Histoire du téléphone Site de Jean GODI

LES PREMIERS TRAVAUX DE GRAY SUR LE TÉLÉGRAPHE.
Lorsque Elisha Gray entama sa carrière d'inventeur professionnel en 1865, il semblait avoir toutes les qualités requises pour devenir un héros populaire américain.
Avant l'âge de dix ans, il avait entendu parler des premières lignes télégraphiques en Amérique et conçu un modèle de manipulateur Morse capable de fonctionner.
Lorsqu'il eut douze ans, la mort de son père l'obligea à quitter l'école. N'ayant pas les capacités physiques pour être apprenti forgeron, il échoua à Brownsville en Pennsylvanie, où il travailla dans la construction de bateaux sur le fleuve Monongahela. Bien que maîtrisant parfaitement ce métier, il l'abandonna pour compléter sa formation théorique.
A vingt-deux ans, Gray entra à l'école préparatoire d'Oberlin, dans l'Ohio. Son but était d'obtenir un diplôme de l'Oberlin College.
Pour subvenir à ses besoins, il travailla comme charpentier à temps partiel. Trois ans plus tard, il fut accepté à Oberlin.
Là, il étudia non seulement les lettres et les mathématiques, mais suivit aussi des cours de science donnés par Charles Churchill, qui éveilla en lui la passion de l'électricité. Bien qu'on ne sache pas très bien ce que Gray apprit à Oberlin en électricité, ses contacts avec Churchill marquèrent manifestement un tournant dans son existence
Mais Gray, qui avait traversé de dures épreuves pour pouvoir entrer à l'Oberlin College, devait en subir de nouvelles en cette première année.
Les quatre ans qu'il avait passés à étudier en travaillant l'avaient épuisé, et il tomba gravement malade.
Il fallut près de cinq ans de soins à sa femme et à sa belle-mère pour l'aider à recouvrer la santé.
Ces années de maladie ne furent cependant pas des années perdues. Gray en profita pour se livrer à des expériences électriques chez lui et dans le laboratoire de Churchill. Il étudia aussi les travaux des autres et cultiva son intérêt d'enfant pour le télégraphe électrique.
Entre-temps, l'industrie du télégraphe avait grandi, et ses techniques étaient devenues beaucoup plus complexes.
Gray lui aussi avait grandi, et son travail avec Churchill avait fait évoluer sa conception de l'électricité. Incapable de fournir de gros efforts physiques, il devait se reposer sur son esprit d'invention et son ingéniosité.

A trente-deux ans, il se lança dans sa nouvelle carrière.
Il avait étudié les problèmes qui se posaient au télégraphe, et l'un de ceux qui avaient le plus stimulé son imagination était celui des circuits-relais qui se bloquaient en position ouverte ou fermée.

Gray résolut ce problème grâce à ce qu'il appela un relais automatique ou auto-ajustable.
En avril 1867, il déposa une demande de brevet, accompagnée d'un prototype. Six mois plus tard, le brevet lui était délivré.
The ‘Two-Tone’ transmitter of 1874

C'était un événement pour Gray, mais ce qui le fut plus encore, c'est la démonstration qu'il effectua à Cleveland devant les responsables de la Western Union à qui il espérait vendre son dispositif.
Dans une lettre adressée à sa femme, Gray écrivait «Nous avons montré nos machines aujourd'hui, et elles ont fait sensation auprès des "autorités". Le président Wade et le général Stager étaient présents aux côtés d'autres personnalités moins importantes.»
Wade était le président de la Western Union Telegraph Company, et Stager, son directeur général. Wade et Stager étaient tous deux des experts reconnus en télégraphie.
Gray les appelait les « autorités ». Son excitation ne cessa de grandir.
Deux semaines après sa première lettre, il écrivait de nouveau à sa femme «Jusqu'ici, ma machine a remporté un succès total... Tout le monde s'accorde à dire que c'est l'un des plus beaux appareils qu'on ait jamais vus. Mr. Willey [mon avocat] dit que je suis un homme heureux car je vais devenir riche et célèbre... »

C'était effectivement un début glorieux.
Dès l'aube de sa carrière, Gray avait réussi à capter l'attention des experts du télégraphe et à s'attirer leur respect, tout comme d'ailleurs il les respectait lui-même profondément.
Son succès, Gray le dut au fait qu'il avait étudié l'industrie télégraphique. Et la douzaine d'inventions qu'il fit par la suite réussirent pour les mêmes raisons : Gray était sensible aux problèmes technologiques que posait le développement de l'industrie du télégraphe.

Prenons un autre exemple, qui nous rapprochera de l'invention du téléphone.
Peu après la Guerre civile, une filiale de la Western Union, la Gold and Stock Telegraph Company, voulut établir un système de communications télégraphiques privé inter-entreprises. Grâce à une telle ligne, les entreprises pourraient entrer télégraphiquement en contact les unes avec les autres, ainsi qu'avec les stations de la Western Union.
A l'époque, le télégraphe fonctionnait sur le système Morse et demandait des opérateurs très qualifiés.
Pour envoyer un télégramme, il fallait le noter sur un papier et le donner à un coursier qui le portait à la station de la Western Electric la plus proche ; le télégramme était alors transmis par un opérateur spécialisé, reçu par un autre opérateur spécialisé et délivré par un coursier.
L'avantage d'un branchement direct était évident, mais il fallait pour cela remplacer le code morse par un système plus commode.
Ce système pourrait prendre la forme d'un transmetteur et d'un récepteur de type machine à écrire, comme pour les téléscripteurs actuels.

D'autres inventeurs avaient déjà mis au point des télégraphes imprimeurs, mais ceux-ci étaient encombrants, coûteux et peu fiables.
Elisha Gray se dit qu'il pourrait inventer une petite machine à imprimer sûre et bon marché qui résoudrait l'un des problèmes de la Western Union.
Il réussit à convaincre le général Stager, le directeur général de la Western Union qui avait fait l'éloge de sa première invention, de commanditer la réalisation de cette machine, qui n'existait encore que dans son esprit.
Cette transaction est révélatrice de la confiance et du respect mutuels qui liaient Stager à Gray. Sans cette confiance, on ne peut comprendre le rôle particulier de Gray dans le développement du téléphone.
Avec l'argent de Stager, Gray prit une participation de 50 % dans l'atelier de fabrication d'instruments télégraphiques de Cleveland qui avait réalisé ses premiers modèles brevetés.

