5月11日评论(程京生) 编者按:在5月17日世界电信日前后,世界各国都会举办多种形式的纪念活动,以庆祝电信人的节日。在这个特殊的日子里,我们研究和探讨电信历史想必对今后进一步发展电信,使电信更好地为社会服务会有着积极的意义。
电信文史起源之一:电报的发明
莫尔斯(1791年4月27日-1872年4月2日),电报发明家。他出生在美国马洲的查里镇,青少年时期主要研究绘画。1811年曾到英国学习绘画,回到美国后的一段时间主要以画肖像画为业。
莫尔斯从小除绘画外,还对科学知识尤其是机械很有兴趣。在1832年一次旅途中,他偶然地听到别人讨论电报方面的问题,这引起了他极大的兴趣。从1835年以后,用了大量的时间研究电报装置的试验。在他之前和同时还有许多人也在进行电报实用性的研究,当时电报装置研制的主要难点是如何长距离地进行电报信号的传输。
自1835年至1837年,莫尔斯一直致力于电报装置的完善。1837年9月24日,他制作了一套规模更大的电报装置,在这套装置中引用了电磁铁。采用电磁铁后,当电报装置中的电流变化时就会产生更大的磁场,用加强后的电磁铁吸引并带动一个连杆,并通过齿轮的作用在纸带上记录下电报电码信号。1838年,他创造了一套电报编码方案。这就是在某些领域还在延用的莫尔斯电码。莫尔斯用“点”和“划”这两个电流持续时间差别为1:3的电信号为编码元素,这种两个元素的电报编码是近代早期二进制的一个应用。莫尔斯用“点”和“划”这两个基本元素的不同组合,对应形成了48个字符的电报代码,最短的一个组合是一个点,最长的组合是用了4个点2个划或是4个划2个点。这48个电报代号字符经过专业人员的编译和翻译就可实现让普通公众可以理解的文字信息了。
莫尔斯的电报研究引起了机械权威专家维耳的兴趣,于是他们开始了合作。1838年4月,美国国会拨给莫尔斯5万美元用于建设一条从华盛顿至巴尔的摩的电报线路。当时线路在绝缘方面还不够理想,信号衰减很大。1844年5月24日,莫尔斯在这条线路上发出了第一份电报,远在巴尔的摩的维耳收到了这份电报。内容是圣经中的一句经文:“神为他行了何等的大事”。这份电报的传输距离为65公里。
作为艺术家出身的莫尔斯在电报实用性方面做出的成果,主要是用点划两个元素编制了48个字符的电报代码。首先,在电报装置中采用电磁铁使接收到的信号明显增强;其次,第一个实现了电报信号的远距离传输。尽管其电报发明专利权引起了很大的争议和多次诉讼,但由于他在电报完善过程中独特的贡献,最终确立了他的电报发明者的历史地位。
电信文史起源之二:无线电的发明
马可尼(1874年4月25日-1937年7月20日),意大利物理学家,实用无线电的发明人。马可尼的贡献之一就是将别人阐明的电磁学原理应用于信息的传输空间,从而开创了不用导线就能对无数的接收机进行电波通信的可能性。
1894年,马可尼用相当简陋的装置,一个增压感应线圈,一个发送端上由莫尔斯键控制的火花放电器,以及一个接收端安装的简单的检波器,先开始进行短距离的通信试验。后来他改进了检波器,并使用垂直天线,这样使传送距离扩大到2.4公里,试验的初步成果使他对无线电通信有了信心。此后,他又利用天线周围的反射器把辐射的电波汇聚成一束,不使其向四面八方漫射。由于他的不断努力,使电信号的传输距离不断扩大,从几公里至十几公里。这些成功地试验结果在社会上反响很大。当时人们还没有找到有效产生高频短波信号的方法,只能用高电压空间放电的方法产生高频段无线电信号。1895年底,他将天线改为垂直连接,同时还将连接天线的金属板置于潮湿的地上,这种垂直天线和连接地面的构造,实际上就是一个重要的发明。
在19世纪末,世界上不少科学家都在从事无线电报的研究。比如法国的迪克雷特、英国的洛奇、美国的费森,等等。1898年,马可尼在距爱尔兰海岸12公里的拉斯林岛安装了一台火花式无线发报机,用莫尔斯电码把入港船只的信息发给陆地上的接收机。事实证明这种通信不受暴风雨大雾以及陡峭海岸地形的影响。
由于马可尼在无线电报方面的成果,而与另一个科学家布劳恩共获1909年诺贝尔物理奖,这在科学界引起较大影响。因为在此之前诺贝尔奖大多只奖给那些在科学原理上有重大发现的科学家,而马可尼的贡献主要是在实际应用方面。他的关于高频电磁波可以携带信息沿地球表面远距离传送的预见后被证明是正确的。
