月刊ポピュラーサイエンス/第23巻/1883年8月号/電話機とその発明者であるフィリップ・ライスのスケッチ

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T. H. Voigtの写真より

この本には、豊富な歴史的事項と豊富な図版の他に、トンプソン教授が直接貢献した科学的価値のあるものが多く含まれている。

この本の冒頭で紹介されたライスの伝記は、電話との関係とは別の面白さがある。フィリップ・ライスと呼ばれる彼は、1834年1月7日、カッセル州のゲルンハウゼンという小さな地方都市で生まれた。彼の教育は、父による客観的な教育と、祖母による道徳的、宗教的な教育という、あらゆる最良の教育から始まった。その後、ドイツの一般的な学校に通い、そこで早くから能力を身につけて高等教育を受ける計画を立てたが、フィリップが10歳に満たないときに父が亡くなったため、計画は頓挫した。

しかし、彼はフリードリヒスドルフの研究所に行き、そこで英語とフランス語の勉強に特に興味を持ち、研究所の貴重な図書館は彼の心の栄養となった。14歳になると、フランクフルト・オン・ザ・メインにあるハッセルの研究所に昇進した。ここで彼はラテン語とイタリア語を学び、自然科学と数学に熱心に取り組み、頭角を現していった。

16歳になると、紺屋の見習いになることを余儀なくされ、余暇をすべて勉学に費やした。その後、フランクフルトのポッペ博士の研究所に入り、数人の若者と相互に指導し合うことになる。この経験から、ライスは将来の職業として教職に就くことを考えた。

1851年には、ベトガー教授、アッベ教授、オッペル博士が活躍していたフランクフルトの物理学会の会員になった。1855年、彼は1年間の兵役に服した。フランクフォートでは、驚異的なエネルギーで研究室に入り、高等教育を受けた。1858年には、自分が学生だったフリードリヒスドルフのホフラート・ガルニエの研究所で自然科学の教師となり、1859年には結婚して平穏な家庭を築いた。

1859年、彼は「電気の放射について」という独創的な研究を行ったが、ポッケンドルフが発行する『Annalen』に投稿した論文は断られてしまった。

1860年、物理学の授業を受けたことがきっかけで、彼は数年前に試みた最初の電気電話の製作に着手したのである。家の裏にある小さな作業場で、彼は自分の手で最初の電話機を作った。電線を家の上の方の部屋に通し、ガルニエ研究所の物理的なキャビネットから運動場を横切って教室の1つに入れ、実験的に電話をかけたのである。

1861年、ライスはフランクフルト物理学会に電話機を展示し、その時の精巧な図解入りの回顧録が1860年から61年の同学会の「年次報告書」に掲載された。

1862年、ライスはポッケンドーフの「Annalen」に電話に関する回顧録を送ったが、フライブルク・ポッケンドーフのボットガー教授とミドラー教授が「電気による音声の伝達は神話である」と主張したにもかかわらず、再び断られた。ライスはこの拒絶を強く感じ、貧しい校長としての自分の立場の悪さに起因すると考えた。

ライスは1861年から1864年にかけて、さまざまな科学者の前で自分の電話機を公開し、広く知られるようになった。自分の講演や論文だけでなく、ドイツ各地の著名人の講演や報告の対象にもなり、1863年にはフランクフルトを訪れたオーストリア皇帝とバイエルン国王マックスにも電話機が展示された。電話機も世界各地に送られ、フランクフォートのアルベルトがライスのために製造したもので、1863年に科学的な説明用に販売されたものである。1864年9月、ギーセンで開催されたドイツ博物学会での展示会を成功させた後、ついにポッケンドルフから「Annalen」に電話機の説明を書いてほしいとの招待を受けたという。ライスはお礼を述べた後、遅すぎるので送らないでほしい、自分の装置は "Annalen "に書かなくても知られただろう、と答えた。