Le nouvel associé de Gray, Enos Barton, avait été autrefois télégraphiste en chef au siège social de la Western Union à Rochester, chargé d'examiner et de tester les nouvelles inventions télégraphiques afin de voir si elles pouvaient être utilisées dans le système de la Western Union. Autrement dit, Barton était encore un expert de la Western Union. Leur firme s'appela «Gray & Barton», et devint plus tard la Western Electric Company.

De même, le nom de la «Graybar» actuelle, société de distribution d'équipements électriques, vient de la combinaison des deux noms Gray et Barton.
Les affaires de la Gray & Barton prospérèrent. La firme réussit parce que les inventions de Gray réussirent.
Gray mit au point un imprimeur télégraphique qui fut très vite un succès technique et commercial.

L'entreprise s'installa à Chicago juste au moment de l'incendie. Heureusement épargnée par le feu, elle se trouva dans une position idéale pour fabriquer le matériel télégraphique ainsi que les systèmes anti-incendie que nécessitaient la reconstruction et le développement de la ville de Chicago.
La réussite de la Gray & Barton impressionna les responsables de la Western Union.

En 1872, trois ans après l'association de Gray et de Barton, la Western Union (alors présidée par William Orton) prit une participation d'un tiers dans la compagnie, qui fut enregistrée sous un nouveau nom : la Western Electric Manufacturing Company.
Cette société devait devenir le plus important, et bientôt le seul fabricant de matériel télégraphique de la Western Union.
Gray conserva son poste de directeur et fit partie du conseil d'administration de la nouvelle compagnie. Barton fut nommé secrétaire général et Stager, qui restait vice-président de la Western Union, en devint président.

Nous venons donc de tracer le cadre dans lequel Elisha Gray en vint à s'intéresser au téléphone.
Nous avons vu qu'en moins de dix ans, il avait pris une place déterminante dans le courant général de développement du télégraphe aux Etats-Unis.
Gray et Barton s'étaient révélés comme les leaders de la fabrication du matériel télégraphique, et Elisha Gray comme l'inventeur dominant dans ce secteur.
Des relations de confiance mutuelle s'étaient établies entre Gray, d'une part, et Stager, Orton et les autres responsables de la Western Union, d'autre part. Gray ne pouvait s'imaginer que ces relations finiraient par le conduire à la frustration et à l'obscurité.

LES ANNÉES DÉCISIVES : 1874-1877

Fin janvier-début février 1874, Gray fit une découverte accidentelle qui stimula ses recherches déjà très poussées sur la transmission du son ou de ce qu'il appelait les courants «vibratoires».

L'expérience de la baignoire
Le neveu de Gray jouait dans sa salle de bains avec l'un des appareils électriques de son oncle, s'amusant à «recevoir des décharges », comme il disait.
Bien que les détails de cette découverte appelée plus tard «» soient quelque peu fastidieux, il est aussi important de comprendre ce que Gray observa à cette occasion que de saisir ses liens avec les «autorités » du télégraphe.
Le petit garçon s'amusait à prendre des décharges avec une de ces bobines d'induction ordinaires qui servent à interrompre le courant continu d'une pile pour le transformer en courant alternatif.
Il avait connecté l'un des fils de la bobine au revêtement en zinc de la baignoire et tenait l'autre dans une main. Tandis qu'il promenait l'autre main sur le revêtement de la baignoire,
Gray remarqua qu'un son se produisait sous cette main, son dont la fréquence semblait identique à celle de la partie vibrante de la bobine d'induction. Il prit la place de son neveu, changea la fréquence du dispositif vibrant et s'aperçut que la fréquence du son produit sous sa main avait également changé.
Voilà une expérience bien mystérieuse, dut alors se dire Gray : il s'y passe beaucoup de choses, mais à quoi peut-elle servir ?
Qu'est-ce que cela peut bien vouloir dire ? »
Gray se débattait avec ces questions le soir, chez lui, après sa journée de travail à la Western Electric.
Durant près d'un mois, il fit toutes les expériences possibles sur le phénomène.
Puis il conclut que celui-ci devait avoir de nombreuses applications dans la transmission et la réception télégraphiques de ces courants «vibratoires ».
Au printemps 1874, peu après l'expérience de la baignoire, Gray démissionna de son poste à la Western Electric Manufacturing Company afin de se consacrer entièrement, et pour son propre compte, à son activité d'inventeur.

A la même époque, un riche fabricant de matériel dentaire de Philadelphie, Samuel S.White, accepta de le financer moyennant un intéressement à tous les profits retirés de ses inventions futures. Gray était un homme arrivé.
Il avait accumulé dix ans d'expérience précieuse comme inventeur dans le télégraphe, il connaissait tous les gens importants de cette industrie et il venait de recevoir un appui financier total pour travailler à ses propres inventions.

En l'espace de deux mois, il mit au point quatre dispositifs expérimentaux : deux transmetteurs et deux récepteurs.
Il construisit, en effet, un transmetteur à un ton, version améliorée de l'interrupteur qui servit dans l'expérience de la baignoire, ce dispositif transmettait un seul ton d'une fréquence donnée.
Puis il modifia cette version et en fit un modèle capable de transmettre deux tons simultanément sur un même fil, modèle qu'il fit breveter.

Le Récepteur "baignoire et la première démonstration publique en l'église de Highland Park, Illinois le 29 Décembre 1874
,

En outre, il conçut un récepteur-violon qui fonctionnait sur le principe de la baignoire.
Et, surtout, il mit au point un récepteur électromagnétique muni d'un diaphragme métallique.

En travaillant sur ces dispositifs, Gray découvrit qu'on pouvait «envoyer non seulement des tons simples, mais aussi des tons composés à travers le fil, et les recevoir, soit sur la plaque métallique [du récepteur violon], soit sur l'aimant [du récepteur électromagnétique] ».

