莫尔斯的发明

莫尔斯出生于美国一个牧师的家庭，青年时研究过绘画和雕刻，担任过许多艺术团体的负责职务。他曾离开美国到英国去求师。欧洲秀丽的风光和各种各样的古迹使他眼界大开，归国后，画技有很大进步，很快成为一个享有世界声誉的画家。他之所以改行从事电信的研究。完全是出于一个偶然的机会。

那是1832年的秋天，一艘名叫“萨丽”号的轮船，满载旅客和邮件，正在浩瀚的大西洋上破浪而行。这艘邮客轮是从法国定期开往美国纽约去的。

一天傍晚，吃过晚饭，许多旅客都围坐在餐厅中聊天。这时，只见一位青年从提兜里拿出一块马蹄形的铁块，展示在餐桌上，铁块上缠绕着许多密密的绝缘铜丝。大家望着这件奇异的东西，有些莫明其妙。

“这叫电磁铁。”这个青年一边说，一边联结上电池，给铜丝通电。

奇怪的事发生了：铁块竟会立即产生一股神奇的力量，把附近的铁钉、铁片一下子吸了过去；可是当电路一断，咦！那些铁钉、铁片又立即纷纷掉了下来，那股神奇的力量也瞬间消失了。

这位青年叫查尔斯·杰克逊，是美国波士顿城的医生，对电学研究有着浓厚的兴趣。由于1831年英国物理学家法拉第刚发现电磁感应，因此人们对一切电磁现象都感到新奇。热心普及科学知识的杰克逊，在船上滔滔不绝地向旅伴们有声有色地介绍着电磁铁的功能。

什么是电磁铁？电磁铁有什么用处？这在今天已是很普通的常识了。可是在当时却是很新鲜的事哩！电磁铁是根据奥斯特发现的电可以生磁的原理制成的，在螺线管里插入一根软铁棒（又叫铁芯），就构成了最简单的电磁铁。螺线管通电后会具有磁性，铁在磁场中又能被磁化，因而就产生了吸引力。常用的电磁铁大都做成马蹄形（即U形），目的是让它的两个磁极可以同时吸引物体，增强引力。它的磁性有无可以由通断电来控制，磁性强弱可以由电流的强弱来控制，它的南北极可以由通电方向的变换来控制，因此使用起来非常方便，在生产、生活和科技上具有广泛的用途，在电报通讯装置中也是必不可少的重要元件。

虽然当时电磁铁的应用刚刚引起人们的重视，杰克逊讲述的也是些简单的知识，但同行的旅伴们还是被深深地吸引住了。

“那么，电流通过导线的速度是多少呢？”这时一位皮肤黝黑的中年男子，注视着桌上的马蹄铁，很有兴味地向医生发问。

杰克逊回答道：“它的速度极快，无论电线有多长，它都可以瞬息通过。最初当富兰克林进行试验时，在电线的一端刚通上电，隔河电线的另一端就同时出现了火花。”

“先生们！”杰克逊望着睁大了眼睛的听众，提高了嗓音，很兴奋地说：“请记住，人类快要启用一种巨大的力量啦！电磁铁的魔术般的功能和电流的神速，将会使科学创造出电的奇迹，我们的生活也将随之改观。”

那位发问的中年男子不是别人，就是绘画艺术教授莫尔斯，那年他正41岁，到欧洲旅行写生后返回美国，没想到杰克逊医生的一席话竟成为他一生中的转折点。从此，他告别了艺术，投身于尚处在幼年时代的电学领域。他在写生簿上端端正正地写下了“电报”两个字，立志要完成用电流传递信息的伟大使命。

当时，电磁学在世界上是很引人注意的新事物，可是许多富有经验的电磁学专家做过千百次试验，并未能在电通信方面取得多少进展，而莫尔斯对电磁学的知识可以说是一窍不通，况且年过四十，居然“半路出家”，要攀登别人未曾征服过的高峰，这是一场多么艰巨的攻坚战啊！

莫尔斯以坚强的毅力和勇于献身的精神，开始了他的伟大事业。经过半年的刻苦学习，他初步掌握了电磁理论。他把自己的小画室改成实验室，购置了各种电工器材和工具，一次又一次地进行实验，充满他的家庭的已不再是画笔和标本，而是线圈、磁石和导线，他的写生本上也不再是人物像和风景画，而是数不尽的各种方案、草图和科学笔记，他把整个心思和全部时间都凝聚到设计电报机上了。

