科学 | #3 地球的神经系统

 文 | HW君 


1. 在电气时代之前

大学上通讯课,在讲古代人类用于通讯的手段时,一般都会提到烽火台。

顺带的,便会提及著名的故事「烽火戏诸侯」。

西周时周幽王为求褒姒一笑,点燃了烽火台,戏弄诸侯,于是诸侯们不再信任周幽王。

后来当犬戎攻破镐京时,周幽王再次点燃烽火台,诸侯无人前来救援,周幽王兵败被杀。

 

在历史上还有一个和烽火戏诸侯类似的故事:

长安回望绣成堆,山顶千门次第开。

一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来。

——杜牧《过华清宫绝句三首·其一》

这里讲的是广东的荔枝好吃,但广东离长安太远,荔枝不易保存会腐烂,于是唐玄宗用军事驿站来运荔枝。

快马日夜兼程将荔枝从广东运到长安,路途中累死了多少战马,动用了多少士兵,为的只是博得杨玉环的一笑。

 

国外也有类似的故事。

我们所熟悉的「马拉松」长跑运动,起源于希波战争,也就是希腊人和波斯人在离雅典不远的马拉松海边发生的战争。

希腊的雅典人最终获得了这场战争的胜利,为了让故乡人民尽快知道胜利的喜讯,统帅派一个士兵回去报信。

这个士兵是军中有名的「飞毛腿」,他拼命地跑,拼命跑,当跑到雅典的时候,喊出了「雅典人胜利了」之后就倒地去世了。

后来人们为了纪念这个士兵和这场战役,就设立了马拉松赛跑这个项目。

 

 

2. 盛极一时的信号塔

一直到1789年法国大革命,人们都还是在使用这种古老的信号发送方式。

大革命时期的法国人进行了许多前卫的实验,克洛德·沙普(Claude Chappe)设计了一种看上去像是风车的信号塔,信号塔建在视野良好的高处,塔上「风车叶」的图案有98种可能,可以用来传输讯息和指令。

 

Optischer Telegraf

德国纳尔巴赫的一座信号塔

 

克洛德认为,自己所设计的远距离传输系统将会变成国家的一个部门,由政府运营。

在他看来,这不只是一种知识或者财富的工具,而是一种权力的工具。

总有一天,政府能通过这个系统无时无刻、直接、同步地将它的影响力传遍整个共和国。

——克洛德·沙普

 

当时法国处于战争中,权力从从立法会转移到国民公会。

克洛德成功地获得了几个颇有影响力的议员的注意,最终说服国民公会拨款6000法郎用于在巴黎北部建造三座信号塔。

这三座信号塔沿直线排开,各距离11至15公里,进展迅速。

不久,议员们又同意了另一个项目,建造一条从巴黎的卢浮宫到法国北部边境里尔的线路,将近200公里。

 

不到一年的时间里,法国境内建成了18座信号塔,并投入使用。

法国军队打败普鲁士和奥地利军队的捷报便是通过这些信号塔从边境里尔传来的,国民公会对此十分欣喜。

此后,信号塔的建设开始在法国急速扩张。

 

1799年,拿破仑·巴拿马发动雾月政变。

政变成功后,拿破仑从巴黎透过这些信号塔网络向法国各地发送了一条讯息:

Paris est tranquille et les bons citoyens sont contents

(Paris is quiet and the good citizens are happy)

(巴黎无事,良民皆安)

然后并下令修建一条巴黎直通米兰的新信号塔线路。

 

在当时,法国的信号塔遍布法国全境,成为了马背上骑手的有力竞争者。

克洛德声称,一个信号从法国东南的土伦传到巴黎,沿线经过120座信号塔,跨越760多公里,仅需要花十几分钟。

不过,如果是一条完整的讯息,就非常吃力了。

 

对于那些信号塔操作员来说,每分钟发送三个信号也就是极限了。

在信号塔上的下一个操作员通过望远镜读取这些信号后,必须手工在记事本上记下每个信号,并将这个信号传给下一个信号塔。

这样的信号传输系统非常脆弱,下雨、起雾或者一些粗心大意都能打乱一条讯息。

在19世纪40年代,即使在少雨的暖和月份,一天之内每3条讯息中只有2条能够成功传达。

但有趣的是,中继信号塔上的操作员只需按照指令转发信号,而无需理解它们,许多操作员甚至根本不识字。

 

如今,这种旧式的远距离传讯系统早已被人们遗忘,但它曾经相当炙手可热。

直到现在,信号塔的遗迹仍然能在乡间见到。

从「Telegraph Hill」「Telegrafberget」「TelegraphenBerg」等叫做「通信山」的欧洲地名可以窥见当年的盛景。

 

后来瑞典、丹麦和比利时参照法国的模式建造起来类似的系统,很快德国也紧随其后。

1823年,一条横贯印度北部的信号塔线路开始运营。

1824年,从埃及亚历山大港到首都开罗的线路建成。

1833年,俄国沙皇尼古拉一世下令修建从华沙到圣彼得堡和莫斯科的线路,沿线经过220座信号塔。

……

 

这些信号塔一度主宰着世界的通信,但很快就变得过时了。

速度之快甚至超过了兴起时修建的速度。

 

