第十三讲 电报

1.沙普的视觉信号系统

电报的普及比电灯更早，只是电报并不需要非常多的电力资源，并没有直接促成整个电力工业的成熟。

电报不仅是电力革命的起始，同时也是信息革命的先声。电报的出现让人类首次把“信息”与“信使”剥离开来。在古代传统中，除了极少数的例外（如烽火台），一般而言，信息的传播就是信使的交通，信息的传播速度不多不少就是交通运输的速度。在古代环境中，“信息”的概念根本隐而不彰。

类似于能够脱离物质载体而即时传播的信息概念，与近代早期西方人对电现象和磁现象的发现有关。静电和磁力虽然在古希腊就已发现，但是在近代实验科学兴起之后，它们才成为学者和公众普遍关注的热门现象。因为它们体现出非接触的、即时的超距作用，给人们以遐想空间。例如在17世纪初，人们根据磁现象：设想出一种“同感针”，能够通过磁针远距离传递人的心意。

不过，“光”始终是即时传播信息的可靠方式，在古代，烽火系统能够以远超信使的速度飞快地传递简单讯号。在现代，望远镜的发明强化了光学传信的效率，一些发明家也着眼于此进行摄像。

例如胡克在1684年向英国王家学会汇报了一篇论文，题为“如何向远方快速地传递一个人的想法，就好像人们边写边寄送那样快”。他提出的设想很简单，就是用不同形状的纸板表示字母，在山顶上展示，让远处的人用望远镜看。同时期法国科学家也有类似的想法。

100年后，法国人沙普（Claude Chappe）把光学传信系统付诸实现。他取了希腊语“远距离——书写”这两个词，造出了“tele-graphy”一词，即我们现在熟悉的“电报”一词。所以第一个“电报”系统其实并没有电，而是沙普的视觉传信系统。

沙普的传信系统由一座座信号塔（图13.1）组成。至今欧洲许多地方还有“电报山”之类的地名，往往就是当时沙普树立信号塔的山丘。

沙普的叔叔是天文学家，他从小学习过天文学，熟悉望远镜的应用。

想到利用望远镜远距离传递讯息后，沙普与四个兄弟一起开发传信系统，最初名为tachygraph（速记），后改为telegraphy（远记）。最初的版本需要校准时钟后通讯，而成熟版本是一个巨大的机械装置（图13.2），装置由1根横杆连接2根支杆组成，横杆有横竖2种状态（或者加上斜向共4种状态），每根支杆有8个方向。

按沙普的设计，把机械臂调整到一个形态即为一个信号，共有2×7×7=98种形态，削减数个后共92种。由两个信号组成一个词，发信人和收信人可以在总共92页，每页92词的译码本中检索。

这种编码方式也可以每次传输一个字母或数字（图13.3），这种编码后来也发展为旗语（图13.4）系统，在铁路沿线和海军中普及。

沙普的信号系统在1791试验成功，1792年在巴黎和里尔之间的第一批通讯成功发送。

在法国大革命时期，信号塔曾被怀疑向敌人传递密信而被革命暴徒破坏，但随后在拿破仑的支持下，沙普系统迅速在法国全境普及，由政府专用，主要用于传递军事信息（但拿破仑本人利用电报发布过儿子诞生的信息）。

其他国家也有效仿，如瑞典（图13.5）和英国（图13.6）都采取了不同的百叶窗设计的视觉信号系统，效率不逊于沙普系统。

当然，与后来的电报相比，视觉信号系统的局限性也非常明显，它只能在晴朗的白天运行，夏天一般有6小时，冬天只有3小时。而且，尽管有轮班监视和核验体制，但在一座座信号塔之间接力传递过程中错误还是非常频繁、

根据1840年代的记录，法国的信号系统中大约64%的讯息能够在在当天送达，冬天时仅有33%。单个信号从巴黎到里尔（225公里）要1分多钟，一条完整的讯息包括上百个符号的话就需要56分钟。另外终端编码和解码需要15~30分钟。一条线路每天（晴朗的话）可以运送4~6封讯息。

值得思考的是，沙普的发明并没有太多新东西，机械装置的技术在古代就已经可能，而望远镜也已经流行了近两百年了，为什么直到18世纪末的法国，才把这种信号系统推广开来呢？或许这与法国大革命前后的文化背景有关系。

