertencia para una invención similar. La advertencia ya no se utiliza hoy en día, pero en aquella época era un documento preliminar que se presentaba para describir una invención que finalmente sería objeto de una solicitud de patente formal.
La similitud clave entre la patente de Bell y la de Gray es que cada una describe un «principio de resistencia variable» y detalla un transmisor de contacto líquido. Bell utilizó dicho transmisor líquido para demostrar su invento en la exposición de 1876 en Filadelfia, celebrada en honor al año del centenario de Estados Unidos. También describe el transmisor y el «principio de la resistencia variable» en su patente. Este transmisor consta de un diafragma, una aguja y un pequeño vaso de agua. El vaso de agua es capaz de conducir la electricidad con la adición de un poco de ácido. La voz se proyecta sobre el diafragma, haciendo que éste vibre. Así, la aguja conectada vibra de acuerdo con el discurso. La acción vibratoria hace que la aguja entre y salga del corte de agua, variando así la resistencia del circuito de la batería. Esta variación crea la corriente ondulante necesaria para la transmisión eléctrica del habla articulada.
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La acusación más grave contra Bell se formuló después de que su agente de patentes admitiera haber mostrado a Bell la advertencia presentada por Elisha Gray. Esta advertencia describía el «principio de la resistencia variable», que Bell aún no había desarrollado por su cuenta. Las pruebas sugieren que Bell pudo incorporar el principio de Gray a su propia solicitud de patente antes de presentarla: la reivindicación de resistencia variable está escrita en el margen de la solicitud de patente original de Bell. Aunque los tribunales aceptaron las reclamaciones de Bell y lo nombraron inventor legítimo del teléfono, la evidencia permanece y la controversia sigue viva.
El receptor electromagnético descrito por Bell en la patente nº 174.465 es esencialmente el mismo que los receptores telefónicos que se utilizan hoy en día, y esta característica es exclusiva de su patente. Se acusó a Bell de haber robado el «principio de resistencia variable» de Gray, un principio que fue vital para el desarrollo de los posteriores transmisores eléctricos de voz. Aunque el líquido no se utiliza en los receptores actuales, el «principio de la resistencia variable» desempeñó (y sigue desempeñando) un papel clave en el éxito del teléfono.
Reconocimiento
El Instituto Franklin concedió a Alexander Graham Bell la medalla Elliott Cresson en el campo de la ingeniería en 1912 por la «Transmisión eléctrica del habla articulada». Acceda al informe final del Comité de Ciencias y Artes haciendo clic en las miniaturas de abajo.
La dotación del Programa de Premios del Instituto Franklin comenzó con una donación de 1.000 dólares del filántropo de Filadelfia Elliott Cresson para establecer la Medalla Cresson en 1848. Más información sobre Elliott Cresson (archivo PDF, 3,2M), en «Los donantes de las medallas del Instituto Franklin y sus historias».
Créditos
El proyecto Alexander Graham Bell es posible gracias al apoyo de The Barra Foundation y Unisys.
Este sitio web es el esfuerzo de un equipo interno de proyectos especiales del Instituto Franklin, que trabaja bajo la dirección de Carol Parssinen, Vicepresidenta Senior del Centro para la Innovación en el Aprendizaje de las Ciencias, y Bo Hammer, Vicepresidente del Centro Franklin.
Los miembros del equipo del proyecto especial del departamento de Tecnología Educativa son:
Karen Elinich, Barbara Holberg, Margaret Ennis, Natasha Fedder y Jay Treat.
Los miembros del equipo especial del proyecto del departamento de Conservación son:
John Alviti y Andre Pollack.
Los miembros del Consejo Asesor del proyecto son:
Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger y Susan Yoon.