莫爾斯的發(fā)明

莫爾斯出生于美國一個牧師的家庭，青年時研究過繪畫和雕刻，擔(dān)任過許多藝術(shù)團體的負(fù)責(zé)職務(wù)。他曾離開美國到英國去求師。歐洲秀麗的風(fēng)光和各種各樣的古跡使他眼界大開，歸國后，畫技有很大進步，很快成為一個享有世界聲譽的畫家。他之所以改行從事電信的研究。完全是出于一個偶然的機會。

那是1832年的秋天，一艘名叫“薩麗”號的輪船，滿載旅客和郵件，正在浩瀚的大西洋上破浪而行。這艘郵客輪是從法國定期開往美國紐約去的。

一天傍晚，吃過晚飯，許多旅客都圍坐在餐廳中聊天。這時，只見一位青年從提兜里拿出一塊馬蹄形的鐵塊，展示在餐桌上，鐵塊上纏繞著許多密密的絕緣銅絲。大家望著這件奇異的東西，有些莫明其妙。

“這叫電磁鐵?！边@個青年一邊說，一邊聯(lián)結(jié)上電池，給銅絲通電。

奇怪的事發(fā)生了：鐵塊竟會立即產(chǎn)生一股神奇的力量，把附近的鐵釘、鐵片一下子吸了過去；可是當(dāng)電路一斷，咦！那些鐵釘、鐵片又立即紛紛掉了下來，那股神奇的力量也瞬間消失了。

這位青年叫查爾斯·杰克遜，是美國波士頓城的醫(yī)生，對電學(xué)研究有著濃厚的興趣。由于1831年英國物理學(xué)家法拉第剛發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)，因此人們對一切電磁現(xiàn)象都感到新奇。熱心普及科學(xué)知識的杰克遜，在船上滔滔不絕地向旅伴們有聲有色地介紹著電磁鐵的功能。

什么是電磁鐵？電磁鐵有什么用處？這在今天已是很普通的常識了?？墒窃诋?dāng)時卻是很新鮮的事哩！電磁鐵是根據(jù)奧斯特發(fā)現(xiàn)的電可以生磁的原理制成的，在螺線管里插入一根軟鐵棒（又叫鐵芯），就構(gòu)成了最簡單的電磁鐵。螺線管通電后會具有磁性，鐵在磁場中又能被磁化，因而就產(chǎn)生了吸引力。常用的電磁鐵大都做成馬蹄形（即U形），目的是讓它的兩個磁極可以同時吸引物體，增強引力。它的磁性有無可以由通斷電來控制，磁性強弱可以由電流的強弱來控制，它的南北極可以由通電方向的變換來控制，因此使用起來非常方便，在生產(chǎn)、生活和科技上具有廣泛的用途，在電報通訊裝置中也是必不可少的重要元件。

雖然當(dāng)時電磁鐵的應(yīng)用剛剛引起人們的重視，杰克遜講述的也是些簡單的知識，但同行的旅伴們還是被深深地吸引住了。

“那么，電流通過導(dǎo)線的速度是多少呢？”這時一位皮膚黝黑的中年男子，注視著桌上的馬蹄鐵，很有興味地向醫(yī)生發(fā)問。

杰克遜回答道：“它的速度極快，無論電線有多長，它都可以瞬息通過。最初當(dāng)富蘭克林進行試驗時，在電線的一端剛通上電，隔河電線的另一端就同時出現(xiàn)了火花?！?/p>

“先生們！”杰克遜望著睜大了眼睛的聽眾，提高了嗓音，很興奮地說：“請記住，人類快要啟用一種巨大的力量啦！電磁鐵的魔術(shù)般的功能和電流的神速，將會使科學(xué)創(chuàng)造出電的奇跡，我們的生活也將隨之改觀?！?/p>

那位發(fā)問的中年男子不是別人，就是繪畫藝術(shù)教授莫爾斯，那年他正41歲，到歐洲旅行寫生后返回美國，沒想到杰克遜醫(yī)生的一席話竟成為他一生中的轉(zhuǎn)折點。從此，他告別了藝術(shù)，投身于尚處在幼年時代的電學(xué)領(lǐng)域。他在寫生簿上端端正正地寫下了“電報”兩個字，立志要完成用電流傳遞信息的偉大使命。

