电磁学兴起：莫尔斯之路与爱迪生的创新

史海钩沉

莫尔斯电码

是由点、划两种符号组成的，点、划所占的时间长度有一定的标准，即：

1.一点为一个基本信号单位，一划的时间长度应等于三点的时间长度，相当于三个基本信号单位。

2.在一个字母和数字内，各点、划之间的时间间隔应等于一点的时间长度。

3.字母（数字）与字母（数字）之间的时间间隔为七点的时间长度。

由于各字符的电码长短不一，因而莫尔斯电码也被叫作“不均匀电码”。

1832年，一艘邮船从法国北部驶向纽约，画家莫尔斯也在船上。他此行的目的是去往纽约为拉法耶特侯爵画像，这是一笔价值1000美元的大订单。结束纽约的任务后，莫尔斯又去往了首都华盛顿，而恰在这时，父亲的一封来信打断了他手头的工作，信中称他的妻子病倒了。莫尔斯心急如焚，立即动身赶回老家纽黑文，而长达500公里的路程耗费了他大量时间，以至于他赶到家中时妻子已经下葬。

未能见到妻子最后一面让莫尔斯深受打击，他放下画笔开始研究如何快速传递信息。彼时正值电磁学兴起，莫尔斯虽是一名画家，却有着扎实的电磁学基础。他从电磁学学者査尔斯·杰克逊的电学实验中得到启发，决心研制一种利用电传输信息的装置，而这就面临着要解决两大问题，一是将信息转变为电信号，二是将电信号传到远方。

莫尔斯设想用点、划来表示字母和数字，且两者占据的时间长度有一定的标准，这就是电信史上最早的编码，被称为莫尔斯电码。电码发明后，莫尔斯又研制出点线发报机，为电码的传输提供载体。

1844年5月24日，莫尔斯接通电报机，开始发出电文，远在64公里外的巴尔的摩城收到了历史上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹。”试验的成功揭开了人类通信史上伟大的一页，莫尔斯发明的电报迅速在全球得到应用。

溯源揽胜

日本电影《生存家族》描绘了全世界停电，全球的生产生活陷入瘫痪的场景。依赖生活中各种电器而生存的我们，是难以想象和接受没有电的生活的。虽然人类使用电只有一百多年，但电带动人类进入了一个快速发展和繁荣的时代。

电一直存在，天上有雷电，生活中有静电，而摩擦也能生电。通过摩擦生电的原理，1663年，德国科学家奥托·格里克设计了一个摩擦生电机，这是一个通过在转轴上安装硫磺球，一只手转动转轴，一只手摩擦硫磺球而产生电的装置。他的设计无法产生静电荷，因为人本身就是导体，摩擦产生的那点儿电早就被人体带走了。

在格里克的启发下，英国科学家弗朗西斯·霍克斯比用抽气泵把玻璃球抽成真空，利用玻璃壳外的静电现象，进行了人类第一次辉光放电实验，这一实验让人类真正了解了静电荷。

而人类对电的本质和特性的研究始于莱顿瓶的发明。莱顿瓶是一个玻璃容器，内外包覆着导电的金属箔，瓶塞是绝缘的，瓶口上端接一个球形电极，下端利用导体与内侧金属箔相连，从而达到存取电量的目的。莱顿瓶虽然可以储存一点儿电量，但摩擦产生的电仍然太少。为了获得更多电，意大利物理学家伏特发明了电池，将锌板和铜板浸泡在盐水中，使得两个金属板之间产生电。伏特的发明保证了电气研究的起步，至今，“伏特”仍是电压的单位。

静电荷：一种处于静止状态的电荷。

导体：电阻率很小且易于传导电流的物质。

绝缘体：不善于传导电流的物质，又称为电介质。它们的电阻率极高。

伏特电池为科学家们的实验提供了保障，而真正将其他能源转为电能的是发电机，将电能转换为机械能的是电动机，这两种装置都建立在电磁学理论之上。法国著名物理学家安培总结出了安培右手定律等电磁学定律，并提出了分子电流假说，创立了电动力学，他还发明了可以测量电流大小的安培表，安培的名字也被用作电流单位。在安培的发明的基础上，英国科学家和发明家法拉第和美国发明家亨利几乎同时各自独立地发现了电磁感应现象，这一研究成果直接导致了实用电动机和发电机的诞生。

真正推动电的使用和普及的是爱迪生、尼古拉·特斯拉。爱迪生改进了电灯中的灯丝，推出了可以使用1000小时以上的钨丝灯泡。为了广泛推广，他创办照明公司，修建电厂，铺设电路，发明了许多与电有关的产品，并将这些发明整合，成立“爱迪生通用电气公司”。后来爱迪生通用电气公司与汤姆森·休斯顿电气公司合并为“通用电气公司”。西屋电气公司是爱迪生公司强有力的竞争对手，它的创始人乔治·威斯汀豪斯和美籍奥匈帝国发明家尼古拉·特斯拉统一了美国交流电的标准。(www.xing528.com)

