跨世纪知识城通信技术
现代通信的先导
一个画家的故事——有线电报
１８３１年，英国科学家迈克尔·法拉弟发现了电磁感应定律，这是一项具有划时代意义的发现。这一定律的通俗解释是：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线运动时，导体中就会产生电流。根据电磁感应定律研制出的发电机使人类到了获得廉价而强大电能的途径，真正把电从实验室解放出来，使电服务于包括通信在内的社会各行各业。
１８３２年１０月份的一天，有一艘名叫“萨丽”的邮船从法国勒阿弗尔港起航，向美国纽约驶去。这是一次普通的航行，也是一次重要的航行。正是这次航行，改变了一位艺术家的生活道路，也改变了世界通信史。这一天，吃罢晚饭，许多旅客聚集在餐厅中闲聊。这时一位年轻人走到餐厅中间，从提兜里拿出了一块马蹄形的铁块放在餐桌上，铁块上绕着许多铜线。旅客们都好奇地围过来观看，那位年轻人把铜线两端接到电池上，铁块产生了一股神奇的力量，将周围的铁钉、铁片一下子都吸在了铁块上。而当年轻人切断电源后，铁钉、铁片又都掉了下来。
这个年轻人叫杰尔斯·杰克逊，是美国波士顿的青年医师，但他却热衷于对电学的研究。当时法拉第刚
刚发现电磁感应定律没多久，人们对电和磁还非常陌生。杰克逊见旅客们对他的演示非常感兴趣，就开始滔滔不绝地向人们介绍起电磁学来：“女士们，先生们，这叫做电磁铁，缠在铁块上的导线有电流通过时，铁块就会产生磁性，而且缠绕的线圈越多，电流流过导线时电磁铁的磁性就越强。还有一点值得注意，无论导线有多长，电流都会在瞬间通过。请记住，人类就要启用一种无穷的力量，不久科学将创造电的奇迹，我们的生活也将为之改观。”
这些听众中间有一位著名的画家，叫塞缪尔·莫尔斯，被杰克逊医生的一席话深深打动，一个新奇的想法在他的大脑中产生；如果让电流沿导线传递信号，岂不是在瞬息之间就可以将消息传到了千里之外？这一想法的出现使他再也不能平静。在强烈的发明创造欲望的激励下，莫尔斯毅然放弃了绘画事业，投身于电通信的研究之中。他在写生簿上端端正正地写下了“电报”两个字，立志完成用电流传递信息的伟大使命。
这时的莫尔斯已经４０岁了，在绘画领域也取得了很大的成就，曾经为美国总统阿伯拉罕·林肯画过像，但他对电磁学却一无所知。人们常说“人过三十不学艺”，莫尔斯４０岁了还要改行，岂不是太冒险了？许多人都认为他疯了，但莫尔斯自己却不为所动。他开始从头学习电磁学知识，经过半年多的努力终于初步掌握了电磁学理论。于是他将自己的画室改成了实验室，开始夜以继日地进行电报机的实验。但实验进行得并不顺利，三年时间过去了，莫尔斯面对的仍然是一次又一次的失败。他的积蓄用光了，生活陷入了困境，只好又重新回到纽约大学艺术系任教，靠绘画来解决生计问题。尽管如此他
仍然毫不动摇地从事电报机的研制，他几乎把绘画挣来的每一分钱都用在购买电学工具和材料上了。
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功夫不负有心人，在度过了无数个不眠之夜后，一个全新的思想终于酝酿成熟，一条新路终于闯了出来。莫尔斯在日记中写道：“只要能让它不停地跑十英里，我就能让它跑遍全世界。骤然切断电流，就能够
产生电火花。电火花就是一种符号；没有电火花则是另一种符号；没有电火花的时间长短又是一种符号。这样，就有三种符号可以组合起来，代表数字与字母。它们的适当组合，就可以代表全部字母。这样，文字就能够由电线传送出去。其结果是我们就一定能够创造出可以在相隔遥远的两地迅速地互通信息的、可以记录的新机器！”
莫尔斯的上述思想体现在他自己编制的莫尔斯电码中。电码由“点”和“划”构成，所有英文字母都可以用“点”和“划”的组合表示出来。莫尔斯对“点”和“划”做了严格规定：以“点”的长度为基本单位，一个“划”占据三个“点”的长度，“点”与“划”之间间隔一个“点”的长度，字母与字母之间的间隔为三个点的长度。为了使编码尽量做到科学合理，他对报刊上的常用字作了大量统计，还向印刷工人请教，把最简单的电码组合分配给日常生活中使用频率最高的英文字母。如字母“ｅ”用“．”表示，字母“ｔ”用“—”表示，字母“ａ”用“．—”表示，而那些使用率较低的字母则用较复杂的组合表示。
尽管莫尔斯有了一个非常好的设想，但在具体设计中，仍有许多棘手的技术难题需要解决。这时候一
位精通机械技术的青年技术技师艾尔雷德·维尔向莫尔斯伸出了援助之手。在维尔的帮助下，莫尔斯终于实现了他的梦想，１８３７年第一台莫尔斯电报机研制成功。１８３８年莫尔斯在美国进行了专利注册。