然而，冬尽春来，夏去秋至，三年过去了，失败自然是一个接一个，他的积蓄也几乎花光了，生活处于极端困苦之中。在给朋友的信中，他经常这样说：“我被生计压得喘不过气了。我的长袜一双双都破烂不堪，我的帽子陈旧过时了。”为了解决生计问题，1836年，他不得不重操旧业，担任了纽约大学艺术及设计教授。当他重握画笔时，不禁感慨万千。他奋笔画了一幅一幅信鸽在滔滔大海上与风浪搏击的油画，借以抒发自己的感情。是的，他始终没有忘记自己崇高的使命。他一面教学，一面继续进行试验，几乎把挣得的每一分钱，都用到了改进发明上。

莫尔斯在反复的实验中发现了这样一个现象：电流能在很长的电线中迅速地通过，在两个带电导体间如果仅有一个极小的间隙时会立即迸出明亮的火花。莫尔斯从这里获得启示，经过反复酝酿，他在科学手记上写下了这样一段话：

电流是神速的，倘若它能不停顿地走十英里，我就能让它走遍全世界。电流只需截止片刻，就会出现火花，火花就是一种符号；没有火花是另一种符号，没有火花的时间长又是三种符号。这里有三种符号可以组合起来，代表数字或字母。它们可以构成全部字母，文字就能够这样通过导线传送了。其结果，在远处能记录消息的崭新工具就能实现了！

这个构思，确实是电报电码发明史上的一次重大突破。莫尔斯设想用点、划同空白的组合表示字母，这样两地间只需传递两种信号，就可实现任何消息的通信。这种简便而又可靠的方法，把电报的设计和装置大大改进了。莫尔斯还规定了特定的点、划组合，用以表示各个字母的数字，这就是电信史上最早的编码——莫尔斯电码。

这种莫尔斯电码，直到现在还继续使用。今天，不管电报传送什么内容，不管是哪个国家的文字，也不管是明码还是密码，组成电报的最基本的结构仍然还是长短不同的两个信号：短的是点（·），通常叫“嘀”，长的是划（—），通常叫“嗒”，一划的长度等于三点。如字母A的电码是“·—”，B的电码是“—···”，数字1为“·—- ”，2为“··—- ”等等。在中文电报中，用四个阿拉伯数字编成一组表示一个汉字，如用0022代表“中”，0948代表“国”字等等。

有了这套电码，如何用来实现通信呢？这就必须设计制作一种能传送电码的装置。为此，莫尔斯投入了更紧张的工作。

这台机器是啥模样？是方是长，是圆是扁，谁也没有见过啊！为了制造机器得买器材，得有试验地方，这些都要花钱。他的试制经费全靠美术教学所得的收入是十分有限的，经济显得十分拮据。于是，他变卖掉了家具和财产，有时穷得连喝咖啡、买面包的钱都没有，只好靠友人的接济，可他坚持夜以继日地工作着，有些友人忍不住劝他别搞电了，他笑笑，继续试验着。

苍天不负有心人，在莫尔斯坚持不懈的努力和友人热情的帮助下，他终于获得了成功。1937～1938年间，他研制成了一台能够在短距离内传送电码的通信机，他把这台机器命名为“电报机”，这年，莫尔斯已经46岁了。

莫尔斯发明的电报机尽管非常简陋而笨重，单是电磁铁差不多就有50公斤，用作绕阻的导线跟莫尔斯用作架空线的导线一样粗。别看它样子不好，但却是人类电报通信的雏形，其基本原理与现在的人工电报是完全一致的。我们都知道，人工电报是一种比较简单的电报通信方式，只要有一套收发报机、一副电键、一副耳机，就可以进行两地间的通报。目前在一些农村和边远地区，这种电报仍在使用。

莫尔斯电报机包括发报机、收报机和连通两者的导线。发报机的主要装置是一个简单的电键和作为电源用的一组电池，收报机的主要装置是一个由电磁铁操纵的符号记录器。当发报人将电键按下时，电路接通，电流迅即流经收报机中缠绕在电磁铁上的导线，这时电磁铁的铁芯就被被磁化，于是便吸引顶部铁制印字杠杆的一端使之向下，同时也就使杠杆另一端的子轮向上，压紧电报纸条，留下墨痕。这个小轮的边缘非常之薄，并且不断地在墨、油缸内匀速旋转。绕在滚轴上的纸条也由机械操纵着，从卷着空白纸条的轮盘不断地卷到另一个轮子上。当松开电键时，电路中断，收报机中的电磁铁失去磁性，由于印字杠杆另一端弹簧的作用，便使小轮离开了纸条，纸上印下的墨痕线条也就中断了。如果电键按下的时间短，纸条上就会留下一个短痕——点的符号（·）；如果按下的时间长三倍时，便留下一个长痕——划的符号（—）；在停按电键时，便会得到点和划间的间隔，按照规定把传输的点划符号组合起来，就能表达一定的文字意义，从而完成电报通信任务。

