Điện báo đã giúp con người gửi tin đi xa, nhưng thông điệp phải được mã hóa thành tín hiệu và giải mã ở đầu bên kia. Alexander Graham Bell muốn truyền chính giọng nói, không chỉ nội dung câu chữ. Chiếc điện thoại ra đời năm 1876 còn thô sơ, âm thanh nhỏ và méo. Dù vậy, nó chứng minh giọng nói có thể biến thành tín hiệu điện, truyền qua dây và được tái tạo ở nơi khác.

Từ nghề dạy người điếc đến cuộc đua phát minh

Bell sinh năm 1847 tại Scotland trong gia đình nghiên cứu giọng nói và phát âm. Mẹ ông bị điếc nặng, còn cha ông tạo hệ thống ký hiệu giúp người học quan sát vị trí môi, lưỡi và thanh quản. Sau khi chuyển tới Canada rồi Hoa Kỳ, Bell dạy nói cho người điếc. Công việc ấy khiến ông đặc biệt quan tâm tới sóng âm và dao động.

Cùng thợ điện Thomas Watson, Bell nghiên cứu “điện báo hài âm” nhằm gửi nhiều tín hiệu trên cùng một dây. Trong các thử nghiệm, ông nhận ra màng rung có thể biến âm thanh thành dòng điện biến thiên. Thiết bị ở đầu dây còn lại sẽ làm quá trình ngược lại để tái tạo tiếng nói. Ý tưởng điện thoại ra đời từ chính hướng nghiên cứu đó.

Cuộc đua phát minh diễn ra rất căng thẳng. Elisha Gray nộp bản mô tả cảnh báo sáng chế về thiết bị truyền tiếng nói cùng ngày Bell nộp đơn, 14 tháng 2 năm 1876. Bell được cấp bằng sáng chế ngày 7 tháng 3. Ba ngày sau, ông truyền một câu nói rõ ràng cho Watson ở phòng bên và gọi trợ lý tới giúp. Thử nghiệm ngắn này trở thành cột mốc vì lời nói dễ hiểu đã đi qua dây điện.

Điện thoại biến giọng nói thành tín hiệu điện bằng cách nào

Khi một người nói, sóng âm làm màng của ống nói rung lên xuống. Cường độ và tần số rung thay đổi theo giọng nói. Trong thiết kế của Bell, chuyển động của màng làm dòng điện trong mạch mạnh yếu tương ứng. Nói cách khác, âm thanh được chuyển thành một “bản sao” bằng điện.

Dòng điện biến thiên truyền qua dây đến máy nhận. Tại đó, nam châm điện tác động lên một màng mỏng và khiến nó rung theo cùng quy luật. Màng rung đẩy không khí, tái tạo âm thanh gần giống lời nói ban đầu. Điện thoại không gửi trực tiếp giọng nói qua dây. Nó gửi quy luật dao động của giọng nói rồi dựng lại âm thanh ở đầu bên kia.

Những máy đầu tiên dùng chung một bộ phận cho cả nói và nghe. Tín hiệu yếu, khoảng cách truyền còn ngắn và chất lượng chưa ổn định. Micro carbon sau này giúp giọng nói mạnh hơn. Tổng đài cũng ra đời để kết nối nhiều thuê bao qua một trung tâm. Nhờ hai cải tiến này, điện thoại mới phát triển từ thiết bị thử nghiệm thành mạng liên lạc thực tế.

Phát minh nhỏ trong phòng thí nghiệm làm đổi cả xã hội

Điện thoại rút ngắn mạnh thời gian liên lạc. Thương nhân có thể hỏi giá ngay, bác sĩ có thể được gọi trong trường hợp khẩn cấp. Gia đình nghe tin người thân mà không phải chờ thư nhiều ngày. Khác với điện báo, người dùng điện thoại nói chuyện trực tiếp và cảm nhận được cảm xúc qua giọng nói.

Ngành điện thoại tạo ra nhu cầu lớn về đường dây, tổng đài, thiết bị và nhân viên vận hành. Tổng đài viên từng là mắt xích trung tâm của mạng trong nhiều thập kỷ. Khi tổng đài tự động phát triển, điện thoại đi vào văn phòng và hộ gia đình rộng rãi hơn. Đường dây đường dài và cáp xuyên đại dương tiếp tục nối các quốc gia.

Mạng điện thoại còn đặt nền cho fax, modem máy tính và giai đoạn đầu của Internet. Quan trọng hơn, nó thay đổi thói quen xã hội. Việc trò chuyện tức thời với người ở xa dần trở thành điều bình thường. Điện thoại di động ngày nay dùng kỹ thuật khác hẳn, nhưng vẫn đáp ứng mong muốn mà Bell theo đuổi từ đầu.

Sự thật thú vị ít người biết

  • Bell từng đề nghị bán bằng sáng chế cho Western Union với giá 100.000 đô la Mỹ nhưng bị từ chối.
  • Ông coi “photophone”, thiết bị truyền giọng nói bằng chùm ánh sáng, là phát minh quan trọng nhất của mình.
  • Bell không thích bị làm phiền và được cho là không đặt điện thoại trong phòng nghiên cứu riêng.
  • Vợ ông, Mabel Hubbard, mất thính lực từ nhỏ; cha của bà là nhà đầu tư ủng hộ nghiên cứu của Bell.
  • Tổng đài đầu tiên từng dùng thiếu niên nối máy, trước khi phụ nữ trở thành lực lượng vận hành chủ yếu.

Hiểu lầm thường gặp

Hiểu lầm: "Bell một mình nghĩ ra điện thoại trong một khoảnh khắc." Phát minh này đến từ nhiều năm nghiên cứu âm học, điện từ và điện báo. Bell có đóng góp quyết định, nhưng Watson, các nhà đầu tư và nhiều đối thủ cũng thuộc về bối cảnh ấy. Lịch sử điện thoại rộng hơn câu chuyện về một người và một ngày duy nhất.

Hiểu lầm: "Điện thoại lập tức thay thế điện báo sau năm 1876." Ban đầu điện thoại đắt, tín hiệu yếu và chỉ truyền được khoảng cách ngắn. Điện báo vẫn quan trọng trong nhiều thập kỷ. Điện thoại chỉ phổ biến khi micro, tổng đài và đường dây đường dài hoàn thiện.

Hiểu lầm: "Cuộc gọi với Watson đã là một hệ thống điện thoại hoàn chỉnh." Đó là minh chứng nguyên lý có ý nghĩa bước ngoặt, không phải mạng liên lạc tiện dụng. Hai phòng thí nghiệm được nối với nhau rất khác một thành phố có hàng nghìn thuê bao. Quãng đường từ thử nghiệm tới hệ thống toàn cầu kéo dài qua nhiều thế hệ cải tiến.

Nguồn tham khảo