这其实是连续的三篇科普文，以技术为引，以历史为线，从最开始的有线通信技术聊到无线通信技术，再到如今集大成者的互联网。

三种通信技术并驾齐驱，今天是第一篇，说一说有线通信技术。

如果你没有兴趣，可以直接阅读文章末尾的总结。

1.巨人的肩膀

1.1.静电电报机

伟大的物理学家牛顿说过“如果说我看得更远的话，是因为我站在巨人的肩膀上”，在通信技术上，这句话也是通用的，有线通信技术的诞生也是依靠着前人的努力。

18世纪的时候，也就是我们的康乾盛世时期，欧洲科学家逐渐发现了电的各种特质。

虽然当时对电的研究还处于静电的阶段，但是已经有人开始设想使用电来传递信息了。

如果你忘了静电研究，那我就提一下。

摩擦生电：与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电是为正电，与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电为负电。

莱顿瓶：保存电荷的容器。呃，“莱顿瓶”是因为在荷兰莱顿这个地方发明的，不是发明人叫“莱顿”。

费城实验：和美国二战时期总统一个名字的科学家“富兰克林”放风筝研究雷电，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。

库仑扭秤：库伦发明扭秤测量静电力，从此静电研究工作从定性变为定量。

以上都是属于静电研究领域，这些内容可以跳过。

回到18世纪，也就是年的时候，一个叫做摩尔逊的人提出使用静电发送信息，他发明了一种用26根导线通电的机器。

这26根导线自然表示26个英文字母，发送信息的一方按文本顺序在电线一端加上静电，接收的一方在各个电线上接上小纸条，当纸条因为静电作用而升起的时候，就知道那些字母是传递来的信息了。

怎么样？感觉到先人的智慧了吗？

也就是这个时候法国因为使用灯光和旗语表示信息，诞生了“opticaltelegraph”一词，翻译中文就是“电报”。

但是，这种静电电报机并不实用，需要导线太多，而且传输距离有限，因此没有得到推广。

不过也有很多人认为这就是电报机的雏形。

1.2.电报机的能源

古代烽火台传递信息的能量来源是那些狼粪、柴火的热量；信鸽传递信息的能量来源是信鸽吃的碳水化合物。

同样，电报机要想持续发送信息，就需要源源不断的电能。

（1）莱顿瓶

上面提到过的莱顿瓶就是最早的供电来源。莱顿瓶是一种用以储存静电的装置，最先（年－年）在荷兰的莱顿使用。

作为原始形式的电容器，莱顿瓶曾被用来作为电学实验的供电来源，也是电学研究的重大基础。

（2）电池

年，一位物理学家把一块锌板和一块锡板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他根据这种现象制成了世界上第一个电池。

这个人叫“伏特”，就是我们中学物理里学电学时接触到的电压单位。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。

（3）法拉第电磁感应

年，距离第一次鸦片战争不到十年。

英国科学家法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动且有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关联，于是他建造了第一座发电机原型。

