Introdução
Ranqueado entre os inventores mais famosos da história da ciência, Alexander Graham Bell está para sempre associado ao telefone. Sabia, contudo, que o telefone não foi nem a sua primeira nem a sua última inovação?
O seu Photophone e Graphophone foram igualmente significativos na evolução das tecnologias de comunicação voz-a-voz. Mas quem era Alexander Graham Bell? Como ele desenvolveu sua habilidade e paixão pela invenção?
Call Me Alexander Graham Bell
Em 6 de março de 1847, o jornal escocês trouxe aos residentes de Edimburgo a notícia do nascimento de Alexander Bell, filho de Eliza e Alexander Melville Bell. Coincidentemente, o jornal também anunciou a próxima chegada de uma linha telegráfica, que iria acelerar as comunicações entre Londres e Edimburgo. Vindo de uma longa linha de Alexanders (tanto seu pai como seu avô responderam a este nome), Alexander Bell, de fama telefônica, era conhecido como “Aleck”. Quando ele tinha dez anos de idade, a casa de Aleck Bell recebeu um jovem hóspede chamado Alexander Graham. Este jovem tinha sido aluno de Alexander Melville, e atraiu o respeito e a admiração de Aleck. Angustiado por ambos os seus irmãos terem dois nomes cristãos enquanto ele tinha apenas um, e adorando o jovem inquilino da sua casa, Aleck pediu um novo nome para o seu décimo primeiro aniversário. Seu pai atendeu a esse pedido, e em 6 de março de 1858, ele levantou seu copo para brindar o aniversariante, batizando-o recentemente Alexander Graham Bell.
Call to Service
Em 1858, Alexander Melville (chamado Melville) e Eliza Bell compraram uma casa de estuque agradavelmente rústica de dois andares na Trindade, localizada nos arredores de Edimburgo. Seus vizinhos em Trinity incluíam uma família animada chamada Herdman, que operava um moinho de farinha nas proximidades. Várias fotografias sobrevivem deste e de outros períodos da vida de Aleck, devido ao fascínio contagiante de Melville pela fotografia. No início da adolescência, fotos e descrições revelam que Aleck era alto, moreno e bonito, com o hábito de abanar seus longos cadeados sobre os ombros.
O jovem arrojado foi encorajado a inventar aos onze ou doze anos de idade, quando o comportamento bagunceiro de Aleck e Ben Herdman levou o pai de Ben a exasperadamente questionar os meninos: “Por que você não faz algo útil? Intrigado com a ideia, Aleck perguntou a John Herdman como ele poderia ser útil. O homem respondeu que ele precisava de ajuda para tirar as cascas do trigo. Em resposta, Aleck combinou uma máquina parecida com um moinho de vento que consiste em pás rotativas com um pincel de pregos, criando uma máquina de descascar que foi colocada em funcionamento e utilizada de forma constante durante vários anos. Muitos anos mais tarde, Alexander Graham Bell escreveu sobre a sua juventude no moinho de farinha: “Até onde me lembro, a ordem do Sr. Herdman para fazer algo útil foi o meu primeiro incentivo à invenção, e o método de limpar o primeiro fruto.”
Todos na Família
Alexander Graham’s avô, Alexander Bell*, tinha uma propensão para representar. Embora ele nunca tenha conseguido ser um actor famoso, as partes que ele conseguiu nos teatros de Edimburgo ensinaram-no a controlar a sua respiração e a projectar a sua voz. Com uma presença de palco imponente e uma voz em expansão, ele decidiu montar uma loja como professor de elocução. A ruptura de seu casamento com Elizabeth Bell trouxe Alexander Bell para Londres, com seus dois filhos a reboque. Melville e David seguiram os passos de seu pai, ajudando-o em suas tentativas de ensinar elocução e assumindo a prática eles mesmos. O estudo de Melville sobre elocução o trouxe de volta a Edimburgo, onde ele conheceu Eliza Gray Symonds. A surdez de Eliza despertou-lhe a simpatia, e o seu comportamento alegre logo ganhou a sua admiração. Eliza era uma pintora de miniaturas e uma pianista realizada, e pouco menos de um ano depois de se conhecerem, ela e Melville eram casados.