C'était là une découverte importante, puisqu'elle permit à Gray de déduire que la télégraphie musicale, la télégraphie multiplex et la télégraphie de la voix étaient possibles.
Il estima que c'était la transmission de la musique qui présenterait le moins de problèmes techniques, car son dispositif initial pouvait être connecté sans aucune modification de manière à former un dispositif simple de télégraphie musicale, c'est-à-dire que Gray pouvait prendre plusieurs transmetteurs à un ton réglés chacun sur une note différente de la gamme et les connecter, par exemple, à son récepteur électromagnétique.
Il obtenait ainsi un système de télégraphie musicale semblable à un orgue électrique.
Le télégraphe harmonique de M. Élisha Gray a été soumis, en Amérique, pendant deux mois, sur la ligne de la Western-Union, entre Boston et New-York (320 kilomètres), à des expériences qui ont parfaitement réussi, et ont déterminé l'adoption, sur cette ligne, des systèmes de transmission rapide de M. Élisha Gray.

Mais jusqu'ici l'Amérique seule l'a adopté. Dans une autre expérience, quatre employés, choisis parmi les meilleurs,ont envoyé en cinq heures 1,184 dépêches, soit 59 dépêches par employé et par heure.

La télégraphie multiplex était plus difficile sur le plan technique, mais beaucoup plus intéressante pour un inventeur qui voulait gagner de l'argent. Comme nous l'avons dit, le télégraphe de l'époque utilisait le système morse et fonctionnait au moyen d'un courant continu intermittent.
De ce fait, on ne pouvait transmettre sur un même fil qu'un seul message à la fois.
Cette contrainte devint très lourde et très coûteuse au fur et à mesure que le télégraphe s'étendait.
Dans les villes, la jungle des fils tendus au-dessus des rues finissait par empêcher l'air de circuler.
La Western Union était prête à payer un million de dollars à l'inventeur qui parviendrait à faire passer simultanément plusieurs messages sur ses fils.
Bien entendu, d'autres inventeurs avaient déjà essayé de trouver une solution à ce problème, mais aucun n'avait encore réussi. Gray avait parfaitement compris que la Western Union était prête à faire de lui un homme riche.

Son idée était la suivante, il utiliserait plusieurs transmetteurs à un ton réglés chacun sur une fréquence différente, chaque transmetteur envoyant un message particulier. Le problème de la transmission se trouvait donc déjà résolu, moyennant quelques améliorations.
Mais le problème principal était celui de la réception.
Une fois que les transmetteurs avaient envoyé leurs messages sur le même fil, ceux-ci (transformés en signaux électriques) se brouillaient. Le problème pour Gray était donc d'arriver à débrouiller ces messages à la réception.
Gray estimait aussi qu'on pouvait transmettre la voix humaine, mais le problème technique était différent.
Contrairement au cas de la télégraphie multiplex, la difficulté venait du transmetteur.

D'après le raisonnement de Gray que nous connaissons maintenant, sa baignoire, son violon ou son dispositif électromagnétique pouvaient recevoir la voix humaine. «Il suffisait donc de savoir comment convertir les vibrations de l'air produites par n'importe quel son, en vibrations électriques de même type... pour résoudre le problème de la transmission de la parole. »
Pour Gray, les choix étaient donc aussi clairs qu'ils le sont pour nous : télégraphie musicale, télégraphie multiplex ou téléphone.
Lequel choisir ?
Apparemment, Gray aborda la question avec son ancien associé et ami, l'expert en télégraphie Enos Barton.
Ce dernier devait rappeler quelques années plus tard sa réaction négative lorsque Gray évoqua la possibilité de transmettre des conversations par fil.
Il se peut que cette réaction ait influencé Gray et l'ait amené à s'attaquer au télégraphe musical comme étape vers le télégraphe multiplex.

En mai 1874, Gray fit la démonstration d'un nouvel appareil à Boston, New York et Washington, devant des personnalités du télégraphe et d'autres gens intéressés.

Dans le "Scientific-American" du 1er Aout 1874 on pouvait lire :
M. Elisha Gray, de Chicago, homme d'affaires connu comme inventeur et fabricant d'appareils télégraphiques, a mis au point un instrument grâce auquel, selon le Journal of the Telegraph, 80 fils électriques placés à une extrémité d'un fil peuvent être transmis à l'autre par l'électricité, sur des circuits de grande longueur. Il a déjà été testé, selon le Journal, sur les fils de la Western Union Telegraph Company sur un circuit de 2 400 milles, avec les résultats les plus satisfaisants. Les notes jouées sur le panneau de la partie émettrice de l'appareil étaient distinctement audibles et reproduites sans erreur, note pour note, à l'extrémité éloignée de ce long circuit.
L'appareil a été appelé par M. Gray le téléphone. L'appareil de transmission se compose d'un clavier comportant un certain nombre d'électro-aimants correspondant au nombre de touches du clavier, auxquelles sont attachées des touches vibrantes ou des anches, accordées sur une échelle musicale. Chacune de ces touches peut être mise en mouvement séparément en appuyant sur la touche qui lui correspond.
10 cet instrument de transmission est muni d'un fil conducteur, l'autre extrémité étant reliée à l'appareil récepteur, qui peut être n'importe quel appareil sonore pourvu qu'il soit en quelque sorte conducteur d'électricité. Un violon, avec une bande métallique tendue entre les anneaux à un point où le chevalet de l'instrument est ordinairement placé, produira, en recevant le son transmis par le fil conducteur du piano, une mélodie très semblable en qualité à celle d'un violon ordinaire.

