莫爾斯與電報(bào)

謝江濤

莫爾斯是在1832年從法國返回美國的旅途中萌生了發(fā)明電報(bào)的想法。當(dāng)時(shí)莫爾斯已經(jīng)41歲了，在法國學(xué)了3年繪畫后坐輪船返回祖國。輪船在大西洋中航行，為了打破長途旅行的沉悶氣氛，美國醫(yī)生杰克遜向旅客們展示了一種叫“電磁鐵”的新器件并講述電磁鐵原理。

杰克遜滔滔不絕地介紹電磁學(xué)的一些知識，旅客中41歲的美國畫家莫爾斯被深深地吸引住了。杰克遜的一句話深深地印在了莫爾斯的腦海里。杰克遜說：“實(shí)驗(yàn)證明，不管電線有多長，電流都可以神速地通過。”這句話使莫爾斯產(chǎn)生了遐想：既然電流可以瞬息通過導(dǎo)線，那能不能用電流來進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳遞信息呢？莫爾斯為自己的想法興奮不已，從這以后，他毅然改行投身于電學(xué)研究領(lǐng)域。

莫爾斯回到美國后，擔(dān)任紐約大學(xué)美術(shù)教授以維持生計(jì)。教學(xué)之余，他把大部分精力都投到電報(bào)機(jī)的設(shè)計(jì)上。1835年，他毅然告別了繪畫藝術(shù)，專心攻讀電磁學(xué)知識，一門心思地進(jìn)行電報(bào)裝置的制作。在他的畫冊上，再也見不到寫生畫和肖像畫，見到的只是各種各樣的電報(bào)設(shè)計(jì)方案和草圖。

其實(shí)，數(shù)字通信不是什么新鮮事，早在遙遠(yuǎn)的古代，數(shù)字通信就出現(xiàn)了。那時(shí)，人們?yōu)榱藗鬟f敵人入侵的警報(bào)，每隔一定距離設(shè)置一個(gè)烽火臺。按照事先的約定，烽火臺點(diǎn)火是一種狀態(tài)，意思是有敵人入侵；無火則是另一種狀態(tài)，意思是平安無事。用現(xiàn)代語言來說，這就是利用光信號來傳送“1”和“0”兩種符號。其中 “1”表示“點(diǎn)火”，“0”表示“無火”。實(shí)際上，這就是最原始、最簡單的數(shù)字通信。

人類通信的革命性變化是從把電作為信息載體后發(fā)生的。

很早以前，人們就想用電來進(jìn)行通信，因?yàn)榕c其他通信方式相比，電通信的最大優(yōu)點(diǎn)是快捷。最初是在1753年，有人設(shè)想借助電感應(yīng)來進(jìn)行通信。那時(shí)，電池還沒被發(fā)明出來，對電的研究還停留在靜電上。一位叫摩爾遜的人，曾經(jīng)架設(shè)了26條電線，每一條線代表一個(gè)英文字母。在某條電線通電的時(shí)候，在另一端放置的小紙球就被靜電所吸引，記下一個(gè)字母，由字母組成詞句，就可以傳遞信息了。這恐怕是最早的電報(bào)機(jī)了。

但是這種方法既原始又落后，需要的設(shè)備龐雜，并且靜電感應(yīng)傳遞不遠(yuǎn)。可想而知，這種電報(bào)機(jī)沒能在實(shí)際中得到應(yīng)用。以后，又有人在此基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，如用單根導(dǎo)線代替26根導(dǎo)線，以木球代替紙球等等，但終究沒能達(dá)到實(shí)用的目的。

實(shí)用的電報(bào)機(jī)的發(fā)明有待于電學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。1799年，伏打發(fā)明了金屬電堆，人們可以很容易地得到恒穩(wěn)電流，1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。自此，人們把電與磁統(tǒng)一起來進(jìn)行研究，電磁學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了嶄新的階段。就是在這個(gè)基礎(chǔ)上，美國的莫爾斯在用電流傳遞信息上取得了重大的突破。他發(fā)明了只用一根導(dǎo)線，使用突發(fā)電流傳輸信號的電報(bào)機(jī)。

莫爾斯前進(jìn)的道路上困難重重。由于莫爾斯物理知識貧乏，要學(xué)會和掌握電磁學(xué)的知識談何容易?；氐矫绹?，他只得向紐約大學(xué)物理學(xué)教授蓋爾請教。蓋爾教授悉心教他組裝電池和制造電磁鐵的方法，加上莫爾斯的刻苦學(xué)習(xí)，1835年底，他終于用舊材料制成第一臺電報(bào)機(jī)。

莫爾斯的發(fā)報(bào)機(jī)的結(jié)構(gòu)是這樣的：先把凹凸不平的字母版排列起來，拼成文章，然后讓字母版慢慢地觸動開關(guān)，得以繼續(xù)地發(fā)出信號；而收報(bào)機(jī)的結(jié)構(gòu)則是不連續(xù)的電流通過電磁鐵，牽動擺尖左右擺的前端，它與鉛筆連接，在移動的紅帶上劃出波狀的線條，經(jīng)譯碼便還原成電文。莫爾斯的第一臺電報(bào)機(jī)，只能在2～3米的距離內(nèi)有效。這是由于收發(fā)兩方距離增大，電阻相應(yīng)增加而失靈。要想使電報(bào)應(yīng)用到實(shí)際生活中，那就必須進(jìn)一步改進(jìn)。