在政治上，新生的法兰西共和国打破了王权，亟需塑造新的凝聚力，而沙普本人就明确表示，他的发明是对那些认为法国太大了因而不适合共和国体制的人的有力回击。

在观念层面，王权的推翻意味着权威主义的瓦解，法国人迫切想要建立一种普世价值。在18世纪末，法国科学家们都急切呼吁制定新的、中立的秩序和标准，拉瓦锡推动《化学命名法》以便统一化学家的公共交流，法国科学院确立“米制”以统一度量衡。于是，用中立的符号对地方性语言的再编码，是一个大潮流。通过这种再编码或再抽象的过程，符号本身与其语音和意义相剥离，在中立的符号系统内部构建起新的秩序。而沙普的编码系统也体现了这种“再抽象”的趋势，信息与信使的分离，与符号与意义的分离交相呼应。

2.第一项以科学为基础的发明

除了沙普的视觉信号系统之外，电报的发明当然还有赖于“电”的发展。在某种意义上可以说，电报是“第一项以科学为基础的发明”。

我们说过，科学与技术的联合，在瓦特那里就初露端倪，但在瓦特身上，更多地还是一种歪打正着的间接启发的关系，而在电学的发展中，科学研究与技术发明真正密不可分地连接在了一起。

古希腊哲学家就发现了用毛皮摩擦琥珀后琥珀能吸引轻小物体的现象，不过他们认为这是一种“磁化”现象。在近代，吉尔伯特1600年的《论磁》标志着电学与磁学的兴起（图13.7），吉尔伯特仿造希腊文中琥珀（elektron）一词创造了“电”这个拉丁词（electricus）。他的思想很超前，但在现代人看来其实挺神棍的，他认为磁和电都是某种灵气的作用，磁体是生命的纯粹形式。他还是“磁疗”行业的祖师爷，他本人是个医生，推崇磁力能够活化身体、治愈疾病。在很长一段时间内，电与磁在上流社会中的普及方式，主要都在保健医疗和娱乐猎奇的方面。话说到了21世纪，磁化水、磁疗仪之类的虚构的保健概念仍然大行其道，也难怪17、18世纪的人们趋之若鹜了。

直接用毛皮摩擦琥珀来生电显然效率低下，直到“起电器”这样一种仪器的发展，才带动了电学研究的逐渐成熟。最早在1663年，盖里克（就是那位做马德堡半球实验的市长）设计了一种硫磺球起电器（图13.8）。其实就是把硫磺做成球体，可以用手摩擦然后用手柄抓握，然后举着去吸附轻小物体。

18世纪，起电器得到改进，用中空的玻璃球或玻璃筒取代硫磺球，并通过一个手摇的大轮盘来摩擦起点，生成的静电就积聚在玻璃球上（图13.9）。

在1745年，在荷兰的莱顿市诞生了最早的“电容器”，这就是所谓的莱顿瓶（Leyden jar），与上述旋转球起电器结合，可以更大量和更持久地储存由旋转球起电器产生的静电，并且可以通过多个莱顿瓶并联（图13.10），瞬间释放大量静电。

莱顿瓶一经发明很快就风靡全欧洲，大家争相用莱顿瓶来演示放电现象。最著名的一场表演是法国人电学家诺莱（Jean-Antoine Nollet）在1746年组织的，他在巴黎修道院门前调集了200名修道士，围成一个大圈，用铁丝连接起来，让充满电的莱顿瓶放电，然后观众们就看到几百个平时正儿八经的修道士一起惊声尖叫的恢弘场面。法国国王路易十五亲自出场观摩。

这些公众表演或许哗众取宠，但确实推动了电现象深入人心，理论家们争相探讨电的本质，实验家们则积极探索电的各种用途。

类似诺莱那样宏大的实验至少展示了电传播的瞬时性，用这种瞬时远距的放电现象来传输信息，就成为实验家们探索的方向。

1753年，有不知名的苏格兰作者提出用对应字母的26根导线传输信息，利用静电能吸起轻小物体的特性，让26根导线凑近26个木髓球，就可以从木髓球的跳动中读取信息了。

