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浅谈电报码/电报机 从起源到实用(一)画家与电报

2024-08-21 17:12:17 无线电的历史 17245 阅读需87分钟
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用一种平稳而又时断时续的无线电信号能够传送这样的代码,一般会被称作是连续波,缩写就是CW。然而它可以是电报电线中的电子脉冲,同时也可以是一种机械的或是视觉的信号(如闪光)。在一般的情况下,随意的任何一种能把书面字元用可变长度的信号表示的编码方式,都能够称之为摩尔斯电码。


Part.1 起源


电报之父:塞缪尔·莫尔斯(Samuel Finley Breese Morse)


1825年,莫尔斯作为一位年轻有为的肖像画家,他接到了人生当中至关重要的一个大订单,当时纽约市委托他为拉斐特画一幅肖像画,而拉斐特则是一名战斗英雄。只是忙于工作的莫尔斯没有想到,在当年的2月7日,他的妻子卢克丽霞突然病重,父亲差人用快马送来的一封信,信上写着:



你亲爱的妻子正在生病疗养。


他收到信时已经是2月10日,他不知道,此时他的妻子已经去世了。

到了2月11号,他又收到了父亲差人用快马送来的一封信,信上写着:


你亲爱的妻子突然猝死,请快点回来。


于是,莫尔斯立马往家里赶。可当他赶到家时,已经是第二周了,他的妻子都已经下葬了。

这件事情对莫尔斯的打击很大,他发现自己之所以没能见到妻子的最后一面,原因就在于通信太慢了。都18世纪了,信息还没有一匹马跑得快。所以,他开始试图找到一种可以远距离快速通信的方法。1829年莫尔斯的父母相继去世后,悲痛欲绝的莫尔斯决定前往欧洲旅居。

1832年10月1日,美国旅欧画家莫尔斯搭乘萨丽号邮船从法国返回纽约的途中于大西洋上受到风暴袭击,在波峰浪谷中颠簸,险象环生。

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在一切归于平静后,船上的乘客均有不同程度的受伤以及眩晕、呕吐,就连莫尔斯本人也觉得浑身难受。

随后莫尔斯与船长攀谈,并询问:“遇到风暴,有什么办法使船不受到影响?”;“毫无办法!”船长说,“这只能听天由命了。”。

就在这次旅途中,莫尔斯结识了一位名叫查尔斯·杰克逊(Charles T. Jackson)的电学博士,杰克逊向莫尔斯展示了一些电学基础知识、电磁铁和一些基础电磁感应原理的模型;受到启发的莫尔斯,很快想到电磁感应或许能够进行长距离的通信。并在他随身携带的素描本中,绘制了一些他脑海中浮现的系统原型草图。

从抵达美国开始到1835年,3年过去了,莫尔斯不知画过多少张设计草图,做过多少次实验,可每一次都以失败而告终。他的积蓄也全部用完了,生活十分贫困。随后在1836年不得不重操旧业的莫尔斯开始担任纽约市大学(现纽约大学)的艺术及设计教授。他向学校申请了华盛顿广场新大楼塔楼的使用权,改造成工作室,在里面继续进行电报的发明研究。

莫尔斯也开始反思自己失败的原因,以便确定下一阶段的研制方向。他想到,在他之前的科学家,往往是为了表达26个字母而设计了极为复杂的设备,而复杂的设备制作起来谈何容易。他意识到,必须把26个字母的信息传递方法加以简化,这样电报机的结构才会简单一些。

同年,莫尔斯参选纽约市长,结果惨败。后来再选,再败;当时纽约商业广告商的一篇社论,表达了当时人们对莫尔斯的看法:


“莫尔斯先生是一位学者,一位绅士,一位能干的人,一位多才多艺的艺术家。……不知怎的,他在政治上有些扭曲。”


除了政治生涯的失败之外,莫尔斯在艺术创造上也不断遭遇挫折。最终,心灰意冷的莫尔斯决定彻底放弃绘画。

失之东隅,收之桑榆。放弃绘画的莫尔斯,在电报的研究中反而取得了突破性的进展。

他在科学笔记中写道:电流是神速的,如果它能够不停顿地走10英里,我就让它走遍全世界。电流只要截止片刻,就会出现火花;没有火花是另一种符号;没有火花的时间长些又是一种符号。这里有3种符号可以组合起来,代表数字和字母。它们可以构成全部字母,文字就能够通过导线传送了。其结果,在远处能记录消息的崭新工具就能实现了!这些代表符号由不同的点、横线和空白组成。这是电信史上最早的编码。后人称它为“莫尔斯电码”;有了电码之后,莫尔斯开始发力研制电报机。这期间,来自纽约大学的理学教授伦纳德·盖尔(Leonard Gale)被莫尔斯的电报创意所吸引,加入了他的研究。


Part.2 初成


1837年初,他们发明了一个继电器,使长距离信号传输成为可能;同年9月4日,莫尔斯发明了第一台像模像样的电报机;这台机器的发报装置很简单,是由电键和一组电池组成。按下电键,便有电流通过。按的时间短促表示点信号,按的时间长些表示横线信号。它的收报机装置较复杂,是由一只电磁铁及有关附件组成的。当有电流通过时,电磁铁便产生磁性,这样由电磁铁控制的笔也就在纸上记录下点或横线。虽然这台机器的有效通讯距离为500米;但这并不影响在原型机完成后,莫尔斯马上向美国第一任专利专员亨利·埃尔斯沃斯(Henry L. Ellsworth)提出了初步专利申请(1837年9月28日)。值得一提的是,亨利·埃尔斯沃斯曾是莫尔斯在耶鲁大学的同班同学。