En France dans Le Progrès libéral : journal quotidien du 19 août 1874 il était annoncé :

LA TÉLÉPHONIE
L'iron nous communique les détails qui suivent sur une nouvelle application de la télégraphie électrique.
La télégraphie électrique, qui a déjà été la source de tant de merveilles, vient de servir à une nouvelle et bien remarquable invention.
Un citoyen de Chicago (Amérique), nommé Elisha Gray,a trouvé le moyen de faire transmettre au moyen des fils électriques, les sons d'un piano à
la salle d'un concert qui se trouvait à une distance de 2,400 milles, et il assure qu'il pourrait les faire parvenir encore plus loin. La plupart des physiciens de l'Amérique regardent ce merveilleux résultat comme le premier pas vers la voie électrique qui pourra servir à la transmission des sons produits par plusieurs instruments réunis et adaptés ensemble au moyen d'une combinaison qu'il s'agit de trouver. L'appareil inventé par Gray, qui a été nommé Téléphone, se compose de trois parties : 1° Ie l'instrument qui transmet les sons ; 2° les fils conducteurs qui se rendent à une distance déterminée ; 3° l'appareil qui reçoit les sons transmis.
L'appareil de transmission se compose d'un clavier dont chaque clef correspond à une pierre aimantée à laquelle correspond une anche disposée en échelle musicale ; chacune de ces anches peut être mise distinctement en mouvement en pressant la clef qui lui correspond, de sorte qu'un air quelconque peut être joué de la même manière que cela se fait sur un piano ou un mélodium ordinaire. La musique, ainsi produite par l'électricité, devient tellement intelligible à distance, qu'on peut aisément, malgré le bruit des conversations, distinguer le morceau joué par l'exécutant. Le fil conducteur est attaché à cet instrument de transmission, son autre extrémité aboutissant à l'appareil de réception, lequel est formé d'un métal sonore et bon conducteur de l'électricité.
On pense qu'un violon ayant un mince fil de métal placé entre les cordes vers le point où se trouve habituellement le chevalet, produirait sans doute, en recevant le son transmisdu piano par le fil électrique, une note semblable à celle que donne l'instrument dans son état normal.
Donc, si cette corde métallique à être adaptée électriquement avec des fils d'une longueur de 200 m ou 500 milles dont les extrémités seront bien attachées à l'instrument de transmission, il arrivera que la personne à l'autre extrémité pourra parfaitement entendre un air joué à une distance de 500 milles ou même plus.
La longueur des fils conducteurs pourra être de deux milles ou de dix milles, pourvu que leur isolement soit ménagé de manière à empêcher la fuite du courant électrique avant d'atteindre le point de destination.

Bell et Gray ne sont pas les seuls à travailler sur le sujet, dans le "Scientific-American" du 20 novembre on pouvait lire :
Nouveau système de télégraphe .
Un nouveau système de télégraphe inventé par Poul La Cour, vice-président de l'Institut météorologique royal de Copenhague, a récemment suscité une attention considérable au Congrès télégraphique international de Saint-Pétersbourg, où l'inventeur l'a exposé. L'invention est ainsi décrite par l'inventeur : Le système ne consiste pas en une nouvelle forme d'appareil de réception et de transmission qui, grâce aux combinaisons talentueuses de Hughes, Wheatstone, Siemens et autres, a atteint un tel état de perfection que de grandes améliorations semblent improbables.
Le système de La Cour ouvre cependant un nouveau domaine à la télégraphie, en ce qu'il a construit un instrument simple, par lequel le courant électrique, en passant à travers un instrument différent, obtient des qualités différentes, par lesquelles il peut agir sur les instruments correspondants de la station réceptrice. Supposons que vingt fils conducteurs soient conduits d'un des pôles d'une batterie à travers vingt de ces instruments ; alors, en reliant chacun ou certains d'entre eux par un seul fil télégraphique, on obtient le résultat suivant, à savoir qu'un courant électrique local est produit dans les vingt fils conducteurs correspondants de la station réceptrice, exactement comme si les vingt fils conducteurs de la station émettrice étaient reliés aux vingt fils conducteurs de la station réceptrice au moyen de vingt fils télégraphiques distincts. Chacun de ces instruments contient un diapason relié à un électro-aimant et à deux bobines de fil, de sorte que le courant électrique vibre de manière isochrone dans les mesures qui correspondent aux notes des diapasons ; et ainsi les diapasons qui ont la même note que ceux des instruments de transmission sont mis en vibration, et un courant est créé dans leurs fils locaux.
Le système ci-dessus semble être identique à celui de M. Elisha Gray, de Chicago, dont nous avons publié un compte rendu dans le SCIENTIFIC AMERICAN du 1er août 1874. Il y était indiqué que l'invention avait été essayée avec succès sur un circuit de 2 400 milles sur les lignes télégraphiques de la Western Union. Des détails sur le modus operandi étaient donnés, suffisamment pour permettre à tout électricien compétent de construire un appareil sur le même plan. Il se peut que le vice-président de la Royal Meteorological Society de Copenhague n'ait pas vu le SCIENTIFIC AMERICAN, bien que nous ayons des abonnés là-bas, et que nous croyions que notre article soit archivé dans certaines bibliothèques de cette ville ; il se peut aussi qu'il soit un inventeur indépendant de l'amélioration. Mais à moins qu'il ne puisse produire des preuves d'une date d'invention antérieure à celle de M. Gray, M. La Cour devrait, en toute justice, accorder publiquement à ce dernier les honneurs de la priorité. Les électriciens attendront avec intérêt la réponse de M. La Cour à ce sujet

Le New York Time le 10 juillet 1874 publie un article sur les travaux d'Elysa Gray ou on peut y lire : transmettre la "musique via le télégraphe" et dans lequel apparait le mot téléphone bien qu'i n'y ait pas eu transmission de la parole, que "L'appareil qui a permis cette prouesse a été bapabtisé par Mr Gray le téléphone ..."

En ce qui concerne le téléphone, il avait mis au point des récepteurs capables de reproduire le langage articulé, mais il lui manquait un transmetteur.
De plus, ses transmetteurs étaient adaptés à la télégraphie multiplex; pour compléter son système, il lui restait à mettre au point des récepteurs débrouillant les tons qui véhiculaient chaque message.
Face au choix crucial entre télégraphe et téléphone, il choisit le télégraphe car il était convaincu que c'était là que se trouvait l'argent.
Pourtant il n'abandonna pas totalement l'idée d'un téléphone parlant.

