A tortas por la invención del teléfono

Posted by noresnau on octubre 25, 2013 · 2 comentarios 

Consolidado el telégrafo (pulsa aquí si te perdiste la entrada al respecto) en varios lugares del mundo se hacían experimentos para transmitir la voz humana por los mismos hilos. Hay que decir, no obstante, que antes de ponerse en marcha el teléfono eléctrico existían –¡e incluso se llegaron a explotar comercialmente!– teléfonos basados en ondas mecánicas como el que todos hemos construido alguna vez con latas o yogures vacíos e hilo. Al tensar el hilo, las bases de los recipientes actúan como un diafragma, que se deforma ante las variaciones de la presión del aire; eso convierte la voz en pequeñas variaciones de tensión que viajan a lo largo del hilo y terminan excitando el proceso contrario (conversión de variaciones de tensión en variaciones de presión acústica) en el otro extremo.

El teléfono por ondas mecánicas… no tan ineficaz como solemos pensar.

Los primeros experimentos con estas cosas formas básicas de modulación y demodulación se atribuyen al británico Robert Hooke, otro de esos genios que tocaban todos los palos (biología, medicina, cronometría, astronomía, mecánica, microscopía, paleontología, náutica, arquitectura, política, …) allá por el siglo XVII. La idea, por simple que parezca, se pudo refinar hasta el punto de que más de 300 patentes permitieron conseguir alcances cercanos a 1 kilómetro. Fíjate que los chavales del siguiente vídeo, por el método más básico, a duras penas consiguen cubrir 200 metros, así que, por favor… un respeto a los tátara-tátarabuelos.

Habida cuenta del alcance del telégrafo eléctrico, el teléfono eléctrico prometía pulverizar las posibilidades del teléfono de ondas mecánicas. El problema tecnológico a resolver tenía tres patas principales, relacionadas con tres partes que ya conoces de la anatomía de un sistema de telecomunicaciones:

1. [Modulación] Conseguir que una señal eléctrica representase las variaciones de presión sonora debidas a la voz.
2. [Canal] Encontrar la forma de transportar la señal eléctrica de manera suficientemente eficiente.
3. [Demodulación] Reconstruir una señal sonora a partir de las variaciones de la señal eléctrica.

A la hora de entrar en los libros de Historia, lo más importante era resolver los puntos 1 y 3, ya que ahí está la chicha de transmitir voz de un lugar a otro a través de señales eléctricas. El punto 2 tiene más que ver con el alcance del invento, cosa que se podía refinar con tiempo y, sobre todo, con el dinero procedente de los primeros despliegues.

Uno de los pioneros en la carrera del teléfono fue el belga Charles Bourseul, que en 1854 publicó resultados según los cuales habría resuelto la parte de la modulación, pero no la de la demodulación. Su idea pasaba por pegar una aguja a un diafragma que captaba las vibraciones del aire (el equivalente a la base del yogur o la lata). Al moverse adelante y atrás, la aguja abría o cerraba un circuito eléctrico, de modo que las vibraciones daban lugar a una señal de impulsos eléctricos muy cortos. Esa señal contenía información, pero Bourseul no supo extraerla, de modo que aquí no hay discusión: él no inventó el teléfono. Sin embargo, tirando de ese mismo esquema de diafragma y aguja, el alemán Johann Philipp Reis demostró en 1862 un sistema con el que, de vez en cuando, conseguía transmitir voz de manera inteligible. El receptor de Reis utilizaba un cable enrollado en torno a una aguja de calcetar, que se contraía, dando lugar a un pequeño clic, con cada impulso de corriente. Luego sólo quedaba amplificar esos clics, para hacerlos audibles. Para ello, Reis, en sus primeros experimentos, simplemente apoyaba la aguja de calcetar en uno de los agujeros en forma de ‘f’ de la caja de resonancia de un violín (!). Una vez fue capaz de transmitir con éxito la frase «Das Pferd frisst keinen Gurkensalat» («el caballo no come ensalada de pepino«) que, por lo visto, es particularmente difícil de entender en alemán (juzga por ti mismo pulsando aquí). Sin embargo, el invento no cuajó porque era muy difícil de ajustar para que funcionase correctamente (principalmente, en la parte de la aguja pegada al diafragma).