在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。

法拉第的发电机终于改变了一切，通过改变发电机线绕的方式和磁铁的位置，就可以获得交流电或直流电。

就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克西应用电磁感应原理制成永久磁铁手摇直流发电机。

它是世界上首台公开报导的直流发电机。

电力发展史暂时就说到这里，毕竟我们这里说的主要内容是通信历史。

不过，电力的发展是现代电子设备能够广泛使用的基石，因此也有必要了解以下。

至于以后的电力发展，关键词有西门子、爱迪生、尼古拉特斯拉等人。

2.有线电报

说完了那些“巨人”，我们就要聊聊那些“站在巨人肩膀上”的人了。

首先说电报，电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。

2.1.一位业余科学家

实用电报的发明人是美国的“塞缪尔摩尔斯”，我们经常在影视作品中看到的“摩尔斯电码”就是他发明的。下图就是他。

令人惊讶的是，他是一名科学爱好者，并不是电学方面的科学家，他的职业是画家，而且是美国一流画家，担任了16年的美国画家协会会长。

令人惊讶的是，他是一名科学爱好者，并不是电学方面的科学家。

其实，跨界当科学家的牛人有很多，比如我们上面说的“放风筝的富兰克林”。

关于“富兰克林”这一名字，大家可能会把他和二战时担任美国总统的“富兰克林”弄混。

“放风筝的富兰克林”全名是“本杰明富兰克林”，美国历史上惟一连任4届总统的“富兰克林”全名是“富兰克林罗斯福”。

不过，放风筝这位虽然没有担任过美国总统，但他是参与了美国建国的工作。

他是美国独立战争时重要的领导人之一，不仅参与起草美国《独立宣言》和宪法，还是宾夕法尼亚大学的创始人，同时还拥有英国皇家科学学会院士的头衔。

对了，美元最大面值上面的头像就是本杰明富兰克林。

再说说牛顿，他身上的标签不外乎物理学家、数学家、天文学家，其实他还担任了英国皇家铸币局27年的老大，直接把经济学里的“银本位”变成了“金本位”。

《大国崛起——英国篇》里面有关于牛顿对经济学中金本位带来的影响比较好的介绍。

除此之外，量子物理学家、诺贝尔奖获得者波尔是一个足球运动员，他可是属于丹麦国家足球队的。

诺贝尔经济学家得主西蒙一边数钱一边玩电脑，结果图灵奖就找上门来了。

我国的李四光，大家都知道他是地质学家，可是中国历史上第一首小提琴曲《行路难》就出自他的手笔。

离我们最近的可能是演员徐锦江，岭南画派国画大师关山月的徒弟。

咳咳，好像扯远了，回到本题。

回到年，摩尔斯旅欧学习途中遇见了波士顿的一位名叫“杰克逊”的医生，这哥们是位电学博士，又一位跨界的。

两人的交流让摩尔斯对电学在信息传递中产生的作用产生了浓厚的兴趣。

年，摩尔斯成功地研制出世界上第一台电磁式电报机。就是下面这张图片。

他利用自己设计的电码，也就是后人说的“摩尔斯电码”，可将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的地，再转换为原来的信息。

年，鸦片战争刚结束两年，摩尔斯在国会大厦联邦最高法院会议厅进行了“用摩尔斯电码”发出了人类历史上的第一份电报，从而实现了长途电报通信。

电报机的原理是电键接触的时间长短来表示两种形态的符号，点和划。

而摩尔斯电码就是以点、划符号组合而成，每一个码表示一个字母或一个数字。下图是摩尔斯电码。

发送电报主要利用电键拍发电报信号，按下电键就会连通电路，按键的时间短就表示点，按键的时间长（时间长度是点的三倍）就表示“划”，手抬起来不按电键就表示间隔。

收报则通过听声音的长短的办法来区分“点”、“划”，既可进行人工抄收，也可用纸条记录器把不同长短的符号记录下来。

比如字符“H”是四个点，字符“I”是两个点，那么“hi”就是四个点发送后再发送两个点。

2.2.SOS

聊到这里，就要说到我们的主题“SOS”了，“SOS”是国际救援信号。

对于很多人来说，“SOS”的印象来自于电影《泰坦尼克号》，后来就有人把“SOS”看成“SaveOurShip”的简写。

其实SOS是国际莫尔斯电码救难信号，并非任何单词的缩写，使用它仅是因为摩尔斯电码简单明了，易于发送和接收。

SOS在摩尔斯电码中就是“三点三划三点”的组合，大家可以查看上图对照一下。

真实的泰塔尼克号发生海难是在年，那一年清朝灭亡，民国成立。

距离马可尼发明无线电报已经过去23年，轮船已经使用无线电电报机，编码还是摩尔斯码。

泰坦尼克号之所以发生海难却没有被及时救援就是因为国际救援信号处于变革时期。

四年前，国际无线电报公约协会已经明确规定应用“SOS”作为海难求救信号，但它的前任“CQD”仍然有人使用。

泰坦尼克海难发生初期，泰塔尼克号船上电报员开始发出过时的“CQD”求救信号，直到整个船只都快没入大海才发出了“SOS”求救信号。

“SOS”除了使用在电报领域，日常生活也是可以应用的。比如按住手电筒开关发出“三短三长三短”的灯光、牙齿咬合发出“三短三长三短”的声音，这都可以作为求救信号。

电报最初用架空铁线传送，只能在陆地上使用。

年在英吉利海峡铺设了海底电缆，连接了法国和英国，但是只发了几份电报就中断了。

原来有位渔民把通信电缆打捞上来了，以为是某种稀少的海洋生物，还到处炫耀。

怎么这么像下面这条新闻？

年横渡大西洋的海底电缆铺设成功，实现了越洋电报通信。

后来，各大洲之间和沿海各地铺设了许多条海底电缆，构成了全球电报通信网。

3.有线电话

在业余科学家摩尔斯使用有线电报赚大钱的时候，无线电通信技术也在蓬勃发展，不过本文聊的是有线通信，无线通信会在下文唠叨。

3.1.又一位业余科学家

电报通讯渐渐地被广泛使用，通讯量大为增加，缺点也慢慢显露出来，电报机的原理是电键接触的时间长短来表示两种形态的符号，点和划。所以电流也只有两种形态，表示的信息量太少，而且是手工发送，时间也很慢。