當(dāng)時，電磁學(xué)在世界上是很引人注意的新事物，可是許多富有經(jīng)驗的電磁學(xué)專家做過千百次試驗，并未能在電通信方面取得多少進展，而莫爾斯對電磁學(xué)的知識可以說是一竅不通，況且年過四十，居然“半路出家”，要攀登別人未曾征服過的高峰，這是一場多么艱巨的攻堅戰(zhàn)啊！

莫爾斯以堅強的毅力和勇于獻身的精神，開始了他的偉大事業(yè)。經(jīng)過半年的刻苦學(xué)習(xí)，他初步掌握了電磁理論。他把自己的小畫室改成實驗室，購置了各種電工器材和工具，一次又一次地進行實驗，充滿他的家庭的已不再是畫筆和標(biāo)本，而是線圈、磁石和導(dǎo)線，他的寫生本上也不再是人物像和風(fēng)景畫，而是數(shù)不盡的各種方案、草圖和科學(xué)筆記，他把整個心思和全部時間都凝聚到設(shè)計電報機上了。

然而，冬盡春來，夏去秋至，三年過去了，失敗自然是一個接一個，他的積蓄也幾乎花光了，生活處于極端困苦之中。在給朋友的信中，他經(jīng)常這樣說：“我被生計壓得喘不過氣了。我的長襪一雙雙都破爛不堪，我的帽子陳舊過時了?！睘榱私鉀Q生計問題，1836年，他不得不重操舊業(yè)，擔(dān)任了紐約大學(xué)藝術(shù)及設(shè)計教授。當(dāng)他重握畫筆時，不禁感慨萬千。他奮筆畫了一幅一幅信鴿在滔滔大海上與風(fēng)浪搏擊的油畫，借以抒發(fā)自己的感情。是的，他始終沒有忘記自己崇高的使命。他一面教學(xué)，一面繼續(xù)進行試驗，幾乎把掙得的每一分錢，都用到了改進發(fā)明上。

莫爾斯在反復(fù)的實驗中發(fā)現(xiàn)了這樣一個現(xiàn)象：電流能在很長的電線中迅速地通過，在兩個帶電導(dǎo)體間如果僅有一個極小的間隙時會立即迸出明亮的火花。莫爾斯從這里獲得啟示，經(jīng)過反復(fù)醞釀，他在科學(xué)手記上寫下了這樣一段話：

電流是神速的，倘若它能不停頓地走十英里，我就能讓它走遍全世界。電流只需截止片刻，就會出現(xiàn)火花，火花就是一種符號；沒有火花是另一種符號，沒有火花的時間長又是三種符號。這里有三種符號可以組合起來，代表數(shù)字或字母。它們可以構(gòu)成全部字母，文字就能夠這樣通過導(dǎo)線傳送了。其結(jié)果，在遠處能記錄消息的嶄新工具就能實現(xiàn)了！

這個構(gòu)思，確實是電報電碼發(fā)明史上的一次重大突破。莫爾斯設(shè)想用點、劃同空白的組合表示字母，這樣兩地間只需傳遞兩種信號，就可實現(xiàn)任何消息的通信。這種簡便而又可靠的方法，把電報的設(shè)計和裝置大大改進了。莫爾斯還規(guī)定了特定的點、劃組合，用以表示各個字母的數(shù)字，這就是電信史上最早的編碼——莫爾斯電碼。

這種莫爾斯電碼，直到現(xiàn)在還繼續(xù)使用。今天，不管電報傳送什么內(nèi)容，不管是哪個國家的文字，也不管是明碼還是密碼，組成電報的最基本的結(jié)構(gòu)仍然還是長短不同的兩個信號：短的是點（·），通常叫“嘀”，長的是劃（—），通常叫“嗒”，一劃的長度等于三點。如字母A的電碼是“·—”，B的電碼是“—···”，數(shù)字1為“·—- ”，2為“··—- ”等等。在中文電報中，用四個***數(shù)字編成一組表示一個漢字，如用0022代表“中”，0948代表“國”字等等。

