Du Télégraphe duplex au téléphone Bell

L'aspect le plus coûteux d'un système télégraphique était l'installation — la pose du fil, qui était souvent très longue.
Les coûts seraient mieux couverts si l'on trouvait un moyen d'envoyer plus d'un message à la fois sur un seul fil, augmentant ainsi le revenu par fil.
Les premiers dispositifs comprenaient le duplex et le quadruplex qui permettaient, respectivement, une ou deux transmissions télégraphiques dans chaque direction. Cependant, un nombre encore plus important de canaux était souhaité sur les lignes les plus fréquentées.

Dans la seconde moitié des années 1800, plusieurs inventeurs ont travaillé à la création d'une méthode permettant d'y parvenir, notamment Charles Bourseul, Thomas Edison, Elisha Gray et Alexander Graham Bell.

Une approche consistait à faire en sorte que des résonateurs utilisant plusieurs fréquences différentes servent de porteuses à un signal modulé tout ou rien.
C'est le télégraphe harmonique, une forme de multiplexage par répartition en fréquence. Ces différentes fréquences, appelées harmoniques, pouvaient ensuite être combinées en un signal complexe et envoyées sur un fil unique. À l'extrémité de réception, les fréquences étaient séparées par un ensemble de résonateurs correspondants.
En transportant un ensemble de fréquences sur un seul fil, on s'est rendu compte que la voix humaine elle-même pouvait être transmise électriquement par ce fil. Cet effort a conduit à l'invention du téléphone.

L'avènement de la télégraphie duplex suscita un intense débat international qui mobilisa de nombreux physiciens et ingénieurs européens de l'époque.
L'enjeu était la perspective d'accroître significativement la capacité des lignes en permettant la transmission bidirectionnelle sur un seul fil.
Au milieu du XIXe siècle, la télégraphie représentait une technologie de pointe, capable d'assurer une communication rapide et efficace sur de longues distances. Cependant, l'une des principales limitations techniques du système télégraphique conventionnel résidait dans son incapacité à transmettre simultanément des messages dans les deux sens par un seul conducteur. Par conséquent, la communication entre deux stations télégraphiques s'effectuait nécessairement de manière alternée : l'envoi dans un sens empêchait la réception simultanée d'un message provenant du sens opposé. De fait, la ligne fonctionnait comme un canal séquentiel plutôt que comme un canal véritablement bidirectionnel.
Cette contrainte technique et opérationnelle a engendré des coûts importants. Pour gérer le volume croissant des transmissions télégraphiques, les administrations de réseau ont dû étendre leur infrastructure, augmentant ainsi le nombre de lignes disponibles. Il est alors devenu urgent de trouver des solutions d'ingénierie permettant d'optimiser la capacité de transmission sans multiplier les infrastructures. Lever cette contrainte aurait permis, de fait, de quasiment doubler le volume d'informations transmises sans augmentation proportionnelle des coûts d'infrastructure.

Le défi de la « transmission simultanée sur un seul fil », selon la terminologie technique de l'époque, fut à l'origine de l'émergence de la télégraphie duplex en Europe. Le système télégraphique, développé dans les années 1830 grâce aux contributions essentielles d'innovateurs tels que Charles Wheatstone (1802-1875) en Angleterre et Samuel Morse (1791-1872) aux États-Unis, s'était répandu avec une rapidité extraordinaire. Initialement adoptée en Grande-Bretagne et aux États-Unis, cette technologie s'étendit rapidement au reste de l'Europe, donnant naissance à l'un des premiers réseaux de communication internationaux de l'ère moderne.

J. A. C. Rouvier (1825-1885), polytechnicien et inspecteur des Télégraphes fut un pionnier de la télégraphie multiple, la transmission simultanée de plusieurs dépêches sur le même fil. Il perfectionna le pantélégraphe Caselli et le télégraphe Hughes, le plus répandu des types de télégraphes en France en 1870.
(Voir , « Moyen de transmettre simultanément plusieurs dépêches par un même fil électrique », Annales télégraphiques 2, 3, 1860, p. 5-26 ; E. Blavier, « De la transmission simultanée de plusieurs dépêches par un même fil », Annales télégraphiques 2, 4, 1861, p. 147 ; brevet n° 37 986 du 8 septembre 1858, certificat d’addition du 22 février 1859 ; brevet n° 37 987 du 8 septembre 1858 ; brevet n° 74 675 du 6 février 1867, certificats d’addition des 11 avril 1867, 4 octobre 1867, 26 octobre 1867, et 5 février 1868 ; brevet n° 86094 du 16 juin 1869, certificat d’addition du 11 juin 1870 ; brevet n° 94 173 du 20 février 1872, certificats d’additions des 10 mai 1872, 14 octobre 1872, 27 février 1873 et 11 juillet 1873)

Système de M. Rouvier. — Pour pouvoir utiliser les intervalles des émissions de courants produites pour l’envoi d’une dépêche à la transmission d’une autre dépêche, M. Rouvier admet en principe qu’il faut : 1° im primer aux appareils destinés à réaliser cet effet aux deux extrémités de la ligne, deux mouvements parallèles identiques; 2° subordonner à ces mouvements le jeu des manipulateurs. Pour résoudre le premier problème, M. Rouvier a recours à un moyen analogue à celui que M. Caselli a employé pour son télégraphe autographique. Il prend deux pendules de même longueur, de même forme, de même poids, et charge l’électricité d’entretenir leurs mouvements, une fois abandonnés à eux-mêmes, et de régler leur marche de telle manière que, s'écartant également de la verticale, ils abandonnent leur position extrême précisément au même instant. Il arrive à ce résultat par un moyen analogue à celui de M. Caselli, mais beaucoup moins sûr. Pour résoudre la seconde partie du problème, M. Bouvier adapte au pendule deux petits leviers destinés à réagir comme frotteurs, et qui se trouvent mis alternativement en action, à chaque demi-oscillation du pendule, par l’intermédiaire d'une bascule adaptée également à l'axe de celui-ci et qui conserve une position différente suivant que le pendule se meut de gauche à droite ou de droite à gauche. Cette bascule sert en même temps de conjoncteur de courant pour animer les électro-aimants destinés à l’entretien du mouvement du pendule, absolument comme dans le système de M. Caselli. fig. 172 En face des leviers dont nous venons de parler, et placées sur deux circonférences concentriques, sont adaptées huit séries de lames métalliques isolées, disposées par groupes de trois et en retrait les unes sur les autres, comme dans la figure 172, ci-dessus. Les lames d’une mème série n'ont entre elles aucune communication; mais, par suite de leur disposition, il arrive forcément que le frotteur du pendule ne peut quitter une série pour glisser sur la suivante que lorsqu’il a déjà eu un contact avec celle-ci. D’un autre côté, ces lames communiquent d’une série à l’autre suivant le numéro d’ordre des groupes par rapport à la verticale. Ces différentes lames sont reliées métalliquement à deux systèmes de claviers destinés à réagir sur deux récepteurs Morse différents, et leur liaison avec ces claviers, composés chacun de huit touches, est faite de telle manière que l’un des claviers correspond aux groupes pairs et l’autre aux groupes imp airs. Avec cette disposition, il suffit, au commencement d’une oscillation du pendule, de toucher, soit isolement, soit collectivement, par deux, par trois ou par quatre, etc., les différentes touches de l'un ou l'autre des claviers, pour transmettre les différentes lettres de l'alphabet sur le récepteur correspondant ; et, comme la réaction du frotteur conduit par le pendule ne s’opère pas en même temps sur les touches paires et sur les touches impaires, les deux claviers peuvent être touchés en même temps par deux expéditeurs et fournir des dépêches différentes sur les deux récepteurs, pourvu que l’abaissement des touches correspondant à telle ou telle lettre soit prolongé sur les deux claviers tout le temps de l’oscillation entière du pendule. Afin d’éviter à l’employé la recherche des combinaisons de touches néces saires pour la transmission des différentes lettres, M. Rouvier a disposé un système de transmetteur à clavier et à lettres, qui fournit immédiatement cette combinaison, par l’effet de l’abaissement de celle des touches qui correspond à la lettre que l’on veut transmettre. De cette manière, la corrélation du temps de transmission des signaux avec les mouvements du pendule est plus facile, et la manœuvre de l’appareil plus aisée. L’idée de la transmission, par un manipulateur à huit touches, de tous les signaux Morse correspondant aux différentes lettres de l’alphabet, étant nouvelle et ingénieuse, nous croyons devoir entrer ;dans quelques détails à ce sujet. Les lames métalliques rencontrées par le frotteur du pendule sont, comme on l’a vu, au nombre de trois pour chaque groupe et sont en retrait l’une sur l'autre. Si l’on considère deux touches contiguës d’un même clavier comme représentant un système particulier dont l’une des touches est soli daire de l'autre électriquement, et qu'on suppose ces deux touches reliées aux lames consécutives C et I, par exemple, on comprendra qu’il pourra arriver, quand on abaissera la touche indépendante, que la pile sera mise à la fois en rapport avec les deux plaques précédentes, et alors il se produira, au moment du passage du frotteur pendulaire, deux fermetures de courant qui se succéderont, il est vrai, mais sans interruption, et qui pourront fournir le trait sur le récepteur. Si on abaisse à la fois les deux touches, la communication de l’une des plaques précédentes avec la pile sera coupée, et on n’obtiendra qu’une fermeture de courant correspondant à l’autre plaque, qui ne fournira sur le récepteur que le point. Ainsi, en abaissant l’une des deux touches, on obtient le trait, et en abaissant les deux à la fois on a le point. On conçoit facilement que le même effet se reproduisant avec le second système de doubles touches du manipulateur, ou pourra, par l’abaissement des touches i et 3, obtenir deux traits, et par l’abaissement des quatre touches, deux points ; de sorte que toutes les combinaisons binaires de points et de traits entrant dans l’alphabet Morse pourront déjà être reproduites avec les quatre premières touches du manipulateur. Par des raisons analogues, les combinaisons ternaires et quaternaires pourront être four nies par les quatre dernières touches combinées avec les quatre premières. La ligure 173 ci-dessous montre comment les deux touches de chaque système doivent être disposées pour produire l’effet dont nous venons de parler. La touche C communique aux plaques C et Co (fig. 172) de l’appareil pendulaire, la touche A aux plaques I et I" du même appareil; le contact 1 (fig. 173), sur lequel repose le ressort de la tige C, correspond au récepteur, tandis que celui H, sur lequel appuie le ressort de A, communique à la touche G. Enfin, le butoir G est en relation avec le pôle positif de la pile, et le frotteur du pendule avec le fil de ligne. La touche C est celle que nous avons appelée indépendante. Quand on l'abaisse, le courant de la pile passe de G en C, de C en G et Cr" (fig. 172), et par A et L (fig. 173) arrive à I et I" (fig. 172); d’où résulte la double fermeture du courant produisant le trait. Quand on abaisse A et C (fig. 173) à la fois, le circuit entre I, 1" et G est coupé, et le courant de la pile ne peut plus rejoindre les plaques I et I’. On comprend aisément que c'est pour ne pas trop rapprocher les seize groupes de plaques les unes des autres qu’on les a disposées sur deux rangées. La disposition du transmetteur à clavier et à lettres est assez simple avec ce système; car il suffit de placer en croix, sous les huit touches dont nous venons de parler et qui peuvent être alors très-longues et très-effilées, les vingt-huit touches correspondant aux vingt-six lettres de l’alphabet, aux blancs et à l’attaque, et de munir ces touches d’un nombre de chevilles nécessaire pour soulever à la fois celles des huit touches qui doivent fournir les différentes lettres. Il nous reste maintenant à indiquer le rôle des troisièmes lames () et T itig. 172) de chaque groupe du commutateur. Ces lames n'ont qu’un rôle passif et ne sont nullement nécessaires pour les transmissions: elles ne servent qu’à mettre la ligne en communication avec la terre après chaque émission de courant, et, par conséquent, à décharger la ligne. M. Rouvier, dans un mémoire très-intéressant qu'il a publié sur son système dans les Annales télégraphiques, tome II, page 5, entre dans de longs détails sur la manière de disposer ses appareils pour la translation , mais nous ne le suivrons pas dans ces détails, qui n'ont qu’un intérêt très secondaire.