Il était obsédé par un dispositif apparemment grossier qu'il appelait son transmetteur mécanique.
Le jour de l'an 1875, il expérimenta ce dispositif pour la première fois. Celui-ci se composait de deux interrupteurs actionnés par des cames montées sur un arbre : la pression entre les contacts des interrupteurs était assurée par des ressorts. Après avoir connecté l'un des interrupteurs à un circuit composé d'une pile et de son récepteur à cuvette, Gray pouvait produire un son musical dans le récepteur en tournant l'arbre à une vitesse suffisante pour ouvrir et fermer l'interrupteur à une fréquence acoustique : par exemple cinq cents fois par seconde.
C'était du moins ce à quoi il s'attendait. Mais, lorsqu'il modifia la tension du ressort qui fermait l'interrupteur, il s'aperçut qu'on pouvait imiter différents sons [de voix] comprenant des voyelles. Ce résultat était extraordinaire.
Jusque-là, Gray concevait la transmission téléphonique comme un dispositif complexe incorporant «une série de points de transmission capables de réagir à tous les tons de la voix humaine».
A présent, il estimait que la transmission de la voix pourrait se faire au moyen d'un simple transmetteur.
Mais si l'idée du téléphone obsédait Gray, il ne se laissa pas entièrement accaparer et abandonna ses expériences sur le transmetteur mécanique pour revenir au télégraphe multiplex.
Toutefois, l'idée d'un transmetteur téléphonique simple restait ancrée dans son esprit.

Version à 1 octave

2 octaves
En 1875, Gray déposa de nombreuses demandes de brevets pour son système de télégraphie multiplex. Il mit au point des récepteurs qui débrouillaient les messages et commença même à appliquer ces méthodes au télégraphe imprimeur qui lui avait si bien réussi.
Mais, cette année-là, les demandes de Gray se heurtèrent à des problèmes d'empiétement sur d'autres brevets, dont l'un des déposants n'était autre qu'Alexander Graham Bell.
En effet, Bell travaillait lui aussi avec acharnement sur un système de télégraphie multiplex, pour les mêmes raisons que Gray : c'était là que se trouvait l'argent.

La controverse
Gray et Bell sur l'invention du téléphone est née en 1876, se rapportant à la question de savoir si Elisha Gray et Alexander Graham Bell ont véritablement inventé le téléphone de manière indépendante et si Bell n'a pas usurpé et repris l'invention de Gray pour son compte.

1er schéma du téléphone d'après E. Gray du 11 février 1876, et le caveat déposé par E.Gray le 14 février 1876

Alexander Bell et Elisha Gray travaillent tous deux sur la technique du télégraphe, ils recherchent, comme beaucoup d'autres dans la seconde moitié du XIXe siècle, à réduire son coût d'utilisation en s'appuyant sur l'acoustique, ou l'étude des sons.

Comparaison des schémas Bell et Grey :

Ainsi, à l'été 1874, Bell met finalement au point un dispositif de « télégraphie harmonique » appelée aussi « télégraphie acoustique » ("acoustic telegraphy" ou "harmonic telegraphy"), utilisant des lames vibrantes capables de transmettre des sons musicaux mais pas encore de paroles intelligibles. Bell en fait la démonstration en décembre de cette même année à Highland Park en Écosse.

Deux ans plus tard, le 11 février 1876, Gray inclut pourtant pour la première fois un schéma relatif à la première utilisation d'un téléphone (schéma à gauche) et trois jours plus tard, le 14 février 1876, l'avocat d'Elisha Gray dépose un « caveat » c'est-à-dire un avis d’intention de dépôt de brevet interdisant pour un an la reconnaissance de droits à toute autre personne pour la même invention, correspondant à un schéma similaire.
Le même jour pourtant 14 février 1876, les avocats de Bell déposent en mains propres à l'office américain des brevets une demande de brevet pour le télégraphe harmonique, comprenant également la transmission des sons vocaux.

Le 19 février, le bureau suspend alors la demande de ce dernier pour une durée de trois mois afin de laisser à Gray le temps de soumettre une demande de brevet complète pour son invention et entame la procédure dite « d'interférence » (Interference proceeding) visant à savoir qui de Gray ou Bell a été le premier a inventer le téléphone.
À l'époque, l'office des brevets requérait aux inventeurs la présentation d'un modèle de l'invention à breveter afin que la demande soit éventuellement acceptée.
La procédure d'acceptation qui prenait souvent plusieurs années impliquait ainsi de nombreuses procédures d'interférence qui se réglaient bien souvent en audiences publiques, bien que le Congrès ait pourtant supprimé cette obligation de présentation de modèles en 1870.
Les avocats de Bell ont ainsi plaidé contre cette obligation de fourniture d'un modèle à la suite de cette abrogation de la part des instances législatives du pays.

Bell se rend ensuite le 26 février à Washington D.C, et rien de nouveau n'est inscrit dans son répertoire jusqu'à son retour à Boston le 7 mars.
Son brevet est publié le même jour tandis que le 8, ce dernier fait état dans son répertoire d'une expérience dont le schéma se révèle hautement similaire à celui déposé par Gray.

Bell obtient finalement le modèle de son invention demandée par l'office des brevets le 10 mars 1876, jour marquant la célèbre phrase « Mr. Watson, venez ici j'ai besoin de vous. » (“Mr. Watson, come here, I want to see you.”) considérée comme la toute première conversation téléphonique de l'histoire.

Dans une lettre du 2 mars 1877, Graham Bell avoue à Gray qu'il a eu connaissance que le caveat de Gray avait quelque chose à voir avec la vibration d'un fil dans l'eau et qu'il entrait donc en conflit avec son propre brevet.
À cette époque pourtant, l'interdiction de dépôt de Gray était encore confidentielle.

En 1879, Bell déclare sous serment qu'il s'est effectivement entretenu du brevet de Gray avec Zenas Fisk Wilber, l'examinateur qui en avait la charge.
Également lors d'une déclaration sous serment du 6 avril 1886, c'est finalement au tour de l'examinateur Wilber d'avouer être alcoolique et devoir de l'argent à son ami Marcellus Bailey, également avocat d'Alexander Bell, venu le trouver après avoir prononcé la suspension de la demande de brevet de son client Bell. Il avoue avoir, en violation des règles de l'Office des brevets, avoir communiqué le caveat de Gray à Bailey, et fait croire à ses supérieurs que le brevet de Bell était arrivé le premier.
Il dit également, à propos du passage de Bell à Washington: « le professeur Bell est resté avec moi une heure quand je lui ai montré le dessin [le caveat] et lui ai expliqué les méthodes de Gray. »
Il termine en disant que le professeur est repassé pour lui donner son billet de 100 dollars.Wilber contredit pourtant ses propres aveux ; tout d'abord le 21 octobre 1885 où ce dernier prétend que la demande lui a été formulée par M. Swan, avocat de la Bell Telephone Company (Société Bell), lequel profitant de son état d'ébriété au moment pour le faire signer.

