嵌入式系统开发笔记78：电话、电报发明给予我们的启示
一、來之不易的電話
在美國波士頓法院路109號門口釘著的一塊青銅牌子上寫著：“1875年6月2日，電話機在這里誕生。”世界上第一臺電話機，就是由出生于蘇格蘭愛丁堡的美國發明家亞歷山大·貝爾和他的助手沃特森在此時此地發明的。
“以往，人們只有大喊大叫才能讓百碼以外的人聽到。”百年以后，約翰·布魯克在《電話，第一個世紀》一書中說:“現在，我們一聲輕語都能讓世界各地的人聽到。”他描述的這番情景，也許在古代那些具有豐富想象力的、創作“順風耳”神話的作者也難以想象。
那么，“電話之父”貝爾怎么想到要發明電話呢？原來，此時的電報雖然風行全球，但是仍然有不能直接傳遞語言等缺點，所以對遠距離快速通信工具的改進，就引起了許多發明家的興趣。貝爾就是其中之一。
從貝爾的祖輩起，他的家庭就研究語言學，所以貝爾知道語言是聲波的振動。他曾研究過聾人用的一種“可視語言”。按照他的設想，可以在紙上復制出語言聲波的振動，以便聾人從波形曲線看出“話”來。但是，由于識別曲線很不容易，所以這一設想沒有實現。不過，他在實驗中卻偶然發現了一個有趣的現象：在電流導通和截止的時候，螺旋形的線圈發出了噪聲—好像發送莫爾斯電碼的“滴答”聲。
有心人貝爾當然不會放過這一奇怪的偶然現象：“在講話的時候，如能使電流的變化模擬出聲波的變化，那電流不就能傳送聲音了么？”他受此啟發，頭腦中出現了一個新穎大膽的設想。
“你只要多讀幾本《電學入門》之類的書，你的這個妄想就會自然消失！”當26歲的貝爾把這個設想告訴幾位電學專家的時候，其中一位就這么潑了冷水。還有人用輕蔑的口氣嘲笑他是“想讓導線說話的瘋子”。
然而，貝爾并沒有打退堂鼓—他堅信“神話是飛翔的現實”。1873年3月，他專程去華盛頓，把這個想法告訴當時德高望重的大電學家亨利，征求他的意見。“學吧！并且吸取別人的經驗。”亨利這樣鼓勵他。于是，貝爾回到波士頓之后就專心學習電學知識，并在當年夏天辭去波士頓大學語言學教授職務，正式實驗研究電話機。
1873年的一天，貝爾碰巧邂逅了18歲的年輕電氣技師沃特森。沃特森對貝爾的理想終將實現堅信不疑，表示一定全力相助，這對貝爾的鼓勵很大。他倆一見如故之后，成了終身的戰友。
一年多過去了，電話機仍然沒有完全成功。但是，他倆已經在1874年夏天感悟到振動膜片是電話機的關鍵部件。
?? ? ??夜幕又降臨了，貝爾又在鎖眉沉思。這時貝爾突然聽到沃特森在叫他：“先生！您聽！”貝爾轉過頭去，困惑不解地望著助手。這時沃特森用手指著窗外，神色驚喜地說：“先生，您聽！”貝爾這才聽到隱隱約約地從遠處傳來了叮叮當當的吉他聲—像山泉般在夜空里蕩漾。貝爾凝聽著、凝聽著……
“有啦！有啦！沃特森，你真行！”突然，貝爾豁然頓悟，連聲說。
原來，他倆的送話器和受話器靈敏度都很低，所以聲音極其微弱，很難辨別—當時沒有現在的電子放大設備。吉他的共鳴，啟發了這兩個聰明的年輕人。他們馬上設計草圖，動手試制，終于發明了電話。
“沃特森先生，快來呀！我需要你！”這是他倆通話的第一個內容。原來，在操作的時候，貝爾不小心把硫酸濺到腿上。由于疼痛，他就情不自禁地對著話筒向隔壁房間的沃特森求救。沒有想到，貝爾的求救聲竟成了人類第一次通電話的內容。沃特森聽到貝爾的聲音之后，立即回話：“貝爾，我聽見了！聽見了！”這時兩人欣喜若狂，互相大喊對方。
1876年2月14日，貝爾為他發明的電話機申請了專利。同年3月6日（另說3日或7日），這個編號為174465的專利獲得批準。
二、專利之爭與5絲米的距離
但是，就在貝爾申請這項發明專利后，德國理科教師、發明家約翰·菲利普·萊斯卻向美國最高法院控訴貝爾，說電話機的發明權應歸他所有—在1859～1860年，他就能把聲音傳到100米遠，并且于1861年秋在法蘭克福物理協會以及1864年在吉森召開的自然科學研究者工作大會上展出過他的“電話裝置”。
法院的調查表明，萊斯的確在貝爾之前已經研制成功了“電話裝置”。但是，它只能進行單向傳送，不能雙方相互交談。因此，法院斷定它還不能稱之為電話機。
貝爾卻對自己的發明直言不諱，說他曾經參考過萊斯的實驗裝置。但是，貝爾發現了萊斯裝置中的不足，將萊斯裝置中所有的間歇電流改變為連續的直流電，從而解決了話聲短促多變的問題。接著，他比萊斯更加細心，把萊斯裝置上的一顆螺絲釘往前擰了半圈—僅僅5絲米（約0.5毫米）的距離，于是聲音就能夠相互傳遞了。