En 1852 Moses Gerrish Farmer imagine un appareil utilisant deux commutateurs rotatifs synchronisés (un à chaque extrémité de la ligne) pour connecter successivement et très rapidement différents opérateurs. Ce concept permettait de partager une seule ligne pour envoyer plusieurs messages, jetant les bases des futurs systèmes de télégraphie multiple .

Moses Gerrish Farmer (9 février 1820 – 25 mai 1893) était un ingénieur électricien et inventeur américain. Moses Gerrish Farmer, fils du colonel John Farmer et de Sally (née Gerrish) Farmer, est né à Boscawen (New Hampshire) le 9 février 1820. À l'automne 1837, il intègre la Phillips Academy, à Andover (Massachusetts). En 1840, il entre au Dartmouth College, où il étudie pendant trois ans avant de devoir quitter l'établissement pour des raisons de santé. Le 25 décembre 1844, il épouse Hannah T. Shapleigh, fille de Richard Shapleigh, originaire de Berwick (Maine). Il s'installe ensuite à Eliot (Maine), où il occupe un poste d'enseignant à l'académie locale, avant d'exercer des fonctions similaires à la Belknap School, à Dover (New Hampshire). En décembre 1847, il déménage à Framingham (Massachusetts) pour se rapprocher de son lieu de travail. En 1847, il a présenté un train électrique capable de transporter des enfants ; il a également mis au point un procédé de dépôt électrolytique de l'aluminium et a installé, en 1851 à Boston, le premier système électrique d'alarme incendie urbain. En juillet 1848, il s'établit à Salem (Massachusetts). En 1853, le corps enseignant de Dartmouth lui décerne le diplôme de « Master of Arts » (A.M.). En 1859 Il a construit une lampe à incandescence à filament de platine . Farmer, en compétition avec Søren Hjorth (1854), Ányos Jedlik , Charles Wheatstone ; Carl Wilhelm Siemens ; Ernst Werner von Siemens ; et Carl Heinrich von Siemens ; Ladd ; et Zénobe Gramme , a co-conçu la dynamo auto-excitée en 1859 et en a construit une en 1860. À l'âge de 39 ans, alors qu'il vivait à Salem, dans le Massachusetts, il a éclairé le salon de sa maison au 11 Pearl St avec des lampes à incandescence, la première maison au monde à être éclairée à l'électricité. Il fut co-inventeur de la dynamo auto-excitée, un générateur électrique utilisant des électroaimants pour créer le champ magnétique, lesquels sont alimentés par le courant produit par le générateur, en 1866. En 1868, soit onze ans avant qu'Edison ne brevète sa propre version de l'ampoule, Moses Farmer a utilisé une dynamo de sa conception pour éclairer une pièce de sa maison (à Salem, dans le Massachusetts) pendant plusieurs mois ; il s'agit du premier cas connu d'éclairage domestique par incandescence. Il breveta également une des premières ampoules électriques (qui fut plus tard rachetée par Thomas Edison ). Moses Farmer est sans doute surtout connu pour avoir mis au point et breveté (avec William F. Channing) le premier système d'alarme incendie électrique, installé en 1852 à Boston, dans le Massachusetts. Pionnier du télégraphe , il construisit et entretint les lignes télégraphiques du Massachusetts. Il devint par la suite directeur d'une compagnie de télégraphe . Farmer étudia la télégraphie multiple et réalisa avec succès une démonstration de télégraphie duplex entre New York et Philadelphie en 1856. Il s'intéressa également aux courants telluriques Autres expériences : Ses travaux débutent en 1845, lorsqu'il invente un moteur électromagnétique. En 1846, il construit une petite locomotive électromagnétique ainsi qu'une voie ferrée miniature ; il présente cet ensemble dans diverses villes, accompagné de conférences démontrant comment ce principe pourrait être appliqué aux torpilles et aux travaux de dynamitage sous-marin. Lors de sa première conférence à Dover, dans le New Hampshire, il fait exploser, à l'aide de l'électricité, un navire miniature placé dans une cuvette remplie d'eau. En 1846, il invente un dispositif en forme de crochet ou de faucille, destiné à aider les techniciens chargés de la réparation des lignes à grimper aux poteaux. En 1859, il crée une horloge électromagnétique. Expert en électrométallurgie, il parvient, en 1855, à réaliser un dépôt d'aluminium à partir d'une solution de chlorure (une première). Il n'a cessé d'améliorer et de perfectionner les procédés télégraphiques. Entre 1852 et 1853, il a mené de nombreuses expériences sur les rhéostats, les voltmètres et les magnétomètres. En 1853, il obtint un brevet pour une cellule poreuse améliorée destinée aux piles galvaniques. Avec son associé William Wallace, il inventa la première dynamo qui alimentait un système d'éclairage à arc qu'il présenta à l'Exposition universelle de 1876 à Philadelphie, et qui inspira Thomas Edison à travailler sur une lampe à incandescence améliorée. Edison utilisa la dynamo Wallace-Farmer de 8 chevaux (6,0 kW) pour ses premières démonstrations d'éclairage électrique. Farmer exerça un temps la profession d'enseignant . Il mourut lors de l' Exposition universelle de Chicago . Modèle relatif au brevet américain n° 81 485, « Télégraphe magnétique », délivré le 25 août 1868 à Moses G. Farmer. Il comprend trois solénoïdes montés sur un socle en bois, dotés d'un manipulateur et de quatre bornes de connexion. L'appareil est équipé d'un levier en laiton, d'un bouton en caoutchouc dur sur le manipulateur, et de bobines magnétiques d'une longueur de 1,75 pouce (environ 4,45 cm). . Pionnier dans de nombreux domaines de l'invention électrique au XIXe siècle, Farmer et sa femme, croyant au spiritualisme, considéraient leurs talents comme un don de Dieu, et il estimait qu'ils ne devaient pas s'attribuer le mérite de ses inventions. De ce fait, il ne parvint pas à commercialiser ses idées. Faits marquants et réalisations : Il a participé à la construction et à l'entretien de certaines des premières lignes télégraphiques du Massachusetts et a mené des expériences sur la télégraphie multiple. Une des premières solutions théoriques pour la transmission bidirectionnelle simultanée est souvent attribuée à l'inventeur américain Moses G. Farmer, qui, en 1852, proposa un dispositif permettant la circulation dans les deux sens sur un seul conducteur. Bien que d'autres précurseurs historiques existent, les travaux de Farmer initièrent un vif débat scientifique sur la faisabilité technique du système, attirant l'attention de la communauté scientifique internationale. Entre 1853 et 1854, la question alimenta un important débat en France, notamment à l'Institut de France et, plus particulièrement, à l'Académie des sciences. De nombreuses revues scientifiques de l'époque, dont la revue Cosmos , fondée par le vulgarisateur scientifique François-Napoléon-Marie Moigno (1804-1884), publièrent des études et des mémoires techniques consacrés à ce sujet. En octobre 1872, il accepte un poste de professeur en sciences électriques à l'U.S. Naval Torpedo Station — un centre créé en 1869 à Newport (Rhode Island) pour former les officiers de la marine à l'électricité et à la chimie appliquées à l'art de la guerre. Il est décédé à Chicago le 25 mai 1893

Des scientifiques de renom participèrent à la controverse, parmi lesquels Antoine Masson, Frédéric de La Provostaye, Paul Desains, Jean Bernard Léon Foucault, Auguste De la Rive, Jules Regnault et Louis Breguet .
Les opinions divergèrent rapidement : Masson, professeur de physique au lycée Louis-le-Grand (Paris), ainsi que de La Provostaye et Desains, présentèrent des expériences censées démontrer le passage de deux courants opposés dans un même conducteur. À l’inverse, Foucault, Regnault et De la Rive exprimèrent des points de vue résolument contraires.