为了使电报机投入实用，莫尔斯带着他的发明到了华盛顿，向国会提出申请，建议提供资金，架设实验电报线路。但是这项提案被目光短浅的议员们否定了。莫尔斯失望地离开了华盛顿，回到纽约时他的口袋中只有１元钱了，莫尔斯的生活又一次坠入了贫困的深渊。但他并没有放弃自己的追求，他一边靠卖画勉强糊口，一边又在不停地为自己的发明奔走呼吁。是金子终究会闪光的。１８４２年美国国会在科学界舆论的强大压力下，终于重新通过了莫尔斯的申请，为他提供３万美元，在华盛顿与巴尔的摩之间，架设４０英里长的实验性电报线路。这时的莫尔斯已经穷得连去华盛顿的火车票都买不起了，只好向他的学生借了５０美元，买了套新衣服，就匆匆赶往华盛顿去架设世界上第一条实用电报线路去了。
经过一年多的努力，电报线路竣工了。１８４４年５月２４日，这是一个具有历史意义的日子。在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯对应邀前来观看的科学家、政府官员和新闻界人士介绍了电报机的原理。然后，他亲自操作电报机向４０英里以外的巴尔的摩发出了第一份电报。在巴尔的摩的助手维尔立刻就收到了电码，将电码译成电文只有一句话：“上帝创造了何等的奇迹！”
尽管在莫尔斯之前人们也研制出了多种电报装置，但都缺乏足够的实用性，真正得到推广普及的还是莫尔斯电报机，所以说莫尔斯是电报发明史上的第一人。莫尔斯的发明揭开了人类通信史崭新的一页，通信从此进入了电子时代。莫尔斯也因为他的卓越贡献和百折不挠的奋斗精神得到了世界人民的尊重和敬仰。１８５８年欧洲许多国家为表彰莫尔斯的功绩联合给了莫尔斯一笔４０万法郎的巨额奖金。莫尔斯的家乡纽约市的人民也在市中央公园内为他树立了一座雕像。
电信的巨大作用在实践中不断地得到了证实，因此电报事业以突飞
猛进的速度向前发展。以美国为例，到１８６６年，电报公司已经拥有２２５０个分局，电报线路总长也达到了３１２万公里。欧洲也是如此，１８４５年法国建成了第一条电报线路，１８４６年奥地利、匈牙利和比利时也先后架设了电报线路。以后，欧洲各国相继发展了各自的电报事业，电报网逐渐贯穿了整个欧洲大陆。早期的电报业务以铁路的用量最大，但很快其他部门也认识到了电报可以给他们带来巨大的效益。商业用户可以通过电报很快地了解到外地交易市场的贸易情况；政府机构可以通过电报了解到其他国家和地区的政治、经济情报；普通民众可以通过电报了解到自己亲属朋友的状况。电报还有一个大的用户就是报社。英国路透通讯社的创始人朱利叶斯·路透就是一位对电报这种新型通信工具非常热心的使用者。他利用电报线路发送了大量政治、经济、科技等方面的新闻，他的通讯社也因为快速、准确的报道而享有盛誉。
传真机的历史
电报机只能对文字进行传递，当我们要传递语言无法写清的图纸相片或传递亲笔手迹时，电报机就无能为力了。这时候另一种通信设备就可以大显身手了，它就是传真机。
平时我们常在报纸上看到诸如“新华社传真照片”之类的文字，这表明照片是新华社驻外国或外地的记者在照好后，利用传真机发回来的。如果没有传真机只靠邮政运输的话，快则三五天，慢则半个月，那时候再刊载在报纸上新闻就成了“旧闻”。
传真机的历史并不晚于电报机。早在１８４３年，也就是莫尔斯的第一条电报线路还没有架好的年代，苏格兰电气工程师亚历山大·贝恩就发明了第一部传真机。贝恩的传真机是利用电磁激励摆锤进行扫描，摆锤顶端装有电刷，通过摆锤往返摆动，扫描出用金属写在发报台上的文字。接收时则使金属电刷在浸有淀粉溶液的纸上扫描，通过化学反应产生有的记录。１８４８年贝克韦尔进一步发展了贝恩的传真技术，他最突出的贡献就是发明了滚桶扫描技术，这一技术直到今天仍在应用。１８５７年法国人凯斯利在巴黎至里昂、巴黎至马赛之间进行了传真通信实验，实验的内容是相片的传送。
这以后的半个多世纪的时间里，传真技术一直没有什么大的进展。原因是一些关键器件，比如光电转换器件、信号放大器件尚未具备或很不完善。直到三极管、光电管、辉光管等被研制出来以后，传真机才真正走出了实验室，进入了实用阶段。１９２５年，美国电报电话公司的贝尔实验室采用真空管技术和光电管技术研制出了实用型的传真机，并且在第二年开办了横跨美洲大陆的有线相片传真业务。
贝尔实验室的传真机原理是这样的：发送端将发送的图像卷在传真机的滚筒上，滚筒一面旋转一面横向移动，光点在图像上逐行来回扫描，并覆盖整个画面，这样图像就被分解成了若干个连续的小点。光点照射在图像深浅不同的部位反射出强弱不同的光，反射光被光电管接收并转换成强弱不同的电信号，再经调制和放大发送到传输线路上。接收端则起着合成图像的作用。输入的信号经放大、解调后，加在辉光管上，再转换成强弱不同的光点。接收机上也有一个滚筒，滚筒的旋转与移动与