这种字母表静电电报在1774年被人实现了，据说在他自家的两个房间之间成功通信。

但利用静电来操作显然太过费力，充电需要摩擦半天，放电只能维持一瞬间。直到1800年伏打发明电堆（化学电池），使得静电研究终于有可能转向流电研究，

1820-1821年间，安培听说了奥斯特对电磁感应的发现后，设计出了根据电的磁效应来测定电流大小的电流计（图13.11）（类似的仪器其实之前也有人做出来过，但只有安培明确定义了这一仪器测量的是电流的量，电流的计量单位因而也被冠名为安培）。安培立即就想到利用电流计所指示的信息，可以形成在远距离建立通信。

1825年思特金（William Sturgeon）发明电磁铁（图13.12）。亨利（Joseph Henry）在1828年利用改进的电磁铁，铺设1英里的电线来传递信号（敲响钟声）。

1833年，数学家高斯和物理学家韦伯合作，研究电磁问题，发现高斯通量定律。随后他们在哥廷根天文台和物理学院之间（相距1.6公里）架设了一条电报。

1835美国人亨利发明了继电器（图13.13），以改善他在1831年设计的电报信号衰减问题。后来亨利的发明被摩尔斯利用。

我们看到，这一系列电学科学内理论或实验的新进展，总是与电报的发展相伴随，电学发现要么很快被别人用于电报设计，要么干脆是发现者本人同时在研发电报。科学与技术以前所未见的程度结合在了一起。

3.摩尔斯电码

就像沙普的编码表那样，电报也需要新的编码方式。用26根线对应26个字母这样的方式当然是太过笨拙了。

高斯就设计过一套“二进制”的编码方案，通过电的磁效应，可以远距离控制磁针的偏转方向，无非左、右两种偏转方向，再加上不偏转的状态作为停顿，组合起来就可以建立一套对应系统。比如“→”=a；“←“=e；”→→“=i；”→←“=o；”←→“=u；”←←“=b等等。用最多5次偏转就可以对应26个字母了。

我们熟悉的标准编码，是美国人摩尔斯发明的，通过短信号、长信号、间隔来对应字母与数字（图13.14）。

摩尔斯（Samuel Morse，1791 – 1872）年轻时是个画家，前文提到他曾为惠特尼画过肖像画（图11.3），也创作过一些艺术作品（图13.15），但反响一般。业余时间他也喜欢搞搞小发明，曾经尝试发明一种能复制任何雕像的机器（3D复印机？），成功地设计了一款水泵并卖给了消防队。

契机出现在1832年的远洋旅行期间。当时他乘坐游轮前往美国，整个航程需要6个星期。在没有无线电报的时代，游轮上几乎就是一个与世隔绝的空间，行程中几乎与外界断绝联系，乘客们只能靠与同船的其他绅士们闲聊来打发时间。

摩尔斯就和几位同行者聊起安培在电流方面的发现，一位路人问道：电流通过长距离的传输之后难道不会衰减吗？另一位乘客查尔斯·杰克逊宣称：电流不会衰减！摩尔斯听在耳中，记在心里。（后来杰克逊试图与摩尔斯争抢电报的优先权，认为摩尔斯窃取了他的创意。）

摩尔斯想到既然电的长距离传输不会减弱也不需要时间。那么用电传播信息一定是个好主意。

幸运的是，当时他正处于与世隔绝的环境中，没有机会去查阅资料，否则的话他应当很快意识到杰克逊误导了他。事实上电流（直流电）通过一定距离后会很快衰减，而用电传递信息这个主意也并不新颖，已经有了很多尝试，但同时这些尝试都遇到了电力衰减这个瓶颈，电报研发在继电器发明之前已经陷入困境。

在旅程的后半段，摩尔斯直接跳过了这些问题，以电流能够有效传输为前提，潜心思考在电报开发中不依赖任何实验设备的环节，也就是编码解码的环节。在漫长的航行中他终于形成了摩尔斯电码的雏形。

同样幸运的是，当摩尔斯抵达美国，开始落实电报开发时，没过几年就有了继电器的发明。摩尔斯通过亨利的朋友了解到亨利的继电器，从而解决了远距离输电的问题。摩尔斯的电报在美国流行起来。在1844年拍出第一封跨城电报（华盛顿到巴尔的摩），到1861年已经建成了贯穿美国东西海岸的电报网。

不过摩尔斯并非一枝独秀，在英国另有一位有力的竞争者。

1836年，英国解剖学实习生库克（William Cooke）在一次电学讲座中看到电报机模型，开始着手改良。在1837年取得专利，1838年就在两个火车站之间建立了商用线路，最后在1846成立了世界上第一家为普通公众提供服务的电报公司。