Malgré l'intense débat théorique et expérimental qui s'est développé en France, les premières expériences pratiques de transmission simultanée sur de courtes distances terrestres ont été menées par Julius Wilhelm Gintl (1804-1883) en Autriche en 1853 et par l'ingénieur Carl Ludwig Frischen (1830-1890) en Allemagne. Frischen, inspecteur des télégraphes à Hanovre, a mis au point un système duplex différentiel sur la ligne Hanovre-Göttingen en mai 1854.
Peu après, il a rejoint la société berlinoise Siemens & Halske, fondée par Werner von Siemens (1816-1892) et Johann Georg Halske (1814-1890), en tant qu'ingénieur en chef. Cette collaboration a permis de perfectionner le système, qui a ensuite été breveté.

Des expériences comparables furent également menées dans d'autres pays européens, notamment par le physicien Élie Wartmann (1817-1886) à Genève, l'ingénieur suédois C.A. Nyström et l'ingénieur électricien et inventeur gallois William Henry Preece (1834-1913).
La contribution pionnière de Gintl, directeur général des télégraphes de l'Empire autrichien, s'avéra cruciale pour stimuler le débat ultérieur en Italie, en particulier dans les territoires des Habsbourg de la péninsule italienne.
En 1853, Gintl mit en œuvre le premier système pratique de transmission bidirectionnelle simultanée, le testant sur la ligne Vienne-Prague (environ 250 km) et le perfectionnant l'année suivante. Malgré certaines limitations opérationnelles, son expérience constitua un tournant décisif qui encouragea la recherche européenne en télégraphie duplex.
La diffusion rapide des découvertes autrichiennes et allemandes dans les revues scientifiques contemporaines suscita un vif intérêt au sein de la communauté scientifique italienne, notamment en Lombardie-Vénétie, territoires sous domination des Habsbourg où l'accès aux avancées technologiques de l'Empire était plus direct. C'est dans ce contexte que Francesco Zantedeschi s'imposa comme une figure majeure en Italie.
Le débat scientifique en Italie fut initié principalement par les travaux intellectuels et expérimentaux de l'abbé et physicien Francesco Zantedeschi (1797-1873), alors professeur à l'université de Padoue et membre de l' Institut impérial et royal vénitien des sciences, des lettres et des arts . Zantedeschi (Fig. 13 ) fut parmi les premiers savants italiens à reconnaître le potentiel de la télégraphie duplex naissante. Les années précédentes, il avait déjà abordé la question, sans toutefois obtenir de soutien significatif.
En octobre 1854, Zantedeschi reçut une invitation du physicien Andreas Baumgartner (1793-1865), alors ministre du Commerce de l'Empire autrichien et président de l' Académie impériale des sciences de Vienne, pour assister à une démonstration officielle au Bureau central impérial et royal des télégraphes de Vienne.
L'expérience, menée à bien, consistait en la transmission bidirectionnelle simultanée de deux dépêches le long de la ligne Vienne-Linz, au moyen des télégraphes électrochimiques conçus par Gintl en 1853, plutôt que du télégraphe électromagnétique de Morse . L'efficacité de cette démonstration viennoise encouragea Zantedeschi à entreprendre de nouvelles expériences ; il choisit cependant d'utiliser le télégraphe Morse, plus répandu, technologiquement plus avancé et largement adopté dans les réseaux télégraphiques européens.
À son retour en Italie, Zantedeschi entreprit une série d'expériences à Padoue, en collaboration fructueuse avec Paolo Rocchetti (1814-1897), mécanicien de précision et fabricant d'instruments à l'Observatoire astronomique de l'Université de Padoue. Rocchetti construisit avec habileté plusieurs télégraphes Morse et assista Zantedeschi lors des essais de transmission bidirectionnelle menés dans son atelier.
Le 27 octobre 1854, Zantedeschi réalisa une première expérience utilisant une paire de télégraphes Morse, plusieurs piles Bunsen et deux circuits électriques de 11 m de long chacun, partageant un segment de fil d'un mètre de long, dans lequel circulaient simultanément deux courants électriques en sens inverse .

Schéma de l'appareil magnéto-électrique utilisé par Francesco Zantedeschi le 27 octobre 1854 à Padoue pour tester la transmission simultanée de deux courants opposés le long d'un seul fil télégraphique sans retour par la terre.

Cette méthode s'inspirait des expériences de Gintl, mais n'utilisait pas la terre comme conducteur de retour.
Quelques jours plus tard, le 4 novembre, Zantedeschi répéta l'expérience, cette fois avec trois télégraphes Morse, et annonça avoir réussi à effectuer une transmission simultanée. Cependant, l'expérience se limitait à un circuit métallique fermé, sans utilisation de la terre comme conducteur de retour.

Alors que le débat s'intensifiait et que la perspective d'une exploitation commerciale devenait évidente, Zantedeschi décida de mettre fin à sa collaboration avec Rocchetti et de se rendre en France où, en janvier 1855, il entreprit une nouvelle série d'expériences sur la transmission simultanée de dépêches, utilisant les lignes télégraphiques françaises, qui étaient technologiquement plus avancées et sensiblement plus longues que celles disponibles en Lombardie-Vénétie.note de bas de pageEn Italie, la controverse s'intensifia en 1855 , se concentrant principalement sur les expériences de Zantedeschi et de Wilhelm Gintl.
À Bologne, le physicien Lorenzo Della Casa (1803-1870) reproduisit les expériences de Zantedeschi en présence de savants, tels que le mathématicien Domenico Chelini, l'astronome Lorenzo Respighi et le docteur Grandi. Le dispositif expérimental se composait de deux télégraphes Morse, alimentés par deux piles Bunsen et reliés par un conducteur en cuivre commun de six mètres de long. L'explication physique du phénomène demeurait toutefois incertaine, Della Casa a confirmé que les deux courants électriques pouvaient circuler simultanément et dans des directions opposées le long du même fil, sans interférence mutuelle détectable.
Cependant, ces conclusions suscitèrent de vives critiques de la part de nombreux physiciens de l'époque.
Les réserves portaient principalement sur deux points : la longueur limitée des circuits utilisés, qui laissait planer un doute sur la possibilité d'obtenir une simultanéité sur des distances opérationnelles réalistes ; et l'omission de la terre comme conducteur de retour, une pratique pourtant courante en télégraphie. Moigno, dans sa revue influente Cosmos , critiqua sévèrement les expériences de Zantedeschi, doutant de la véritable simultanéité des contre-courants obtenus. Il jugeait improbable que les manipulateurs télégraphiques puissent être synchronisés à l'intervalle extrêmement bref d'un cent millionième de seconde.
La faible longueur du fil imposait une contrainte . Un autre point litigieux concernait l'absence d'utilisation de la terre comme conducteur de retour. À cet égard, les configurations expérimentales adoptées par Zantedeschi et Della Casa différaient sensiblement de celles de Gintl : ce dernier intégrait l'utilisation de la terre dans le circuit, adoptant une configuration plus proche des systèmes télégraphiques opérationnels, tandis que les deux scientifiques italiens construisaient deux circuits distincts interconnectés par une section de fil commune, créant ainsi un circuit métallique à trois fils entre les deux stations. Bien qu'intéressante sur le plan théorique, cette solution n'optimisait pas le réseau télégraphique ; au contraire, elle nécessitait une augmentation du nombre de lignes et entraînait une hausse conséquente des coûts d'installation et de maintenance.
Le débat scientifique en Italie a pris un tournant de plus en plus acerbe, conduisant à la formation de deux factions opposées.
D'un côté, le scepticisme quant à l'applicabilité pratique de la nouvelle technologie la position fut défendue par des érudits tels que le jésuite Felice Ciampi (1826-1889), professeur de physico-chimie au Collegio Romano , Giusto Bellavitis (1803-1880), professeur de géométrie à l'université de Padoue, et Giuseppe Belli (1791-1860), professeur de physique à l'université de Pavie. À l'opposé, on trouvait les partisans de la transmission simultanée, parmi lesquels le docteur Cesare Toscani, professeur de physique au lycée de Sienne, Alessandro Serpieri, Luigi Magrini et Lorenzo Della Casa. Une contribution significative au débat est venue du physicien Luigi Magrini, professeur de physique au Regio Liceo di Porta Nuova de Milan, qui a présenté un important mémoire historique sur le sujet lors d'une réunion de l' Institut Impérial-Royal Lombard des Sciences, des Lettres et des Arts à Milan le 8 février 1855. Magrini a affirmé la priorité chronologique de certaines de ses expériences remontant à 1844, tout en reconnaissant la validité scientifique des démonstrations de Zantedeschi de 1854, qui employaient une méthodologie similaire à la sienne .
La discussion se poursuivit avec les interventions de Giusto Bellavitis et Giuseppe Belli, qui abordèrent la question sous un angle plus théorique. Bellavitis critiqua les expériences de Zantedeschi, soutenant que l'absence d'effets thermiques cumulatifs sur le fil conducteur – qui auraient dû se manifester en cas de superposition de deux courants opposés – démontrait l'absence de véritable superposition. Bellavitis fit valoir que Zantedeschi avait indirectement confirmé ce point en notant dans la Gazzetta Veneta (17 février 1855) que le fil ne présentait aucun échauffement notable durant les expériences. Giuseppe Belli, quant à lui, aborda le problème d'un point de vue théorique, publiant deux mémoires importants entre 1855 et 1857. Il a inscrit la question dans le débat plus large sur la nature de l'électricité, citant les travaux fondateurs de Georg Simon Ohm (1789-1854) et de Gustav Kirchhoff (1824-1887), et soulignant les contributions de chercheurs italiens, notamment Stefano Marianini (1790-1866), Carlo Matteucci et Riccardo Felici (1819-1902), qui ont participé activement au débat national à différents titres. Belli a conclu que les mesures galvanométriques disponibles étaient insuffisantes pour trancher la question, mettant en évidence les limites de l'instrumentation et des méthodes expérimentales de l'époque.
Parallèlement à ce débat théorique, deux expériences pratiques de transmission simultanée furent menées sur les lignes télégraphiques italiennes. Carlo Matteucci réalisa la première sur la ligne Pise-Livourne, longue d'environ 20 km, tandis que le physicien Giuseppe Domenico Botto (1791-1865) mena la seconde le 20 juin 1855 sur la ligne télégraphique Turin-Moncalieri. Ces deux expériences donnèrent des résultats positifs, démontrant la faisabilité de la télégraphie duplex non seulement en laboratoire, mais aussi sur les lignes télégraphiques opérationnelles.