もし、ライスがこの申し出を断らなかったら、電話の普及はもっと早い時期に行われていただろう。しかし、電話が見えなくなったわけではない。各国語の百科事典や教科書に掲載され、説明されていた。イギリスのライスの電話機は、実験と改良の対象となった。また、ペンシルベニア州のドイツ人居住区では、彼の装置が非常に改良され、グレイとベルがアメリカで電話を復活させる数年前に、流暢な会話ができるようになったという噂も、かなりの確率で存在するのである。

電話に関するライスのキャリアは、おそらく1864年が最高潮だったと思われるが、彼の努力は続いていた。彼は、会話型電話機の発明を科学的に証明し、その実用化を確信していた。しかし、自分の発見が無関心に受け取られたり、反発されたりすることは、彼の繊細な気質を物語っていたし、人生の初期に致命的な病気と闘っていた体にはなおさらだった。数年間、彼は大変な努力で仕事をこなしていた。電話を発明したフリードリヒスドルフの貧しい校長が、妻子のために生活必需品を得るために不利な条件で努力した姿が目に浮かぶようだが、彼の家族についての正確な情報はない。肺の出血と声の衰えにより、彼はすべての機器をガルニエ研究所に寄贈し、1874年1月14日、40歳の若さで病死しました。

4年後の1878年、フランクフルト物理学会は、フリードリヒスドルフにある彼の墓の上に赤砂岩のオベリスクを建て、そこに偉大な発明家のメダイヨンを飾った。

ライスの電話機の説明は、当然ながら送信機と受信機という2つの部分に分かれた。ここには、トンプソン教授の著書に完全に図示されたように、10種類の送信機があり、すべて耳の機構を模倣しており、人工鼓膜の振動を応用して、回路の緩い接合部の接触度を変化させることにより、電気の流れを変化させたり、変調させたりした。これが、現代で最も認められた送信機の基本的な原理と方法である。ライスが1860年か1861年に作った最初の送信機では、小さな曲がったレバーの一端が弾性のある鼓膜の中心に取り付けられ、もう一端は繊細なバネに様々に接触しており、接触面は白金で調整ネジで調整された。このレバーとバネは、ガルバニック電池と受信機を備えた電話回路に含まれた。

受話器には4つの形式がある。ライスが作った最初の受信機は、絹で覆われた銅線を螺旋状に巻いた編み針で、その編み針の一端をバイオリンの駒に突き刺して発音箱としたものである。この装置は、ガミエ・インスティテュートの音楽教師ペーター氏がライスにプレゼントしたもので、現在は他の遺物とともにガミエ・インスティテュートの博物館に保存された。第2の形式は、螺旋を共鳴箱（シガーボックス）の上に水平に置き、その中を非接触で通過させた編み針を両端の「ブリッジ」で支えたものである。第3の方式は、図1に関連して説明される電磁式である。このクラスの受信機について、ライス自身は次のように書いた。"電磁気は、（送信機で）発生した振動に似た振動を任意の距離で呼び起こすことができる可能性を提供し、このようにして、ある場所で発生した音（サウンド）を別の場所で再び出すことができる。4つ目の受信機は、ライスが「編み針」をより精巧にアレンジしたものである。これは図2に示された。

これらの装置の中で、特筆すべきは2種類の送信機と2種類の受信機である。これらはすべて、学術団体の議事録に掲載された非常に初期の2つの図版にまとめられたので、信頼性は高い。最初の図は、ウィルヘルム・フォン・レガットが1862年にオーストリア・ドイツ電信協会に提出した報告書に含まれており、同協会の機関誌に掲載され、1863年のディングラーの「Polytechnisches Journal」にもそのまま転載された。これを図1に示す。

図1

図1の送信機は、円錐形の管aの小さい方の端をコロジオン膜oで閉じ、その中央に非常に軽い曲がったレバーc dの端を置き、eで支え、繊細なバネnでバネgに接触して前に出された。このタイプの重要な特徴は、バネgがレバーc dを支え、弾性膜oによって作動することで構成される電流調整器、すなわち緩接点機構である。