Tous ces témoignages contradictoires ont fini par discréditer Wilber. Son premier témoignage est publié dans le Washington Post le 22 mai 1886, suivi trois jours après d'une dénégation sous serment d'Alexander Graham Bell.

Théories contradictoires
Dans cette controverse, les défenseurs d'Alexander Bell s'appuient dans leurs convictions sur les nombreux procès pour lesquels les tribunaux ont finalement rendu des jugements en sa faveur et celle de sa compagnie (la Bell Telephone Company), tandis que ceux d'Elisha Gray mettent en avant le fait la première expérience réussie de Bell en matière de transmission de son dans de l'eau a eu lieu le 10 mars 1876 en utilisant le même procédé que celui décrit par Gray dans son caveat, et pourtant non décrit dans le brevet de Bell.
Il existe également un troisième côté à la controverse, expliquée en détail dans le livre d'Edward Evenson "The Telephone Patent Conspiracy of 1876", concluant que le détournement de l'invention de Gray sur la transmission des sons dans l'eau n'était imputable non pas à Bell lui-même, mais à ses avocats.
Premier arrivé à l'Office des brevets
Les avocats respectifs de Gray et Bell sont tous deux passés à l'Office américain des brevets le 14 février 1876 afin de déposer leur demande de brevets.
En vertu des lois sur les brevets en vigueur aux États-Unis, un brevet est considéré accordé au premier à inventer et non au premier à déposer (en).
Ainsi il n'est censé ne faire aucune différence pour le bureau de savoir qui des deux inventeurs est passé le premier déposer sa demande.
L'idée communément admise est que Bell s'est rendu à l'Office des brevets une à deux heures avant son rival Gray et que ce dernier perdit ainsi ses droits sur son invention.
Mais la version d'Evenson relatée dans son livre ne souscrit pas à cette vision de la chronologie des événements. D'après Gray, son caveat (intention de brevet interdisant à quiconque le droit de faire une demande pour la même invention) a été déposé quelques heures avant la demande de Bell, juste après l'ouverture matinale de l'office, mais n'a pas été inscrite au tableau avant la fin de la journée, ce qui fait qu'elle n'a pu être prise en charge par un examinateur que le lendemain du dépôt.
Tandis que les avocats de Bell, passés en fin de matinée, ont exigé que la demande soit inscrite au tableau et donc traitée immédiatement. Ainsi le fait que la demande de Gray ait été enregistrée après celle de Bell laisse à penser que ce dernier est ainsi passé avant son rival.
En ce qui concerne Bell, aucun témoignage n'a pu être fourni du fait qu'au moment du dépôt le 14 février, ce dernier n'était pas à Washington mais à Boston. Il n'a ainsi eu aucune connaissance des événements jusqu'à son retour plus de 10 jours plus tard le 26 février.Le 19 février,
Zenas Fisk Wilber, l'examinateur des brevets de Bell et Gray, a constaté que celui de Bell reprenait la même fonction de résistance variable que celle du caveat de Gray, et tous deux décrivant leur invention comme « transmission des sons vocaux » (transmitting vocal sounds).
Wilber a ainsi suspendu la demande de Bell durant trois mois pour laisser à Gray la possibilité de déposer un brevet complet avec ses revendications. Si celles-ci s'avéraient être les mêmes que celles de Bell, l'examinateur commencerait ainsi la procédure d'interférence afin de déterminer lequel des deux a été le premier à conceptualiser le principe de la résistance variable.
L'avocat d'Elisha Gray, William D. Baldwin, a par ailleurs été informé que la demande de Bell avait été notariée le 20 janvier 1876. Il conseilla donc à Gray d'abandonner le caveat et de ne finalement pas déposer de brevet définitif pour l'invention du téléphone.
Ainsi Bell a pu se voir accordé le brevet US 174 4657 pour le téléphone le 7 mars 1876.

Théories du complot
Plusieurs théories du complot ont aussi été présentées au cours de différents procès et appels, principalement entre 1878 et 1888, dans lesquelles la Bell Telephone Company (Société Bell) a tout d'abord poursuivi ses concurrents et quand, plus tard, lorsque Bell et ses avocats ont été accusés de fraude au brevet. Ces théories sont fondées sur des allégations de corruption de l'examinateur des brevets, Zenas Fisk Wilber, profitant de sa faiblesse due à son alcoolisme.
Wilber a été accusé de révéler des informations secrètes à Alexander Graham Bell et à ses deux avocats, Anthony Pollok et Marcellus Bailey, concernant le caveat et les demandes de brevet d'Elisha Gray.
L'un des accusateurs à l'encontre des avocats de Bell fut l'avocat Lysander Hill, les accusant d'avoir reçu des informations secrètes de la part de Wilber, qui les aurait de plus autorisés à rajouter un paragraphe de sept phrases en rapport avec ces informations sur la demande de brevet de Bell, après que le caveat de Gray et la demande de Bell eurent été déposés à l'Office des brevets.
Pourtant la demande originale de Bell ne montre aucune trace d'altération et Wilber a par ailleurs déclaré avoir mené la procédure d'interférence sur ces sept phrases. À la constatation que ces phrases étaient très similaires, elle interrompit donc à la fois la demande de brevet de Bell et le caveat de Gray, ce qu'il n'aurait pas fait si les sept phrases n'avaient pas été dans la version originale du brevet de Bell enregistrée au 14 février 1876.
Aussi ces théories du complot furent-elles rejetées par les tribunaux.
Il s'agissait à vrai dire d'une des revendications de grande valeur du brevet US 174 465 de Bell: la revendication n°4, concernant le procédé de production d'un courant électrique variable dans un circuit à résistance variable. Or, cette fonctionnalité n'a pas été démontrée parmi les dessins brevetés de Bell, tandis qu'il l'a bel et bien été dans ceux de Gray contenus dans son caveat déposé le même jour.
Il s'agit de précisément de cette fonctionnalité de résistance variable décrite en sept phrases qui aurait été rajoutée à la demande de brevet de Bell9. Bell témoigne à ce sujet avoir ajouté les sept phrases au dernier moment juste avant d'envoyer la demande à Washington.
La version modifiée de son texte lui aurait ensuite été expédiée par ses avocats le 18 janvier 1876.
Il l'aurait ensuite signée et notariée à Boston le 20 janvier. Mais cette version de Bell est là encore contestée par Evenson.
Selon l'auteur, ces sept phrases et la revendication n°4 auraient été ajoutées à l'insu de Bell lui-même, par ses avocats le 13 ou 14 février, juste avant que la demande ne soit transmise auprès de l'Office des brevets par l'un de ces derniers.