最后，法院判決的結果是萊斯敗訴，電話機的發明權歸屬貝爾。
僅僅5絲米的距離，就讓萊斯與一項影響深遠的偉大發明擦肩而過，并使貝爾在一群發明家中成了唯一的電話之父。
電話發明以后的發展道路并不平坦。例如，美國東方聯合電報公司花10萬美元買了他的發明權卻不買他的電話機。又如，電話走進英國的道路也非坦途。英國郵政管理局總工程師普利斯曾認為：“它不會在英國流行，因為倫敦有足夠多的小郵差。”
可喜的是，貝爾并沒有因為受挫而放棄努力。1876年6月25日，貝爾在費城的世界博覽會上演示他的電話。他還在次年7月9日成立了自己的公司—今天的美國電話電報公司（AT&T Inc.）即貝爾公司的前身……
三、電話的發展勢不可擋
1877年4月4日，小查理·威廉姆斯在薩默維爾市的居所和波士頓的辦公室之間架設了電話線。這是歷史上第一部私人電話。同年，第一份用電話發出的新聞稿被發送到波士頓的《世界報》—標志著電話被公眾采用。
1877年5月17日，波士頓防盜公司經理埃德溫·荷馬斯開通了歷史上首家電話系統，總臺與使用報警裝置的5家辦公室相聯。這一年，愛迪生針對貝爾電話機送話器靈敏度低的缺陷，發明了炭精送話器。
1889年，美國棺材店老板阿爾蒙·斯特羅格發明了（旋轉）撥號盤式電話，完成了從人工轉接到自動接通的飛躍。1892年，美國用他的發明建立了世界上第一座自動電話站。
1906年，美國發明家德福雷斯特發明了電子三極管，這一發明消除了電話通信對距離的限制。例如，1915年美國東西海岸之間就建立了長達5400千米的電話通信。
1951年，貝爾實驗室發明了長途電話直撥號技術。
1963年，貝爾實驗室研制成功可視電話機即電視電話機。
1964年，貝爾實驗室發明了實用的按鍵式電話，加快了“打電話”的速度。從此，撥號盤式電話機逐漸被按鍵式電話機所取代。
1969年，貝爾實驗室又開發出電話接駁座席系統，以替代傳統的塞繩交換臺，使電話員的許多工作實現自動化。同時，更先進的程控電話交換機也走向千家萬戶，并使用至今。
1992年，貝爾實驗室開發出裝在普通電話線上的全自動彩色可視電話機。
美國學者亨利·哈特在他所著的《歷史上最有影響的100人》一書中，把發明電話的貝爾排在第44位的高位，并認為：“具有如此廣泛的用途、對日常生活有如此巨大影響的發明（電話）是絕無僅有的。”
1973年4月3日，被稱為“移動電話之父”的美國發明家馬丁·勞倫斯·庫帕發明了“甩掉尾巴的電話”—手機。10年以后，手機投入市場。
顯然，手機的誕生還得益于無線電、GPS和可以反復充電的高能電池等的發明。
四、無線電報的發明
我們看諜戰片時，常常看到我地下工作者們在一個小方盒子上面有規律地摁圓按鈕，“滴滴，滴，滴滴滴……”，那就是他們在秘密給中央發電報匯報重要情報。電報是電磁波的最早的應用之一，在無線電波、衛星電視、WiFi和3G等電磁波充斥人們生活環境的今天，你也許想象不到當年人們對擁有“千里眼”和“順風耳”的渴望。
在19世紀中葉還是一個“通訊基本靠吼”的時代，也許飛鴿傳書和快馬加急還是當時最快的通訊方式之一。當麥克斯韋預言的電磁波最終被赫茲的實驗所證實時，人們對電磁波的應用同樣充滿了期待。1894年，意大利的一名年僅20歲的年青人伽利爾摩·馬可尼注意到了赫茲的實驗，他敏銳地意識到電磁波的傳輸不需要實際的線路，直接在空中就可以傳播，因此電磁波可能具有更遠的傳播距離。一年后，馬可尼制作了一個可以發射無線電波的機器，具有商業頭腦的他緊接著申請了發明專利并注冊了公司。1899年，馬可尼用他的儀器證明了電磁波確實可以遠距離傳輸——在英吉利海峽的彼岸接收到了他發射的電磁波信號！神奇的無線電波傳輸距離的記錄還在不斷地被馬可尼刷新，1901年，馬可尼再次將無線電信息成功地穿越大西洋（從英國到加拿大），1910年則從愛爾蘭傳到了阿根廷！
五、無線電報的歷程