有了這套電碼，如何用來實現(xiàn)通信呢？這就必須設(shè)計制作一種能傳送電碼的裝置。為此，莫爾斯投入了更緊張的工作。

這臺機器是啥模樣？是方是長，是圓是扁，誰也沒有見過?。榱酥圃鞕C器得買器材，得有試驗地方，這些都要花錢。他的試制經(jīng)費全靠美術(shù)教學(xué)所得的收入是十分有限的，經(jīng)濟顯得十分拮據(jù)。于是，他變賣掉了家具和財產(chǎn)，有時窮得連喝咖啡、買面包的錢都沒有，只好靠友人的接濟，可他堅持夜以繼日地工作著，有些友人忍不住勸他別搞電了，他笑笑，繼續(xù)試驗著。

蒼天不負(fù)有心人，在莫爾斯堅持不懈的努力和友人熱情的幫助下，他終于獲得了成功。1937～1938年間，他研制成了一臺能夠在短距離內(nèi)傳送電碼的通信機，他把這臺機器命名為“電報機”，這年，莫爾斯已經(jīng)46歲了。

莫爾斯發(fā)明的電報機盡管非常簡陋而笨重，單是電磁鐵差不多就有50公斤，用作繞阻的導(dǎo)線跟莫爾斯用作架空線的導(dǎo)線一樣粗。別看它樣子不好，但卻是人類電報通信的雛形，其基本原理與現(xiàn)在的人工電報是完全一致的。我們都知道，人工電報是一種比較簡單的電報通信方式，只要有一套收發(fā)報機、一副電鍵、一副耳機，就可以進行兩地間的通報。目前在一些農(nóng)村和邊遠地區(qū)，這種電報仍在使用。

莫爾斯電報機包括發(fā)報機、收報機和連通兩者的導(dǎo)線。發(fā)報機的主要裝置是一個簡單的電鍵和作為電源用的一組電池，收報機的主要裝置是一個由電磁鐵操縱的符號記錄器。當(dāng)發(fā)報人將電鍵按下時，電路接通，電流迅即流經(jīng)收報機中纏繞在電磁鐵上的導(dǎo)線，這時電磁鐵的鐵芯就被被磁化，于是便吸引頂部鐵制印字杠桿的一端使之向下，同時也就使杠桿另一端的子輪向上，壓緊電報紙條，留下墨痕。這個小輪的邊緣非常之薄，并且不斷地在墨、油缸內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)。繞在滾軸上的紙條也由機械操縱著，從卷著空白紙條的輪盤不斷地卷到另一個輪子上。當(dāng)松開電鍵時，電路中斷，收報機中的電磁鐵失去磁性，由于印字杠桿另一端彈簧的作用，便使小輪離開了紙條，紙上印下的墨痕線條也就中斷了。如果電鍵按下的時間短，紙條上就會留下一個短痕——點的符號（·）；如果按下的時間長三倍時，便留下一個長痕——劃的符號（—）；在停按電鍵時，便會得到點和劃間的間隔，按照規(guī)定把傳輸?shù)狞c劃符號組合起來，就能表達一定的文字意義，從而完成電報通信任務(wù)。

莫爾斯發(fā)明了電報機當(dāng)然十分開心，可是這臺機器傳送的距離僅有幾十米，因此他馬不停蹄地繼續(xù)投入了試驗。

改進電報裝置，需要大筆經(jīng)費，而他的錢早已用光了。他只好抱著電報機去找企業(yè)家贊助，然而不僅無人相助還招來了一連串冷嘲熱諷。莫爾斯毫不氣餒，東求西借，省吃儉用，甚至忍痛變賣了珍藏多年的名畫，把僅能維持生活的錢也全都用到試驗上。

在他最艱難的日子里，有一位名叫蓋爾的青年技師專程從外地趕來，自愿做他的助手，同他一道堅持搞下去。他們將電報機的電池組數(shù)加多，增加環(huán)繞電磁鐵的線匝，不斷地延長通信距離，最后終于使電報機達到了實用水平。

莫爾斯又帶著改進了的電報機離開紐約前往華盛頓，向國會提出申請，要求撥款3萬美元，供他在華盛頓和巴爾的摩城之間架設(shè)一條長40英里的試驗性的電報線路。但當(dāng)時美國國會對莫爾斯的申請經(jīng)過一場辯論后，議案未能通過。他只好帶著失望的心情離開華盛頓，這時他的口袋里只剩下幾角錢了。

