Historia wynalazków. Kto wymyślił telewizję?

Ludzie XXI wieku nie wyobrażają sobie, że telewizji mogłoby nie być. A przecież pierwszy program telewizyjny w Polsce został nadany niespełna 70 lat temu! Przyjrzyjmy się, jak doszło do wynalezienia telewizji i do jej rozpowszechnienia.

Kluczem do wynalazku telewizji było odkrycie tak zwanego efektu fotoelektrycznego. Pierwsze spostrzeżenie, że światło może wpływać na przepływ prądu elektrycznego, zarejestrował w 1887 roku Heinrich Hertz przy okazji swoich badań dotyczących zjawisk elektromagnetycznych. Pisałem o tym obszernie w artykule omawiającym odkrycie Maxwella i pionierskie badania Hertza, teraz więc tylko przypomnę, że do wykrywania niewidocznych dla ludzkich zmysłów fal radiowych używał on iskrownika – obwodu elektrycznego z przerwą, w której w momencie odbierania fal radiowych przeskakiwała iskra. Iskra była mała i trudno zauważalna, dlatego Hertz spróbował osłonić iskrownik ciemnym pudełkiem, żeby ją lepiej widzieć. Efekt był odwrotny do zamierzeń. W osłoniętym przed światłem iskrowniku wyładowanie elektryczne było wyraźnie słabsze.

Herz wyciągnął z tego słuszny wniosek, że światło ułatwia wyładowania elektryczne i opublikował wynik swoich badań, ale ich nie kontynuował, bo interesowały go głównie fale radiowe. Odkryciem Herza zainteresowali się inni badacze, którzy opisali wykryty przez niego efekt fotoelektryczny, badając go na różnych materiałach elektrod i przy świetle o różnych barwach. Najbardziej znaczący wkład na tym etapie badań miał Aleksandr Grigorjewicz Stoletow, który w 1889 roku opublikował tzw. prawo Stoletowa, opisujące zjawisko fotoelektryczne w sposób matematyczny. Duży wkład w badanie tego zjawiska miał też Philipp Eduard Anton von Lenard, który w 1902 roku opisał jego dalsze szczegóły.

Teoretyczne wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego podał w 1905 roku Albert Einstein, który właśnie za tę pracę otrzymał w 1921 roku Nagrodę Nobla. Jest to swoisty paradoks, bo nie umniejszając wartości tej pracy Einsteina na temat zjawiska fotoelektrycznego, w tym samym 1905 roku opublikował on także pierwszą pracę na temat teorii względności, która zrewolucjonizowała fizykę, a jednak przez kapitułę przyznającą Nagrodę Nobla została całkowicie zignorowana.

Do sprawy zabierają się inżynierowie

Odkrycie efektu fotoelektrycznego pozwoliło na to, by przy użyciu fotokomórki (będącej praktycznym wynikiem prac Stoletowa i von Lenarda) jasność poszczególnych punktów rejestrowanego przez obiektyw obrazu zamienić na sygnały elektryczne, a potem – w innym miejscu – te sygnały elektryczne zamienić na punkty o zróżnicowanej jasności, co z pewnej odległości pozwalało widzieć ów zbiór punktów jako obraz. W ten sposób rodziła się idea telewizji, czyli zdalnego (tele-) widzenia (-wizji).

Sukces w pionierskich latach rodzącej się telewizji odniósł Polak, Jan Szczepanik. O jego osiągnięciach technicznych napiszę kiedyś oddzielny artykuł, bo był to naprawdę wybitny wynalazca, którego amerykański pisarz Mark Twain w 1898 roku stawiał w swoich artykułach na równi z Edisonem. Urządzenie zaprojektowane przez Szczepanika nazwane zostało przez niego telektroskopem. Szczepanik uzyskał patent na to urządzenie w Brytyjskim Urzędzie Patentowym (patent nr 5031) w 1897 roku i przeprowadził pokaz jego działania w Wiedniu, gdzie spotkał się jednak z niedowierzaniem. Przekazany na odległość za pomocą kabla telefonicznego kolorowy (!) obraz kościoła św. Karola Boromeusza oglądali w odległej sali zgromadzeni dziennikarze i inni obserwatorzy, ale odnieśli się do niego krytycznie. Więcej pozytywnych opinii uzyskał Szczepanik w USA, gdzie jego wynalazek prezentowany był nawet na okładce czasopisma „New York Times” z 3 kwietnia 1898 roku.

