Volta Laboratory

Volta Laboratory — это частная исследовательская лаборатория, основанная в 1878 году в Вашингтоне, округ Колумбия, изобретателем Александром Грейамом Беллом. Лаборатория была названа в честь итальянского физика Алессандро Вольты и стала одним из первых в США частных научно-исследовательских центров, специализировавшихся на акустике, записи и воспроизведении звука, а также на ранних экспериментах в области беспроводной связи и авиации.

История

Основание и предпосылки

После успешного патентования телефона в 1876 году и демонстрации его на Всемирной выставке в Филадельфии Александр Белл получил значительное финансовое вознаграждение. В 1878 году он решил вложить часть средств в создание собственной лаборатории, чтобы продолжить исследования в области передачи и записи звука. Первоначально лаборатория располагалась в арендованном здании на улице L Street в Вашингтоне. Белл привлёк к работе двух молодых талантливых инженеров: Чарльза Самнера Тейнтера и Гарри Фитча. Вместе они образовали так называемый «Триумвират» (The Triumvirate), который руководил деятельностью лаборатории.

Финансирование и управление

Лаборатория финансировалась исключительно за счёт личных средств Белла. В отличие от многих современных научных учреждений, Volta Laboratory не получала государственных субсидий или грантов. Белл стремился сохранить полный контроль над исследованиями, не связывая себя обязательствами перед акционерами или спонсорами. Управление лабораторией осуществлялось коллегиально: Белл отвечал за общее направление, Тейнтер — за механическую и электротехническую часть, а Фитч — за химические и металлургические аспекты.

Переезд и расширение

В 1881 году лаборатория переехала в новое, специально построенное здание на улице Connecticut Avenue. Это здание было спроектировано с учётом требований акустических экспериментов: толстые стены, звукоизоляция, отдельные комнаты для разных типов опытов. В новом помещении площадь лаборатории увеличилась втрое, что позволило разместить более громоздкое оборудование, включая большие механические фонографы и экспериментальные летательные аппараты.

Основные направления исследований

Запись и воспроизведение звука

Главным направлением работ Volta Laboratory стала разработка устройств для записи и воспроизведения звука. В 1878 году Белл и Тейнтер создали «фотографофон» (photographophone) — устройство, которое записывало звуковые колебания в виде световых следов на фотопластинке. Хотя это устройство не получило практического применения, оно стало важным шагом к пониманию принципов оптической записи.

В 1880 году лаборатория представила «графофон» (graphophone) — усовершенствованную версию фонографа Эдисона. В отличие от фонографа, где звук записывался на оловянную фольгу, графофон использовал восковые цилиндры, что позволяло получать более чистую и долговечную запись. Белл и Тейнтер получили на графофон патент в 1886 году, а затем продали права на его производство компании American Graphophone Company, которая позже стала частью Columbia Phonograph Company.

Акустика и слух

Белл, чья мать и жена были глухими, уделял большое внимание исследованиям слуха и акустики. В Volta Laboratory проводились эксперименты по измерению порога слышимости, изучению резонанса и влияния формы помещения на распространение звука. Лаборатория разработала несколько типов слуховых трубок и усилителей звука для людей с нарушениями слуха. В 1881 году Белл сконструировал «аудиометр» — прибор для измерения остроты слуха, который использовался в медицинских целях.

Беспроводная связь и оптика

В 1880 году Белл запатентовал «фотофон» (photophone) — устройство для передачи звука с помощью модулированного света. Фотофон стал первым в истории аппаратом, осуществившим беспроводную передачу речи (на расстояние до 213 метров). В Volta Laboratory продолжались эксперименты по улучшению фотофона, включая использование разных типов светочувствительных элементов и зеркал. Однако практическое применение фотофона было ограничено из-за зависимости от прямой видимости и погодных условий.

