莫尔斯与电报

谢江涛

莫尔斯是在1832年从法国返回美国的旅途中萌生了发明电报的想法。当时莫尔斯已经41岁了，在法国学了3年绘画后坐轮船返回祖国。轮船在大西洋中航行，为了打破长途旅行的沉闷气氛，美国医生杰克逊向旅客们展示了一种叫“电磁铁”的新器件并讲述电磁铁原理。

杰克逊滔滔不绝地介绍电磁学的一些知识，旅客中41岁的美国画家莫尔斯被深深地吸引住了。杰克逊的一句话深深地印在了莫尔斯的脑海里。杰克逊说：“实验证明，不管电线有多长，电流都可以神速地通过。”这句话使莫尔斯产生了遐想：既然电流可以瞬息通过导线，那能不能用电流来进行远距离传递信息呢？莫尔斯为自己的想法兴奋不已，从这以后，他毅然改行投身于电学研究领域。

莫尔斯回到美国后，担任纽约大学美术教授以维持生计。教学之余，他把大部分精力都投到电报机的设计上。1835年，他毅然告别了绘画艺术，专心攻读电磁学知识，一门心思地进行电报装置的制作。在他的画册上，再也见不到写生画和肖像画，见到的只是各种各样的电报设计方案和草图。

其实，数字通信不是什么新鲜事，早在遥远的古代，数字通信就出现了。那时，人们为了传递敌人入侵的警报，每隔一定距离设置一个烽火台。按照事先的约定，烽火台点火是一种状态，意思是有敌人入侵；无火则是另一种状态，意思是平安无事。用现代语言来说，这就是利用光信号来传送“1”和“0”两种符号。其中 “1”表示“点火”，“0”表示“无火”。实际上，这就是最原始、最简单的数字通信。

人类通信的革命性变化是从把电作为信息载体后发生的。

很早以前，人们就想用电来进行通信，因为与其他通信方式相比，电通信的最大优点是快捷。最初是在1753年，有人设想借助电感应来进行通信。那时，电池还没被发明出来，对电的研究还停留在静电上。一位叫摩尔逊的人，曾经架设了26条电线，每一条线代表一个英文字母。在某条电线通电的时候，在另一端放置的小纸球就被静电所吸引，记下一个字母，由字母组成词句，就可以传递信息了。这恐怕是最早的电报机了。

但是这种方法既原始又落后，需要的设备庞杂，并且静电感应传递不远。可想而知，这种电报机没能在实际中得到应用。以后，又有人在此基础上作了改进，如用单根导线代替26根导线，以木球代替纸球等等，但终究没能达到实用的目的。

实用的电报机的发明有待于电学的进一步发展。1799年，伏打发明了金属电堆，人们可以很容易地得到恒稳电流，1820年，奥斯特发现了电流的磁效应。自此，人们把电与磁统一起来进行研究，电磁学的发展进入了崭新的阶段。就是在这个基础上，美国的莫尔斯在用电流传递信息上取得了重大的突破。他发明了只用一根导线，使用突发电流传输信号的电报机。

莫尔斯前进的道路上困难重重。由于莫尔斯物理知识贫乏，要学会和掌握电磁学的知识谈何容易。回到美国后，他只得向纽约大学物理学教授盖尔请教。盖尔教授悉心教他组装电池和制造电磁铁的方法，加上莫尔斯的刻苦学习，1835年底，他终于用旧材料制成第一台电报机。

莫尔斯的发报机的结构是这样的：先把凹凸不平的字母版排列起来，拼成文章，然后让字母版慢慢地触动开关，得以继续地发出信号；而收报机的结构则是不连续的电流通过电磁铁，牵动摆尖左右摆的前端，它与铅笔连接，在移动的红带上划出波状的线条，经译码便还原成电文。莫尔斯的第一台电报机，只能在2～3米的距离内有效。这是由于收发两方距离增大，电阻相应增加而失灵。要想使电报应用到实际生活中，那就必须进一步改进。

后来莫尔斯拜著名电磁学家、感应电流的发现者亨利为师，虚心求教。亨利让莫尔斯把电磁铁换成使用绝缘导线的强力电磁铁，并用继电器把每个备有电池的电路串联起来，另一条则用地线代替。

1836年，莫尔斯终于找到了一种新的方法，他在笔记本上记下了一个新的设计方案：“电流只要停止片刻，就会出现火花。有火花出现可以看成是一种符号；没有火花出现则是另一种符号；没有火花的时间长度又是一种符号。这3种符号如果组合起来代表数字和字母，就可以通过导线来传递文字了。”

莫尔斯电报是如何传递信息的呢？在拍发电报时，电键将电路接通或断开，信息是以“点” 和“划”的电码形式来传递的。发一个“点”需合0.1秒，发一“划”需要0.3秒。在这种情况下，电信号的状态只有两种：按键时有电流，不按键时无电流。有电流时称为传号，用数字“1”表示；无电流时叫空号，用数字“0”表示。一个“点”就用“1、0”来表示， 一个“划”就用“1、1、1、0”来表示。莫尔斯电报将要传送的字母或数字用不同排列顺序的“点和划”来表示，这就是莫尔斯电码，也是电信史上最早的编码。

莫尔斯的新奇构思是电报发明的一个重大突破，直到今天，莫尔斯电码仍在普遍使用着。

1838年1月，莫尔斯进行3英里收发电报的试验获得了成功。1840年4月，这项发明申请到了专利。他试图说服别人投资生产电报机，但却没人感兴趣。莫尔斯只得到欧洲去活动，希望能在欧洲推广应用。然而这时英国的惠斯通已经发明了电磁电报，俄国的希林也造出了其他样式的电报机大大延长了通信距离，达到了可以实际应用的水准。

1842年，莫尔斯终于盼来了大展宏图的时机，美国国会通过了开发电报技术的议案。1843年，美国国会决定拔款3万美元架设华盛顿和巴尔的摩之间长距离的电报线路，全长64.4千米。第二年长距离电报收发又获得成功。

1844年5月24日，是世界电信史上光辉的一页。这一天，在美国国会大厅里举行了一次隆重的电报机通信实验活动。在座无虚席的国会大厦里，莫尔斯踌躇满志地向应邀前来的科学家和政府人士介绍了电报机的原理。他的演讲激起了听众们的极大兴趣，人们都焦急地等侍着“用电线传递消息”的奇迹发生。

莫尔斯接通电源，用他那激动得有些颤抖的双手，操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机，向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报：“上帝创造了何等奇迹！”随着一连串的“嘀嘀嗒嗒”声的响起，电文通过电线很快就传到数十千米开外的巴尔的摩，莫尔斯的助手接到了他传来的电文，并准确无误地把电文译了出来。莫尔斯的电报终于成功了！

一开始在美国，而后在英国和欧洲其他国家都引起了轰动。1844年5月24日成了国际公认的电报发明日。莫尔斯的电报因为使用了电报编码，具有简单、准确和经济实用的特点，比其他人发明的电报优越得多。很快，他的电报风靡全球。如今，莫尔斯电码已成为现代电报通信的基本传信方法。

莫尔斯在1848年筹建了私人股份公司，1850年又筹建了电报公司，在电报的发展和普及方面作出了重大贡献。

电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。从此，信息传递的速度大大加快了。“嘀-嗒”一响（1秒钟），电报便可以载着人们所要传送的信息绕地球走上7圈半。这种速度是以往任何一种通信工具所望尘莫及的。