Théorie d'Evenson
Rôle des avocats
Dans son ouvrage, Evenson ne soutient pas que la fuite sur les idées d'Elisha Gray puisse être imputables à l'examinateur Zenas Wilber.
Selon lui, celle-ci ne proviendrait même pas de l'office des brevets, mais directement du bureau de William Baldwin, son avocat, pouvant aussi bien s'agir d'un de ses collaborateurs que de Baldwin lui-même.
Cette ou ces personnes auraient ainsi communiqué l'idée de résistance variable à l'avocat de Graham Bell avant que Gray et lui-même ne déposent respectivement leur caveat et demande de brevet le 14 février 1876.
L'un des fondements de l'accusation portée par Evenson sur Baldwin comprend le fait que ce dernier ait conseillé à Gray d'abandonner son caveat et ne pas en faire une demande complète de brevet à la suite de la communication que Bell avait déjà légalisé son invention sur le téléphone dès le 20 janvier.
Il lui a de plus conseillé d'écrire une lettre de félicitations à Bell pour son invention ainsi que l'assurance qu'il ne ferait aucune revendication personnelle concernant cette invention.

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Il est à noter également comme élément important selon Evenson, que Baldwin était dans le même temps salarié de la Bell Telephone Company. Gray ne communiqua à personne ses recherches sur la transmission des sons vocaux jusqu'au 11 février 1876, date à laquelle il demanda à son avocat de se charger de lui préparer un caveat à déposer.
Ainsi Baldwin aurait communiqué aux avocats de Bell l'invention de Gray durant le week-end des 12 et 13 février.
Ils se dépêchèrent donc d'aller déposer eux aussi la demande de Bell dès le lundi 14.
Différentes versions du brevet de Bell ont pu être publiées :
la version E : composée de 10 pages transmise par Bell à George Brown pour qu'il soit déposé en Angleterre
la version F: composée de 10 pages transmise par Bell à Pollok et Bailey ses avocats, début janvier 1876 la version X : le « texte juste » (fair copy) signé par Bell et notarié le 20 janvier 1876 (vraisemblablement 14 pages)
la version G : document final composé de 15 pages et déposé auprès de l'Office des brevets le 14 février 1876.Finalement, après de quelques modifications mineures, c'est cette version G qui a valu la délivrance du brevet le 7 mars 1876.
Les versions E et F sont quasiment identiques à l'exception de quelques modifications d'ordre mineur, plus les sept fameuses phrases sur la résistance variable apparaissant dans la marge de la version F, en sa page 6.
Toute la question a donc été de savoir quand l'insertion de ces phrases a été opérée. Pourtant Evenson fait valoir que ces sept phrases n'étaient dans aucune des deux versions, E ou F au moment où Bell les envoya toutes deux à ses avocats au début de l'année 1876.
Pollok réécrivit les revendications sur la page 10 de la version F et son assistant copia la version F dans une nouvelle version, la version X renvoyée à Bell par Pollok.
Signée et notariée le 20 en sa dernière page, la version X fut à nouveau renvoyée à Pollok, avec l'instruction de la conserver jusqu'à ce que Bell reçoive un message de George Brown.
La dernière page signée et notariée de la version X n'était probablement pas numérotée et les deux versions F et X notariée se sont donc retrouvées dans le bureau de Pollok.

Lundi 14 février 1876
Toujours selon Evenson, en tout début de cette journée de la Saint-Valentin, après avoir été informés de l'invention de Gray durant le week-end, Pollok et Bailey auraient donc inséré les sept phrases dans la version X, révisé les revendications (dans le cadre d'un brevet), fait quelques autres modifications de moindre importance et demandé à leur assistant de leur préparer une nouvelle version, la version G, de 14 pages n'incluant pas en page intermédiaire la page signée par Bell un mois plus tôt, préalablement retirée de la version X par les deux avocats pour la rattacher à la nouvelle version G en la numérotant du nombre 15, le tout étant finalement soumis à l'Office des brevets en fin de matinée.
Or, il s'est avéré que le numéro 15 inscrit sur la dernière page est deux fois plus grand que les numéros situés sur les pages 10 à 14.
De la même manière que la page 9 sur laquelle les sept phrases ont été rajoutées par les avocats a aussi son numéro 9 deux fois plus grand que ceux des pages 10 à 14.
Evenson n'a donc que très peu de doutes sur ce que Pollok a fait avec les pages de la version X, replacées dans la version G définitive.
En poursuivant la logique des événements, il manquait donc toujours les sept phrases sur la version F.
Ce pourquoi quand Bell revint à Washington le 26 février 1876, Pollok les lui fit rajouter de sa main dans cette version avec toutes les autres petites modifications, ce comment Bell pourra par la suite affirmer avoir rajouté ces phrases avant le 18 janvier 1876, « presque au dernier moment » avant de les envoyer à ses avocats.

CONCLUSION.

Il semble que Gray ait été très près d'inventer le téléphone en deux occasions au moins avant de déposer sa demande de brevet provisoire le 14 février 1876.
Mais il ne prit pas la peine de développer ses idées sur la transmission électrique de la parole car il estimait qu'aucun marché n'existait pour un tel système.
C'est seulement lorsque Alexander Bell fit la démonstration de son téléphone et prouva sa «praticabilité» que Gray vit un avenir dans la transmission de la voix.
Cette erreur de jugement est le résultat de divers facteurs : la grande expérience de Gray en télégraphie, sa sensibilité aux problèmes qui entravaient le développement du télégraphe, ses liens avec les leaders de l'industrie télégraphique et le respect qu'il leur portait, les pressions de son commanditaire, ses relations personnelles étroites avec ses associés et sa confiance dans la compétence de ses conseillers en brevet.

