Erfindung des Telefons

Die Erfindung des Telefons geht auf mehrere Personen zurück. Wer hierbei als der wahre Erfinder gelten darf, ist umstritten.

Entwicklungsgeschichte des Telefons bis zu seiner Grundform von 1878 In den 1810er und 1820er Jahren experimentierten viele Forscher mit den Wechselwirkungen von Magnetismus und elektrischem Strom. 1820 zeigte Hans Christian Ørsted, dass eine stromdurchflossene Spule ein Magnetfeld erzeugt (Elektromagnetismus). 1831 veröffentlichte Michael Faraday seine Erkenntnisse zur elektromagnetischen Induktion, die unter anderem besagt, dass ein sich änderndes Magnetfeld in einem metallischen Gegenstand, insbesondere einer Spule, eine elektrische Spannung in dieser erzeugt. Damit war auch eine prinzipielle Möglichkeit gegeben, mechanische Schwingungen in sich ändernden elektrischen Strom zu wandeln und umgekehrt. Vom Amerikaner Charles Grafton Page wurde 1837 die elektrische Stimmgabel entdeckt, die mithilfe eines Elektromagneten beim periodischen Ein- und Ausschalten eines Gleichstroms einen Ton erzeugt, dessen Tonhöhe von der Schaltfrequenz abhängt.

Neben der elektromagnetischen Induktion gab es eine zweite, offensichtliche Möglichkeit, mechanische Schwingungen in Stromänderungen zu übersetzen, nämlich die direkte Nutzung der mechanischen Bewegung zum Öffnen und Schließen eines Kontakts innerhalb eines Stromkreises. Im Gegensatz zur elektromagnetischen Induktion war zur Erzeugung eines elektrischen Stroms eine Batterie notwendig. Verallgemeinern ließ sich dieses Prinzip des schallgesteuerten Schalters zum Prinzip des schallgesteuerten Widerstandes, bei dem eine mechanische Aktion die Veränderung des elektrischen Widerstands einer Materialanordnung nach sich zieht. Es gab aber allerdings schon früh Zweifel an der Angemessenheit eines reinen Schalters zur Übersetzung von Sprache in Stromänderungen.

Beide Ansätze, die elektromagnetische Induktion und das Prinzip des schallgesteuerten Schalters bzw. Widerstands, wurden im Folgenden zur Wandlung von Tönen in Stromschwankungen untersucht und genutzt. Für die umgekehrte Richtung, also die Wandlung von sich änderndem Strom in Töne, wurde dagegen fast ausschließlich das Prinzip des Elektromagnetismus genutzt, also die Bewegung einer stromdurchflossenen Spule in einem Magnetfeld. Ergänzt wurden die eigentlichen Schallwandler durch Hilfsmittel zur Schallbündelung und -verstärkung, wie Trichter, Membrane und Resonanzkörper.

Die Wandlung von Tönen in elektrischen Strom und zurück zum Zweck der Sprachübertragung wurde vielfach untersucht und diskutiert. 1843 etwa postulierte Innocenzo Manzetti einen „sprechenden Telegraphen“. 1854 entwickelte der Pariser Telegrafenbeamte Charles Bourseul Konzepte zur Sprachübertragung, wobei die Wandlung mit einer dünne Platte erfolgen sollte, die den Stromkreis schließen und öffnen konnte.

Erste Apparaturen wurden um 1860 herum der Öffentlichkeit vorgestellt. Behauptungen zufolge präsentierte der italo-amerikanische Bühnentechniker und Erfinder Antonio Meucci 1860 seinen Fernsprechapparat. Gesichert ist, dass 1861 der deutsche Lehrer und Erfinder Philipp Reis seinen Apparat, den er „Telephon“ nannte, den Mitgliedern des Physikalischen Vereins in Frankfurt vorführte.

Während die Entwicklungen von Reis ab 1861 gut dokumentiert sind, sind die Beiträge von Meucci erst ab 1871 eindeutig nachweisbar. Über Zeitungsartikel aus der Zeit vor 1871 wird berichtet, allerdings sind keine solchen erhalten. Die heute existierenden Schaltbilder für die angeblichen, früheren Entwicklungen wurden alle nachträglich angefertigt. In den dort gezeigten Fernsprechapparaten erfolgt die Schallwandlung durch elektromagnetische Induktion. In einer Patentvoranmeldung Meuccis aus dem Jahr 1871 ist dagegen nur eine Skizze von sich über Draht unterhaltenden Personen zu sehen; die Beschreibung der Funktionsweise ist äußerst unklar und lässt Zweifel aufkommen, ob Meucci überhaupt elektrischen Strom zur Signalübertragung nutzte. Diese mangelhafte Beschreibung war auch mit ein Grund, warum Meucci später vor Gericht keine Ansprüche auf die Erfindung des Telefons durchsetzen konnte.