严格来说，不是两种形态，因为还有编码内部的停顿和编码之间的停顿，这也是电报与计算机二进制的不同。

当时科学家们就致力于使一条电线可以有多种形态的电流，那么这些多种形态的电流是怎么样产生的呢，传递到对面又怎么转化为人类可以理解的信息呢？

年，另一位业余科学家登场了，亚历山大贝尔，他是语言学家，职业是教授聋哑人学习，嗯，他的确是教授，26岁就是波士顿大学教授了。

他想到“人的声音也是音，只是高度、大小不断地变化，而形成了语言。如果把高度、大小不断变化的音，变为电流再发送，当然是相当的困难，但也绝非不可能的事”。

省略他是如何成功制作出了电话，现在看来原理就是电磁感应。

话筒内有有个振动膜，你说话时声音是机械波会使振动膜震动，产生感应电流，根据声音的大小不同，振膜震动产生的振幅不同，因此产生的电流大小也不同。

这样，一条电线就可以同时传递多种形态的电流了。

接电话的听筒有一个绕有线圈的永久磁铁。对方传来的话音电流在通过线圈时产生一个磁场，吸引磁铁前面的薄铁片产生振动，发出声音。

一句话：用电流的强弱模拟声音大小的变化，从而用电流传送声音。

贝尔发明了世界上第一台电话机，并于年申请了发明专利。

两年后在相距公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得了成功。

关于贝尔是否真正是第一部电话的发明人，我就不评论了，我们的目的是顺着历史脉络理清楚有线通信的发展历史。

有兴趣的读者可以搜索一下“安东尼奥梅乌奇”和“伊莱沙格雷”这两个名字。

这个时候的电话自然是最原始的通话时代，没有拨号盘，打电话时一切都需要人工转接，这也就催生了一个新职业——接线员。

同时，电话的诞生对那些古老通信方式的从业者也产生了威胁，这就是技术带来的生产力变革。

3.2.贝尔实验室

说到贝尔，就不得不说一下由他建立的贝尔公司所衍生出来的贝尔实验室。

贝尔实验室是年成立的，但是年贝尔就去世了，所以并不是贝尔亲手打造的。

贝尔实验室的成就很多人都知道，硬件上的晶体管、软件上的C语言、C++语言、UNIX系统；天文领域的射电望远镜；通信领域通信卫星、数字交换机等。

年左右，“可视电话”这一概念曾在中国流行，其实这一技术早在年就被贝尔实验室实现了。

同样，当下很多技术并不是近期才发明的，“人工智能”最早是在年的达特茅斯会议上提出的。

“物联网”似乎是智能手机流行之后的新概念，其实早在年美国的SUN公司就开始开发一种基于消费类电子产品（手机、冰箱、面包机）的编程语言，用于使这些电子设备可以被用户远程操控，这个语言就是Java的前身。

想想就佩服，已经快到年了，28年前，SUN的科学家就预料到将来电子设备的智能化趋势。

也是这个SUN公司，在年首次提出的“网络就是计算机”的概念，也就是现在的“云计算”。

近年来，随着我们民营企业繁荣发展，它们也在努力打造“贝尔实验室”这一模式，试图将科学技术成果直接转化为生产力。

比如华为研究所、阿里巴巴达摩院、腾讯研究院、百度研究院等。

本文就要结束了，最后说一下近代影视剧中的电话是怎么来的，就是下面这张图。

这种电话叫做“旋转号盘电话机”，它可以发出直流拨号脉冲，电话拨盘每一个格就是一个脉冲，拨1就一个格，拨9就9个格，也就是能听到咔咔声9次。

它可以控制自动交换机动作，选择被叫用户，自动完成交换功能。这种电话的诞生标志着进入了第二代有限电话通信技术阶段。时间是年，清朝还在。

来段小插曲：过了8年，一位美国人发明了投币电话。不久，街头出现了电话亭。

由于拨号费时，卡盘回转不准易错号，脉冲接点易损坏，需要经常维护调整等，已逐渐被按键式电话机所取代，到20世纪60年代末期出现了按键式全电子电话机。

电话发展到这里，就已经基本定型了，以后的发展无非是电子元件的精细化。

4.总结

好了，到这里总结一下：年摩尔斯发明了有线电报；年贝尔发明了年，我们第一部电话出现在上海街头。

一些思想：

（1）干掉你的不一定是同行，有可能是跨界。

这句话的前提是学习，贝尔之所以能够发明电话除了他学习了2年的电学知识，他之前的职业——语言学家，才是他可以干掉对手的真正底蕴。

这也是你成为复合型人才的前提。

（2）技术带来生产力变革，你不改变，自有人革故鼎新。

电报机抛弃了人力送信，催生了电报员；电话抛弃了电报员，催生了接线员；手机抛弃了接线员，催生了人工服务台。

（3）欢迎可控的新技术。

所谓的新技术都是几十年前提出的概念，所以面对新技术，不要害怕它带来的生产变革。

那些发展几十年的新技术之所以在现在才爆发，正是因为技术发展是多学科的协同作用。

按照思维方式来说，技术发展也要考虑“系统思维”，客观事物是多方面相互联系、发展变化的有机整体。局部的进步即会带动整体的发展，也会受到整体的限制。

（4）“三短三长三短”表示求救信号。

摩尔斯密码里的SOS，日常生活也可以使用，但我希望你是接收方。