¿Quién necesita un altavoz teniendo un violín, o al menos su caja de resonancia?

Independientemente del ingenio de Reis, la modulación a base de impulsos eléctricos malamente podía garantizar un sonido de calidad. Eso no pasaría si se consiguiese hacer variar la corriente eléctrica reproduciendo las variaciones de la presión acústica (como corresponde a un sistema analógico, ¿recuerdas?). En esa idea trabajaba desde mediados de siglo el florentino Antonio Meucci, afincado en Nueva York después de un tiempo viviendo en La Habana. Meucci, que ya había hecho aportaciones notables a la tecnología de los teléfonos de ondas mecánicas en la década de 1830, se familiarizó con los fenómenos de la electricidad y el magnetismo mientras estudiaba las posibilidades de tratar el reúma a base de descargas eléctricas (no te rías, que algún día hablarán de nosotros como salvajes por cosas como la quimioterapia). Ya en 1856, Meucci llegó a construir un dispositivo que sí resolvía de manera razonablemente buena los puntos 1 y 3 de antes. Sí, aquello era un teléfono, que Meucci siguió mejorando hasta 1870 construyendo más de 30 prototipos distintos. Sin embargo, Meucci no consiguió encontrar el apoyo financiero para desarrollar comercialmente el proyecto. Siempre había contado con dinero de inversores de esa parte del mundo que hoy llamamos Italia, pero las convulsiones políticas de la época (fíjate en el mapa de abajo para hacerte una idea de lo revuelta que andaba la península de la bota) y su declarada amistad con el general Giuseppe Garibaldi frustraron sus intentos de llegar al mercado. Meucci tampoco pudo conseguir apoyo entre inversores estadounidenses, entre otras cosas, porque sabía tanto inglés como demostraron los dos últimos presidentes del Gobierno de España con sus «everyday, all day… bonsais» e «it’s very difficult todo esto«.

Las convulsiones en la Italia de mediados del siglo XIX. Sin duda, un contexto poco propicio para que te financien un proyecto.

Con todo, Meucci encontró socios en la comunidad italiana de EEUU para fundar en 1871 la Telettrofono Company. Pronto presentó un trámite previo a la patente con una descripción sumamente vaga e imprecisa del invento. Hablando de cosas tales como «una especie de trompeta parlante» y «sonido concentrado en un cable» sin describir para nada los principios de funcionamiento, Meucci no tenía ninguna posibilidad de hacerse con la patente del teléfono. A mayores, son muchos los rumores y las sospechas de que a este hombre le pusieron todo tipo de trabas burocráticas. Incluso se dice que prestó documentos y materiales a determinadas personas… que nunca se los devolvieron.

El caso es que la patente del teléfono cayó en manos del escocés Alexander Graham Bell en 1876. Desde bien pequeño, Bell había destacado en el conocimiento de los procesos del habla y la audición, en gran medida motivado por la sordera progresiva de su madre. Bell había desarrollado varios dispositivos de ayuda a mudos y sordos, con los que pudo experimentar con diferentes representaciones del sonido, desde la parte visible de la articulación de la voz (se dice que él mismo era extremadamente bueno leyendo los labios) hasta la forma que dibujaban las ondas sonoras sobre un cilindro de cristal ahumado (inventó el fonoautógrafo). El capturar sonidos en señales eléctricas era una opción más, con la que Bell llegó a diseñar un piano que podía transmitir la música a distancia en torno a 1870.

