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第23章 发明7(1)

他用描绘过漂亮风景的双手,为人类绘出了崭新的通讯蓝图尽管其间困难重重,终究——守得云开见月明——电报从发明到使用发明电报的莫尔斯是一位画家。他擅长于风景画,有时也画人物肖像。他的画,很受美国人喜爱。1829年他被选为全美美术学会会长,名震美国画坛。莫尔斯本可以继续攀登艺术高峰。不料在他41岁那年,一件偶然的事,改变了他的后半生。

1832年秋天,莫尔斯访问法国、意大利后,搭乘“萨利号”邮轮返回美国。在船上,他看到一个叫查尔斯·杰克逊的年轻人正在为大家表演“魔术”。杰克逊在桌子上放了一块马蹄形的铁块,上面密密麻麻地缠着绝缘铜丝,旁边放着电池和铁钉。铜丝一通电,那马蹄铁仿佛有了一股无形的力量,将铁钉牢牢吸住;电源一切断,铁钉立即从马蹄铁上掉下来,那股无形的力量也马上消失了。

杰克逊望着惊奇不已的观众,激动地说:“这就是电流的磁效应。当电流通过线圈,电就转化为磁,马蹄铁就产生了磁性,所以吸引了铁片……现在,电的应用时代已经到了。电的力量很大,传递的速度很快,它能传递信息……”莫尔斯称赞不已,当他想到通信工具的落后所带来的种种不便时,发明创造的念头在心中油然而生。

回到美国,莫尔斯就丢开画笔,全身心地投入到电报的研制中去。因为他对电学一窍不通,所以一切都必须从零开始。他到处搜集有关电学研究方面的书,读了一本又一本,写了一本又一本的学习笔记。由于他刻苦学习,很快便掌握了电磁学有关理论。他把画室变为实验室,整天与磁铁、电线打交道。一次次的实验,一次次的失败,使莫尔斯耗尽钱财,贫病交迫,生活十分潦倒。

功夫不负有心人,他逐渐掌握了电学知识,学会了制造电报机的手工技艺,了解了他人研制电报机的情况。

1837年的一天,莫尔斯接通电流后,望着“啪啪”作响的电火花,陷入了沉思,脑海里展开了丰富的想像。突然灵感来了:电火花是一种信号,没有电火花也是一种信号,没有电火花的时间间隔长,这又是一种信号。三种信号有各种不同的组合,每一种组合代表一个数字或一个字母。这样只要用一根电线,通过接通或切断电流,就可以把信息传到另一端。

莫尔斯终于找到解决如何用电信号表示数字和字母这一关键问题的方法,为此他激动不已。莫尔斯的这一构思是这样的,只用两根导线(电报电流从一根导线流出,再从另一根流回来),靠“接通”或“断开”电路的方法,借助于“点”(接通电路的时间短)、“划”(接通电路的时间长)和“空白”(断开电路)的不同组合,来表示各种字母、数字和标点符号(简称“字符”)。例如,用一点一画表示英文字母“A”,用五个点表示阿拉伯数字“5”等。这就是至今还在沿用的“莫尔斯电码”。

1837年,46岁的莫尔斯以顽强的毅力,克服了重重困难,终于用自己的双手,成功地制造了世界上第一台传送“点”、“画”符号的机器,并起名为“电报机”。尽管这台机器设备简陋,通报距离只有13米远,但它是人类通信史上一台前所未有的电气通信工具。莫尔斯关于用电传递信息的理想,终于变成了现实。

电报机要投入实际应用,必须架设长距离的电线,添置一系列的电讯设备,这需要一笔巨款,莫尔斯无力承担这笔费用。

莫尔斯带着改进后的发明来到华盛顿,向国会提出建立一条华盛顿至巴尔的摩之间的实验电报线路的议案,要求拨款3万美元。然而,国会辩论却否决了这项提案。

莫尔斯并不是轻易就被困难吓倒的人。他一面靠卖画度日,一面用挣来的钱继续改进电报机。为了加大通报距离和收报的灵敏度,莫尔斯经过反复试验,增加了电磁线圈的圈数,亲手改制出了一台性能良好的电报机。

1842年,美国国会通过提案,决定为莫尔斯的发明提供试制经费。莫尔斯欣喜若狂。他立即赶到华盛顿,并以巨大的热情指挥着施工。1843年,在莫尔斯的组织领导下,从华盛顿到巴尔的摩之间建成了美国第一条电报线路(架空明线),全长64.37公里。

1844年5月24日,莫尔斯心情激动地坐在华盛顿国会大厦联邦最高法庭会议厅中,右手紧握电键,当着众人的面,用他改进后的电报机——“莫尔斯电报机”,向40英里外的巴尔的摩发出了历史上第一份长途电报:“上帝创造了何等的奇迹!”试验成功了,人类通信史上揭开了新一页。莫尔斯艰苦奋斗12个春秋,终于迎来了胜利,实现了用电传递信息的愿望。莫尔斯的发明迅速地传遍了全世界,电报从此代替了古老的、传统的通信工具。

