近代通信技术的发展及其对人类交流的革命性影响

电信技术在19世纪初出现以来，电信技术的发展变化迅速。通信的发展经历了从模拟到数字、从系统到网络、从窄带到宽带、从人工到智能等等一系列的过程。几十年以来，电信业发生了翻天覆地的变化，取得了前所未有的成就。电力是通信技术革命性突破的关键。以下是对早期电信发展历史的简要介绍。

（一）莫尔斯发明有线电报

1832年，美国科学家塞缪尔·莫尔斯在欧洲学习时，对电磁学产生了兴趣，并提出了利用电磁学理论进行传播的想法。怎么用符号代替26个英文字母是一个难以突破的瓶颈。塞缪尔·莫尔斯考虑和试用了很多不同的符号和形状，最后决定使用点、水平线和空白来进行信息传输。他为每个字母和数字都设计了由不同的点、线和空白组成的符号，这就是电信史上最早的电码。1834年，塞缪尔·莫尔斯利用电流的通断发明了数字和字母的电码，后来被称为“莫尔斯电码”。1837年，莫尔斯电报问世。当按下莫尔斯电键时，电流通过电磁铁线圈，磁力将电报装置的杠杆向下拉，杠杆的另一端连接到一个笔尖，笔被压在了移动的纸上，将不同的代码记录下来，组合成想要传递的信息。技术成熟后，塞缪尔·莫尔斯在华盛顿和巴尔的摩之间架起了第一条电报线路，从此开启了人类交流的新纪元。

（二）贝尔发明电话

被誉为“电话之父”的贝尔，1847年出生于英国苏格兰。他的祖父和父亲渊博的知识使这位发明家在童年时接受了良好的家庭教育。贝尔早期的研究项目是如何使聋人听到声音。在实验过程中偶然发现：铜线圈会因为电流被打开或关闭时产生的振动而发出声音。

既然如此，那么是否也可以利用电流传递说话的声音呢？正是这种想发促使贝尔发明了电话。首先，贝尔发明了一种将声音转换成电能的传声器装置：弹性振膜随声波的频率上下振动，振膜的振动使小盒子中的导电粒子致密，此时电阻减小；当振膜向上振动时，小盒子中的粒子松动了，电阻增大；电阻完全随声波的频率波动。根据欧姆定律，当电压恒定时，电流随着电阻变化。贝尔的电话声波由话筒进入，振动里面的铁膜，然后从一根导线送到接收器。接收器现在被称为耳机或听筒，它也有一个铁振动隔膜安装在内部的蹄形电磁铁上。当发射器中产生的振动电流流过接收器中的电磁线圈时，铁振动膜片由于电磁铁的吸力而随着电流的振动频率而振动，同时周围空气的振动被激发，从而将声波恢复到说话的声音。

1876年3月10日，贝尔成功地完成了实验，完成了人们实现实时远程通话的愿望。为了纪念这位伟大的科学家，贝尔的名字被用作声学功率单位。在实际运用中，“贝尔”的单位太大了，所以人们经常使用其1/10大小的分贝来作为声强和声压单位。

（三）电磁波的特性

电磁波是一种能量形式，由高于绝对零度的任何物体发射。正如人们生活在空气中却看不见空气一样，除了光波之外，人们也看不到无处不在的电磁波。不断变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一，也就是电磁场。电场和磁场只是电磁场的两种具体表现。根据麦克斯韦电磁场理论，电场和磁场会相互激发，并从近到远扩散到周围的空间，形成电磁波。

麦克斯韦计算出的电磁波在真空中的传播速度为：

公式中，c为光速。

他得出结论，光是电磁波。当电磁波的频率低时，它主要通过有形导体传播。因为在低频电振荡中，磁电之间的相互变化相对较慢，能量几乎完全返回到原始电路。在高频率电震荡下，电磁波可以在自由空间或有形导体中传播，可以在自由空间传输是因为在高频振荡中，磁电相互作用很快，能量不完全返回到原始振电路，因此电能和磁能周期性地随着电场和磁场改变，并以空间中的电磁波形式传播，不需要介质的情况下进行辐射。电磁波谱就是由波长或频率排列的一系列电磁波。如果将每个频段的频率从低到高排列，那么顺序就是：工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。无线电波长最长，宇宙射线最短。(www.xing528.com)

（四）马可尼的幻想

年轻的发明家伽利尔摩·马可尼在旅途中的船上航行时，常常看着蓝天和无尽的大海，想象如果两个地方可以相互沟通而不用铺设线路，那将会是多棒的事情。很长一段时间以来，在伽利尔摩·马可尼的想象中就存在着一个看不见的“系统”。当机会到来时，这个“系统”立即开始运作，带领人类的信息时代向前迈进了一大步。

经过仔细研究，伽利尔摩·马可尼发明了他的第一个无线电报设备。1895年，他成功地在实验室和1.7千米外的一座小山之间进行了实验。他按下发报机中的莫尔斯按钮时，线圈上会产生很高的感应电压，因此两个金属球之间产生一系列火花。这些火花产生振荡，通过发射天线向外发射电磁波。伽利尔摩·马可尼在竹竿上悬挂一根长线作为接收电磁波的天线，一端连接到粉末检波器，另一端接地。

当电磁波传播到接收点时，根据电磁感应原理，接收天线迅速改变周围空间的电磁场，天线上产生感应电动势，粉末检波器变为导电体，电池连接电流流经电报机，从而在移动的纸上记录下电码。

无线电开辟了人类通信技术的新领域。1895年马可尼发明的无线电报为无线电通信的发展开辟了道路。

（五）广播与电视的发明

1906年的平安夜，在新英格兰海岸的船上，以往只能听到莫尔斯电码滴答声的接线员，突然从耳机里听到了圣经故事的朗读声、小提琴的演奏声和音乐唱片的播放声。这就是人类历史上第一次实验性无线电广播，由加拿大物理学家费森登主持，并从他的实验室进行广播。

费森登是无线电研究的先驱之一。1900年，他在为气象局进行无线电实验时，想到了通过无线电传送声音的想法。两年后，在金融家的赞助下，他在马萨诸塞州建立了研究如何在广播中添加真实世界声音的实验室。他花了4年的时间建造了他的第一台广播发射机，设计了一台高频交流发射机，并研制出一套系统来调节电波的振幅，令它能够携带各种各样的声音信号。这是通过话筒将人的声音转换成音频电流，并将其添加到产生高频振荡电流的振荡电路中。

20世纪初，当无线电技术广泛应用于通信和广播时，人们希望有一台能够播放“现场”电视的电视机，很多科学家开始了对它的研究。1906年，来自英国18岁的约翰·罗杰·贝尔德也开始了对电视的研究。约翰·罗杰·贝尔德出身贫寒，没有钱买研究设备，所以他用现有的材料，把一个洗脸盆和一个茶叶箱作为基础器材。他在盒子上放上一个旧的电动机，用来转动由马粪纸制成的扫描盘，这个扫描盘周边打孔，将场景分为光点和暗点，这就是一台最原始的电视机。1925年10月2日，约翰·罗杰·贝尔德成功地将一个人的图像投影到屏幕上，五官、头发等特征清晰可见，这是世界上第一台实用电视机。

电视广播的历史始于1927年，当时英国广播公司试播了30台机械电视。1935年，英国广播公司用电子扫描电视取代约翰·罗杰·贝尔德的机械扫描电视，开始了一个新时代。

电视图像信号的传输过程如下：首先由摄像机将图像转换成电信号，再将电信号加入高频载波，由天线传输；然后由接收端电视用天线接收调制信号；最后由显像管恢复图像。