Le 13 janvier 1855, Serpieri soumet une communication à Erasmo Fabri-Scarpellini, directeur de La Corrispondenza Scientica à Rome Bulletin Universel, décrit une série d'expériences réalisées au cabinet de physique d'Urbino. L'objectif principal de ses recherches était d'étudier le comportement des courants électriques lorsqu'ils sont transmis simultanément en sens opposés le long d'un conducteur unique. Dans des conditions contrôlées, l'étude visait à déterminer si, et dans quelle mesure, deux courants d'intensité égale mais de sens opposés pouvaient interagir, se neutraliser ou générer un « courant dérivé ». (c’est-à-dire un courant résiduel ou dévié dans une branche secondaire), un phénomène qui, de l’avis de Serpieri, pourrait avoir une incidence à la fois sur les interprétations théoriques et les applications pratiques de la télégraphie.
Le dispositif expérimental comprenait un galvanomètre et un aimant en fer à cheval muni d'une armature en fer doux. Cet aimant comportait, à ses pôles, deux bobines de fil de cuivre recouvertes d'un tissu isolant, chacune comportant 27 spires. Serpieri utilisa délibérément des courants faibles, mesurables avec précision grâce au galvanomètre. Pour générer des courants transitoires d'intensité égale mais de sens opposé, il déplaça l'armature entre les pôles de l'aimant permanent « à une vitesse approximativement constante », une technique visant à garantir une certaine uniformité. Avec ce dispositif simple mais ingénieux, Serpieri réalisa quatre expériences (Fig. ci dessous), en faisant varier progressivement les configurations du circuit.

Configurations des circuits des expériences réalisées par Alessandro Serpieri en janvier 1855 au cabinet de physique d'Urbino, visant à tester l'interférence entre deux courants égaux et de sens opposés dans un seul conducteur.

Dans la première expérience, il observa que les deux courants, générés séparément par chaque pôle et de sens opposés, présentaient une intensité identique, comme l'indiquait la déviation de 19,3° du galvanomètre.
Dans la seconde, en reliant les fils des deux bobines dans un même circuit, les courants circulaient simultanément en sens opposés ; dans cette configuration, l'aiguille du galvanomètre restait à zéro, démontrant leur neutralisation mutuelle ou, comme le supposait Serpieri, leur capacité à « se dérouler simultanément sans interférence mutuelle ».
Dans la troisième expérience, il tenta de détecter un éventuel « courant dérivé », enregistrant une intensité extrêmement faible (deux dixièmes de degré) et concluant que cet effet était négligeable.
Dans la quatrième et dernière expérience, Serpieri fit circuler simultanément deux courants opposés, produits par les bobines, dans une même section du fil conducteur. En reliant le galvanomètre à la bobine du pôle nord, il observa une déviation stable de 19,5° aussi bien lors de l'établissement que de la rupture du contact avec l'armature, indépendamment du courant inverse généré par l'autre bobine et transmis par le même conducteur. L'inversion des connexions produisit des résultats analogues, démontrant que des courants d'égale intensité pouvaient coexister en sens opposés sans interférence réciproque.

La publication de ces résultats provoqua une vive réaction de Zantedeschi. Dans une lettre datée du 27 février 1855, publiée dans La Corrispondenza Scientifica à Rome , Zantedeschi revendiqua fermement la priorité sur trois points fondamentaux : la méthode d’expérimentation avec des courants opposés sur un seul fil, qu’il affirmait avoir mise au point en 1829 ; l’utilisation combinée des courants voltaïques et induits, qu’il avait étudiée entre 1839 et 1840 ; et la démonstration du passage simultané de courants opposés. Concernant ce dernier point, Zantedeschi critiqua la méthodologie de Serpieri, arguant que la manipulation manuelle de l’armature compromettait la précision du synchronisme, et affirma la supériorité de ses propres expériences, menées avec une plus grande rigueur.
La réponse de Serpieri, datée du 12 mars 1855 et publiée dans la même revue, fut prompte et argumentée.
Surpris par l'animosité de son collègue, il répondit avec une ironie subtile : « Si les droits de M. Zantedeschi remontent à 1829, je mets quiconque au défi de contester sa priorité ! ». Il précisa que son intention n'était pas de polémiquer sur la priorité, mais de combler une lacune dans les études précédentes, en se concentrant sur les courants dérivés, un aspect négligé par Zantedeschi mais jugé fondamental à la lumière des expériences de Felice Ciampi. Sur un ton conciliant, Serpieri souligna le paradoxe de la controverse : son étude visait à corroborer, et non à réfuter, les thèses de Zantedeschi. Il réaffirma que son seul but était « d'étudier les phénomènes fascinants de la nature et de rechercher la vérité », se déclarant indifférent aux querelles de priorité.
Dans une seconde communication (24 février 1855), Serpieri approfondit l'analyse des expériences padouanes de Zantedeschi, étendant son étude des circuits purement métalliques aux circuits mixtes. Il a étudié en particulier un circuit télégraphique pratique utilisant la terre comme conducteur de retour.
Le schéma (Fig. ci dessous) comprenait deux stations télégraphiques, chacune équipée de batteries et d'appareils, reliées par une longue ligne télégraphique.

Schéma du circuit télégraphique mixte entre deux stations télégraphiques (avec batteries et paires d'électrodes de terre) conçu par Serpieri pour la transmission simultanée de courants opposés.

Dans chaque station, le pôle négatif de la batterie était relié à une électrode de terre (généralement une ou plusieurs plaques métalliques enterrées), tandis que le pôle positif était relié à la fois à la ligne et à une seconde électrode de terre placée « à quelques dizaines de mètres » de la première électrode, afin que le circuit puisse se fermer par la terre (retour à la terre).
Serpieri analysa la faisabilité de la transmission simultanée de courants opposés dans cette configuration mixte, comme Zantedeschi l'avait vérifié dans les circuits métalliques. Son étude porta sur les propriétés conductrices du sol ; il constata qu'en ajustant la distance entre les deux électrodes enterrées à chaque station, la résistance du chemin de terre pouvait être supérieure à celle du fil conducteur. Une telle configuration favorisait la circulation des courants dans le conducteur commun sans neutralisation mutuelle.
Serpieri rédigea une troisième communication en réponse à un article de Felice Ciampi daté du 1er février 1855 et publié dans La Corrispondenza Scientifica à Rome . Dans cet article, Ciampi contestait la possibilité de faire circuler simultanément des courants électriques de sens opposés dans un seul conducteur.
Pour vérifier sa thèse, Ciampi conçut et réalisa des expériences utilisant deux circuits électriques distincts (Fig. ci dessous), reliés par un fil de laiton commun (diamètre 0,15 mm, longueur 20 m) dans lequel était inséré un galvanomètre tangentiel.

Schéma de l'appareil expérimental de Ciampi pour l'étude de la transmission simultanée de courants électriques opposés. Deux circuits distincts sont reliés par un fil de laiton commun AB, dans lequel est inséré un galvanomètre tangentiel T pour mesurer l'intensité du courant résultant.