1874年生于意大利的博洛尼亞市，少年時的馬可尼幾乎沒有在正規的學校讀過書,但他經常在父親的私人圖書館中博覽群書.母親在閣樓上騰出一個房間給他做實驗室,還說服了一位大學物理教授給馬可尼做指導.這位教授是馬可尼的啟蒙教師,他不但允許馬可尼使用學校的實驗室,還準許他將實驗儀器借回家中,又同意他借閱學校圖書館的圖書.馬可尼借此機會,一口氣將圖書館內所有關于電磁學的書籍閱讀完畢,還做了大量的電磁學實驗. 馬可尼先后在波倫那、佛羅倫薩（Florence）和里窩那（Leghorn）接受私人教育。在少年時期，他就對物理和電學有著很濃厚的興趣，讀過麥克斯韋、赫茲、里希（Righi）、洛奇等人的著作。
1895年馬可尼在他父親的蓬切西奧（Pontecchio）莊園開始了他的實驗室實驗。在這里他成功地把無線電信號發送到了1.5英里（2.4km）的距離，他成了世界上第一臺實用的無線電報系統的發明者。
1896年，馬可尼回到他母親的故鄉英國。他在英國不僅得到了無線電通信發明專利，而且受到學術界的高度重視。
1897年5月18日,馬可尼進行橫跨布里斯托爾（Bristol）海峽的無線電通信取得成功，通信距離為14公里。 1897年，馬可尼在倫敦設立了馬可尼無線電報通訊有限公司, 從事無線電報的研發工作。但是由于人們對無線電報的懷疑，該公司舉步艱難。該公司于1900年成為馬可尼無線電報有限公司。
1899年3月28日，意大利物理學家G.馬可尼在英國南福蘭角建立了一個無線電報站，用來與法國維姆勒之間的通信，兩地距離為31英里，實現了英國與歐洲大陸的無線電通信。同年，馬可尼將他的無線電器件裝備了幾艘軍艦。與同一時期在俄國受到冷遇的波波夫相比，馬可尼要幸運得多，他得到了英國郵政部的全力支持。
1899年11月22日，以新澤西協會組成了美國第一個無線電通信公司：美國馬可尼無線電電報公司。
1900年10月，他在英國普耳杜建立一座大功率發射臺，采用10千瓦的音響火花式電報發射機。
1901年12月，馬可尼在加拿大紐芬蘭市的圣約翰斯港通過風箏牽引的天線，成功地接收到普耳杜電臺發來的電報。完成了自英國到加拿大，橫越大西洋的無線電通信實驗，并取得圓滿成功。馬可尼的成功在世界各地引起巨大的轟動，推動無線電通信走向了全面實用的階段。
1909年與卡爾·布勞恩共同獲得1909年度諾貝爾物理學獎。
1916年起，馬可尼開始使用可以更有效地傳輸輻射能的短波無線電波，到1929年，一個世界性的通訊網形成了。
1920年6月15日，馬可尼公司在英國舉辦了一次“無線電---電話”音樂會，音樂會的樂聲通過無線電波傳遍英國本土，以及巴黎、意大利和希臘，為那里的無線電接收機所接收。同年，蘇聯、德國、美國也進行了首次無線電廣播。
由于馬可尼發明了無線電報裝置，實現了人類史上第一次遠距離無線電通信，為此，他在1909年榮獲諾貝爾物理學獎，與波波夫同被人們譽為“無線電之父”。
六、電話、電報發明給我們的啟示
啟示一，“素質決定人生”（例如前述貝爾對語言學、電學等的研究，嘲諷面前的堅持），“細節決定成敗”（例如前述“5絲米”的故事），所以要成就事業者必須“練好劍術”。那些渴求成功，但“在下雨的周日下午不知道該干些什么”的人，永遠不會成功。
啟示二，與其他許多發明類似，電話誕生是遲早的事，是時代造就了貝爾這樣的“英雄”。2002年6月15日，美國國會通過269號決議，確認出生在意大利的安東尼奧·梅烏奇為電話的發明人，而加拿大國會則在6天之后的21日通過決議，重申貝爾是電話的發明者。此外，鮮為人知的是，還有一位幾乎與貝爾同時發明類似裝置的美國發明家以利沙·格雷—他的專利申請與貝爾同一天到達專利局，僅晚了一個多小時……這些事實說明，電話是人類追求“順風耳”幻想的必然結果，遲早會誕生在某個“英雄”手中。于是，作為“弄潮兒”的我們，應該不失時機地抓住“新時代”那些“按需發明”的機遇，才能走在世界的前列，否則就會晚“一個多小時”。
啟示三，雖然專利制度的確“給天才的創造力火焰添加了利益的柴薪”，但不可否認的是，還有不少專利都靜靜地躺在專利局而沒能成為“生產力”，所以把專利“盤活”，需要眼光、魄力、資金等條件。因此，正確對待新發明那樣的新生事物而不是把它扼殺在搖籃之中，就是一個必須認真研究的永恒課題。
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總結
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