后來莫爾斯拜著名電磁學(xué)家、感應(yīng)電流的發(fā)現(xiàn)者亨利為師，虛心求教。亨利讓莫爾斯把電磁鐵換成使用絕緣導(dǎo)線的強(qiáng)力電磁鐵，并用繼電器把每個(gè)備有電池的電路串聯(lián)起來，另一條則用地線代替。

1836年，莫爾斯終于找到了一種新的方法，他在筆記本上記下了一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案：“電流只要停止片刻，就會出現(xiàn)火花。有火花出現(xiàn)可以看成是一種符號；沒有火花出現(xiàn)則是另一種符號；沒有火花的時(shí)間長度又是一種符號。這3種符號如果組合起來代表數(shù)字和字母，就可以通過導(dǎo)線來傳遞文字了?！?/p>

莫爾斯電報(bào)是如何傳遞信息的呢？在拍發(fā)電報(bào)時(shí)，電鍵將電路接通或斷開，信息是以“點(diǎn)” 和“劃”的電碼形式來傳遞的。發(fā)一個(gè)“點(diǎn)”需合0.1秒，發(fā)一“劃”需要0.3秒。在這種情況下，電信號的狀態(tài)只有兩種：按鍵時(shí)有電流，不按鍵時(shí)無電流。有電流時(shí)稱為傳號，用數(shù)字“1”表示；無電流時(shí)叫空號，用數(shù)字“0”表示。一個(gè)“點(diǎn)”就用“1、0”來表示， 一個(gè)“劃”就用“1、1、1、0”來表示。莫爾斯電報(bào)將要傳送的字母或數(shù)字用不同排列順序的“點(diǎn)和劃”來表示，這就是莫爾斯電碼，也是電信史上最早的編碼。

莫爾斯的新奇構(gòu)思是電報(bào)發(fā)明的一個(gè)重大突破，直到今天，莫爾斯電碼仍在普遍使用著。

1838年1月，莫爾斯進(jìn)行3英里收發(fā)電報(bào)的試驗(yàn)獲得了成功。1840年4月，這項(xiàng)發(fā)明申請到了專利。他試圖說服別人投資生產(chǎn)電報(bào)機(jī)，但卻沒人感興趣。莫爾斯只得到歐洲去活動，希望能在歐洲推廣應(yīng)用。然而這時(shí)英國的惠斯通已經(jīng)發(fā)明了電磁電報(bào)，俄國的希林也造出了其他樣式的電報(bào)機(jī)大大延長了通信距離，達(dá)到了可以實(shí)際應(yīng)用的水準(zhǔn)。

1842年，莫爾斯終于盼來了大展宏圖的時(shí)機(jī)，美國國會通過了開發(fā)電報(bào)技術(shù)的議案。1843年，美國國會決定拔款3萬美元架設(shè)華盛頓和巴爾的摩之間長距離的電報(bào)線路，全長64.4千米。第二年長距離電報(bào)收發(fā)又獲得成功。

1844年5月24日，是世界電信史上光輝的一頁。這一天，在美國國會大廳里舉行了一次隆重的電報(bào)機(jī)通信實(shí)驗(yàn)活動。在座無虛席的國會大廈里，莫爾斯躊躇滿志地向應(yīng)邀前來的科學(xué)家和政府人士介紹了電報(bào)機(jī)的原理。他的演講激起了聽眾們的極大興趣，人們都焦急地等侍著“用電線傳遞消息”的奇跡發(fā)生。

莫爾斯接通電源，用他那激動得有些顫抖的雙手，操縱著他傾十余年心血研制成功的電報(bào)機(jī)，向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào)：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”隨著一連串的“嘀嘀嗒嗒”聲的響起，電文通過電線很快就傳到數(shù)十千米開外的巴爾的摩，莫爾斯的助手接到了他傳來的電文，并準(zhǔn)確無誤地把電文譯了出來。莫爾斯的電報(bào)終于成功了！

一開始在美國，而后在英國和歐洲其他國家都引起了轟動。1844年5月24日成了國際公認(rèn)的電報(bào)發(fā)明日。莫爾斯的電報(bào)因?yàn)槭褂昧穗妶?bào)編碼，具有簡單、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，比其他人發(fā)明的電報(bào)優(yōu)越得多。很快，他的電報(bào)風(fēng)靡全球。如今，莫爾斯電碼已成為現(xiàn)代電報(bào)通信的基本傳信方法。

莫爾斯在1848年籌建了私人股份公司，1850年又籌建了電報(bào)公司，在電報(bào)的發(fā)展和普及方面作出了重大貢獻(xiàn)。

電報(bào)的發(fā)明，拉開了電信時(shí)代的序幕，開創(chuàng)了人類利用電來傳遞信息的歷史。從此，信息傳遞的速度大大加快了。“嘀-嗒”一響（1秒鐘），電報(bào)便可以載著人們所要傳送的信息繞地球走上7圈半。這種速度是以往任何一種通信工具所望塵莫及的。