Chaque circuit était équipé de son propre galvanomètre et alimenté par une batterie indépendante. Afin d'assurer l'égalité des intensités de courant dans le segment commun, Ciampi introduisit un rhéostat dans le second circuit et le régla jusqu'à ce que le galvanomètre tangentiel inséré dans le fil commun indique une déviation nulle. Ses données expérimentales montrèrent que la suppression du segment commun ne modifiait pas les lectures des deux galvanomètres et que l'intensité du courant augmentait par rapport au cas où un seul circuit était fermé. Ce constat le conduisit à conclure que les courants opposés ne traversaient pas le fil commun, mais circulaient exclusivement dans le circuit externe .
Le 12 mars 1855, dans la même revue, Serpieri opposa à l'approche empirique et sceptique de Ciampi une synthèse théorique plus élaborée, étayée par des observations expérimentales et des calculs mathématiques, démontrant ainsi la faisabilité du phénomène. Dans son article, Serpieri révélait avoir déjà étudié la question, mentionnant une expérience analogue menée à Florence par Filippo Cecchi (1822-1887), son « estimé collègue et ami ». Les deux hommes avaient longuement discuté du sujet, et Cecchi avait obtenu des résultats comparables à ceux de Ciampi. Sur le plan théorique, Cecchi et Serpieri reconnaissaient tous deux la difficulté de concilier ces résultats expérimentaux avec la théorie dominante de Faraday, selon laquelle le courant électrique résultait d'une « série progressive d'inductions moléculaires ». Serpieri, en particulier, jugeait conceptuellement problématique que des « actions moléculaires » puissent « inverser leur sens » pour permettre le passage de courants opposés sans neutralisation mutuelle.
Il recommanda donc une plus grande prudence et une plus grande flexibilité dans l'application des principes scientifiques, citant à l'appui les recherches récentes du physicien Macedonio Melloni sur la vitesse de propagation du courant électrique, qui avaient invalidé la théorie de Faraday sur les inductions latérales.

Malgré ces difficultés conceptuelles, et tout en reconnaissant la rigueur et la courtoisie du physicien romain, Serpieri proposa une autre interprétation des résultats de Ciampi, fondée sur la théorie des courants dérivés. Selon cette théorie, chaque circuit pouvait être considéré comme une « branche dérivée » de l'autre, permettant à des courants opposés de coexister et de circuler dans le fil commun sans neutralisation.
Pour valider son interprétation, Serpieri développa une analyse mathématique et appliqua les formules standard des circuits dérivés, telles que présentées dans le Traité de télégraphie électrique de l'abbé Moigno, afin de calculer les variations galvanométriques attendues dans les conditions de Ciampi.
À partir de ces relations, et en combinant les résistances et les forces électromotrices pertinentes, Serpieri montra que l'augmentation mesurée par Ciampi dans les galvanomètres était compatible avec l'hypothèse de la coexistence de courants opposés sur le segment commun. La réponse de Serpieri a ainsi déplacé le débat de l'enregistrement empirique d'un effet contesté à l'analyse théorique et mathématique du fil commun en tant que circuit de courants dérivés, redéfinissant ainsi le problème en termes à la fois épistémologiques et pratiques.

La synthèse sur le télégraphe de Gintl
Le dernier article de Serpieri sur cette technologie a été écrit à la demande du directeur de La Enciclopedia contemporanea pour décrire et valider le télégraphe duplex de Gintl. Daté du 12 mai 1855, ce texte (Serpieri 1855e ) allie clarté et rigueur technique, réduisant la complexité du circuit à un schéma reliant conceptuellement les stations de Rome et d'Ancône (Fig. ci dessous ).

Schéma du télégraphe duplex de Gintl, reproduit par Serpieri pour illustrer la transmission simultanée entre Rome et Ancône. Sont mis en évidence la batterie locale, la clé, l'électroaimant et le rhéostat – éléments clés pour comprendre le rôle des courants locaux dans la synchronisation des transmissions

Pour chaque station, Serpieri a réduit le système à quatre composants essentiels : une batterie locale, une clé télégraphique, un électroaimant de conception prussienne, et un rhéostat à fil — ce dernier étant conçu pour équilibrer la résistance du circuit.
Serpieri s'était familiarisé avec les détails techniques du nouveau système télégraphique grâce à des articles publiés dans Il Nuovo Cimento, dans lesquels Matteucci et ses collaborateurs avaient décrit, parmi les premiers en Italie, le principe et le fonctionnement du télégraphe de Gintl. Analysant le trajet du courant dans différentes configurations de fonctionnement, Serpieri illustra comment les signaux étaient transmis en utilisant la terre comme conducteur de retour. En mode unidirectionnel, l'appareil reproduisait le fonctionnement des télégraphes traditionnels : le courant circulait le long du fil principal jusqu'à la station de réception, puis revenait par la terre, générant ainsi le signal souhaité.

La principale difficulté d'interprétation résidait cependant dans l'explication du fonctionnement synchrone, lorsque les deux stations actionnaient simultanément les manipulateurs. Dans ce cas, Serpieri, reprenant et précisant son analyse précédente, proposa l'explication suivante : le système ne nécessitait pas forcément l'hypothèse, qu'il avait lui-même défendue, de la coexistence de courants opposés dans le conducteur principal. Il soutenait plutôt que la réception des électroaimants dépendait principalement des courants locaux, dont la distribution était déterminée par la configuration du circuit lors de la manipulation synchrone. Bien que les machines semblaient réagir au courant distant, elles fonctionnaient en réalité grâce au circuit local, reléguant ainsi au second plan les controverses théoriques sur la coexistence de courants opposés.
Néanmoins, Serpieri a initialement exprimé des réserves techniques. Craignant que la machine de Gintl ne se révèle imprécise en raison de la présence possible de courants opposés impossibles à neutraliser complètement, il reconnut peu après que ces craintes aient été apaisées par le succès des expérimentateurs pisans lors des essais du système sur la ligne télégraphique Pise-Livourne. Le synchronisme, conclut Serpieri, ne requiert pas la neutralisation parfaite des courants opposés, mais repose plutôt sur la prédominance des courants locaux, rendant ainsi inutile le recours à des théories physiques encore controversées, comme celle de la coexistence simultanée de courants opposés dans un même conducteur.
Serpieri conclut par une observation pertinente : « Compte tenu de la division à laquelle le courant est soumis, on pourrait presque affirmer le principe suivant : ce qui est gagné en temps est perdu en puissance », soulignant ainsi le compromis inhérent à l’innovation proposée par Gintl.

Rétrospectivement, la controverse du milieu du siècle sur la simultanéité — l'équilibrage des lignes, la séparation des signaux et la gestion des interférences sur un conducteur partagé — éclaire également la portée plus large du débat italien de 1855, en montrant que ce qui était alors en jeu n'était pas simplement un différend technique local, mais un problème plus vaste du XIXe siècle concernant l'économie de lignes, la distribution du courant et le contrôle des signaux, abordé par une combinaison de raisonnement théorique, de pratique expérimentale et d'ingéniosité instrumentale.

Le principe de deux autres procédés pour accroître le rendement les lignes fut posé entre 1852 et 1860 ; tous deux étaient appelés à un brillant avenir, mais leur application vint lentement.
- Dans ce genre d'appareils, le manipulant utilise, pour préparer chaque émission, le temps où la ligne ne lui est pas livrée ; il appuie, par exemple, sur des touches qui restent enclenchées tant que la série d'intervalles n'est pas achevée (disposition adoptée par Whitehouse en 1855, pour un appareil tournant non multiple) et il est averti par un signal dit de cadence du moment où il peut faire sa combinaison (Brevet anglais de Burnett, 1860).
Meyer, employé de l'Administration française, réalise en 1872 le premier appareil ayant assuré pratiquement un service commercial. Il adopte le système de Whitehouse de balais tournant à la périphérie d'un disque muni de plots. Ces plots sont divisés en secteurs, les plots de chaque secteur étant reliés aux 2 bouts aux 2 jeux d'appareils correspondants (touches du clavier de manipulations d'un côté, récepteurs de l'autre). Le balai est relié à la ligne. Pour assurer le synchronisme de ces organes appelés « distributeurs », Meyer ajoute volants et régulateurs mécaniques un système de correction électrique déjà proposé par plusieurs inventeurs. Un plot spécial au départ sert à l'émission d'un signal. Sur la couronne de réception du disque, 3 plots successifs sont disposés. L'émission de correction doit parvenir normalement au plot central : si elle parvient au précédent, le système récepteur est en retard et l'électro-aimant actionné par l'émission desserre les freins, qu'un autre électroaimant resserre au contraire si l'émission a été recueillie par le 3e plot.
Meyer construisit sur ce principe des appareils quadruples », qui furent mis en service en France, en Autriche et en Hollande, et qui furent remplacés ensuite par les installations Baudot. Meyer employait le code Morse, chaque lettre se traduisait par la série de points et de traits correspondante dans ce code, tracée sur une ligne perpendiculaire à la longueur de la bande.