爱迪生的电灯点亮了世界，也宣告了电的时代的到来。

知史明智

19世纪末20世纪初，电成为工业化国家的重要动力来源，革新了传统产业，也推动着整个世界的进步。

电梯的出现让万丈高楼平地起变为现实，也推动了城市化的整体进程；电车、地铁的出现促进了城市公共交通的发展，为现代化大都市的建立奠定了基础；电在金属和合金的制造方面的应用带动了航天航空工业的发展；化工产品、农业用品、生活用品等的大规模生产都离不开电。不仅如此，电还催生了各类电器的发明，如电话、电报、电灯、留声机、电影放映机、收音机等，这些电器大大提高了我们的生产生活水平，其中电影放映机等的发明带来的直接结果是娱乐产业的出现。在所有电器中，计算机无疑是对社会影响最为巨大和深远的，它的诞生直接带领人们步入了信息时代。

人们对计算的研究由来已久，中国的算盘可算得上是一台手工计算机，欧洲的机械计算机由齿轮转动完成运算，而电子计算机可以说是电、电报、信息学、系统学等一系列技术和理论的集成者。

莫尔斯发明的电报让信息可以传送至千里之外，开创了通信史的新时代，他所创造的莫尔斯电码是数字化通信的早期形式，奠定了计算机通信技术的基础。乔治·布尔发明了二进制编码，克劳德·香农将二进制转换为机器语言，并提出了“信息熵”的概念，为信息论和数字通信奠定了基础。英国数学家阿兰·麦席森·图灵则直接推动了算法与计算机建立联系，他所描绘的“图灵机”就是一种抽象的计算模型。根据图灵理论，科学家们开始设计计算机，冯·诺依曼提出了计算机的系统结构，认为自动计算机应包含计算器、控制器、存储器和输入输出设备，并由程序进行控制，也就是说计算机包含硬件和软件两个部分。

至此，计算机诞生与发展所需的技术和理论基础基本准备就绪。

网事拾遗

电报的发明虽然开启了人类即时通信的时代，但电报的重大意义在当时并没有引起人们的广泛重视，且由于电报的成本较高，导致电报诞生之初的利用率和普及率非常低。新闻记者是推动电报普及的重要力量。

电报最开始用于传播重要的、时效性要求较高的新闻。几分钟就能将一篇新闻传输到几百公里之外的优势让电报迅速成为新闻界的宠儿，尤其是在19世纪60年代的美国南北战争时期，电报将传输新闻的迅捷性发挥到了极致。不过，由于当时电报属于新发明，技术不稳定且时常发生故障，而传统的消息是按照时间顺序来发送的，这就导致电报末尾的重要新闻可能因为设备故障而无法传输完整。为了避免这类突发情况，新闻记者开始把最重要的新闻放在前面，以保障报社能收到最新消息，倒金字塔的新闻写作结构也随之诞生，至今仍被广泛采用。

19世纪40年代，随着越来越多的记者深入一线通过电报发回新闻给报社，世界各地纷纷组建起国内电报通信系统，因以电报通信技术为依托，通讯社也被称为电报通讯社。1848年，纽约六家报纸《纽约先驱报》《纽约太阳报》《纽约论坛报》《纽约商业日报》《快报》《纽约信使及问询报》的代表举行联席会议，决定在纽约成立两个合作性新闻搜集机构，最终成型的只有“港口新闻社”。六家报社的记者采访到的新闻不仅向自己的报社供稿，还通过电报出售给其他城市的报社。这就是美国联合通讯社的前身。

1851年，在巴黎和伦敦之间的电报畅通后，路透社创始人保罗·朱利叶斯·路透将营业所迁往英国，利用刚启用的英吉利海峡海底电缆向英国传输欧洲大陆的股市行情，并换取英国股市的信息。1858年，路透社开始为英国最具影响力的《泰晤士报》提供电报新闻。

随着通讯社的不断发展，电报线路也从欧洲延伸到北非、印度、澳大利亚、美洲等，全球的电报通信网络逐渐铺设起来。

历史回声

1.计算机没有什么用处，它们唯一能够做的就是告诉你答案。

——画家　帕布罗·毕加索

2.今天大部分的软件都很像上百万块砖堆叠在一起组成的埃及金字塔，缺乏结构完整性，只能靠强力和成千上万的奴隶完成。

——图灵奖获得者、面向对象编程语言的创始人　艾伦·凯

3.好的软件的作用是让复杂的东西看起来简单。

——统一建模语言创始人之一　Grady Booch