经过初步专利申请后,莫尔斯又对这台发报机进行了改进。

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1837年美国金融恐慌事件,使美国正处于严重的经济萧条中。莫尔斯为了筹措资金,又拉了一个年轻合伙人加入。

这个年轻人名叫*阿尔弗雷德·韦尔(Alfred Vail),他父亲是法官,家境富裕,可以提供资金支持。他本人还懂一点机械知识,可以提供帮助。韦尔的家族还在新泽西州有一个空置的工厂。他们可以在里面进行远距离的电报测试。


*另译:艾尔菲德·韦尔,杠杆电键发明人


Part.3 峰回路转


1837年在精通机械知识的阿尔弗雷德·韦尔的帮助下,莫尔斯试制出第一架电磁式电报机。利用电磁感应原理来操纵顶端装有记录头的控制棒,当电流脉冲通过电路时,引起了控制棒运动,就会使记录头触及纸带从而在纸带上有顺序地留下符号图形。同年9月2日,这架电报机在纽约大学展出,同年11月,莫尔斯和他的团队在大学教室里进行了电报的演示。1838年2月21日,莫尔斯向时任美国总统马丁·范布伦和他的内阁进行了演示,引起了他们的浓厚兴趣。

电报第一次面向公众的演示,是在新泽西州。莫尔斯发出的电报内容是:


“A patient waiter is no loser.”

(有耐心的人永远不会失败。)


莫尔斯的电报火了之后,官司纠纷也随之而来。他万万没有想到,第一个起诉他的人,就是当年在萨丽号航行中结识的查尔斯·杰克逊博士。查尔斯·杰克逊认为,自己才是电报的发明人,而莫尔斯窃取了自己的发明。莫尔斯气得半死,幸好当时在船上的其他人积极为莫尔斯作证,从而帮助莫尔斯赢得了这场诉讼;为此已濒于一贫如洗的莫尔斯只得奔波于美、英、法、俄等国为自己的发明申请专利并进行宣传。遗憾的是,这几国都不愿冒险投资;并且英国政府拒绝了他的专利申请,理由是美国报纸已经发表了他的发明,使其成为公共财产。不过,法国政府非常支持莫尔斯,很快同意了他的专利申请。

终于在1840年,经过漫长的官司纠纷之后,法院判决莫尔斯获得电报的专利权。

1842年12月,莫尔斯前往华盛顿,请求国会投资三万美元,用于在华盛顿和巴尔的摩之间建设一条电报线路。经过漫长的游说,众议院在1843年2月23日投票通过了这项法案。众议院通过之后,法案还需要参议院的同意。1843年3月3日,这是国会届满会议的最后一天。可怜的莫尔斯一直等到午夜,参议院都没有通过该法案。莫尔斯的朋友告诉他,法案已经没戏了。无奈之下,莫尔斯离开了国会大厦。结果第二天一早,专利专员亨利·埃尔斯沃思的女儿安妮·G·埃尔斯沃思跑来告诉莫尔斯,法案通过了。原来,在会议的最后时刻,亨利·埃尔斯沃思极力游说,促使参议院投票通过了法案。莫尔斯对这个结果欣喜若狂。随后他委托纽约洲长的埃长拉·康奈尔(即后来康奈尔大学的创始人)架设电报线。此时,华盛顿与巴尔的摩之间第一条能够实用的电报线路终于可以建立起来了。

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1844年5月24日,莫尔斯在国会大厦最高法院会议室,用激动得发抖的手和他倾注十余年心血研制成功的电报机,向巴尔的摩城首次通过这条电报线,传出圆点和横划的符号,给在巴尔的摩等候的阿尔弗雷德·韦尔拍发了人类历史上第一封有线长途电报,电文内容是《圣经·旧约申命记》中的一句话:


“What hath God wrought!”

(上帝创造了何等的奇迹!)


这句话,正是来自前面提到的安妮·G·埃尔斯沃思。莫尔斯以这种方式,来表示对她和她父亲的感谢。

虽然这次电报通讯距离只有短短的40英里(约合64.4公里),但标志着人类首次有了不需要借助外物长途奔袭从而进行通讯的方式了。


Part.4 第四次信息革命的开始


不久后,第一条商业电报线路开始营业。越来越多的电报线路在美国和欧洲建立起来,将城市与城市连接。

自从莫尔斯电报机的面世,电报系统开始大规模地发展起来,仅仅美国电报系统在1846年-1866年的20年时间里,电缆就从几百英里发展到超过10万英里,总投资额超过4000万美金。而且各国开始纷纷建设自己的电报网络,人类甚至实现了横跨大西洋的电报通信。莫尔斯的发明遍布整个世界,形成一个巨大的通信网络。电报使得信息传递的速度不只是提高了几倍,而是好几个数量级。电报从一开始只是用来给新闻记者提供即时通讯,到后来被广泛的运用到了军事当中。与此同时,电报也开始为商业和金融业提供实时的交易资讯,成为生活不可或缺的一部分。也导致了第四次信息革命的开端。


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