המצאת הטלפון

אלישע גריי ואלכסדר גראהם בל למעשה חשבו על מערכות דומות למדי. ב-1876 גריי מארה"ב רשם פטנט על מערכת הטלפון בה יש שני מכשירים: מקלט ומשדר שמחוברים זה לזה על ידי חוטי חשמל. הממברנות של המכשירים רוטטות. הממברנה של המשדר מחוברת למוט מתכת ומשם בחוט לבטריה. הממברנה של השולח רוטטת וגורמת לזרם להיות זרם משתנה בין הבטריות לבין המקלט. המקלט הוא מיכל סגור למטה שמחובר בממברנה כאשר למרכזה מחובר ברזל רך. זרם משתנה זה גורם לממברנה של המכשיר הקולט לרטוט וככה הדיבור משוחזר. אבל לרוע מזלו של אלישע גריי אזהרת ההמצאה שלו הוגשה למשרד הפטנטים ב-14 לפברואר 1876, באותו היום בו אלכסנדר גראהם בל הגיש את הפירוט המלא של המצאתו שלו למשרד הפטנטים. ההמצאה של בל קיבלה אישור של נוטריון ב-20 לינואר 1876 וכך הכבוד להמצאת הטלפון הוענק לבל. ראשוניותה של ההמצאה שמבוססת על הגילוי היסודי שלו מ-2 ביוני 1875 אחר כך זכתה לביקורות ללא הצלחה במאות פעילויות משפטיות.
אלכסנדר גראהם בל נולד ב-3 במרץ 1847 באדינבורו שבסקוטלנד. ב-1862 בגיל 16 בל עזב את אדינבורו כדי לחיות בלונדון עם סבו שהיה אמן נאום ידוע ומומחה בתורת הנאומים, הגמגום והדיבור. בל עצמו גם כן כתב כמו סבו מסות על עקרונות הנאום והדיבור ב-1849 וב-1863. אביו היה מורה לדיבור ובל כתוצאה מכך נהפך למורה לחרשים. ב1866 בל התוודע לעבודתו של הפיזיקאי הלמהולץ ולמכשיר החשמלי שמשתמש בקולן מכוון ושיוצר קולות של עיצורים ותנועות. אבל לבל לא היה ידע במדע החשמל והטכנולוגיה ולכן הוא לא הבין את עבודתו של הלמהולץ. בל החליט לכן להשלים ידע זה והוא החל לעסוק בניסויים שקשורים באלקטרומגנטים, קולנים מכוונים, טלגראפיה חשמלית ומכשירים דומים וכל זאת במטרה ליצור קולות תנועה ועיצור בצורה מלאכותית.
בל נרשם לאוניברסיטת לונדון ב-1868 ונכח בשיעורי פיזיולוגיה ואנטומיה באותה השנה. ב-1870 הוא והוריו היגרו לאונטריו שבקנדה. בל המשיך את עבותו למען החרשים בארה"ב, בבוסטון וניוהמפטון, מסצ''וסטס ובקונטיקט. ב-1873 הוא מונה לפרופסור לפיזיולוגיה ווקאלית ואומנות ההיגוי באוניברסיטת בוסטון. הוא נהפך לאזרח אמריקני ב-1874. באונטריו בל הרחיב את פעילויותיו הניסויות. הוא מהר מאוד חשב על שכלול מושג הטלגראף, שמאפשר לכמה הודעות טלגראף להישלח בו-זמנית על פני חוט חשמל בודד באמצעות צלילי הפרעה בעלי תדירויות שונות.