Eliza ensinou a seus três filhos, Melville (“Melly”), Alexander Graham (“Aleck”) e Edward (“Ted”), as disciplinas convencionais de leitura e aritmética, bem como desenho, pintura e piano. Os meninos se comunicavam com ela usando a linguagem gestual inglesa com duas mãos, e falando em sua trompete desajeitada. Aleck foi o único que conseguiu um método de comunicar com sucesso com sua mãe, inclinando-se perto da testa e falando com uma voz baixa e bem modulada. Ao longo de suas vidas Aleck e Melly freqüentemente se associavam para trabalhar em invenções científicas. Ted infelizmente não participou dos experimentos científicos de seus irmãos; ele morreu de tuberculose aos 18 anos.
*Interessando em observar: Em 1847, Alexander Bell escreveu uma peça de teatro intitulada A Noiva, celebrando o valor das boas maneiras. A peça passou pelas mãos de seu filho, David, a caminho do filho de David Chichester e finalmente do amigo mais próximo de Chichester, George Bernard Shaw. A peça de Bell foi a inspiração para o sucesso de Shaw, Pygmalion, que mais tarde seria adaptada por Rogers e Hammerstein no amado musical, My Fair Lady. O prefácio da peça de Shaw credita a família Bell, e o cenário do laboratório do Professor Higgins é a própria rua onde Alexander Bell trabalhou como instrutor de fala.
The Speaking Machine
Operando sob a influência do seu pai, Aleck envolveu-se no negócio da elocução. Enquanto ele e seu irmão estavam completando seus estudos, seu pai os desafiou a desenvolver sua própria versão melhorada da máquina falante. A versão mais antiga da máquina falante data do século XVIII, e nos anos 1820 uma versão mais atualizada foi criada por Charles Wheatstone. Sua compreensão do padrão de fala humano, caixa de voz e diafragma ajudou Alexander Graham e seu irmão, Melly, a enfrentar o desafio do pai, e os meninos usaram livros de texto para aprender sobre anatomia e fala. No final, eles inventaram uma máquina de fala funcional, tendo adquirido um conhecimento inestimável dos órgãos da fala e da fisiologia da voz humana ao longo do caminho. Este conhecimento ajudaria Alexandre no seu posterior desenvolvimento do telefone.
Ignorância é bem-aventurança
Hermann von Helmholtz, cujas invenções contribuíram para o renascimento científico do século XIX, desenvolveu uma máquina que gerou sons de vogal. Alexander Graham Bell investigou este aparelho, que utilizou a regulação das vibrações do garfo de afinação para gerar os seus sons. Embora Bell soubesse muito sobre sons de vogais, ele não sabia quase nada sobre eletricidade. Essa falta de conhecimento o levou a formar a idéia equivocada de que a máquina de Helmholtz realmente transmitia sons de vogais, quando na realidade ela só os produzia. Por mais errada que fosse, esta ideia excitante levou Bell a teorizar que se os sons das vogais podiam ser transmitidos através de fios elétricos, também os sons e sons em geral poderiam ser consonantes. A dedicação de Bell para ver esta invenção desenvolver-se acabou por ajudar a impulsionar a sua determinação em construir o telefone.
Best of Philly
Prior para aperfeiçoar o telefone, Alexander Graham Bell inventou e demonstrou o telégrafo harmónico na Exposição do Centenário de 1876, realizada no Fairmount Park da Filadélfia. Esta Exposição contou com a presença de Dom Pedro II, então Imperador do Brasil. A principal rival de Bell, Elisha Gray, também apresentou uma invenção nesta Exposição. O dispositivo de Bell foi o último a ser revisto pelo Imperador e outros distintos juízes. Tendo manipulado sua invenção na Galeria Leste, Bell assumiu sua posição em uma extremidade da sala enquanto o Imperador se inclinava sobre um receptor posicionado na extremidade oposta. Bell cantou em seu receptor, e então começou a recitar o bem conhecido monólogo “Ser, ou não ser” de Hamlet. “Aye, there’s the rub”, disse ele em um receptor, enquanto o Imperador repetia com entusiasmo os versos shakespearianos que ouviu do outro lado da sala.