Im Telefon von Reis erfolgte die Wandlung von Tönen zu Stromänderungen mittels des Prinzips des schallgesteuerten Widerstands bzw. Schalters. Geplant war von Reis lediglich die Nutzung eines schallgesteuerten Schalters, bei dem zwei Metallkontakte, von denen einer mit einer Membran verbunden war, einen Stromkreis schließen und öffnen konnten. In späteren Untersuchungen stellte sich heraus, dass es sich nicht nur um einen schallgesteuerten Schalter, sondern aufgrund der Beschaffenheit der Metallbügel zu einem gewissen Grad um einen schallgesteuerten Widerstand handelte. Die Sprachqualität wurde unterschiedlich beurteilt und war wohl auch nicht konstant. Reis verbesserte seinen Apparat und vertrieb ihn ab 1863 weltweit als Demonstrationsobjekt.

Diese frühen Apparate zeigten zwar die Machbarkeit, Töne in elektrische Signale und zurück zu wandeln, aber von einem praktischen Einsatz waren diese noch weit entfernt. Die Entwicklung ging weiter, auch Meucci und Reis nahmen Verbesserungen an ihren Apparaten vor. Meucci wollte 1871 seinen Apparat zum Patent anmelden, aber aus finanziellen Gründen konnte er sich von 1871 bis 1874 nur ein Vorpatent leisten. Reis verstarb 1874.

Im Jahr 1876 wurden dann von anderen erstmals praktisch einsetzbare Telefone beschrieben und gebaut. Am gleichen Tag, dem 14. Februar 1876, wurden zwei ähnliche Patentanträge beim US-amerikanischen Patentamt gestellt, einerseits vom Taubstummenlehrer Alexander Graham Bell und andererseits vom Erfinder Elisha Gray. Beiden Antragstellern waren die Arbeiten von Reis gut bekannt; auch die Arbeiten von Meucci waren vermutlich zumindest Bell bekannt.

Obwohl Bell keinen funktionierenden Prototypen vorweisen konnte und der Antrag von Gray mehr technische Details enthielt, wurde das Patent Bell zugesprochen, da er seinen Antrag kurz vor Gray eingereicht hatte. An der Rechtmäßigkeit des Patentverfahrens wurden dabei immer wieder Zweifel laut. Das von Gray beschriebene Wandlungsverfahren basierte auf dem Prinzip des schallabhängigen Widerstands, das durch das veränderliche Eintauchen einer Nadel in ein säuregefülltes Gefäß realisiert war. Nachdem Bell das Patent erhalten hatte, baute er einen Prototyp nach Grays Wandlungsverfahren, das er aber selbst nie beschrieben hatte. Es folgten Einsprüche, unter anderen von Meucci, und endlose juristische Auseinandersetzungen zwischen Gray und Bell, doch wurde Bells Patentanspruch immer wieder bestätigt.

Da das Flüssigkeitsverfahren nicht praxistauglich war, wandten Bell und seine Mitarbeiter sich schnell dem Wandlungsprinzip der Elektromagnetischen Induktion zu, mit dem sie nach eigenen Aussagen schon vorher experimentiert hatten. Im Juni 1876 konnten sie auf der Weltausstellung in Philadelphia ein funktionstüchtiges Modell basierend auf der Elektromagnetischen Induktion vorstellen. 1877 gründete Bell zusammen mit seinem Anwalt und späteren Schwiegervater Gardiner Greene Hubbard den Vorläufer der Bell Telephone Company.

Unabhängig von den neuen Apparaten von Gray und Bell hatte der Engländer David Edward Hughes bereits Anfang der 1870er Jahre das auf dem Prinzip des schallgesteuerten Widerstands basierende Kohlemikrofon mit Graphitstäben entwickelt. 1877 wurde dieses Wandlerprinzip allgemein bekannt, und andere Erfinder wie der Deutsch-Amerikaner Emil Berliner und der Amerikaner Thomas Alva Edison entwickelten das Kohlemikrofon weiter und beanspruchten die Erfindung teilweise für sich. Gegenüber der auf Induktion basierenden Stromerzeugung hatten Kohlemikrofon-Telefone den Vorteil, viel höhere Ströme liefern zu können, was in einer Zeit ohne Verstärkertechnologie entscheidend war. Edison erhielt 1878 ein Patent auf das Kohlegranulatmikrofon, das daraufhin bald in allen Telefonen eingesetzt wurde. Mit dem Kohlegranulatmikrofon als Schall-Strom-Wandler und dem elektromagnetischen Lautsprecher als Strom-Schall-Wandler war damit die Grundform des Telefons gefunden, die viele Jahre beibehalten wurde.

