通信史（一）古代通信到电报时代

公元755年11月, 安禄山在范阳起兵造反, 六天之内, 身处西安的唐玄宗得知了这一消息, 两地相隔1000km以上, 这几乎是官方当时最快的传信速度了, 

在古代关乎国家安危的紧急军情, 会要求驿卒的骑行速度达到每天500里, 甚至每天800里, 按现在的距离换算, 相当于230到360km, 要达到这样的传信速度, 驿卒需要风雨无阻, 日夜兼程的飞奔, 吃喝全在马上, 而且为了保证马匹的体力, 每到一个驿站就会更换马匹, 在唐代大概每隔20里就会设有一个驿站, 全境之内一共设置了1600多个驿站, 即便如此, 一旦启用800里加急, 对骑手和马匹的体能也是巨大的挑战, 因此我们有时会在影视作品中看到, 马匹到达驿站已经透支, 一族在递交公文后直接晕倒的场景, 维护驿站系统的成本也是巨大的, 在唐代为驿站工作的人员就超过2万人, 当中, 一兵就有近1.7万人, 这显然不是普通百姓能使用的传信方式, 

有没有成本更低的方法呢, 人们在养鸽子的过程中, 逐渐发现了鸽子有恋家的特性, 在鸽子眼睛上方和喙部上方放有一块可以感知地球磁场的凸起物, 这时他们总能找到回家的路, 于是人们只要在出行时带上鸽子, 在到达目的地之后, 往鸽子的腿上绑上字条, 就可以让他们把信息带回家, 但是飞鸽传书只能单向的传递信息, 而且这种方式也并不可靠, 人们无法预计鸽子被放飞后会发生什么, 但对于有一定经济基础, 又要出远门的古人来说, 想尽快给家里报个平安, 靠鸽子传信仍然是最好的选择, 据测算, 鸽子的飞行速度大概为70至100km每小时, 如果能成功传信, 在古代已经是非常快的速度了, 

那么还有没有更快的传信方法呢, 长城及防御和通信于一身的建筑奇迹, 为了能最快的预警来犯的敌人, 中国古人在长城上搭建了密集的烽火台, 一旦敌人出现在树立之外, 士兵就会在烽火台迅速燃起烟火, 他们会用不同的烟火代表不同的敌景, 浓烟直冲天际, 数里之外都清晰可见, 军情迅速在一个个烽火台之间接力传递, 在明代, 烟火信号只需要一个晚上, 就可以传到数千公里以外, 

这样的传信方式固然很快, 但他只能承载单一的预警信息, 在拿破仑时期, 为了能迅速掌握军事情报, 法国人急需一种既能迅速传递, 又能承载更多信息的通信方法, 1993年, 一位名叫克劳德查普的法国人, 发明了一种新的通信方法, 他在巴黎到里尔之间修建了15座信号塔, 这些信号塔上带有大型机械臂, 每个信号必能做出多种不同动作, 查普据此编成了196种编码, 在信号塔上装有指向彼此的望远镜, 这样情报就可以在一座座塔间迅速传播, 1994年, 法国人从奥地利人手上夺得了埃斯科河畔, 古代地区, 不到一小时, 信息就传到了巴黎, 随后的几十年里, 新的通信线路不断开通, 逐渐覆盖了法国大部分地区, 这让拿破仑在远程调动军队和补给方面, 获得了优势, 法国作家巴尔扎克有句名言, 时间是人的财富, 全部财富在战场上晚一分钟得到信息, 就有可能失去占领制高点的机会, 受法国的影响, 欧洲其他国家也纷纷仿效, 建立起了类似的通讯系统, 由于成本高昂, 这种通信方法仅限于政府使用, 而且无法在夜间和恶劣天气下运行, 但是对于处在信息时代前夜的人类来说, 这已经是最高效的通信方法了, 

17~18世纪, 科学家们开始陆续发明出, 能持续生产静电的机器, 这位人类研究这种神秘的能量提供了基础, 在对电的性质有了更多的了解以后, 人们发现它有着惊人的传递速度, 今天我们知道了电流在导线中的传播速度, 几乎接近光速, 然而这也让很多人产生了错误的印象, 认为电子是在电路中飞速穿行, 实际上, 如果根据公式计算, 会发现电子在导线中的移动速度很慢, 如果在一根直径一毫米的铜导线上, 接通一安的直流电流, 电子的定向移动速度, 只有75×10的五次方米每秒, 也就是说一分钟才挪动了45mm, 那为什么开关又能瞬间点亮远处的电灯呢, 这是因为驱动电流的电场是以光速的速率传播, 当电路连通的时候, 在电场的座椅间, 线路中的电荷也同时开始了定向移动, 在惊叹于这样的传递速度, 