A Labor of Love
Alexander Graham’s father, Melville Bell, criou um sistema fonético chamado Visible Speech, conseguindo um arranjo que reduzia cada som a uma representação visual. Ele usou uma forma de ferradura para representar a língua, e manipulou esta imagem para representar diferentes movimentos da boca e, portanto, diferentes sons. Alexander Graham viajou para Boston para propagar o sistema de Fala Visível do seu pai, onde conheceu Gardiner Greene Hubbard. Uma das filhas de Hubbard, Mabel, tinha perdido a audição após um severo surto de escarlatina, mas com a ajuda da tutora e governanta, Mary True, o seu discurso desenvolveu-se. Mary True e Alexander Graham Bell conheceram-se dentro do círculo de elocucionistas de Boston, e aos dezesseis anos Mary True apresentou sua jovem aluna a Alexander Graham.
Cartas de Mabel para sua mãe revelam a relação que se iniciava entre ela e “Sr. Bell”. Mabel relata que Alexander lhe disse que ela tinha uma voz naturalmente doce, e que ela caminhou através da chuva de condução para chegar às aulas com ele: “Eu não queria perder uma lição quando cada uma custava tanto.” Quando se conheceram em 1873, Mabel tinha apenas 15 anos, e em 1877 casaram. O casamento foi um humilde caso de família, e teve lugar numa noite quente de Julho na mansão Hubbard. A dupla disse “sim” na mesma sala onde Alexander Graham conheceu Mabel pela primeira vez. Julho de 1877 também trouxe a fundação da Bell Telephone Company, iniciada como uma associação de voluntários sem personalidade jurídica. Apesar de seus empreendimentos comerciais e avanços científicos, Bell teve tempo para continuar seu trabalho com os surdos. Em especial, ele entrou em contato com Annie Sullivan, e foi um dos professores que trabalharam com Helen Keller. Em 1918, Helen escreveu a Bell: “Você sempre demonstrou a alegria de um pai nos meus sucessos e a ternura de um pai quando as coisas não deram certo”
Ceping to Him Him
Documentos revelam uma discussão escrita entre o secretário do Instituto Franklin e Alexander Graham Bell, na qual o secretário pede o título das observações que Bell fará ao receber a sua Medalha Elliot Cresson. A resposta de Bell pergunta em tom um pouco mordaz se tais comentários podem ser dispensados, no interesse de permitir que ele se divirta. Embora um homem bonito sem medo do olhar do público, Bell sempre foi uma criatura solitária e se tornou cada vez mais assim à medida que envelhecia. Ao trabalhar em invenções, ele se tornou completamente consumido pelo seu trabalho, e era também um verdadeiro coruja noturno. Seus pensamentos eram mais lúcidos durante as primeiras horas da manhã, e muitas vezes ele levava a divagações noturnas solitárias. Ele também tinha o hábito de tocar piano noite adentro, embora esta peculiaridade perturbasse os outros membros de sua casa.
Surgical Steel
Em 2 de julho de 1881, o Presidente James A. Garfield foi baleado pelas costas enquanto passeava pela estação ferroviária de Washington. O antigo General da Guerra Civil tinha então quarenta e nove anos de idade e estava em excelente forma física, e sustentou a ferida forjada pela bala. Conhecido pelas experiências que conduziu com detectores de metais na Inglaterra, Alexander Graham Bell foi chamado à cabeceira do Presidente. A sonda de metal que ele e uma equipa de assistentes trabalharam freneticamente para aperfeiçoar não foi, contudo, bem sucedida na localização da bala alojada nas costas do Presidente, e Garfield morreu semanas após o ataque por infecção. Desolado com a morte prematura do Presidente, Bell trabalhou incansavelmente para criar uma sonda cirúrgica eficiente, chegando a um modelo de sucesso em outubro de 1881. Ele nomeou sua invenção como a sonda telefônica, e a Universidade ou Heidelberg conferiu um doutorado honorário de medicina a Bell por sua contribuição à cirurgia. A sonda telefônica seria posteriormente atribuída ao Dr. John H. Girdner, que esteve presente na demonstração inicial da sonda por Bell e mais tarde publicou um artigo que ficou com todos os créditos pela invenção.