この図の受信機は、響板上の電磁石mと、調整可能なバネgで調整された電機子とで構成されており、振り子が取り付けられていて、「できるだけ長く、軽くて広いレバーiでつながれた」。このように電機子を膨張させるのは、音波の伝搬のために空気との表面的な接触を増やすためである。このように装備されたライス電機子は、一般に「ベル受信機」と呼ばれるものの「振動板」に相当するものだが、この形式はエリシャ・グレイに由来するものと思われる。「ベル受信機」のダイヤフラムは、弾性のある膨張した円形の鉄心である。このようにライスの電磁式受信機は、1865年にダブリンのイェーツ社が発表したものや、その後のグレイやベルの受信機を完全かつ完璧に先取りしたものである。いずれも、弾性的に支持された鉄心を前後に動かし、音波が送信装置に与える振動に対応する振動を与えるという機能を持った。

図2は、ライスが1863年8月に作成し、フランクフォートのW・アルバートが販売した電話機に添付する説明書「Prospectus」から引用したものである。ここに示した送信機は、通常「箱型装置」と呼ばれた。このタイプでは、図1のように、電流調整器やルーズコンタクト機構のスプリング調整の代わりに、ライスが呼んだ角型の「ハンマーヒェン」（小さなハンマー）が、a bの支持体の上に置かれ、下に見える鼓膜の中心にあるプラチナ箔の帯の上に重力で静止した。bのところにある水銀の小滴が、小さなハンマーと隣のスクリューカップとの間に完全な電気通信を行う。この緩い接触の配置の弾性の特徴は、鼓膜自体の動物または他の膜に限定される。口管は箱または気室の内部と通じており、音の波は下から鼓膜に作用する。箱の側面には、送信局と受信局の間で信号を送るための電信機のキー、E、サウンダーが見える。この送信機は、1865年にイェーツがダブリンで使用して成功したものであるという。この送信機は非常に感度が良いので、初期の使用ではマウスピースに直接話しかけなくても良いことがわかり、実際にはスピーカーは少し離れたところで話したり歌ったりしていた。この送信機を使った実験の報告書には、受信機から聞こえるガタガタした音が不満として書かれたが、これは間違いなく、マウスピースに向かって大声で話したり歌ったりすることで回路が完全に切れてしまったためである。ベルリーナやブレイクの送信機も、特別な対策をしない限り、同じ原因で同じような不幸に見舞われる可能性がある。

図2

図2の受信機は、ライスが開発した最新型の「編み針式」の装置である。鳴子に絶縁線の螺旋が水平に取り付けられた。螺旋の中に鋼線や編み針を非接触で通し、その両端をブリッジで支える。この編み針の磁石の振動は、送信機の鼓膜の振動と正確に一致し、箱の拡張された表面が空気に作用して音の波に変換される。箱の側面には、送信機に返信するための電信キーが付いた。目論見書」で提案された信号のコードは次のようになった。

"One tap = sing.

Two taps = speak."となった。

また、彼が考案した独自の電信文字のアルファベットも提案されており、ライスがいかに一般の電信を知らなかったかが伺える。

図3

図3は、ライスが1861年の最初の回顧録で図示し、説明した送信機の形式である。その単純さと現代の送信機によく似たことから、年代順ではなく、この図を紹介する。立方体のブロックを貫通する円錐形の容器（a b）は、dで膜により閉じられた。白金片bはスクリューカップpから膜dの中心まで伸びていて、それに取り付けられた。ねじカップnからは、白金製のスタイルを持ったバネn dがdで白金片p dと接触した。ライスがBöttger教授に贈ったこの原型の装置は、現在トンプソン教授が所有する。これは、バネn dの途中に調整ネジがある。