- Le dernier système imaginé pour améliorer le rendement des lignes est la télégraphie harmonique. Dès 1827, l'Américain Page avait constaté que le passage d'un courant alternatif (ou interrompu à fréquence audible) dans une bobine d'électro-aimant, pouvait faire vibrer le noyau à cette fréquence et produire ainsi un son. En 1860, dans une communication à l'Académie des Sciences de Paris, l'abbé Laborde signalait que, si on injecte sur une ligne simultanément un certain nombre de courants alternatifs ou interrompus à fréquence musicale, et qu'on dispose sur cette ligne des électro-aimants dont les armatures aient des fréquences propres de vibration correspondant respectivement à celle de chacun de ces courants, chacune de ces armatures se met à vibrer à cette fréquence, sans être aucunement influencée par les courants de fréquence différente, qu'on peut interrompre et rétablir sans produire aucun effet sur elle. Il en résultait donc la possibilité d'établir simultanément (et non plus par succession dans le temps), un certain nombre de liaisons indépendantes, d'un sens ou de l'autre, en affectant à chacune une fréquence « porteuse » déterminée et un récepteur accordé sur cette fréquence. Ce principe, qui a reçu depuis de si nombreuses applications, et qui est à la base de toute la transmission radio-électrique, ne donna lieu cependant à des réalisations que treize ans plus tard avec le Danois La Cour qui employa, comme générateurs et comme récepteurs, des diapasons entretenus électriquement. Il fut bientôt suivi par Elisha Gray en Amérique (systèmes à tiges vibrantes) et par Mercadier en France. Signalons que Graham Bell, l'inventeur du téléphone, avait merê de front ses recherches sur la reproduction de la parole et ses essais d'appareils de télégraphie harmonique, et que son brevet fondamental contient une partie importante consacrée à cette dernière invention, dont il se désintéressa bien vite .
(L'étude des systèmes nouveaux ne doit pas faire oublier que, pendant cette période, l'immense majorité des appareils effectivement en service utilisaient les procédés de Morse. Le constructeur français Digney mit au point, en 1859, un perfectionnement du dispositif inscripteur de l'appareil, qui permit notamment l'intercalation directe en ligne de l'électro-aimant inscripteur)

JOSEPH BARKER STEARNS , né le 28 février 1831, fils d’Edward Ray et d’Eliza Tyler (née Barker) Stearns, de Weld (Maine) . Il étudia la télégraphie à Newburyport (Massachusetts), où il devint directeur du bureau. De 1855 à 1869, il fut directeur du système de télégraphie d'alerte incendie de Boston (Massachusetts) et fut le premier à déposer des brevets concernant l'utilisation de courants inversés dans les systèmes de signalisation d'incendie. Il fut président de la Franklin Telegraph Co. de 1869 à 1871 ; durant cette période, il inventa le premier système pratique de télégraphie duplex, qui fut appliqué avec succès sur des lignes en Angleterre, en France et en Belgique. Deux ans plus tard, ce système fut utilisé pour les câbles transatlantiques. Il vendit les droits liés à ses brevets sur la technologie duplex à la Western Union Telegraph and Cable Company, percevant d'importantes redevances pour l'utilisation de ses inventions en Angleterre, en France, en Italie et en Belgique. Il occupa pendant un certain temps le poste de vice-président de la Mexican and South American Cable Co. ; il se retira des affaires en 1885 et s'installa à Camden (Maine), où il décéda le 4 juillet 1895. (La The Western Union Company a débuté sous le nom de New York and Mississippi Valley Printing Telegraph Company en 1851 avant de devenir la Western Union Telegraph Company en 1856. Elle a construit un monopole de premier plan dans le secteur du télégraphe, des câbles sous-marins et des transferts d'argent aux États-Unis et à l'international). Stearns eut huit enfants. Il épousa en premières noces, le 8 janvier 1853, Lois M. Brooks, originaire de Putney (Vermont) — née le 4 juin 1827 et décédée le 29 juillet 1861 à South Boston — puis, en secondes noces, le 6 juin 1866, Frances Amanda Edmonds, originaire de Portsmouth (New Hampshire), née le 16 janvier 1838. En 1868, Joseph Stearns mit au point une méthode permettant de transmettre deux messages simultanément sur une même ligne. Baptisée « télégraphe duplex », l'invention de Stearns a instantanément doublé la capacité d'une ligne télégraphique. Chaque station était équipée d'un émetteur et d'un récepteur reliés à la ligne. L'émetteur duplex de Stearns envoyait une série d'impulsions électriques le long de la ligne : des impulsions brèves formaient un point, tandis que des impulsions légèrement plus longues formaient un trait. La succession de points et de traits correspondait à des lettres et à des chiffres. Le circuit était conçu de telle sorte que l'émetteur activait le récepteur situé à l'autre extrémité de la ligne, mais pas celui qui se trouvait auprès de l'opérateur qui effectuait l'envoi. Le récepteur actif émettait un « clic » sonore en frappant une barre métallique, et l'opérateur traduisait alors cette séquence de sons dans la langue d'origine. L'appareil de double transmission, dans lequel cette amélioration est utilisée, est celui déposé dans le brevet n° 78 548 du 2 juin 1868, obrenu le 12 Nov 1872. Son système d'équilibrage de courant fut mis en œuvre pour la première fois sur la ligne New York-Boston en 1872, où il connut un succès commercial et fut ensuite adopté pour la télégraphie par câble sous-marin. En 1872, l' American Institute of New York lui décerna la Grande Médaille d'honneur pour l'invention du télégraphe duplex. De 1879 à 1880, il travailla comme ingénieur pour la Mexican Telegraph Company, où il fut chargé de la construction, de la pose et de la mise en service des câbles reliant Galveston (Texas ) à Veracruz ( Mexique) . En 1881, il effectua une prestation similaire pour la Central and South American Telegraph Company, dont les câbles s'étendaient de l' isthme de Tehuantepec (Mexique) à Callao ( Pérou) , sur une distance totale de 6 400 à 8 000 kilomètres. Il acheva cet ouvrage en 1882. Il se retira des affaires en 1885 et s'installa à Camden, dans le Maine . Il y possédait une bibliothèque de 10 000 volumes et une collection de céramiques de la province de Chiriquí , exposée à la Smithsonian Institution à Washington. Il possédait également une collection d' ivoires sculptés , présentée au Metropolitan Museum of Art de New York . Il mourut à Camden. J. B. ST EARN S. improvement in Circuits and Apparatus for Duplex Telegraphy, No. 132,931, Patented Nov. 12, 1872 À tous ceux que cela concerne : Sachez que moi, Joseph B. Stearns, de Boston, dans le comté de Suffolk, État du Massachusetts, ai inventé un perfectionnement du télégraphe, dont la description suit : Cette invention concerne un appareil permettant la transmission simultanée de deux signaux depuis les extrémités opposées d'une même ligne téléphonique ; elle consiste en un procédé permettant à chaque station principale située aux extrémités de la ligne de maintenir la correspondance avec une ou plusieurs stations intermédiaires. Le dessin ci-joint, faisant partie intégrante de la présente description, représente mon invention. A représente l'appareil de réception de la station principale ; B, la clé électromagnétique utilisée pour la correspondance avec l'autre station principale ; D, un manipulateur à levier commun pour la correspondance avec la ou les stations intermédiaires ; C, l'appareil de réception d'une station intermédiaire ; et F un manipulateur à levier de cette même station. L'appareil de double transmission, dans lequel cette amélioration est utilisée, est celui décrit dans mon brevet n° 78 548 du 2 juin 1868, que je vais brièvement décrire afin d'expliquer plus clairement la présente invention. L'appareil de réception de chaque station principale, aux extrémités de la ligne, se compose de deux électroaimants opposés, ayant une armature commune, ou agencés de manière à agir sur deux armatures sur le même levier. Le courant provenant de la batterie principale, avant de traverser l'appareil de réception, se divise en deux branches : une partie traverse un aimant connecté à la ligne, l'autre partie traverse un aimant opposé et une bobine résistive reliée à la terre. Lorsque le circuit est fermé au moyen de l'interrupteur électromagnétique, comme représenté sur le dessin, les deux aimants sont excités de manière égale et les armatures, étant attirées de manière égale, le levier de l'armature ne bouge pas, mais reste contre le contact arrière, de sorte que, bien qu'un courant traverse l'appareil vers la ligne, aucun signal n'est émis par celui-ci. Mais lorsque le courant provient de la station distante, il ne traverse qu'un seul aimant, en raison de la résistance du circuit passant par l'autre aimant ; l'armature est alors attirée et le levier vient frapper son contact avant. Ainsi, chaque appareil récepteur ne réagissant qu'aux courants provenant de la station distante, la transmission simultanée entre les deux stations est possible. Lorsque la ligne comporte des stations intermédiaires avec lesquelles il est souhaité maintenir une correspondance, les récepteurs de ces stations sont placés sur le circuit, lequel passe également par un manipulateur, comme illustré en F. En coupant le contact en F, le circuit provenant de la station distante, et transitant par le récepteur de chaque station principale, est interrompu. La station intermédiaire est ainsi avertie de son souhait de communiquer, ce qu'elle fait au moyen du manipulateur F. Lorsqu'une station principale émet vers une station intermédiaire, le manipulateur électromagnétique utilisé pour émettre vers l'autre station principale ne peut être utilisé. En effet, il n'interrompt jamais le circuit provenant de l'autre station principale, mais induit simplement un courant supplémentaire à partir de sa propre batterie. La batterie de la station distante reste alimentée pendant ce temps, ce qui affecte le récepteur de la station intermédiaire. Il est donc nécessaire d'utiliser, dans chaque station principale, un manipulateur D. Ce manipulateur est placé sur la ligne entre le point de division du courant alimentant le récepteur principal et le récepteur de la station intermédiaire. Ce manipulateur coupe le circuit provenant des batteries de l'autre station sur la ligne, établissant ainsi la communication avec la station intermédiaire. Ce que je revendique comme mon invention, et que je souhaite protéger par un brevet, est la combinaison de l'instrument récepteur A avec une clé D, dans la ligne, la clé F, et l'instrument récepteur à un w JOSEPH B, STEARNS, Witnesses: C. E. CRANE, WILLIAMA, HAYES, Jr.,

Le destin d'Alexander Bell se révéla le 18 octobre 1872, lorsqu'il découvrit dans un journal de Boston un article sur le système de « télégraphie duplex » d'un habitant de la région, Joseph B. Stearns. Constituant une avancée majeure dans le domaine des communications électriques, la télégraphie duplex permettait d'envoyer simultanément des messages distincts dans des directions opposées sur un seul fil télégraphique.