Con estas credenciales, Bell –que, obviamente, sí hablaba buen inglés– encontró apoyo financiero en dos magnates estadounidenses (ojo, magnates, no mangantes) de la época: Gardiner Hubbard y Thomas Sanders. Estos personajes veían en el escocés un potencial con el que evitar perder el tren de otro millonario, William Orton, que llevaba años sacando rendimiento al dinero que invertía en otros dos grandes inventores de la época: los también estadounidenses Thomas Alva Edison (el de la bombilla) y Elisha Gray. Hubbard y Sanders, además de facilitarle a Bell recursos abundantes para sus experimentos, pusieron a su disposición los abogados necesarios para hacer frente a la burocracia y a los litigios que pudieran surgir. Y buena falta hicieron, ya que Bell y Gray presentaron la solicitud de la patente el mismo día y, para colmo, las primeras demostraciones del cacharro de Bell hacían uso de un transmisor inventado por Gray cuyo diseño sólo se había descrito… en la propia solicitud de patente de Gray. ¡Ejem! El aparato se basaba en la misma idea del diafragma con aguja de Bourseul y Reis, con la sofisticación de hacer que la aguja se moviera dentro de un recipiente con un líquido conductor de la electricidad. Así, los movimientos de la aguja hacían fluctuar la corriente eléctrica como mandan los cánones de la tecnología analógica, con lo que la parte de la modulación quedaba bien resuelta, por fin. En el lado de recepción llegaba con poner un cable enrollado en torno a un cilindro metálico como hacía Reis, que se contraería más o menos en función de la corriente eléctrica procedente del emisor. Esos movimientos del cable, que ya no eran simples clics, daban lugar a variaciones de presión acústica, es decir, sonido.

Por todo lo dicho, la invención del teléfono hasta la consecución de la patente por parte de Graham Bell en 1876 podría resumirse en el esquema siguiente. Hay que decir que Bell aportó muy pronto su propio diseño para el altavoz del receptor, que reemplazaría por siempre al artilugio de Reis. Y en 1877 vino Edison con un nuevo tipo de micrófono, que prescindía de agujas para hacer variar la corriente eléctrica; en lugar de eso, el diafragma aplastaba más o menos unos gránulos de grafito metidos en un compartimento.

Aportaciones de algunos de los protagonistas de la invención del teléfono. Pronto veremos que al sistema del dibujo le faltan muchas cosas para funcionar al nivel de lo que esperamos hoy en día…

Ya con los Laboratorios Bell (hoy integrados en Alcatel-Lucent) en marcha, Bell comandó el desarrollo de numerosas innovaciones técnicas que hicieron posible el despliegue masivo de líneas telefónicas por Estados Unidos y Europa, lo que nos mete de lleno en el siglo XX. En paralelo, tuvo que lidiar con todo tipo de denuncias, terminando con un récord de más de 600 decisiones judiciales y favor y 0 en contra. En la línea del Sr. Burns, más o menos.

– Smithers, ¿está mal hacer trampa para ganar un millón de dólares? – Eh, sí señor. – Mmm… cambiaré la pregunta. ¿Está mal que YO haga trampa para ganar un millón de dólares? – No, señor. ¿A quién matamos?

Conclusiones

Del repaso que hemos dado a la ciencia de las telecomunicaciones del siglo XIX entre esta entrada y la del telégrafo –¡ojo, que nos queda Maxwell en el tintero!– debería quedar claro que la realidad es un poco (bastante) más complicada de lo que sugieren los datos asépticos y descontextualizados de los libros de texto del colegio. Por como nos cuentan las cosas, parecería que Graham Bell se hubiera levantado una mañana pensando «mmm… hoy me veo con ganas… ¡voy a inventar el teléfono!» y ¡pop! de allí a tres días de trabajo en un laboratorio hubiera salido con un cacharro vendible entre manos. Desde luego que no llega con las ganas, y ni siquiera es suficiente tener talento científico; se necesitan también buenas dosis de… digamos… habilidades transversales y amigos bien colocados.

La pena es que rara vez se nos pone en antecedentes de estas cosas, ocultando el hecho de que la ciencia progresa a base de pequeños pasos que acumulan conocimiento, gracias a la labor de decenas o cientos de personas con perfiles y motivaciones de lo más dispar. Desde aquí apostaríamos por una docencia que permitiera a los niños recrear la evolución de la ciencia y la tecnología en una secuencia lógica, que a buen seguro saldrían las mentes más organizadas y lógicas.

Mientras seguimos soñando, quedamos pendientes de dedicar una entrada a los principios del electromagnetismo, para luego empezar a ver cómo funciona la transmisión de información por cables. ¿Cuánta información cabe? ¿Cómo de lejos puede llegar? Así llegaremos al punto de poder explicar el funcionamiento de un teléfono completo, infinitamente mejor que el del diagrama que pintábamos más arriba.

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