トンプソン教授は、ライスの発明者としての主張を、次の3つの項目で論じ、完全に立証した。1.ライスの電話機は音声を伝えることを明確に意図していた。2.ライスの電話機は、ライスと彼の同時代の人たちの手にかかると、音声を伝達した。3.ライスの電話機は音声を送信する。これらの点に関する証拠を提示する前に、トンプソン教授はライスの電話機に対する現在の偏見を解消する。この電話機は、調和装置の範疇に追いやろうとする人々によって、「トーン・テレフォン」あるいは「ミュージカル・テレフォン」と呼ばれた。ライスはこれをアーティキュレーション・テレフォンともトーン・テレフォンとも呼ばず、単に「Das Telephon」と呼んだ。彼の口癖は、あらゆる音を電話機で再現することであった。ドイツ語ではTon（複数形のTöne）といい、これは英語の「サウンド」にほぼ相当する。このドイツ語の単語（未翻訳）を英語に置き換えることで、彼自身の言葉で述べられたように、彼の発見の範囲を狭めようとした。ここで、ライスは音楽家ではなく、1つの曲を他の曲と区別することはほとんどできなかったということを言っておきたいと思う。

電話に関するライスの最初の回想録は、1861年にフランクフォート・オン・ザ・メインの物理学会で発表され、同年の「年次報告書」に掲載されたもので、次のように始まった。"電信の分野での驚くべき成果は、音声の「トーン」（音）を直接遠くに伝えることができないだろうかという疑問を、すでにしばしば示唆した。」彼は、「重要な問題」は常に、「人間の音声によって作動するすべての器官の総合的な作用を、いかにして単一の機器で一度に再現できるか」であったと言う。意図をより明確に表現することはできないだろうか。彼は再びこう言った。"今まで（1861年）、人間の会話の「音」を誰もが満足するような明瞭さで再現することはできなかった。子音はほとんどの場合、かなりはっきりと再現されたが、母音はまだ同じ程度ではない」。これは単なる「トーンテレフォン」だったのか？彼は、子音と母音を表す起伏のある曲線の図によって、母音の場合の難しさの原因を示していく。手記はこう締めくくられた。"電話を実用的な商業価値のあるものにするためには、おそらくまだ多くのことがなされなければならないだろう。しかし、物理学にとっては、新しい研究分野を切り開いたという点で、すでに十分な興味を持った。. . . フィリップ・ライス、1861年12月」。この日付は、ライスの電話機の改良型よりも先に、これから証言されるやや優れた実用的な調音が得られたことがわかるだろう。しかし、この点を考慮しても、ライスが音声の電気的伝達という新しい技術の創始者であること以上に明白なことがあるだろうか。この時、そして1864年の時点でも、1875年のグレイや1876年春のベルよりも発声が悪かったとはいえ、聞き手が言葉を予見していない場合には、理解できる発声だったのではないだろうか。

ライスの機器の現在の能力について、トンプソン教授は、ライスの送信機は母音と子音の両方を完全に明瞭に伝える能力があることを発見したと述べた。また、ライス社の「編み針式受信機」からは、母音と子音の定義の完璧さにおいて、これまでに聞いた他の電話受信機のアーティキュレーションを上回るアーティキュレーションが得られたという。

他の同時代文書の中には、1862年にレガットがオーストリア・ドイツ電信協会に提出したライスの電話に関する重要な報告書があり、その全文が再現された。この報告書から、本稿の図版の一つを引用した。この報告書は、ライスの機器の説明だけではなく、音声の伝達を含む音の電話再生に関連する問題を精巧に論じた。この時代の文献を見ると、電話のテーマは通常、単純な音声よりも声楽に関連して研究されており、一般的に成功していた楽音の伝達は、より困難ではあるがはるかに重要な単語や文章の伝達よりも説明のために好まれていたことがわかる。しかし、アーティキュレーションの事実は絶えず現れた。

ハイデルベルグ大学の物理学教授であるG・クインケ教授は、同時代の目撃者の証言を集めた章の中で、1883年3月10日の日付で、1864年にギーセンで行われたナチュルフォッシャー・ベルザムルングでのライスの展示会に出席したと書いた。彼は次のように述べた：「私は歌と話の両方をはっきりと聞いた。ドイツ語の詩の言葉を聞いたことをはっきりと覚えた。