Tous ces éléments firent que Gray attendit juillet 1876 pour mettre au point un modèle de téléphone, alors qu'il savait depuis déjà deux ans que ce dispositif était réalisable.

En résumé, Gray était un expert, membre de la communauté des experts, et ce sont ces lettres de créance qui, paradoxalement, le désavantagèrent. Bell, lui, n'avait pas toutes ces relations ni ces lettres de créance. Simple professeur d'élocution, il se sentait défavorisé par son manque d'expérience en télégraphie.
Cette ignorance, qu'il reconnaissait lui-même, lui permit de ne pas se laisser entraver par les préjugés des experts.

La question de savoir qui a véritablement inventé l'appareil reste controversée, et à ce jour, il est impossible de déterminer avec certitude les détails des événements du 14 février 1876, date à laquelle les deux hommes ont déposé leurs demandes de brevet.
De nombreux procès ont eu lieu à ce sujet, et Bell les a tous remportés. (À un moment donné, Gray a félicité Bell pour l'invention elle-même, ce qui a conduit certains à conclure que Bell était l'inventeur du téléphone.) Ce jour de février, Bell a déposé un brevet intitulé « Améliorations apportées à la télégraphie », tandis que Gray a déposé un brevet abrégé pour un dispositif « de transmission télégraphique des sons vocaux ». Au cours des discussions, des débats et des batailles juridiques qui ont suivi, on a rarement fait la distinction entre les deux inventions.
Contrairement à un brevet, qui comprenait des dessins, une description et des revendications, un avertissement (caveat) ne comportait que des dessins et une description. Son dépôt était beaucoup moins coûteux et indiquait essentiellement que le déposant avait inventé un dispositif particulier. Si, ultérieurement, une invention similaire apparaissait, le déposant disposait de trois mois pour entreprendre des démarches. À ce moment-là, les dates effectives d'invention et de mise en œuvre pouvaient être comparées. Le brevet et l'avertissement ayant sensiblement le même objectif, la question soulevée dans le litige Bell-Gray était de savoir qui avait déposé la demande en premier.
Le paiement des frais de dépôt de l'opposition de Gray a été enregistré sur le registre de caisse plusieurs heures après celui de Bell ; ce qui, de manière assez logique, suggérait que Bell avait déposé la demande en premier. Cependant, certains indices laissaient penser que les différents dépôts de ce jour-là avaient été placés dans la boîte aux lettres par ordre d'arrivée et que l'enregistrement des opérations avait eu lieu plusieurs heures plus tard. Si tel était le cas, la demande de Gray se trouvait en bas de la boîte aux lettres (premier arrivé, dernier servi), ce qui signifierait que Gray a précédé Bell. De plus, Gray a tardé à entreprendre toute action pour contester le brevet de Bell. Ceci était probablement dû à l'opposition du Dr Samuel S. White, son mécène, à tout travail sur le téléphone. Fin 1877, Gray a déposé une demande de brevet pour la même invention. Cette action l'a placé en situation d'interférence avec le brevet de Bell. L'examinateur de brevets a estimé que « bien que Gray ait sans aucun doute été le premier à concevoir et à divulguer l'invention [à résistance variable], comme dans son avertissement du 14 février 1876, son omission de prendre toute mesure équivalant à un achèvement jusqu'à ce que d'autres aient démontré l'utilité de l'invention le prive du droit de la voir prise en considération. »

Les travaux de Gray sur le téléphone, bien que de loin son œuvre la plus intéressante, ne furent pas son seul accomplissement. Il obtint plus de soixante-dix brevets, la plupart concernant la télégraphie . Sa première invention fut un relais télégraphique autoréglable, un dispositif compensant les caractéristiques électriques des différentes lignes de transmission. Il obtint un brevet pour ce dispositif en 1867, neuf ans avant la controverse des brevets du téléphone. Une invention particulièrement remarquable fut le « télégraph », un appareil qui s'avéra être l'ancêtre du télécopieur . Il était conçu pour transmettre à distance l'écriture manuscrite par le biais des systèmes télégraphiques. Plusieurs brevets relatifs à cette invention furent accordés à Gray. Ses travaux aboutirent à la création de la Gray National Telautograph Company en 1888 ; la société poursuivit ses activités sous le nom de Telautograph Corporation jusqu'en 1994, date à laquelle elle fusionna avec une entreprise fabriquant des télécopieurs. Une autre invention encore fut un système de télévision primitif appelé « téléphote ». Il utilisait un ensemble de cellules au sélénium focalisées sur une image. Les signaux provenant de ces cellules seraient transmis à une station distante par des câbles séparés, et à la réception, les signaux ouvriraient ou fermeraient un obturateur pour recréer l'image

Il convient également de souligner l'implication de Gray dans le monde des affaires.
Pendant plusieurs années, Gray avait utilisé un petit atelier à Cleveland pour se procurer des pièces et des maquettes pour ses nombreuses expériences. Tellement impressionné par la qualité du travail de cet atelier, il racheta l'entreprise avec son associé Enos Barton et la rebaptisa Gray and Barton. Une grande partie de la production était destinée à Western Union , qui avait investi dans l'entreprise de fabrication en 1872. La société de Gray et Barton se réorganisa alors sous le nom de Western Electric Manufacturing Company. En 1881, Western Electric rejoignit le Bell System (nommé en l'honneur de l'inventeur susmentionné) après que Bell eut acquis une participation majoritaire dans son capital, et en 1882, Western Electric devint le fabricant exclusif d'équipements téléphoniques pour Bell aux États-Unis. Ainsi, Elisha Gray devint l'un des fondateurs de l'usine de fabrication du Bell System : Western Electric.

En 1899, Gray s'installa à Boston et mourut d'une crise cardiaque le 21 janvier 1901 à Newtonville, dans le Massachusetts. Il est enterré au cimetière Rosehill de Chicago.