同时, 人们自然地开始思考, 能不能用电线来传递信息呢, 有人提出, 用26根电线代表26个字幕传信, 也有人提议用导线泡在溶液中观察电解反应, 获取信号, 

但真正具有实用性的方法, 却源于人文的一次意外发现, 1820年, 哥本哈根大学的教授奥斯特发现, 通电的导线会让旁边的小磁针发生偏转, 由此揭开了电和磁的联系, 利用这一原理, 英国物理学家查尔斯会私通和威廉库克, 在1937年成功发明了一种电报机, 这种机器利用五根导线控制五根磁针偏转, 只要移动两根磁针, 就可以指向面板上的任意一个字幕, 他们为发明申请了专利, 电报机也得到了英国铁路公司采用, 然而仅仅一年后, 另一种更简易实用的电报就诞生了, 更出人意料的是, 电报的发明者萨缪尔摩尔斯, 既不是物理学家, 也非工程师, 而是一名失意的画家, 1832年, 摩尔斯在一艘船上, 偶尔认识了精通电学的查尔斯杰克逊, 闲聊的过程中, 杰克逊向摩尔斯展示了一个电磁铁的小实验, 这是数年前英国物理学家斯特金的发现, 在通电线圈中间插入铁芯, 它的磁性会大大增强, 这种现象很快把摩尔斯迷住了, 7年前, 他的妻子在产下第三个孩子后就离开了人世, 然而因为通信的限制, 当时正在外地工作的摩尔斯, 没能见到妻子的最后一面, 这让他深刻地体会到信息及时传递的重要性, 看着杰克逊的电磁铁, 已经41岁的摩尔斯突然萌生了一个念头, 放弃自己的绘画事业, 发明一种利用电磁铁传信的方法, 不过有这种想法的人并不止摩尔斯一个, 在电磁铁出现后, 不少人都曾尝试用他发明电报通信, 但他们最终都在长距离传输和编码的难题面前, 放弃了, 而半路出家的摩尔斯之所以能成功, 离不开两个人的帮助, 他们就是物理学家约瑟夫亨利和摩尔斯的助手, 阿弗莱德威尔, 摩尔斯电报机的原理在今天看来非常简单, 发送电报的按钮实际上是电路的开关, 导通电路时, 远处连接的电磁铁产生磁场, 吸引铁电, 当电路断开, 铁片就会被弹簧复位, 通过控制电路的通断, 就可以使远处的铁片发生相应的动作, 记录下传送的电报, 如今我们在谍战电影中, 经常能看到人们使用摩尔斯电码通信, 这种看似神秘的电码其实并不复杂, 它只有化合点两种代码, 分别对应通电时间的成本, 电路断开的时间长短, 则对应字符和单词间的停顿, 摩尔字, 把每一个英文字母数字, 标点符号都对应不同的点法组合编码, 通过对照编码表就可以编译出电码的内容, 用同样的原理也可以对汉字编码, 1873年, 我国开始使用汉字电报, 用四个阿拉伯数字代表一个汉字的方法, 法国驻华人员危机节, 挑选了常用字6800多个, 编成了第一部汉字电码本, 摩尔斯的编码方式大大缩少了铺设线路的成本, 摩尔斯的助手阿尔弗莱德维尔, 也为编码的优化做出了贡献, 按照字母在单词中出现的频率, 它把简短的编码安排给了使用频繁的字幕, 精通机械的维尔还改进了电报的发报机, 使它变成了我们所熟悉的电箭, 电报的传输距离是另一大难题, 由于导线本身有电阻信号, 传输距离会因为电流的衰减受到限制, 1829年, 物理学家约瑟夫亨利发现, 增加线圈的匝数可以增加电磁铁的磁性, 他给导线包上了绝缘层, 从而使它们可以一圈圈地紧绕在一起, 而不会短路, 用这种加强的电磁铁, 亨利向人们展示了, 从远处启动另一个电路的方法, 他的方法还开创性地只使用了单根导线, 而把大地作为回路, 在接触到亨利的发明后, 摩尔斯惊奇地发现, 这正是他所寻找的关键一环, 在信号传输过程中, 衰弱的电流通过电磁铁, 可以启动下一个电路的开关, 新的电源就可以接力继续传递信号, 在摩尔斯的专利中, 他为这种用途的电磁铁取了一个全新的名字, 继电器，通过每隔一段距离设置一个继电器, 摩尔斯实现了信号的长距离传输, 这让他的专利战胜了其他竞争对手, 而获得了政府的支持, 1844年, 摩尔斯运用美国国会资助的经费, 在华盛顿与巴尔迪摩两个城市之间, 架设了一条长约64km的线路, 5月24日, 从华盛顿国会大厦的莫尔斯, 用激动的发抖的手, 向40英里以外的巴尔迪摩城, 发出了历史上第一份长途电报, 上帝创造了何等奇迹, 人类用电远距离传信的梦想, 实现了即时通信的时代, 从此太极, 同时间在英国, 库克和惠斯通也对他们的电报机做了改进, 类似于摩尔斯的编码方法, 指针的电报信号被简化为向左和向右两种, 这样只需要两条导线, 一根指针就可以发送26个字母, 比如要发送字幕, F只需要控制指针三次, 向左一次, 向右, 改进后的电报机, 为英国铁路运营提供了很大帮助, 管理铁路交通是电报机最早的应用, 因此早期的电报线路, 通常会沿着快速发展的铁路铺设, 然而新的指针电报机, 仍然没能在更大范围得到推广, 相比之下, 只需一根导线的摩尔斯系统, 则迅速在世界范围内得到青睐, 1851年, 莫尔斯电报被采用为欧洲的电报标准, 简单朴素的莫尔斯电报, 迅速影响了社会的各个方面, 从金融到报业公司组织都迎来了巨大的变革, 在美国, 电报线路的建设, 让纽约证券交易所迅速崛起, 逐渐取代历史更悠久的费城证券交易所, 