Le système ingénieux de télégraphie duplex de Joseph Stearns, qui a inspiré les premières recherches d'Alexander Graham Bell dans ce domaine, utilise une barre de fer (B) alimentée par la batterie locale (b). Le fil conducteur est divisé en deux. Ces deux fils sont enroulés autour de la barre, mais seul le fil 1 est relié à la station distante ; le fil 2 est directement mis à la terre. Un interrupteur électromagnétique est connecté à la barre (N) et à l'autre borne de cet interrupteur, à l'appareil de réception. Un signal généré localement se propageant uniformément dans la barre, celle-ci conserve son équilibre magnétique et n'active donc pas l'interrupteur. En revanche, un signal provenant de l'autre station ne traverse que la moitié de la barre, la magnétisant et déclenchant l'interrupteur, ce qui permet au signal d'atteindre l'appareil de réception.
Dans un monde où la congestion du réseau télégraphique devenait un problème majeur, il s'agissait d'un gain d'efficacité considérable. Rapide et peu coûteux à installer sur les lignes télégraphiques existantes dans les zones à forte densité de trafic, le système de Stearns allait bientôt se généraliser.

L'idée de Bell consistait à faire passer le signal de plusieurs manipulateurs Morse reliés à un fil conducteur par un rhéotome.
Ce dispositif interrompait le courant électrique à une vitesse réglable, le faisant vibrer à une fréquence spécifique – comparable à une hauteur de son distincte en acoustique, comme Bell l'avait certainement compris. À l'autre extrémité du fil se trouvait un ensemble d'anches en acier, accordées à chacune de ces fréquences par des vis de tension. Ces anches résonnaient et se magnétisaient uniquement lorsque la fréquence correspondante les atteignait.
Associées à des commutateurs électromagnétiques qu'elles actionnaient, elles permettaient de trier les différentes fréquences transitant par le fil, en associant chaque manipulateur Morse émetteur au récepteur approprié grâce à son empreinte électroacoustique unique.

Fin 1873, cependant, Bell n'était parvenu qu'à produire simultanément des sons audibles sur ses anches réceptrices en appuyant sur différentes touches Morse.
Il n'avait guère fait plus que reproduire la fonctionnalité de la machine à phonèmes d'Hermann von Helmholtz, en câblant toutefois ses anches en série plutôt qu'en parallèle comme les diapasons de Helmholtz.
Néanmoins, en janvier 1874, Bell, toujours fidèle à la Grande-Bretagne malgré sa résidence aux États-Unis, écrivit au surintendant britannique des télégraphes pour lui expliquer qu'il se croyait sur le point de réaliser une avancée majeure dans le domaine émergent de la télégraphie multiplex, une invention qu'il souhaitait offrir gratuitement au gouvernement de Sa Majesté.
La réponse fut froide et impersonnelle, voire désintéressée : « Si vous soumettez votre invention, elle sera examinée, étant entendu que le ministère n'est tenu à aucune obligation de confidentialité à ce sujet, ni à vous indemniser pour les pertes ou dépenses que vous pourriez encourir dans la poursuite de votre projet, et que, si votre méthode de télégraphie s'avère à la fois originale et utile, la question de la rémunération sera entièrement à la discrétion du directeur général des postes. » Bell, on le comprend, prit cette réponse comme un affront personnel et décida de se tourner vers le secteur privé aux États-Unis.
Cet épisode devint ainsi l'un de ces tournants obscurs et décisifs de l'histoire. En rejetant si brutalement son inventeur citoyen, le gouvernement britannique s'est assuré que le téléphone, comme le télégraphe avant lui, entrerait dans l'histoire comme un produit de l' esprit d'initiative américain.

D'un autre côté, le scepticisme du gouvernement britannique à l'égard de cet inventeur amateur travaillant si loin de son domaine habituel n'aurait guère été remis en question par une personne sensée à l'époque. Bell ne maîtrisait pas les subtilités de l'électricité, et ses progrès semblaient toujours se résumer à deux pas en avant, un pas en arrière – ou inversement.
Ses expériences étaient néanmoins suffisamment fascinantes pour qu'il attire deux mécènes, dont il avait été l'élève d'enfants sourds. Thomas Sanders était un riche marchand de cuir, tandis que Gardiner Greene Hubbard était un avocat renommé et un héritier d'une riche famille bostonienne, animé d'un profond sens civique. Des deux, Hubbard joua un rôle plus actif, se révélant tantôt un soutien moral essentiel pour Bell, tantôt un gestionnaire excessivement intrusif.
Leur relation fut encore compliquée par le fait que Bell était éperdument amoureux de Mabel, la fille sourde de Hubbard, qui était aussi son ancienne élève.
Sanders et Hubbard s'associèrent à lui pour fonder la Bell Patent Association. Ils lui fournirent son premier véritable atelier et engagèrent un assistant à temps partiel, un jeune machiniste nommé Thomas A. Watson. Bell et Watson devinrent rapidement amis malgré leurs différences de statut socio-économique, leur relation prenant un air de complicité avec un autre duo célèbre portant le nom de Watson ; au lieu de « Élémentaire, mon cher Watson », la phrase fétiche de Bell devint : « Watson, nous sommes sur le point de faire une grande découverte ! »
Pourtant, leurs progrès, pourtant manifestes, restaient désespérément lents. Même avec l'aide de son assistant, qui possédait nombre des compétences pratiques qui lui faisaient défaut, Bell ne parvenait pas à faire fonctionner son « télégraphe harmonique » de manière fiable.

Tous les acteurs de ce mouvement étaient parfaitement conscients que Bell n'était pas le seul à poursuivre activement le développement de la télégraphie multiplexe. Parmi ses concurrents figuraient l'éminent ingénieur électricien Elisha Gray, cofondateur de Western Union, une société qui avait fini par dominer la quasi-totalité du marché télégraphique américain, et un jeune prodige nommé Thomas Edison.
Bell était engagé dans une course qu'il sentait perdre face à ces hommes dotés d'un savoir-faire expérimental bien supérieur, qui vivaient et respiraient l'électricité d'une manière qui lui était totalement étrangère. Tenter de suivre le rythme a failli lui coûter la vie ; il consacrait encore ses journées à enseigner aux élèves sourds qu'il ne pouvait se résoudre à abandonner, même s'il passait toutes ses soirées dans son laboratoire.

Avec le recul, on pourrait croire que Bell se perdait dans les détails au lieu d'avoir une vision d'ensemble, s'obstinant à concevoir des dispositifs toujours plus complexes pour combiner puis séparer des signaux de fréquences différentes circulant sur un même fil. Il comprenait parfaitement qu'une onde électrique pouvait théoriquement être transformée en une réplique exacte d'une onde sonore ; tous ses travaux reposaient d'ailleurs sur les similitudes entre les deux. Pourtant, il lui fallut beaucoup de temps pour embrasser pleinement un objectif qui nous paraît aujourd'hui évident : la transmission électronique du son comme une fin en soi, une avancée révolutionnaire à laquelle aucune amélioration progressive de la télégraphie multiplex ne pouvait rivaliser.
Un problème majeur empêchait Bell de franchir cette étape : il savait créer un signal électronique qui ne capturait que la moitié des données codées par une onde sonore dans le monde réel. Ses circuits étaient tous alimentés par une batterie externe, fournissant un courant continu d'amplitude fixe. Il pouvait faire varier la fréquence de ce courant à l'aide d'un rhéotome, mais il lui était impossible d'en modifier l'amplitude. Autrement dit, il pouvait transmettre la hauteur (ou fréquence) d'un son, mais pas son volume (ou amplitude). Cela signifiait qu'il pouvait imiter des sons uniformes en courant électrique, mais pas les complexités, par exemple, de la parole humaine.

Le 2 juin 1875, la chaleur était insupportable à Boston. Bell et Watson travaillaient d'un air plutôt désinvolte sur leur télégraphe harmonique dans leur laboratoire exigu ; leurs progrès étaient, ces derniers temps, toujours aussi lents. Bell était à l'émission dans une pièce, Watson à la réception dans l'autre, et, comme d'habitude, l'appareil ne fonctionnait pas correctement : une anche du récepteur refusait obstinément de produire un son. Ils coupèrent donc l'alimentation électrique, et Watson commença à pincer l'anche récalcitrante pour s'assurer qu'elle pouvait bouger librement.
Le système devant pouvoir transmettre des messages dans les deux sens, il était équipé de rhéotomes et d'anches réceptrices à chaque extrémité.
Cependant, comme elles n'étaient pas utilisées à ce moment-là, les anches du côté de Bell étaient restées non accordées.
Ce sont ces dernières qui causèrent à Alexander Graham Bell l'une des plus grandes surprises de sa vie : il constata qu'il pouvait voir et entendre faiblement les anches de son côté vibrer au rythme du pincement de Watson, même sans courant électrique dans le circuit. Il comprit qu'un magnétisme résiduel dans l'anche de Watson devait créer un faible signal électrique sur le fil. Et, surtout, ce signal variait non seulement en hauteur, mais aussi en amplitude. Il semblait qu'une astuce contre-intuitive pour transmettre du son par un fil consistait à supprimer complètement la pile du circuit, qui masquait l'amplitude. « J'ai fait par hasard une découverte de la plus haute importance », écrivit Bell à Hubbard. « J'ai réussi aujourd'hui à transmettre des signaux sans aucune pile ! » Le télégraphe harmonique fut momentanément oublié au profit de cette nouvelle possibilité.
Bell a dessiné pour Watson un prototype utilisant des dispositifs identiques à chaque extrémité d'un fil pour l'émission et la réception de la parole. Ces dispositifs se composaient d'une anche métallique non accordée, d'un électroaimant et d'un diaphragme fin. Si l'on parlait dans l'un d'eux peu après la mise sous tension du fil — c'est-à-dire lorsque les électroaimants conservaient encore un magnétisme résiduel —, les vibrations du diaphragme induiraient un très faible signal électrique, de même nature que l'onde sonore à l'origine de la vibration. À l'autre extrémité du fil, ce signal serait reconverti en son en faisant vibrer l'anche.