ב-1874 בל ראה הדגמה של מכשיר של קרל רודולף קוניג שנקרא מכשיר להבה מונומטרי בו השתמשו כדי לבצע הדגמה לגלי קול. לחץ האוויר מצליל הדיבור שינה את הלהבה שסופקה על ידי להבת גז, שהוגברה על ידי מראה מסתובבת. להבת הגז רוטטת על ידי פעולת גלי קול שנוצרת על ידי הקול האנושי. את ההבהוב ניתן לראות בלהבת הגז כפס אור מתנודד ברציפות במראה המסתובבת. כמוכן בל ראה את הפונאטוגראף של ליאון סקוט - המכשיר שקדם לפונוגראף של תומאס אדיסון. הפונאטוגראף של סקוט הומצא עוד ב-1857 והוא הדגים את התופעה שניתן לעקוב אחרי גלי קול, כלומר, מכשיר שיכיל באופן ויזואלי הקלטה של גלי הקול. הוא הכיל שופר שבסופו הייתה ממברנה ואליה היה מחובר מנוף שהסתובב על ציר שנשא מסמר בודד. גלי קול שפגעו בשופר רטטו בממברנה ובמכלול המסמר וגרמו למנורה ליצור על נייר מושחר צורה גלית לבנה של צורת הגל של הקול.
בעזרת כל אחד מהמכשירים האלה בל חש שהוא יכול ללמד חרשים-אילמים לדבר תוך שהם ישוו את ניסיונות הדיבור לרישום תבנית הדיבור. החרשים יראו את השפעות השינויים של איברי הדיבור - השפתיים, הלשון והחך - על יצירת הקולות וכך ניתן יהיה ללמדם לבטא מילים בניפרד. "דיבור נראה" הודגם על ידי סקוט ב-1859 בפגישה של האגודה הבריטית. בל עבד עם שני המכשירים וראה שעבור אותו עיצור ותנועה בצליל כל מכשיר נתן תוצאה אחרת. זה הוביל אותו להתחיל לחפש אחר כיוונים חדשים למכשיר חדש שיעזור לו ללמד את החרשים.
אולם בעודו מחפש אחר מטרה זו, בל הבחין בדימיון בין הפונאטוגראף לאוזן האנושית: הוא הבין שהפונאטוגראף הוא למעשה מודל של האוזן האנושית וכנראה יוביל להתחקות מדוייקת יותר אחר הויברציות של הקול מאשר המכשירים בהם השתמש. מיד אחר כך, באונטריו בקיץ 1874 בל בנה את הפונאטוגראף-אוזן שלו. מכשיר זה השתמש במעין מבנה של אוזן אנושית ועור התוף שלה כממברנה ומחט רוטטת.
בעודו מבצע ניסויים במכשיר זה, בל המשיך בעבודתו בבעית העברת קולות מוזיקאליים על ידי מכשיר טלגראפי שמבוסס על הפרעה בזרם חשמלי. בל כתב שהיו לו חלומות ש"אנו עלולים להעביר את איכות הקול אילו יכולנו למצוא בזרם החשמלי גלים כלשהם מהצורה של הגלים האלה שאנו רואים באוויר. לאט-לאט הגעתי למסקנה שיהיה זה אפשרי להעביר קולות מכל סוג שהוא אם נוכל לגרום לשינוי בעוצמת רם בדיוק כמו זה המופיע בצפיפות האוויר כאשר מבוצע הקול...קבלתי את הרעיון שתיאורטית אנו יכולים על ידי חשמל ומגנטיות ליצור זרם כזה. אם רק נוכל לקחת חתיכת מתכת, גוש טוב של מתכת ממוגנט ולגרום לו לרטוט מול קוטב של אלקטרומגנט, אנו עשויים לקבל את הזרם שאנו רוצים...פתאום הבנתי שהעצמות באוזן האנושית היו מאוד מסיביות, אכן יחסית לתופית הדקה והעדינה שהפעילה אותן, ואז המחשבה הופיעה שאם תופית כה עדינה יכולה להניע עצמות שהן יחסית כה מסיביות, מדוע שחתיכת ממברנה עבה יותר וחזקה יותר לא תזיז את חתיכת המתכת שלי. ואז נהגה הטלפון".