莫尔斯发明了电报机当然十分开心，可是这台机器传送的距离仅有几十米，因此他马不停蹄地继续投入了试验。

改进电报装置，需要大笔经费，而他的钱早已用光了。他只好抱着电报机去找企业家赞助，然而不仅无人相助还招来了一连串冷嘲热讽。莫尔斯毫不气馁，东求西借，省吃俭用，甚至忍痛变卖了珍藏多年的名画，把仅能维持生活的钱也全都用到试验上。

在他最艰难的日子里，有一位名叫盖尔的青年技师专程从外地赶来，自愿做他的助手，同他一道坚持搞下去。他们将电报机的电池组数加多，增加环绕电磁铁的线匝，不断地延长通信距离，最后终于使电报机达到了实用水平。

莫尔斯又带着改进了的电报机离开纽约前往华盛顿，向国会提出申请，要求拨款3万美元，供他在华盛顿和巴尔的摩城之间架设一条长40英里的试验性的电报线路。但当时美国国会对莫尔斯的申请经过一场辩论后，议案未能通过。他只好带着失望的心情离开华盛顿，这时他的口袋里只剩下几角钱了。

莫尔斯在困苦中煎熬着，仍然只得卖画糊口，但他坚信，凡造福人类的东西必将受到历史的尊重，人类总有一天会理解自己的发明家的价值。后来在舆论的压力下他请求的试验资金终于在1842年被国会通过了。这位年过半百历尽艰辛的发明家心情万分激动，他从学生那儿借了50美元，买了一套新衣服，兴冲冲地赶到华盛顿去了。接着他与盖尔一起用了不到两年时间，完成了世界上第一条实用的电报线路。

1844年5月24日，这是一个多么值得纪念的日子！在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯向应邀前来的科学家、政府人士介绍了实验原理后，便接通了机器，亲手向40英里外的巴尔的摩城发出一连串的点、划符号——即至今还在使用的莫尔斯电码；等候在巴尔的摩城的盖尔立即将收录的电码译成电文：“上帝创造了何等奇迹！”这是人类有史以来拍发的第一份正式长途电报！刹那间，围观的群众便一下子如海涛般欢呼起来。

试验成功了！莫尔斯的发明揭开了人类通信史上崭新的一页，把许多科学家为之奋斗不息的用电通信的理想变成了现实。它对社会进步所起的作用是无法估量的。为了感谢这位伟大的科学家对人类所做出的重大贡献，1858年，欧洲许多国家联合给予莫尔斯一笔40万法郎的奖金。在他的垂暮之年，纽约市人民还在市中央公园为他塑了雕像，给他以崇高的荣誉。

莫尔斯发明了电码和电报机，使电报成了电波用于通信上的最早的一个发明。莫尔斯不是物理学家和自然科学家，他只是一个普通的画家。但由于莫尔斯看清了形势，迷上了电，爱上了科学发明创造，最重要的还是他生活的时代有不少人已在电波通信方面作了许多探索，并有了可喜的进展，从而使他有可能在借鉴和继承他人成就的基础上发明了电报。

1753年在《苏格兰人》杂志上就出现了一篇题为《采用静电的电信机》的文章。文章中设计了由一条金属线代表一个字母，借电来完成通信的建议。这或许是人类第一个把电用于通信的设想。因而它一出现就引起了人们的广泛兴趣，好多人都投入了试验。也是在这一年，法国有人在4千米距离内，接通了电线通电，并发现电的速度极为惊人。

但是通电与通信毕竟是两码事。人们继续研究着。有一个叫摩尔逊的学者，他用26根导线分别代表26个字母，然后让所需要的导线通电，通电导线末端吸引相应的字母纸片，由此拼成词语，表达人们的想法。遗憾的是当时还没有电池，他靠静电感应不仅通信范围局限，效果不理想，使用也不方便。

到了1822年，用电通信有了突破件进展。俄国的许林格让导线通电后使磁针左右反复跳动，然后根据不同方向跳动次数来表示相应字母和符号，从而组成词句。英国人威斯顿又改进了许林格的发明，把这种磁针式通信机用在英国的铁路线上。

正因为有了上述一系列的用电来通信的尝试和发明，莫尔斯才可能取得发明电报机，取得用电通信的成功。因此，电报机和电报的发明，有点像长跑中的接力赛跑，正由于世世代代有心人的相互接力传送才有可能跑完这壮丽的全程！

当然莫尔斯的功绩是不可磨灭的，莫尔斯电码和莫尔斯电报机都可以讲是人类历史上的伟大发明。