书城科普人类发明之谜
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第6章 千里音信一线通——电话

现代社会中,人们的生活越来越繁忙紧张,电话这种现代化的通讯方式为人们节省了大量的时间。那你知道电话是谁发明的吗?

1876年,世界上第一台电话机问世。从此,人类通讯史揭开了新的一页。这台电话机的发明者是一个苏格兰青年,名叫亚历山大·贝尔(1847~1922)。

1847年3月3日,贝尔出生在英国的苏格兰的爱丁堡。他的父亲和祖父都是著名的语言学家。他们在聋哑人中间工作过很多年,对人体发声器官的构造、功能和人的听觉特点都有深入的研究。贝尔的父亲还创造出一套借助手势、口型来表达思想感情的“哑语”,给聋哑人带来了很大的方便。贝尔就生活在这样的环境里,从小就对语言的传递产生了浓厚的兴趣。这为他后来发明电话打下了良好的基础。

1864年,贝尔17岁时进了苏格兰的爱丁堡大学,这所大学是英国北部的重要学府,在爱丁堡大学,贝尔选择了语音学作为自己的专业,他系统地分析和研究了人的语言、人的发声机理和声波振动原理之类的专门知识。1867年,贝尔20岁从爱丁堡大学毕业;接着他进了伦敦大学,仍攻读语音学。此时,贝尔的两个兄弟因肺病相继死掉,那时肺病正在英国流行,像瘟疫一样可怕。贝尔的父亲心有余悸,决定远离故乡。1869年,年仅22岁的贝尔就接受聘请,当了美国波士顿大学的语音学教授。这时,贝尔父子俩经常被邀请到各地去讲演。另外,他们还开办了一所聋哑学校,一边教聋哑人,一边研究试验助听器。

贝尔后来定居美国,那里莫尔斯发明的电报已广泛应用,成了一种新兴的通信工具。贝尔在一次偶然的实验中,发现了一个有趣的现象。按照他的设想,是在纸上复制出声音波的震动,好让聋哑人从波形曲线中看出“话”来,由于识别曲线很不容易,设计没有实现。可是他却由此有了意外的收获:当电流接通和断开时,螺旋线圈会发出噪声,和电报机发送莫尔斯电码发出的“滴答”声相似。于是,贝尔萌发一个奇特的设想:在讲话时,如果我能使电流的变化模拟声波的变化,那么用电传话不就可能实现了吗?这一设想成了以后贝尔设计电话的理论基础。

一天,贝尔喜滋滋地把自己的想法告诉了几位电学家。不料这几位电学家反应冷淡,耸耸肩膀,付诸一笑,贝尔是一个虚心的人,他去求教别的科学家,他得到了电学大师沃森的帮助。1875年3月,贝尔专程到了华盛顿,请教著名电学家约瑟夫·享利。这位73岁的老人热情地接待了远道来访的贝尔。贝尔先向享利讲述了自己的发现和用电传话的设想。表我的设想。享利鼓励贝尔自己去发明制造这种装置。

贝尔回到波士顿后,遵照享利的指示,像莫尔斯当年一样,专心致志读起电学来。年仅26岁的贝尔,精力充沛,刻苦用功,他很快就掌握了电学和声学两门知识,为发明电话奠定了坚实的基础。一天,他在朋友家里偶然看到了莱斯发明的电话机,使他很吃惊,并立即吸引了他,于是贝尔聘请了一位熟悉电气知识的助手沃森,协助他研制电话机。那么,莱斯发明的是怎样的一种电话机呢?