1843年5月,英国装置了世界上第一条电报线路,竟然用此擒获了一个杀人犯。1845年,有人看见杀人疑犯托厄尔在斯劳市登上列车,来不及截停,于是立即用电报把消息拍到伦敦,结果托厄尔在巴定顿火车站附近被捕,经审讯后处以绞刑。

今天无论你是在天涯还是海角,只要手边有它,就可以听到你想念的人的声音。天涯若比邻,不再是随便说说而已——小意外大收获——电话的发明过程今天用途极广的电话,说来奇怪,并不是人们有意识地或专门为了满足某种生产或生活上的需要而发明出来的。可以说,它是电报的间接产物,是在电报的发明、改进和不断完善的过程中所得到的一个意外的收获。

现在,为人们所公认的是:世界上第一部电话机是1876年在美国诞生并投入使用的。而且电话样机是由两个人几乎同时研制出来的,这两个人就是格雷厄姆·贝尔和伊莱莎·格雷。

贝尔的家庭可以说是很不幸的。他的母亲因患耳病而导致耳聋,他和他的父亲及兄弟们都是聋哑学校的专职教师,他的妻子曾是他的学生,也是一个失聪的姑娘。贝尔最初的工作就受到了他周围众人的密切关注。

因为贝尔是从事电报工作的,因此受到斯特恩斯双工电报的影响,想通过音频载波的方法来发展多工电报。这时,美国的电报公司都已有相当发展,其中的西联电报公司控制了整个电报市场。但是,有一个极大的技术难题即电报线路的饱和问题令人头疼。这个公司急切地寻求一种可以在一条电报线上同时进行多封电报传输的通信技术,就是今天人们所说的多路传输技术。

1875年春天,公司的商务人员频频奔走于当时最负盛名的两位发明家,即格雷和贝尔之间。格雷当时是最著名的电学家之一,刚在芝加哥办了西部电气工厂。贝尔自1875年1月,一直在波士顿的一个小车间里工作。幸运的是,他得到了城里一些富裕人的资助。他还有一个助手叫沃森。在研究过程中,贝尔也因为无法设计出分频电路而转向了声-电-声的传递。这是一个创造发明的良好契机。

1875年6月2日,发生了一件偶然却具有决定意义的事情。贝尔和沃森分别在自己的房间里,联合实验他们的电报机。像往常一样,机器停止工作时,他们也守在那里。突然,沃森无意中做了一个错误的动作,把一个调整螺钉拧得过紧,造成接触不良,将直流电变成了一个断断续续的电流。在线路另一端的贝尔,清楚地听到了触点脱落发出的声音。这本来是一次事故,但对研制传声机已经入迷的贝尔来说,却是一个巨大的启发。一个灵感涌现在头脑里,他向沃森大喊:“什么也别动!”一个月后,这台机器还保持着这一天的状态,仍能发出一些模糊不清的声音。贝尔在整个秋天和冬天里,远离工作,动用自己头脑里的所有知识对那个灵感进行了反复的思考,终于将这个想法在机器上制造出来了。他于1876年2月14日,派他的有限责任股东哈伯德以他的名义,为这部传送声音的机器申请了专利。当时这六台机器还叫“音频电报”。

在1876年2月14日这一天,贝尔和格雷分别带着自己发明的电话机,同时向纽约专利局申请了电话发明专利,遗憾的是,格雷比他的竞争对手晚来了两个小时。而正是这两个小时,成为数年之后一场旷日持久的发明权纠纷案中法院裁决的依据。事实上,贝尔的专利也并不是没有争议的,因为,他对可变电阻装置的说明是在申请书的一页纸的边上空白处写出来的。而他自己解释说,这是他在送审的最后时刻突然发现专利说明书中漏掉了这个问题,而临时加上的补充说明。但格雷的辩护律师们却说,这是贝尔在知道了格雷的发明情况之后,对格雷专利说明书的简单抄袭。

但是,历史并没有在这件事上纠缠太久,法院最后还是判决贝尔胜诉。这个结局应该说是幸运的。之后不久,贝尔就建立了自己的公司即贝尔公司,也就是美国电话电报公司,它早已成为世界上最大的电话电报公司,后又演化成贝尔实验室。所幸的是,格雷也没有被打倒,他也建立了自己的公司即西方电气制造公司,它是西方电气公司的前身。可以说,在现代信息革命的孕育、形成和大规模展开的过程中,这两个公司在电脑、电话、传真、因特网等技术的发展上立下了汗马功劳。

再回到1876年,在当时这个已经是电话的“音频电报”机并没有真正开始工作。直到1876年3月6日,贝尔才得以向他的助手传送了清晰的话语:“请到这儿来,沃森先生,我需要你。”——电话就这样诞生了!