Bezug zu Telegrafie und Funk Das Telefon wäre ohne die elektrische Übertragung von Zeichen nicht möglich gewesen. Bereits 1833 wurde in Göttingen durch Carl Friedrich Gauß und Wilhelm Weber die Übertragung von codierten Signalen über elektrische Leitungen in der Praxis umgesetzt (siehe auch: Gauß-Weber-Telegraf). Dieses anfänglich noch sehr umständliche und zeitaufwändige Verfahren wurde im Laufe der Zeit von anderen weiterentwickelt. Als Vorläufer gelten diverse frühe Formen der Telegrafie, insbesondere die optische Telegrafie. Wegbereiter der elektrischen Telegrafie waren Samuel Morse und Alfred Vail mit dem Morseapparat und dem Amerikanischen Morsecode, einem Vorläufer des späteren Morsecodes, der insbesondere durch Friedrich Clemens Gerke verbessert wurde. Es folgten weitere Entwicklungen bis hin zum Fernschreiber.

Eine revolutionäre Innovation war die drahtlose Funktelegrafie, die bereits vor 1900 begann und die mit den Mobilfunkgeräten und der Digitaltechnik in den 1990er-Jahren für jedermann als Mobiltelefonie erschwinglich wurde und heute alltäglich ist.

Personen und Stationen 1837 – Charles Grafton Page Der Amerikaner Charles Grafton Page (1812–1868) platzierte 1837 eine vom Strom durchflossene Drahtspirale zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten. Er beobachtete, dass beim Auftreten und Verschwinden des Stroms tönende Schwingungen auftraten. Er nannte diese Erscheinung „galvanic music“. ilt.columbia.edu (englisch).

1844 – Innocenzo Manzetti mini|Innocenzo Manzetti

1844 postulierte Innocenzo Manzetti (1826–1877) die Möglichkeit eines Telegrafen. Anfang der 1860er Jahre kam er wieder auf diese Arbeiten zurück und schuf 1864–1865 einen elektrischen Apparat, der in der Lage war, die menschliche Stimme über einen halben Kilometer zu übertragen. Der Apparat wurde, beachtlich verbessert, im Sommer 1865 der Presse vorgestellt. Zeitungen in aller Welt gaben bekannt, es sei nun möglich, mittels eines elektrischen Apparats das menschliche Wort auf weite Distanzen zu übertragen.

Dem damals noch unbekannten Antonio Meucci, der nach Amerika auswanderte, war etwas Vergleichbares gelungen. Nachdem Meucci von Manzettis Erfindung las, schrieb er an eine amerikanische Zeitung „Ich kann die Erfindung von Herrn Manzetti nicht leugnen“ und beschrieb sogleich seinen Prototyp von einem Fernsprechapparat – deutlich primitiver als der von Manzetti: Bei Meuccis Apparat war man gezwungen, eine Klemme zwischen die Zähne zu stecken, während man mit dem Telefon von Manzetti schon mit einem Hörer frei sprechen konnte. Manzetti konnte seine Erfindung nicht patentieren lassen, weil er nicht genug Geld hatte. Meucci dagegen ließ seine Erfindung patentieren, bekam aber nur ein vorläufiges Patent, das er ständig erneuern musste. Als er 1871 die für die Erneuerung erforderliche Summe nicht aufbringen konnte, lief das Patent 1873 aus.

1854 – Charles Bourseul mini|hochkant|Charles Bourseul

Erste Denkansätze zu einem Telefon gab es um 1854, als von Seiten des Militärs der Wunsch nach schnelleren Kommunikationsmitteln aufkam. Der Pariser Telegrafenbeamte Charles Bourseul (1829–1912) verfasste darauf ein Referat über mögliche Techniken der elektrischen Sprachübertragung. Er schlug eine bewegliche Platte vor, die abwechselnd einen Stromkreis öffnet oder schließt. Weder Wissenschaftler noch die Öffentlichkeit der damaligen Zeit erkannten jedoch die Bedeutung von Bourseuls Idee; man bezeichnete ihn als Träumer und „harmlosen Irren“. Bourseul gab darauf seine Pläne für die Umsetzung der Idee auf.

1860 – Antonio Meucci mini|hochkant|Antonio Meucci