从地磁测量中长出的通信实验
1833年,卡尔·弗里德里希·高斯和威廉·韦伯在哥廷根建立了一条实验电报连接。高斯的工作地点是城外的天文台,韦伯在市内的物理研究场所工作。两人共同研究地磁,已经在改进磁针、线圈以及精密读数方法,长距离信号试验便借助这些科学仪器展开。
当时的问题十分具体:怎样使一种可控制的电流变化,在另一个房间、另一座建筑中留下明确可读的效果?磁测量积累的灵敏仪器为接收端提供了基础。电报又给远处分工的研究者增加一种联系方式;它的起点是一条连接研究地点的线路,而不是已经具备收费、转报和全国网络的电报局。
导线穿过哥廷根的屋顶
线路从市中心帕彭迪克街一带的物理研究场所出发,跨过屋顶和约翰教堂塔楼,经产科医院一带通往天文台,路程超过一公里。1833年6月13日,高斯写信给亚历山大·冯·洪堡,报告连接已经建立,并特别归功于韦伯架设导线时的耐心。
信中说,导线在部分完工或全部完工后曾反复断裂,既有意外,也有人为损坏;较细铜线随后换成较结实的铁线。因此,电报实验包含了真实的城市工程问题:导线要跨越不同建筑,承受天气与拉力,还要在日常活动中保持连续。仪器在桌上有响应,不代表线路在城中就能一直工作。
参考:[2]
让电流方向成为可观察的动作
早期试验使用伏打电池供电,通过换向装置改变电流方向。接收端把多匝线圈与悬挂的磁体结合起来;电流经过线圈,磁体便向不同方向偏转。磁体上的小镜子随之转动,观察者用望远镜和标尺读取细微变化。这种安排把磁测量装置改造成了信号接收器。
发送端后来改用电磁感应:让线圈与磁体发生相对运动,产生短促电流。这个改进有1835年的书信记录,不能把后来展览中的完整装置直接当作1833年开通时的原样。接收磁体起初会来回摆动,后续抑制摆动的改进有助于分开相邻信号。线路传来得快,读数装置恢复得慢,仍会限制实际发送速度。
左右偏转如何变成文字
可见的偏转还不等于文字。高斯保存下来的《电报字母表》,把左右两类信号的不同组合分配给字母,使两端可以遵循同一规则记录和解释。发送人依次操作,接收人记下偏转次序,再按表还原。两种状态足以组合出许多字符,关键在于双方对顺序和分组有共同约定。
1833年11月20日,高斯致奥尔伯斯的信已报告成功传送完整单词和短句。他看重的是发送人和接收人都能留在各自室内,信号不必依赖两地直接目视,也不必等待白天。这封信把实际完成的短距离实验,与他设想的哥廷根至汉诺威、汉诺威至不来梅的更远通信区分开来。
高斯致奥尔伯斯的信中还描述,按节奏改变电流可让另一端磁针摆幅增大,甚至敲响铃铛;高斯更重视用眼睛精确观察针的运动。这个细节表明,当时人们正在比较不同的信号显示方式,而不是使用一种已经定型的自动收报机。
实验连接与科学网络
高斯和韦伯后来组织跨地区地磁观测,把各站结果汇集到哥廷根分析。仪器的一致性、观测时间和结果整理,都是这种合作能否比较数据的条件。城市中的电报连接与更广阔的地磁研究属于同一个测量环境,但国际观测站并没有因此立即被电线串成通信网,观测资料的组织与电报线路的扩展仍是不同工作。
哥廷根装置证明,发送器、导线、灵敏接收器和约定编码能够共同传递文字。它随后经历改造和展示,社会化运营则需要另行解决线路投资、接线维护和操作标准等问题。1833年应被记作实验连接建立的年份;后来的技术改进、出版介绍和商业电报推广,各有自己的时间进程。