Na wystawie światowej w Paryżu w 1900 roku (tej samej, dla której zbudowana została wieża Eiffla) Szczepanik zaprezentował udoskonaloną wersję swojego wynalazku pod nazwą telefot, ale nie uzyskał oczekiwanego zainteresowania publiczności i potencjalnych wytwórców. Porzucił więc ten temat i kierunek badań. Zajął się (skutecznie!) innymi swoimi wynalazkami.

Wynalazkiem, który miał istotnie posunąć naprzód rozwój telewizji, była wynaleziona w 1884 roku tzw. tarcza Nipkowa. Było to urządzenie elektromechaniczne, które poprzez system spiralnie rozmieszczonych otworów w urządzeniu nadawczym przeprowadzało skanowanie wysyłanego obrazu (odbieranego przez fotokomórkę). Po prostu w kolejnych chwilach mierzona była jasność kolejnego punktu obrazu; sygnał ten był wysyłany do odbiornika – na początku kablem, a potem za pomocą fal radiowych. Na odbiorczym końcu łącza analogiczna wirująca tarcza przepuszczała do odbiorcy światło neonowej lampy Moore’a, modulowanej sygnałem z odległej fotokomórki. Tam, gdzie przesyłany obraz był jaśniejszy, odbiorca widział jaśniej świecącą neonówkę. Tam, gdzie nadawany obraz był ciemny, neonówka nie świeciła. W mózgu odbiorcy składało się to na pełny obraz. Obraz przesłany elektrycznie, widziany na odległość!

Na swoje rozwiązanie Paul Nipkow uzyskał w 1884 roku patent (o numerze 30105) i w ten sposób rozpoczęła się kariera zarówno wynalazku, jak i wynalazcy.

W rozwój telewizji miesza się wielka polityka

Rozwiązanie zaproponowane przez Nipkowa stanowiło krok w dobrą stronę, ale miało wadę: wymagało użycia urządzeń mechanicznych (tych wirujących tarcz) zarówno w nadajniku, jak i w odbiorniku. To nie była korzystna okoliczność. Tymczasem pojawiły się rozwiązania czysto elektroniczne. Po stronie nadajnika istotnym elementem generującym postęp było wynalezienie w 1897 roku przez Karla Brauna tzw. oscylatora katodowego, realizującego proces skanowania obrazu telewizyjnego na drodze czysto elektronicznej. Z kolei po stronie odbiorczej w 1907 roku Rosjanin Boris Rosing wynalazł kineskop – urządzenie rysujące obraz telewizyjny na ściance lampy elektronowej przy użyciu sterowanej magnetycznie wiązki elektronów. W 1911 roku inny Rosjanin, Władimir Zworykin, połączył oscylator Brauna z budowaną przez siebie kamerą. Wydawać by się mogło, że do nowoczesnej telewizji był już tylko mały krok. Tymczasem logika rozwoju techniki została zachwiana przez wielką politykę. W 1914 roku wybuchła I wojna światowa, w 1917 roku w Rosji władzę przejęli komuniści, a w 1933 roku w Niemczech do władzy doszedł Hitler. Wszystkie te wydarzenia odcisnęły piętno na początkach rozwoju telewizji.

W okresie wojny badania naukowe wszystkich walczących stron były ukierunkowane na potrzeby wojska. Nikogo nie obchodziło jakieś tam przesyłanie obrazów. Wynalazcy pracowali nad doskonaleniem broni.