1876年6月25日,贝尔在美国独立百年纪念的费城博览会上展出了他的电话机,举世为之一振!1877年,第一份用电话发出的新闻电讯稿被送到美国波士顿的《世界报》,这标志着电话已为众人所采用。一个新的通讯时代就这样开始了。

为了使电话更趋完善和方便,贝尔和格雷从未停止继续探索前进的步伐。1878年,又是他俩同时分别设计出了第一台人工电话交换机,并立即投入使用。在第一批交换机的用户中,就有后来成为美国总统的加菲尔德和著名作家马克·吐温。

贝尔发明了电话,却自称从来未弄懂过对电话十分重要的电力原理。贝尔晚年时,电话已颇为普遍,他仍说弄不明白为什么远在巴黎的人,能听到别人在华盛顿说的话。

自从有了它,人类就可以在任何一个角落里接收到从地球的任何地方传来的信息,真正做到了——千里音讯无“线”牵——无线电的诞生与应用1895年,有一半英国血统、一半意大利血统的马可尼发明了一种无须电线的通信方法。那年他才21岁。

在母亲安妮·詹姆森的支持下,马可尼从16岁起就开始搞科学实验。尽管他受过罗马天主教的洗礼,他母亲却不顾这一点,把他培养成一个英国圣公会教徒。为此,他的意大利血统的父亲很不高兴。马可尼一家生活在波伦亚郊外的维拉格里丰别墅里。马可尼在顶楼的两间屋子里搞了个无线电实验室——而那里原来是放养蚕的簸箕的地方。

1894年马可尼开始无线电实验。在这个大部分理论工作都已完成的领域里,他显得有朝气又有才华。他能利用理论来搞切实有用的发明。

早在19世纪60年代,麦克斯韦就曾说过,有可能产生以光速传播的电磁波。20年后,赫兹则证明了这种辐射。无线电一词便是从“辐射”这个词派生出来的。他用高压交变电流在两个金属球之间产生火花,并发现火花产生一种电磁辐射,用一个有小缺口的环能测到这种辐射。只要这个环从“发射机”一接收到辐射,就有一个电火花跳过缺口。

这时电报已得到充分发展,许多人都企图用一种类似的方式让“赫兹”波来传送信息。

马可尼先将信息传送过养蚕房。接着他发现,如果在发射机和接收机上安上天线和地线,就可以加大传送的距离。于是他便这样做了。

马可尼的弟弟拿着接收机离房屋越来越远。他用一条白手帕表示接收到了。他们在1895年9月进行了一次非常富于戏剧性的实验。马可尼试图在发射机和接收机之间横着一座山,在互相看不见的情况下传送信息。结果他弟弟的猎枪响了,响声在山谷回荡,这意味着实验的成功。

然而,意大利政府拒绝帮助发展这项发明,于是马可尼转而求助于英国当局和他在伦敦的亲戚。有强大海上力量的英国应该对此很感兴趣的。在邮局的帮助下,马可尼于1896年6月获得了世界上第一项无线电专利。然而政府却没有邮局积极。1897年7月,马可尼和他的英国亲戚们建立了无线电报和信号公司,后来在1900年更名为马可尼无线电报公司。它主要是帮助船只装无线电收发报机。当两艘名为“共和国号”和“佛罗里达号”的客轮在纽约附近的海上浓雾中相撞时,电报的用途便得到了戏剧性的证明。“共和国号”上的报务员叫来了“巴尔蒂克号”,从这两艘客轮上营救了1650名旅客。1901年12月12日,从康沃尔的波尔德胡的马可尼站用三个点发出的S字母,被马可尼在纽芬兰用风筝支持的天线收到。这次无线电通信已经跨越了大西洋。

至于无线电的真正发展和完善是与战争分不开的。

在第一次世界大战开始时,各国部队虽然都配备有现代通讯的发送和接收装置,但其先进程度却各不相同。在盟军方面,数英国最为先进,其设备很小但功率强大,而最落后的则是俄国军队,他们必须搬着沉重的设备随军前进,得到的信号却非常微弱。事实上,如果没有有效的通讯设备,指挥官便难以控制、协调和指挥庞大的现代军队,这一点随着战争的发展愈发明显。

不久,电话和电话交换台得到了发展,那些已经存在的也进行了改善。在交战双方,不久都出现了长达数千万千米的复杂电话线路。之后,在德军和盟军的英国军队两方都出现了深埋在地下的电缆。然而,不管怎样保护,这些线路依然常常在关键时刻被强烈的炮火所损坏,这最终导致了无线电通讯方式的采用。战前,无线电装置因为太笨重而无法用于战争中,于是军队的工程师们采用蓄电池等装置将无线电设备变得轻便而可携带。即使这样,由于这些早期系统中存在信号的干扰、信息的误译、易被敌人窃听等问题,它们只是在有线线路遭到破坏时才拿出来替补。

一次大战中一种新的装备——飞机的出现,给通讯方式提出了新的难题。地面和空中的通讯非常困难,为了作出报告,飞行员不得不降落或空投;而要得到地面的指示,他们只能通过俯瞰空旷地带上放置的黑白布条来领会指挥官的意图。于是,联系飞机和地面指挥部之间的无线电报和无线电话得到了迅速的发展。到战争快结束时,大多数飞机上都备有无线电装置,但这些设备远未达到让人满意或信任的程度,对整个战争的影响也极小。无线电在一战中得到最广泛应用的领地是海军,它在海战中倒是发挥了非常重要的作用。

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