原来,在贝尔之前,莱斯发明了世界上第一台应用“伽尔伐尼音乐”原理的电话机。19世纪40年代,以发现“动物电”而出名的伽尔伐尼的名字几乎与当时与电有关的事物联系在一起。1860年,在德国腓特烈学院任教的莱斯研制成了世界上首台应用“伽尔伐尼音乐”原理的电话机。其设计原理是这样的:首先将啤酒瓶的底部去掉,在啤酒瓶的细瓶口上镶上一张薄膜(很薄的动物皮),在膜上粘贴一条铂丝。这样一来,当对着啤酒瓶底口讲话时,啤酒瓶细口上的膜即受到振动,这时膜上的铂丝也随之振动,振动着的铂丝像电键似的,将电磁铁线圈的电流快速交替地接通和切断,使电磁铁发出“伽尔伐尼音乐”由于这种声音很微弱,莱斯就把电磁铁放在小提琴的腔体上。由于腔体的共鸣作用,把“伽尔伐尼音乐”的声音放大了。后来莱斯又将自己的电话机做了改进,在送话器上以耳形木板代替啤酒瓶,在受话器上以共鸣箱代替了小提琴。1861年,莱斯公布了他改良后的电话机,并将其称为“telephone”。然而,莱斯的电话机并不太出名,他在1873年,默默地去世了。莱斯逝世三年后,在1876年,美国人亚历山大·贝尔发明了另一种电话机,这就是现在所用的普通电话机。在贝尔近郊公寓的一间灰尘满地,拥挤闷热的小屋,成了贝尔和其助手沃森的实验室和卧室。正是在这个小屋里,他们经历了无数次的挫折和失败,最终取得了成功。1875年6月2日傍晚,他们流着汗在搞电话实验,为了防止外面的杂音传到屋内,他们把门关得紧紧的,他的助手在另一间屋子里,沃森手拿受话机放在耳边,贝尔在研究室里叫他的名字。开始,这声音微弱不清,但是,渐渐地响亮了起来。这是多么美妙的声音啊!接着他们乘胜直追,又连续干了208天,终于制成了第一套传话器和话筒。当时贝尔才29岁,沃森22岁。贝尔研制的电话机,是用导线绕在软铁棒上做成电磁铁,然后在电磁铁上放置一薄铁片做成送话器。如果对着薄铁片发声,薄铁片就会在声波的作用下产生振动,振动的薄铁片将对电磁铁产生磁感应。于是在电磁铁圈感生出电流,并通过导线流过受话方(讲话的对方)的受话器电磁铁线圈,于是受话器的电磁铁即产生磁力,去吸引盖在电磁铁上的薄铁片,使其振动发声。这样一来,在受话器方面就听到了与送话器方面发送的同样声音。

1876年3月,贝尔获得了电话机的发明专利权,同时获得了波士顿大学赠与他的理学博士学位。几个月后,贝尔和沃森赶到费城,去参加美国建国100周年纪念博览会。二人在博览会上表演了电话通信,放在展览会最引人注目的地方,成了重点展品,参观的人络绎不绝,大加称赞。可是,人们并没有认识到其重要性。贝尔深感到,要推广电话,不但要提高机器的性能,而且还要进行广泛的宣传。,贝尔和沃森回到了波士顿,再次对电话做了改进,并且利用各种场合宣传电话的原理和应用前景。

1877年,贝尔成立了电话公司,开始生产电话机。第一份用电话发出的新闻电信稿被发送到波士顿的《世界报》。1878年,贝尔和沃森在波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验,两地相距300公里。这次取得了成功。但是,早期的贝尔电话存在一个缺点,这就是送话器中电流很小,通过电话线的电阻,很快使电流减为零,使电话不起作用,相隔距离较远时,声音无法传送。这个时候,爱迪生也被新出现的电话机所吸引,从而投身于电话机的改良工作。1878年爱迪生研制成功了新电话机,他改良的送话器,性能优越。其改良后的送话器是这样的:把炭粒的电阻随音波的变化而变化。这样一来,流经炭粒盒的电流亦随音波的变化而变化,变化的电流经导线送到受话器,就把声频信号传送了过去。因其性能良好,明智的贝尔公司立即买下了爱迪生送话器专利,用爱迪生送话器和贝尔受话器组装出性能优良的电话机,在市场上销售。贝尔公司雄心勃勃,一方面进行开发研究,一方面及时把别人新发明的专利购买过来。因而两次战胜了竞争对手威斯坦·龙尼奥公司,成为美国最大的电话公司。1880年,美国已拥有48000多部电话,1910年,在北美已拥有700万部电话机。100年后的今天,全世界已有3亿部电话机在工作。

贝尔的成就是伟大的。他的电话和电机、电灯,成了电力技术的三大发明,将人类社会带入了电气化时代。1922年8月2日,贝尔逝世,终年75岁。贝尔的电话机早已进入了博物馆,但是,人们永远不会忘记这位发明电话的伟大发明家。是他,把人带到了通讯如此便捷,如此美妙的世界里。真是千里音信一线通。