1900年,马可尼的短波无线电通信已经达到240公里之外。他准备进行跨跃大西洋的通信,并制作了巨型天线和大功率发射台。然而1901年秋天的一场暴风摧毁了架设的天线。很快又在波德富架设了一个较简单的天线。同年11月26日,他带着两名助手和接收设备天线以及气球和风筝,向纽芬兰的圣约翰出发。马可尼在圣约翰放起了风筝,挂在风筝上的天线的电线长达120米,12月12日马可尼收到了第一个横跨大西洋的无线电讯,即由他的助手重复发出的表示字母s的三个点,莫尔斯电码,这个极简单的信号跨越了3220公里,它给人类通信架起了一道绚丽的彩虹。马可尼完成了横跨大西洋的通信,并向纽约的记者们展示了记录着莫尔斯电码的长长纸带。
后来,马可尼一直致力于研究无线通信的应用,包括航海船只的通信,由于当时短波无线电通信设备价格较昂贵,人们一时还难以接受,而当20世纪初两次重大海难之后,世人对无线电用于海上航行通信给予了极大的重视。第一次海难发生在1909年1月23日晚,天空大雾弥漫,致使两艘客轮相撞,船上无线电电报员立即向海岸的电台发出求救信号,几分钟后一些船只就到达了出事地点,除6人丧生外,两艘船上的2000多人全部得救。另一次海难就是人所共知的铁达尼号首航相撞冰山沉没事件。
电信文史起源之三:电话的发明
贝尔(1847年3月3日-1922年8月2日),美国科学家,电话发明者。贝尔出生在英国,14岁时于爱丁堡皇家中学毕业,后靠自学掌握了大量科学知识。1864年开始研究声学,1872年开办聋哑教师培训学校,1873年担任波士顿大学发声生理学教授。
贝尔于1875年获得单线多路电报方面的专利。1876年美国专利局批准了他的电话专利,该项专利是历史上引起争议最多的领域,经过长期的诉讼过程,贝尔终于取得了电话专利权。1880年法国见于他在电声方面取得的成就授予他伏特奖(伏特是人类电学方面开创者)。贝尔的研究领域非常广泛,曾获18种专利,与他人共同合作又获专利12种,其中有14种是电报、电话方面的;有4种为光电话机、有1种为留声机、有5种为航空飞行器、有4种为水上飞机、有2种为硒光电池。这些发明也只是他全部才能和成果的一部分,他在许多科学现象原理方面的研究对世界科学的渐进发展做出了贡献。
19世纪70年代,有一些科学家已经了解到通过电可以传送人的声音,这其中就有格雷汉姆·贝尔以及稍晚些时候的爱迪生。
英国科学家罗伯特·胡克提出了远距离传输语音的建议。1837年,美国医生查尔斯·格拉夫顿·佩奇发现可以利用金属磁性的变化传送声音。1860年,住在德国的菲利普·赖斯首次将一段音乐传送了一段距离,并把自己的装置称为“Telephone”,电话一词就这样沿用下来。1875年,格雷汉姆·贝尔(Alexander Graham Bell)发现,对着铁片讲话,声音会引起铁片振动,在铁片后边放有绕着导线的磁铁,铁片振动时导线中就会产生时大时小的电流,在对面放置同样的装置,电流就会使铁片同样振动起来,并可以还原成原来的声音。1876年3月10日,贝尔用自己研制的装置第一次发送了一句完整的话“沃森先生,我需要你,请到这来”。这一般被公认为是电话发明的标志,贝尔最终获得了电话的发明专利。
一开始,贝尔就研究在一条线路中传送多路电报,并取得了一定的成果。后来贝尔更加重视电声方面的研究,1875年6月,贝尔和他的助手沃森设计出一套全声频发送器,他们把一个经过磁化的簧片,放在一个圆形薄膜的中心,薄膜在人的声音作用下振动,受振动的簧片在一块电磁铁中心反应出随着声音变化的电波,设在电线另一端的接受器也是相同的装置。1876年2月14日,贝尔将此项技术申请了专利合同,同年3月7日得到了批准。这项专利权的批准亦是当时电器领域获利最多诉讼最多的一项专利。
在发现了电话可以至少在两个房间之间通话以后,贝尔和沃森开始全力使这套电话装置可以在更远的距离上通话。先是几公里,后发展到在相邻的城市之间。贝尔第二阶段的电话专利权是1877年1月30日被授予的。但当时的受话器需要人大声地对它喊,远端才能听清。与此同时,布朗大学一位教授带领的研究小组制造出一套效果更好的便携式装置,贝尔的电话公司吸收了布朗大学电话装置的长处,使电话向实用方面又迈出了一大步。
1880年,贝尔又获得“光话”方面的专利。这项技术虽然在当时还没有明显的实用意义,但其原理影响到该领域后来的科技进步,电话光电电池和电晶体。1882年贝尔成为美国公民,后来他的研究范围相当广泛,多种多样,水上飞机直升机三叶式螺旋桨、喷射动力发动机,等等。
程京生,产业文化学者。中国电信博物馆馆员。著有《评论家的视野——电信观察》《博物馆文化论集》等著作。系九三学社北京市委文化委员会委员;北京市政府特邀建议人。