「Ach, du lieber Angustin, 『すべては二人のためにある』」など。

ライスの弟子であるエルンスト・ホルカイマーは、1862年の春以前に彼の実験のほとんどを手伝っていたと書いた。音声の伝達がライスの最大の目的であり、「楽音の伝達は後付けであり、公共の場での展示の便宜のために行われたに過ぎない」とし、いくつかの単語は事前のアレンジなしに伝達することに成功したが、（当時は）文章全体を伝達することはできなかったとした。また、ライスは薄い金属製のティンパニウムを使うことを予想していて、中央の接触部分を除いて両面にシェラックを塗ったティンパニウムを試したと述べた。

レオン・ガミエは、ライスが教師をしていた研究所の経営者であり校長であるが、ライスと電話で1時間ほど話したことがあると述べた。特に覚えたのは、ライス氏が装置を通して話したときに、『グーテン・モーゲン、ヘリー・フィッシャー』、『イチ・コム・グライヒ』、『パス・アウフ』、『ヴィエル・ウアー・イズ・エス・エス』、『ウィー・ハイスト・デュ』という言葉をはっきりと聞いたことだ」と言った。同じ研究所でライスの同僚だったハインリッヒ・ホールドは、電話を使ったまく話したことを詳しく証言した。当時、ガルニエ研究所の音楽教師だったハインリッヒ・F・ペーターは、「フィリップ・シュミットがシュピースの『ターンブック』から長い文章を読み上げ、それを聞いていたフィリップ・ライスが完璧に理解して、私たちに繰り返した」と語った。信じられないので、さらに試してみようと、ペーター氏は電話で即席の無意味な文章を話した。例えば、"Die Sonne ist von Kupfer "と言うと、ライスは "Die Sonne ist von Zucker "と理解したという。

ダブリンの装置メーカー、S.M.イェーツ氏は、1865年にライスの電話機をダブリン哲学協会に展示したが、その際、図2に示した編み針式の受信機の代わりに、改良型の電磁式受信機を使用したと書いた。イェーツの受信機は、振動する鉄心を備えた電磁石で、発音箱に取り付けられたスプリングに取り付けられていた。1883年3月13日、ロイヤル・アイリッシュ・アカデミーの評議員であるウィリアム・フレイザー医学博士は、この機会に出席し、様々な質問がなされ、「個別の言葉が最も明瞭で、歌はそれほどでもなかった」と記した。発言した人は、その声であるぐにわかった。(Reis社の送信機を改良するために、接触の弱い白金の表面の間に水滴を置いたことは別のところで述べられた)。

トンプソン教授は付録の中で、ライスの機器と現在使用された機器との関係を論じた。また、ライスは音圧のうねりの曲線に対応する可変または「うねり」の電流を開発して使用したが、これは彼が図式化しており、しばしば言及したことである。

第1章でトンプソン教授が指摘したのは、ライスの送信機は、第1に、音声波を集めるための鼓膜、第2に、互いに緩くあるいは不完全に接触した2つ以上の電気素子を鼓膜と組み合わせて、鼓膜の動きが接触片の間を流れる電流を対応して変化させるようになったということである。したがって、ライスの装置は、「遮断器」ではなく「電流調整器」である。接触子の片方または両方を調整可能なバネで取り付けたり、重力で固定したりして、接触を完全に断つことなく電流を変化させるのは、ベルリナーやブレイクなどの近代的な送信機と同じ方法、同じ目的で行われた。誘導コイルなどの付属品を除けば、これらの後続機器の基本原理は、トリスが使ったものと同じ、ティンパナムと電流調整器の組み合わせである。ライスの送信機でもブレイクの送信機でも、大きな音を出すと回路が切れてアーティキュレーションが損なわれる。