Breathing Easier
Talvez a mais famosa invenção póstelefônica de Bell tenha sido o que ele chamou de jaqueta a vácuo. Esta chamada jaqueta a vácuo se tornaria amplamente conhecida como o pulmão de ferro, um dispositivo que prolongou a vida das vítimas da pólio durante a epidemia que assolou o país no final dos anos 40. Aleck começou a trabalhar nessa máquina após a morte de seu filho Edward; o menino morreu na infância devido a problemas respiratórios. O pulmão de ferro era um cilindro de ferro hermético que se encaixava perfeitamente ao redor do tronco. Assim que um paciente foi amarrado ao cilindro, uma bomba de sucção forçou o ar a entrar e sair do “pulmão de ferro”, estimulando os próprios pulmões do paciente a entrar em ação.
Vibrações boas
Em 7 de março de 1876, o Escritório de Patentes dos Estados Unidos emitiu Alexander Graham Bell patente No. 174,465. Intitulada “Melhoria na Telegrafia”, esta patente veio a ser descrita como a patente mais valiosa já emitida. Em 1912, o Instituto Franklin reconheceu o sucesso de Bell em conseguir a transmissão elétrica da fala articulada com a Medalha Elliot Cresson.
O telefone de Bell foi capaz de transmitir eletricamente a fala articulada graças à colaboração de três partes principais: a corrente ondulatória, o eletroímã, e a armadura. Em sua patente, Bell explica que as ondulações elétricas são criadas por “mudanças graduais de intensidade exatamente análogas às mudanças na densidade do ar ocasionadas por simples vibrações pendentes”
Bell explica a forma como os ímãs são capazes de produzir uma corrente ondulatória, descrevendo a interação entre um ímã permanente e um eletroímã. Um íman permanente é uma peça de material magnético que retém o seu magnetismo após ser removido de um campo magnético, enquanto um electroíman é definido como um íman que consiste essencialmente numa bobina de fio isolado enrolada à volta de um núcleo de ferro macio que só é magnetizado quando a corrente flui através do fio. Quando um ímã permanente se aproxima do pólo de um eletroímã, o ímã permanente induz uma corrente de eletricidade nas bobinas do eletroímã. Quando o íman permanente recua, essa acção provoca o aparecimento de uma nova corrente de polaridade oposta no fio. Se você faz vibrar esse ímã permanente na frente do eletroímã, ele induz uma corrente de eletricidade ondulatória nas bobinas do eletroímã. A rapidez com que estas ondulações se repetem corresponde à rapidez das vibrações do íman. Sua polaridade corresponde à direção do movimento do ímã permanente, e sua intensidade corresponde à amplitude da vibração do ímã.
Undulações são causadas pela vibração ou movimento dos corpos capazes de induzir a ação. No caso do telefone, a voz é o corpo capaz de induzir ondulações. Bell retrata um circuito telefónico num desenho que acompanha a sua patente, mostrando um circuito em que uma armadura é atravessada por outra. Cada armadura está frouxamente ligada numa extremidade a um electroíman e na outra ao centro de uma membrana esticada. Um cone é usado para fazer convergir as vibrações sonoras sobre a membrana. Quando um som é pronunciado no cone, esse movimento coloca a membrana em vibração e a vibração da membrana, por sua vez, faz com que a armadura tome parte no movimento. O movimento da armadura cria então ondulações eléctricas no circuito. Quando representadas graficamente, estas vibrações são semelhantes em forma às vibrações iniciais causadas pelo som que foi feito dentro do cone. Um som semelhante ao pronunciado no cone é assim ouvido a partir do cone ligado à extremidade oposta do circuito.