库克当然也需要解决长距离输电的问题，他拜访过法拉第但未能如愿建立合作，最后在惠斯通那里得到了支持。当时惠斯通自己也在研究电报，他与库克合作开办电报公司，不过在优先权方面曾出现分歧，最后还是妥协了——惠斯通成为第一作者，而库克获得更多经济利润。

库克和惠斯通的电报机（图13.16）以5个磁针表示信息，通过其中两个磁针的偏转，交叉指向20个字母中的一个，来传递信息（图13.17）。后来又发展出双针和单针的模式，在英国的铁路沿线推广，取得了商业上的成功，并逐步取代已有的视觉信号系统，一些电报线路直到1930年仍在使用。

库克在英国占据主流，摩尔斯在美国迅速扩张，其实在有线电报时代，更直观的库克模式并没有明显劣势，直到无线电报的应用中，摩尔斯电码的数字化优势体现出来，最终成为国际主流的标准。

1856英国成立大西洋电报公司，募集资金用于铺设越洋电线，1858年第一次铺设后成功发送电报，举世欢腾，但一个月后就坏了。到1866年重新接通。《泰晤士报》评价说：自从哥伦布发现新大陆以来，还没有一件成就，在扩大人类活动的范畴上，能与大西洋电报相比。

4.电报的影响

在电报商用初期，普通人的需求并不高，例如1845美国华盛顿向民众开放电报业务，每个字母收费0.25美分（同一时期，寄一封信的邮费大约25美分。），结果头三个月的营收不到200美元，远远不及运营成本，普通人的需求不高。

最早挖掘出对电报的需求的，是两个行业，新闻业和金融业。新闻报纸在19世纪流行起来，特别是在美国，1830年代兴起的“便士报”（图13.18）用低廉的价格把报纸推向普通大众，更新频繁的周报和日报也越来越多。但要在一个幅员辽阔的大陆上发行有时效性的新闻，如果靠邮递员来采编新闻和分发报纸，显然是难以让人满意的。1846年，《华盛顿联合报》首先尝试利用电报，很快就引发了电报业的爆炸式发展。

博彩业和股票交易所早已存在，而交易者迫切想要知道最新消息，以便抢占市场先机，因此交易所和投资人也是最早一批电报的忠实用户。甚至用信鸽传信正是在这个时期重新流行起来的，分秒必争的投资者利用信鸽来填补交易所到电报站之间的那段距离。

金融业也在这一时期进一步发展起来，著名的芝加哥商品交易所在1848年成立，随后在1864年推出的标准化期货合约开创了期货交易的先河。

在某种意义上，期货的思想与电报的精神相互呼应，期货的关键在于实物商品与票据记录相分离，而电报的特征在于媒介载体与符号编码相分离，在根本上其实都体现了实体与信息的剥离。

商品的抽象化或许促进了马克思所说的使用价值与交换价值相剥离的“商品拜物教”的流行，人们购买一件商品可以完全不考虑其应用语境，而只追求价格增值。马克思认为，照此趋势，人际关系将被物的关系取代，本质上变成符号的关系。而电报也恰好正在重塑“人际关系”，把生活世界与信息世界剥离开。电报带来的这种新的交流方式，似乎是互联网时代的先声。

信息世界，或者说数字世界或符号世界的独立，促成了某种新的灵魂观或心智观。欧洲的“招魂术”恰好伴随着电报的流行而流行起来，鼓吹招魂的“灵媒”拿电报以及稍后的无线电为例，说明灵魂在脱离肉体之后仍然存在，招魂者可以通过特殊的“解码”手段从无限的以太中读取逝者的信息。

即便在严肃的思想者那里，“符号”、“语言”、“思维”的关系也在悄然发生逆转。在传统上，人们理所当然地认为，语言是思维的表达，而符号是对语言的记录。但布尔在《思维的规律》一书中认为语言不仅是表达思维的媒介，而是思维的规律本身，而“记号和符号“则是所有语言的组成元素。于是，布尔认为可以通过符号与符号之间的数学关系，刻画思维的本质。布尔提出了最终影响计算机的发明的“逻辑代数”，但他的观点是前所未见的。“记号”不再是事物的外在标记，而成了事物的内在原则。这恐怕也奠基于电报所促成的符号世界的独立。