到1859年,来自美国的发明家到俄国旅行时,就被这些信号塔所震撼。

既为它们的高大与精巧,也为它们突如其来、全面的衰亡。

 

3. 电报的兴起

尽管克洛德在设计信号塔的时候,提议任何内容都可以作为通信的主题,但是这些信号塔后来都用来传递军事或者政治讯息。

毕竟这是一项耗费了巨额政府投资,而且每天只能传递数百个完整单词的通信基础设施,不太可能用于私人通信。

后来当私人企业家打算组织建设私有的远距离通讯系统时,法国政府在1837年颁布了一部法律规定,禁止私人搭建远距离信号传输系统。

 

1838年,法国政府接待了一位来访的美国人,塞缪尔·摩尔斯(Samuel Morse),他提议利用电线来远距离传输信息。

这个提议被法国政府断然拒绝了。

与雄伟的信号塔相比,电线看上去廉价且不安全。

没人能够干扰空中的传讯信号,但电线却随时有可能被蓄意破坏。

那时候,如何处理和传输电信号还是一项棘手的技术挑战。

当信号塔盛行之时,有不少新创立的报纸纷纷冠以时髦的「The Telegraph」之名,彼时「telegraph」一词的意思是指那些信号塔,而不是今日的「电报」。

 

亚伯拉罕·沙普(Abraham Chappe)曾说过,远距离通信是权力和秩序的基础。

而日益崛起的金融和商业资本家也紧随其后,试图从远距离快速通信中获益。

从伦敦证券交易所到巴黎证券交易所,相距不过300多公里,但这意味着长达数天的行程。

对于金融投机者来说,私有的远距离通信系统将会如同让他们掌握发财的机会。

在当时,一些金融家还在使用信鸽传递邮件,更可靠的方式则是雇佣小型船队横跨英吉利海峡送信。

不过那些在欧洲行得通的方法,在地域广袤的美国就成为了奢望。

 

虽然在当时,无论是在维也纳、巴黎、伦敦、哥廷根、圣彼得堡,还是在美国,前沿的发明家们都隐约感觉到自己身处于一种令人兴奋的竞争局面中,被时代的洪流推着走。

但是这些鼓捣电线的发明家们未必能及时跟得上相关科学的步伐,对电学知识的许多重要进展浑然不知。

他们不明就里地摸索着前行,却不知道在多年以前,德国人乔治·欧姆(Georg Ohm)早已得出了电流、电压和电阻之间的精准数值关系。

在这种背景之下,关于究竟「谁先发明了电报」就出现了一个混乱的局面。

 

1844年,事情正在出现变化。

英国人从帕丁顿站沿着铁路架设起了他们的第一条电报线路。

美国的摩尔斯则把电报线路从华盛顿架到了巴尔的摩,线路用纱线和沥青包裹,悬在六米高的木杆上。

通信量一开始很小,但摩尔斯可以很自豪地告诉美国国会,这种工具可以每分钟传输30个字符,且很稳定。

 

在一开始,这些电报线路所传输的内容和在法国那些雄伟的信号塔所传输的军事或政制消息大相径庭,甚至显得非常滑稽。

在英国帕丁顿站,第一批被载入电报本的信息是有关行李招领和零售交易的。

请派人到曼彻斯特广场杜克街的哈里斯先生处,要求他用五点半的火车送6磅银鱼和4磅香肠至温莎镇的芬奇先生处;

货物务必用5点半的火车送到,否则就不必送了。

 

在新年钟声敲响之际,帕丁顿的警长向他在斯劳镇的同事送去了祝福,结果收到回复,新年祝福发早了一分半钟。

 

某天早上,一个在斯劳镇的瘾君子毒杀了他的情妇,并想搭乘开往帕丁顿的火车逃跑。

但是一条电报信息跑得比他快,并且附有他的外貌特征,这导致了犯人很快在伦敦落网,最后判处绞刑。

这件事轰动一时,在报纸上被讨论了很久,人们是这样描述电报的:

就是这些电报线绞死了约翰·托厄尔。

 

还有其它有趣的事,例如用电报在两个城市远程下象棋等。

那时候的报纸非常热衷于报道这些神奇的故事。

当时英国和美国的电报业向普罗大众敞开大门,但人们并不清楚,除了警察和偶尔下棋消遣的有钱人,还有谁愿意花钱使用电报。

要知道当时每传输4个字母的费用要1美分,可以算得上非常昂贵。

 

但这也正是科技有趣的地方。

正如现在的5G技术一样,通信费用昂贵,除了用来测网速,人们还不知道它可以用来干什么。

偶尔会有一些有趣的应用5G技术的故事被媒体报道,但是大多数时候也是被人们当作是在炫技,仅供消遣。

但未来正是从这些地方萌芽出来。

 

也可能今天被热捧的5G技术并非「电报」,而只是昙花一现的「信号塔」,要等到6G甚至7G才有真正的通信突破。

我们今天再看淘汰了信号塔的电报,其实它也只是另一种昙花一现,因为「电话」就要来了。

 

(本章节完,尽请期待下一节)

By HW君 @ 2020-03-03

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