Foto e Graphophone
The Photophone
Em 1880, o governo francês concedeu a Alexander Graham o Prémio Volta de 50.000 francos (no valor aproximado de 10.000 dólares na altura) em reconhecimento da sua invenção do telefone. Bell deu bom uso a este dinheiro, criando o Laboratório Volta, em Washington. Este espaço de trabalho testemunharia o desenvolvimento de duas invenções significativas: o fotofone e o graphonfone. O fotofone permitiu a transmissão do som num feixe de luz, precursor da fibra óptica moderna, e Bell acreditava que este dispositivo era a sua invenção mais importante. Ele usou o fotofone para transmitir a primeira mensagem telefônica sem fio em 3 de junho de 1880.
O fotofone de Bell usou a propriedade de um cristal de selênio que fazia sua condutividade elétrica depender da intensidade de sua exposição à luz. O feixe de luz transmissor foi criado a partir da luz solar por um sistema de espelho, lente e uma célula para remover a radiação de calor. Os raios de luz brilharam em um espelho sensível ao movimento que captou e reagiu às vibrações sonoras. O movimento do espelho criou distorções no feixe de luz que ele refletia em direção a um espelho parabólico e este espelho focava a luz distorcida no detector de selênio no seu centro. O detector reagiu criando sinais eléctricos interrompidos de forma correspondente. Estes sinais foram enviados para o imã do telefone e convertidos de volta ao som no receptor da forma habitual através de um eletroímã conectado a um diafragma.
O alcance do fotofone Bell nunca se estendeu além de algumas centenas de metros, e o dispositivo também não conseguiu proteger as transmissões de interferências externas, tais como nuvens. Estas interferências externas perturbaram o transporte, bloqueando os feixes de luz necessários para a transmissão. Os princípios do fotofone foram usados por Guglielmo Marconi quando ele desenvolveu com sucesso a telegrafia sem fio.
O Graphophone
Originalmente conhecido como o fonógrafo, o grafone foi desenvolvido no interesse da gravação e reprodução do som. Isto foi conseguido pela primeira vez por Thomas Edison em 1877, e em 1879 Alexander Graham Bell e seu aprendiz, Charles Sumner Tainter, começaram a fazer melhorias na invenção de Edison. Bell interessou-se pela primeira vez pelo fonógrafo como uma ajuda potencial para ensinar os surdos. Ele descobriu, porém, que os discos de papel alumínio usados por Edison para gravar e reproduzir o som deterioraram-se após vários usos. Bell e Tainter se propuseram a investigar o porquê disso, e a melhorar o problema.
O princípio por trás tanto do fonógrafo quanto do grafone era gravar as vibrações da fala em um disco. Charles Tainter usou uma substância mais leve do que Edison para o disco de gravação, descobrindo que um disco de cera cortado com um estilete em forma de cinzel era capaz de reproduzir sons agudos melhor do que o disco de folha de alumínio de Edison. O Tainter cortou a cera lateralmente, produzindo um padrão em ziguezague que controlava a vibração da agulha usada para tocar o disco. Isto foi considerado preferível à acção ascendente e descendente da agulha de Edison. No final, Tainter e Bell foram incapazes de produzir um grafone totalmente funcional, e Tainter concluiu que suas tentativas de corte lateral haviam falhado porque os sulcos em ziguezague eram muito grandes e sua captação muito pesada para a energia das ondas sonoras.
Tainter e Bell estavam sob uma crise de tempo para fazer melhorias no grafone e registrar patentes para receber os créditos por essas melhorias antes que Thomas Edison pudesse fazer o mesmo. Infelizmente, seu trabalho foi interrompido em 1881 quando o Presidente Garfield foi baleado e eles trabalharam junto com outros cientistas para desenvolver um instrumento para localizar e desalojar a bala. A fim de evitar que Edison descobrisse seu trabalho e assegurar-se dos direitos a uma patente no caso de alguém vazar informações, Tainter e Bell empacotaram todo o seu trabalho no telefone grafone em uma caixa de lata, dataram e selaram a caixa, e a colocaram em um cofre no Smithsonian Institution. Estes esforços foram um pouco em vão, pois o sucesso no corte lateral foi finalmente alcançado em 1887 por Emile Berliner.