Bell informe son futur beau-père Gardiner Greene Hubbard, de la possibilité du télégraphe multiple.

Un test du télégraphe multiple a été très réussi, comme le décrit Aleck (petit nom d'Alexandre Bell ) dans cette lettre à ses parents et à sa belle-sœur.

A la suite d'une expérience le 19 février 1875 dans la résidence de Hubbard à Washington Bell parvient à réaliser deux transmissions avec deux recepteurs et deux émetteurs sur une seule et unique ligne en la présence de William Orton le patron de Western Union Telegraph Compagny.
Suite à ce succès en présence d'ingénieurs de la Western Union, Bell raccorde son dispositif au réseau télégraphique reliant New York à Philadelphie en rebouclant cette ligne à Philadelphie.
Les ingénieurs demandent à Bell de conserver le dispositif pour d'autres tests, mais en fin d'apès-midi lorsque Bell vient reprendre ses appareils,
Orton retourne la situation et signifie clairement à Bell, qu'il ne veut pas traiter avec un chercheur indépendant préferant les travaux de son protégé Elisha Gray !!!

Hubbard vient de payer son action menée contre la Western Union Telegraph Company de détenir le monopole des communications.

Le tout premier essai de téléphone d'Alexander Graham Bell, utilisant l'induction magnétique sans alimentation électrique, fut surnommé plus tard le « téléphone potence », en raison de sa ressemblance avec un gibet lorsqu'il était retourné.

Les experts qui ont examiné le dispositif par la suite ont conclu qu'il était viable en principe. En pratique, cependant, il s'est obstinément refusé à fonctionner correctement. Bell et Watson n'arrivaient pas à le régler correctement ; ils pouvaient transmettre un son, mais pas une parole intelligible.
Le talon d'Achille de la méthode de transmission sonore par « induction magnétique » résidait dans la faiblesse extrême des signaux produits. Même dans des conditions idéales, une voix humaine ne pouvait atteindre l'autre extrémité du fil qu'à peine audible, perceptible uniquement par une personne à l'ouïe très fine ; et le moindre problème technique pouvait rendre cette transmission encore plus faible.
Face à ce nouveau revers, et alors que son télégraphe harmonique semblait lui aussi au point mort, Alexander Graham Bell faillit abandonner définitivement l'invention de l'électricité. Lui et Watson étaient tous deux à bout de forces, épuisés par un travail acharné ces derniers mois.

Gardiner Hubbard restait enthousiaste pour la télégraphie, mais s'intéressait moins à la téléphonie, et n'hésita pas à le faire savoir à Bell. Bell lui-même pensait désormais que son télégraphe harmonique avait peu de chances face à la concurrence, même s'il parvenait à le faire fonctionner
Entre temps Thomas Edison en 1874 avait breveté un modèle de télégraphe capable d'envoyer quatre messages simultanément sur le même fil – mais il hésitait à l'avouer à son futur beau-père. Au lieu de cela, il tergiversa, consacrant à nouveau son temps et son énergie à son enseignement. Inutile de dire que cela déplut également à Hubbard. « J'ai été navré de constater le peu d'intérêt que vous semblez porter aux questions de télégraphe », écrivit-il à Bell cet automne-là. « Votre attitude m'a profondément déçu et a été une véritable épreuve. »
Ce que Bell et Hubbard ignoraient, mais qu'ils auraient sans doute été encore plus consternés d'apprendre, c'est qu'Elisha Gray s'était lui aussi détourné de la télégraphie multiplexe à la suite du brevet d'Edison et avait commencé à explorer la possibilité de la téléphonie.

En 1874, Thomas A. Edison perfectionna cette technologie et déposa un brevet le 1er septembre 1874.
Brevet 178.221 "Duplex Telegraph" obtenu le 30 mai 1876.

La Western Union adopta cette invention et, dès 1878, exploitait 13 000 miles (environ 21 000 kilomètres) de lignes quadruplex.

Puis Edison effectue la mise au point du système quadruplex, permettant la transmission simultanée de quatre messages sur un seul fil et améliorant considérablement l'efficacité des communications télégraphiques.
Bien plus tard, les télégraphes quadruplex furent supplantés par deux innovations : la télégraphie multiplex — permettant huit transmissions simultanées, voire davantage — et l’introduction des téléimprimeurs, qui ne nécessitaient pas, de la part des opérateurs, la maîtrise du code Morse.

L'emploi du système « duplex » se répandit largement, d'abord sur les grands câbles sous-marins, dont il doublait presque le rendement assez faible, et aussi sur les grandes lignes des États-Unis.
On y adjoignit un système « diplex » (2 communications simultanées de même sens), assuré par des différenciations de sens et d'intensité des courants : l'un de ces systèmes fut mis au point par Edison, dont ce fut la première invention.
On eut alors le « quadruplex américain » . La différenciation par différences d'intensité des courants, souvent utilisée en Amérique, n'obtint jamais de succès en Europe, où on la jugea trop délicate.
Pour les lignes aériennes, les variations de température et d'isolement contraignaient à modifier assez souvent les « balances ». Pour les câbles sous-marins, au contraire, celles-ci étaient stables, mais de construction onéreuse et compliquée. Meurhead, en 1874, en donna un modèle qui fut universellement adopté. ,

Le système de la composition préalable et de la transmission automatique du message offrait évidemment un moyen d'éliminer les lenteurs dues à la manipulation humaine. Le système de bande perforée de Bain fut repris par Siemens et surtout par Wheatstone, qui consacra les vingt dernières années de sa vie (après 1855) à la mise au point d'un appareil de ce type, dans lequel les perforations de la bande ne servaient plus à établir directement un contact ; elles produisaient indirectement ces contacts par l'intermédiaire de tiges que les trous laissaient passer et les pleins arrêtaient au cours d'un mouvement de balancier régulier. La bande comportait 3 lignes parallèles de trous, la ligne médiane servant à son entraînement (à chaque oscillation du balancier), chacune des 2 autres à une émission, positive ou négative. L'appareil utilisait l'alphabet Morse. Le récepteur était un récepteur Morse à mouvement accéléré et régularisé. Divers inventeurs apportèrent des compléments et des variantes, mais l'appareil est resté en service dans ses parties essentielles. Il a été et est encore (du moins comme transmetteur) fort utilisé sur les câbles sous-marins, pour lesquels la composition préalable a l'avantage de ne pas ajouter les irrégularités de la manipulation aux déformations inévitables de la propagation.. L'Angleterre en a fait également grand usage sur ses réseaux. On l'a moins employé ailleurs, où on lui a fait notamment le reproche de rendre plus compliquées les rectifications, en rompant le contaet •entre le manipulant et le réceptionnaire.

Ces innovations transformèrent profondément l'économie des communications longue distance, réduisant les coûts d'exploitation tout en augmentant la capacité des lignes existantes. A partir de 1874 Bell va concrétiser son idée de transmettre la parole sur un fil électrique ; lire cette histoire ...

Nous avons clos, en 1874, cette période d'équipement et d'organisation, parce qu'à cette date, qui est celle de l'apparition de l'appareil Baudot, (voir plus bas) la presque totalité des idées directrices sont formulées, les Administrations constituées, que le public est familiarisé avec cette nouvelle commodité qui le met déjà en communication avec presque tout l'univers. L'industrie télégraphique entre ainsi dans cette période de demi-stabilité, de maturité qui est celle de toute technique incorporée dans la vie sociale et économique. Non que l'esprit inventif ne trouve pas encore à s'y exercer, mais, à quelques exceptions près, ces manifestations ne se rencontrent plus que chez les employés et techniciens spécialisés : les inventeurs-nés, ceux dont l'esprit est attiré par toutes les nouveautés, se portent maintenant vers d'autres domaines.

Vous pouvez lire avec beaucoup de détails les explications des différents TÉLÉGRAPHES A TRANSMISSIONS MULTIPLES
Extrait du livre "Tome 3 EXPOSÉ DE L’ÉLECTRICITÉ" par LE CT TH-DU MONCEL 1874

En France comme beaucoup d'autres parallélement aux avancées du téléphone, M. Mercadier mis au point son "télégraphe multiplex"
Il est universellement connu pour l'invention de l'appareil télégraphique qui permet d'expédier huit dépêches à la fois.
Ses recherches de radiophonie et son système de transmission multiplex ont été récompensés par une médaille d'or à l'exposition d'électricité de 1881 .