ライスの送信機は、メーク・アンド・ブレーク・サーキット装置と呼ばれた。そうだとすると、同じ原理で動作するベルリーナとブレイクの送信機もメイク＆ブレイク回路の装置である。一方、ベルリナーやブレイクの送信機が、電流調整器によって、音の波に対応したうねりのある電流を決定したとすれば、ライスの送信機も、同じ機構で、必然的に同じことをしたことになる。

ライスの送信機のうち4台の電流調整器の機構と、現代の6台の送信機の機構が同一であることは、トンプソン教授が比較プレートで顕著に示した。

現在、ほとんど一般的に使用されたライスの電流調整器には、後になって一般的に誘導コイルを使用することが望ましいとされた。1868年に出版されたファーガソンの化学書には、イギリスのライト博士が誘導コイルの一次回路にライスの送信機を使用したと書かれており、この本には書かれていないかもしれないが、電話の進化において興味深い事実である。したがって、現代の送信機における電流調整器と誘導コイルの組み合わせは古いものである。

付録の第3項では、ライスの受信機を最近の機器と比較した。この場合も、比較用のプレートがあると、検討がはかどる。ライスの電磁受信機は、イェーツ、グレイ、ベル、エジソン等の受信機に含まれる次の3つの必須要素を兼ね備えたことが示された。1. 1.電磁石に作用される鉄心、2.弾性的に取り付けられた鉄心、3.空中音波を運動させるのに十分な大きさの表面を持つ鉄心。この議論は前のページで予想された。トンプソン教授は、精緻な分析の結果、現在使用されたすべての電磁式受信機の基本原理を発見し、それを組み合わせて明瞭な音声を再生できるようにした天才はライスであると指摘した。

付録には、ライスの電話機の「うねり」電流についてのセクションが設けられた。ライスの送信機の機能は、電流の強さを変化させることであって、電流を切ることではないことはすでに見たとおりである。これは、現代の電信のような技術的な意味ではなく、また、断続的な信号を送るという意味でもなく、電流を絶対的に遮断するまでには至らないが、電流を増減させるという意味である。このことは、彼の記述の文脈や彼の機器の動作によって十分に証明された。彼は最初の回顧録で、あらゆる音や音の組み合わせを再現するために必要なのは、送信機の音や音の組み合わせの曲線と同一の曲線を持つ振動を受信機に設定することだけであると述べた。彼は、子音と母音のうねりの曲線を図式化して説明した。送信機と受信機の間には、彼が常に主張する振動の同一性が必要であるが、彼は中間体として電流を採用し、送信機に当たる音波の可能なすべての変化をその波動または偏波の中に取り込み、再び受信機に渡すようにした。ライスは、「うねり」のある流れについて語ることなく、それを彼の電話の主役にした。

トンプソン教授は、盗用の疑いをいささかもいだくことなく、電話の本質的な原理を述べたライスとベルの表現が同一であることを並列のコラムで示した。この本を読んでううちに、ライスとベルの発明が同一であるという印象が、ページを追うごとに強くなっていく。

トンプソン教授が全分野を調査して得た結論は、提出された事実によって完全に裏付けられたと思われるが、それは次の通りである。"今日のイギリスの電話交換機の中には、ライスの電話機の基本原理が本質的かつ不可欠な機能でない電話機は1台もない」。

この結論により、会話型電話機は、その基本的な形態において、全世界に無料で提供されることになった。そして、現代において、その才能と産業によって、電話機を改良した、あるいは改良する可能性のあるすべての人に、十分な金銭的報酬を保証するものである。フィリップ・ライスの家族に与えられる報酬は、今後、税金ではなく、世界からの感謝の気持ちを込めた無償の贈り物という形をとるべきである。

この本は、これまで知られていたよりも広い範囲での言論の自由の憲章として出版される。

本書が立証した歴史的事実に照らして、ベル教授が独占的な権利を有する新規かつ有用な技術（音声の電気的伝達）の発見者であるとする米国の裁判所の判決は、わが国の裁判所が米国の人々の尊敬を維持するために、できるだけ速やかに覆されなければならない。