Uma questão de princípio
O telefone teve vários inventores, todos eles construídos sobre as inovações de seus antecessores. A patente nº 174.465 de Bell o creditou com a invenção do telefone e criou uma controvérsia que continua a provocar historiadores, cientistas e estudiosos. Esta controvérsia centra-se no facto de, no próprio dia em que Bell apresentou o seu pedido de patente, uma advertência para uma invenção semelhante ter sido apresentada por Elisha Gray. A advertência não é mais usada hoje, mas na época era um documento preliminar que teria sido apresentado para descrever uma invenção que eventualmente seria objeto de um pedido formal de patente.
A principal semelhança entre a patente de Bell e a de Gray é que cada uma descreve um “princípio de resistência variável”, e detalha um transmissor de contato líquido. Bell usou tal transmissor líquido para demonstrar sua invenção na exposição de 1876 na Filadélfia, realizada em homenagem ao ano do centenário da América. Ele também descreve tanto o transmissor quanto o “princípio da resistência variável” em sua patente. Este transmissor consiste de um diafragma, uma agulha, e um pequeno copo de água. O copo de água é capaz de conduzir eletricidade com a adição de um pouco de ácido. A fala é projetada no diafragma, causando a vibração do diafragma. Assim, a agulha ligada vibra de acordo com a fala. A ação vibratória faz com que a agulha entre e saia do corte de água, variando assim a resistência do circuito da bateria. Esta variação cria a corrente ondulada necessária para a transmissão eléctrica da fala articulada.
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A carga mais grave contra Bell foi nivelada após o seu oficial de patentes ter admitido ter mostrado a Bell a advertência apresentada por Elisha Gray. Esta advertência descreveu o “princípio da resistência variável”, que Bell ainda não tinha desenvolvido por si mesmo. As evidências sugerem que Bell foi capaz de incorporar o princípio de Gray em seu próprio pedido de patente antes de depositá-lo: a alegação de resistência variável está escrita na margem do pedido de patente original de Bell. Embora os tribunais tenham sustentado as reivindicações de Bell e o tenham nomeado o inventor legítimo do telefone, a evidência permanece e a controvérsia vive em.
O receptor eletromagnético descrito por Bell na patente No. 174.465 é essencialmente o mesmo que os receptores de telefone em uso hoje, e esta característica é única à sua patente. Bell foi acusado de roubar o “princípio de resistência variável” de Gray, um princípio que foi vital para o desenvolvimento de transmissores elétricos de fala posteriores. Embora o líquido não seja usado nos receptores atuais, o “princípio de resistência variável” desempenhou (e continua a desempenhar) um papel fundamental no sucesso do telefone.
Acknowledgement
O Instituto Franklin concedeu a Alexander Graham Bell a Medalha Elliott Cresson no campo da Engenharia em 1912 por “Transmissão Elétrica da Fala Articulada”. Acesse o relatório final do Comitê de Ciência e Artes clicando nos thumbnails abaixo.
A doação do Franklin Institute Awards Program começou com um presente de $1.000 do filantropo Filadélfia Elliott Cresson para estabelecer a Medalha de Cresson em 1848. Leia mais sobre Elliott Cresson (arquivo PDF, 3.2M), de “The Franklin Institute Donors of the Medals and Their Histories”
Credits
O projeto Alexander Graham Bell é viabilizado pelo apoio da The Barra Foundation e Unisys.
Este website é o esforço de uma equipe interna de projeto especial no The Franklin Institute, trabalhando sob a direção de Carol Parssinen, Vice-Presidente Sênior do Centro de Inovação na Aprendizagem da Ciência, e Bo Hammer, Vice-Presidente do The Franklin Center.
Os membros da equipe de projeto especial do departamento de Tecnologia Educacional são:
Karen Elinich, Barbara Holberg, Margaret Ennis, Natasha Fedder, e Jay Treat.
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Os membros da equipa do projecto especial do departamento Curatorial são:
John Alviti e Andre Pollack.
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Os membros do conselho consultivo do projecto são:
Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger, e Susan Yoon.