1848年, 为了共同分担电报费用, 当时的纽约六大报, 联合成立了一个港口新闻联合社, 1851年, 纽约和密西西比流域印刷电报公司成立, 随后的几年, 公司迅速收购了多家经营不善的电报公司, 并在1856年正式改名为西联电报公司, 由此开启了对美国电报行业长达100年的垄断, 与此同时, 电报的技术也在不断进步, 从1856年起, 电报接线员成为了一个新兴的职业, 他们不再等待接收机打印出电网, 而是直接收听信号, 并翻译出电报的内容, 这不但要求接线员对电码编译非常熟悉, 而且在工作过程中精神要高度集中, 因此这被认为是一种高技术的职业, 薪资也非常可观, 

1857年, 惠斯通发明了一种自动发动机, 这种机器可以把打孔的纸带, 转换成摩尔斯电码的形式发送, 在接收端, 信息仍然是以点核化的形式打印出来, 古代的打孔可以由人工事先完成, 因此可以多人同时操作, 到后来又出现了各种自动打孔的寂静, 1911年, 德国人克莱恩施密特, 发明了一种键盘输入式的打孔机, 人们只要直接按下字幕就能完成打鼓, 在完善摩尔斯电报的同时, 人们还希望发明出一种不需要编译信号, 且任何人都能操作的电报机, 惠斯通在1840年就发明过这样的机器, 它称为ABC电报机, 它只有一根导线, 通过控制通电时长的原理区别信号发送前, 只需要按下表盘对应字幕的按钮, 然后转动把手发电指针就会开始转动, 当转到按下按钮的字幕时, 电路就会自动断开, 这时接收方的指针也将指向同一个字幕, 要发送下一个字母, 只需要在按下相应的按钮, 如此重复, 由于操作简单易懂, 这种电报机被用在了英国的一些私人线路中, 使用者主要是富商和官员, 1855年, 美国发明家大卫休斯发明了另一种, 直接传送字幕信号的机器, 处于其音乐家庭的背景, 修斯把输入的键盘设计成了28个琴键机器, 区别信号的原理与ABC电报机相似, 不同的是, 它使用了一个不停转动的打印轮, 来确定信号的时间间隔, 在操作时需要有节奏的输出信号, 在接收方, 系统会直接把接收到的字幕打到纸袋上, 这种机器在使用上稳定而准确, 且接收方不需要操作员, 因此受到了欧洲各国的欢迎, 并且一度被西联电报公司采用, 但在信息的发送速度上, 休斯的电报机却远远比不上有经验的电报员, 操作的摩尔斯电报机, 其复杂的机械构造, 也带来成本的上升和维修困难等问题, 这让他始终无法取代简朴的摩尔斯电报机, 19世纪60年代, 随着电报网络的扩张以及跨国通信的普及, 各国迫切需要对电报制定一套统一的设备标准, 和通用的资费和结算规则, 1865年5月17日, 由法国, 德国, 俄国等20个欧洲国家的代表, 在巴黎签订了国际电报公约, 摩尔斯的电报系统被采用为国际标准, 由于无法表示英文以外的字母, 原来的摩尔斯编码被做了一些修改, 修改后的电码被定名为国际摩尔斯电码, 一直沿用至今, 统一的标准, 打破了国际通信的鸿沟, 然而全球通讯时代的到来, 还需要越过最后一道屏障,