莫爾斯與電報

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明電報的想法。當時莫爾斯已經41歲了，在法國學了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：“實驗證明，不管電線有多長，電流都可以神速地通過。”這句話使莫爾斯產生了遐想：既然電流可以瞬息通過導線，那能不能用電流來進行遠距離傳遞信息呢？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研究領域。

莫爾斯回到美國后，擔任紐約大學美術教授以維持生計。教學之余，他把大部分精力都投到電報機的設計上。1835年，他毅然告別了繪畫藝術，專心攻讀電磁學知識，一門心思地進行電報裝置的制作。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設計方案和草圖。

其實，數字通信不是什么新鮮事，早在遙遠的古代，數字通信就出現了。那時，人們為了傳遞敵人入侵的警報，每隔一定距離設置一個烽火臺。按照事先的約定，烽火臺點火是一種狀態，意思是有敵人入侵；無火則是另一種狀態，意思是平安無事。用現代語言來說，這就是利用光信號來傳送“1”和“0”兩種符號。其中 “1”表示“點火”，“0”表示“無火”。實際上，這就是最原始、最簡單的數字通信。

人類通信的革命性變化是從把電作為信息載體后發生的。

很早以前，人們就想用電來進行通信，因為與其他通信方式相比，電通信的最大優點是快捷。最初是在1753年，有人設想借助電感應來進行通信。那時，電池還沒被發明出來，對電的研究還停留在靜電上。一位叫摩爾遜的人，曾經架設了26條電線，每一條線代表一個英文字母。在某條電線通電的時候，在另一端放置的小紙球就被靜電所吸引，記下一個字母，由字母組成詞句，就可以傳遞信息了。這恐怕是最早的電報機了。

但是這種方法既原始又落后，需要的設備龐雜，并且靜電感應傳遞不遠。可想而知，這種電報機沒能在實際中得到應用。以后，又有人在此基礎上作了改進，如用單根導線代替26根導線，以木球代替紙球等等，但終究沒能達到實用的目的。

實用的電報機的發明有待于電學的進一步發展。1799年，伏打發明了金屬電堆，人們可以很容易地得到恒穩電流，1820年，奧斯特發現了電流的磁效應。自此，人們把電與磁統一起來進行研究，電磁學的發展進入了嶄新的階段。就是在這個基礎上，美國的莫爾斯在用電流傳遞信息上取得了重大的突破。他發明了只用一根導線，使用突發電流傳輸信號的電報機。

莫爾斯前進的道路上困難重重。由于莫爾斯物理知識貧乏，要學會和掌握電磁學的知識談何容易。回到美國后，他只得向紐約大學物理學教授蓋爾請教。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習，1835年底，他終于用舊材料制成第一臺電報機。

莫爾斯的發報機的結構是這樣的：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，得以繼續地發出信號；而收報機的結構則是不連續的電流通過電磁鐵，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，經譯碼便還原成電文。莫爾斯的第一臺電報機，只能在2～3米的距離內有效。這是由于收發兩方距離增大，電阻相應增加而失靈。要想使電報應用到實際生活中，那就必須進一步改進。

后來莫爾斯拜著名電磁學家、感應電流的發現者亨利為師，虛心求教。亨利讓莫爾斯把電磁鐵換成使用絕緣導線的強力電磁鐵，并用繼電器把每個備有電池的電路串聯起來，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新的設計方案：“電流只要停止片刻，就會出現火花。有火花出現可以看成是一種符號；沒有火花出現則是另一種符號；沒有火花的時間長度又是一種符號。這3種符號如果組合起來代表數字和字母，就可以通過導線來傳遞文字了。”

莫爾斯電報是如何傳遞信息的呢？在拍發電報時，電鍵將電路接通或斷開，信息是以“點” 和“劃”的電碼形式來傳遞的。發一個“點”需合0.1秒，發一“劃”需要0.3秒。在這種情況下，電信號的狀態只有兩種：按鍵時有電流，不按鍵時無電流。有電流時稱為傳號，用數字“1”表示；無電流時叫空號，用數字“0”表示。一個“點”就用“1、0”來表示， 一個“劃”就用“1、1、1、0”來表示。莫爾斯電報將要傳送的字母或數字用不同排列順序的“點和劃”來表示，這就是莫爾斯電碼，也是電信史上最早的編碼。

莫爾斯的新奇構思是電報發明的一個重大突破，直到今天，莫爾斯電碼仍在普遍使用著。

1838年1月，莫爾斯進行3英里收發電報的試驗獲得了成功。1840年4月，這項發明申請到了專利。他試圖說服別人投資生產電報機，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用。然而這時英國的惠斯通已經發明了電磁電報，俄國的希林也造出了其他樣式的電報機大大延長了通信距離，達到了可以實際應用的水準。

1842年，莫爾斯終于盼來了大展宏圖的時機，美國國會通過了開發電報技術的議案。1843年，美國國會決定拔款3萬美元架設華盛頓和巴爾的摩之間長距離的電報線路，全長64.4千米。第二年長距離電報收發又獲得成功。

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機通信實驗活動。在座無虛席的國會大廈里，莫爾斯躊躇滿志地向應邀前來的科學家和政府人士介紹了電報機的原理。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機，向巴爾的摩發出了人類歷史上的第一份電報：“上帝創造了何等奇跡！”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，并準確無誤地把電文譯了出來。莫爾斯的電報終于成功了！

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日成了國際公認的電報發明日。莫爾斯的電報因為使用了電報編碼，具有簡單、準確和經濟實用的特點，比其他人發明的電報優越得多。很快，他的電報風靡全球。如今，莫爾斯電碼已成為現代電報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年又籌建了電報公司，在電報的發展和普及方面作出了重大貢獻。

電報的發明，拉開了電信時代的序幕，開創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。