Авиация и воздухоплавание

С 1890-х годов Белл начал интересоваться авиацией. В Volta Laboratory были построены первые модели тетраэдрических воздушных змеев, которые Белл считал перспективной основой для летательных аппаратов тяжелее воздуха. В 1907 году лаборатория участвовала в создании «Aerial Experiment Association» (AEA) — группы, в которую входили Гленн Кёртисс и другие пионеры авиации. В рамках AEA был построен самолёт «June Bug», совершивший первый в США публичный полёт на расстояние более 1 километра.

Ключевые изобретения и патенты

Графофон

Графофон (1880) стал первым коммерчески успешным устройством записи звука на восковые цилиндры. Он имел следующие характеристики:

• Носитель: восковой цилиндр (вместо оловянной фольги)
• Привод: ручной или электрический (с помощью педального механизма)
• Время записи: до 2 минут на один цилиндр
• Качество звука: значительно выше, чем у фонографа Эдисона, за счёт более гладкой поверхности воска

Графофон использовался в основном для диктовки писем и записи речи, а позже — для музыкальных записей.

Фотофон

Фотофон (1880) — устройство для передачи звука по световому лучу. Принцип действия: голос говорящего модулировал световой поток от источника (солнце или дуговая лампа), который затем улавливался фотоэлементом на приёмной стороне. Фотофон мог передавать речь на расстояние до 200 метров при ясной погоде. Белл считал фотофон своим самым важным изобретением, однако из-за технических ограничений он не получил массового распространения.

Аудиометр

Аудиометр (1881) — прибор для измерения остроты слуха. Он представлял собой набор камертонов разной частоты, соединённых с системой рычагов, позволяющей регулировать громкость. Аудиометр использовался в клинической практике для диагностики тугоухости и стал прообразом современных аудиометров.

Наследие и влияние

Вклад в звукозапись

Volta Laboratory сыграла ключевую роль в развитии звукозаписи. Графофон стал прямым предшественником современных проигрывателей граммофонных пластинок. Технология восковых цилиндров, разработанная в лаборатории, использовалась в промышленности до 1910-х годов. Белл и Тейнтер также заложили основы оптической записи звука, которая позже была применена в кинематографе (звуковые дорожки на плёнке).

Научная методология

Лаборатория стала образцом частного научно-исследовательского учреждения, где изобретатели могли работать без давления коммерческих интересов. Белл сознательно избегал патентных споров и судебных тяжб, предпочитая публиковать результаты исследований в открытой печати. Это способствовало быстрому распространению знаний и стимулировало дальнейшие изобретения в области акустики.

Судьба лаборатории

После смерти Белла в 1922 году Volta Laboratory была закрыта. Оборудование и архивы были переданы в Смитсоновский институт. Часть изобретений, включая несколько оригинальных графофонов и фотофонов, хранится в Национальном музее американской истории. В 1950-х годах здание лаборатории было снесено, однако на его месте установлена мемориальная доска.

Интересные факты

• Название «Volta» было выбрано Беллом в честь Алессандро Вольты, изобретателя электрической батареи, которым Белл восхищался.
• В 1881 году лаборатория безуспешно пыталась создать «электрический глаз» — прообраз телевизионной камеры, используя селеновые фотоэлементы.
• Белл часто работал в лаборатории по ночам, утверждая, что тишина и отсутствие дневного шума помогают сосредоточиться на акустических экспериментах.
• Чарльз Тейнтер после закрытия лаборатории продолжил работу в области звукозаписи и стал одним из основателей компании Dictaphone.

Источники

• Bruce, Robert V. «Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude». Cornell University Press, 1973.
• Gray, Charlotte. «Alexander Graham Bell: The Reluctant Genius». National Geographic Books, 2006.
• «The Volta Laboratory and the Graphophone». Smithsonian Institution Archives, 2015.
• «Alexander Graham Bell’s Laboratory Notebooks». Library of Congress, 1880–1885.
• «The Photophone: Alexander Graham Bell’s Optical Communication System». IEEE History Center, 2002.