莫爾斯在困苦中煎熬著，仍然只得賣畫糊口，但他堅信，凡造福人類的東西必將受到歷史的尊重，人類總有一天會理解自己的發(fā)明家的價值。后來在輿論的壓力下他請求的試驗資金終于在1842年被國會通過了。這位年過半百歷盡艱辛的發(fā)明家心情萬分激動，他從學(xué)生那兒借了50美元，買了一套新衣服，興沖沖地趕到華盛頓去了。接著他與蓋爾一起用了不到兩年時間，完成了世界上靠前條實用的電報線路。

1844年5月24日，這是一個多么值得紀(jì)念的日子！在華盛頓國會大廈聯(lián)邦最高法院會議廳里，莫爾斯向應(yīng)邀前來的科學(xué)家、***人士介紹了實驗原理后，便接通了機器，親手向40英里外的巴爾的摩城發(fā)出一連串的點、劃符號——即至今還在使用的莫爾斯電碼；等候在巴爾的摩城的蓋爾立即將收錄的電碼譯成電文：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”這是人類有史以來拍發(fā)的靠前份正式長途電報！剎那間，圍觀的群眾便一下子如海濤般歡呼起來。

試驗成功了！莫爾斯的發(fā)明揭開了人類通信史上嶄新的一頁，把許多科學(xué)家為之奮斗不息的用電通信的理想變成了現(xiàn)實。它對社會進步所起的作用是無法估量的。為了感謝這位偉大的科學(xué)家對人類所做出的重大貢獻，1858年，歐洲許多國家聯(lián)合給予莫爾斯一筆40萬法郎的獎金。在他的垂暮之年，紐約市人民還在市中央公園為他塑了雕像，給他以崇高的榮譽。

莫爾斯發(fā)明了電碼和電報機，使電報成了電波用于通信上的最早的一個發(fā)明。莫爾斯不是物理學(xué)家和自然科學(xué)家，他只是一個普通的畫家。但由于莫爾斯看清了形勢，迷上了電，愛上了科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造，最重要的還是他生活的時代有不少人已在電波通信方面作了許多探索，并有了可喜的進展，從而使他有可能在借鑒和繼承他人成就的基礎(chǔ)上發(fā)明了電報。

1753年在《蘇格蘭人》雜志上就出現(xiàn)了一篇題為《采用靜電的電信機》的文章。文章中設(shè)計了由一條金屬線代表一個字母，借電來完成通信的建議。這或許是人類靠前個把電用于通信的設(shè)想。因而它一出現(xiàn)就引起了人們的廣泛興趣，好多人都投入了試驗。也是在這一年，法國有人在4千米距離內(nèi)，接通了電線通電，并發(fā)現(xiàn)電的速度極為驚人。

但是通電與通信畢竟是兩碼事。人們繼續(xù)研究著。有一個叫摩爾遜的學(xué)者，他用26根導(dǎo)線分別代表26個字母，然后讓所需要的導(dǎo)線通電，通電導(dǎo)線末端吸引相應(yīng)的字母紙片，由此拼成詞語，表達人們的想法。遺憾的是當(dāng)時還沒有電池，他靠靜電感應(yīng)不僅通信范圍局限，效果不理想，使用也不方便。

到了1822年，用電通信有了突破件進展。俄國的許林格讓導(dǎo)線通電后使磁針左右反復(fù)跳動，然后根據(jù)不同方向跳動次數(shù)來表示相應(yīng)字母和符號，從而組成詞句。英國人威斯頓又改進了許林格的發(fā)明，把這種磁針式通信機用在英國的鐵路線上。

正因為有了上述一系列的用電來通信的嘗試和發(fā)明，莫爾斯才可能取得發(fā)明電報機，取得用電通信的成功。因此，電報機和電報的發(fā)明，有點像長跑中的接力賽跑，正由于世世代代有心人的相互接力傳送才有可能跑完這壯麗的全程！

當(dāng)然莫爾斯的功績是不可磨滅的，莫爾斯電碼和莫爾斯電報機都可以講是人類歷史上的偉大發(fā)明。