一口气搞懂莫尔斯电码
路平2019-05-25 10:16
今年是世界上第一封电报诞生175周年。1844年5月24日，萨缪尔·莫尔斯试验成功世界上第一份电报。不要看这只是一份普普通通的电报，它更重要的意义在于：为人类开启“信息时代”的大门。
莫尔斯其实是个画家
在电报发明之前，长距离通信一直以来对人类来说都是十分艰难的事情，最早有狼烟，驿站，驿道，信号塔等办法，但是无论哪种办法都很难实现长距离实时的通信。
后来，法拉第发现了电和磁是可以相互转化，人们就开始思考是不是可以利用“电”来传递信号呢？
于是，许多人开始投身于用电来传递信号的事业当中，在这些人当中，真正实现用“电”来传递信号并且大规模商用的人就是莫尔斯。
他出生于1791年，是美国“地理学之父”迦地大·莫尔斯的长子。因为莫尔斯电码实在太有名气，让很多人以为莫尔斯是一个发明家。实际上，他的职业是一位画家，而且是在美国历史上都数得上名次的伟大画家，尤其擅长肖像画。
1825年，莫尔斯作为一位年轻有为的肖像画家，他接到了人生当中至关重要的一个大订单，当时纽约市委托他为拉斐特画一幅肖像画，而拉斐特则是一名战斗英雄。
只是忙于工作的莫尔斯没有想到，在当年的2月7日，他的妻子卢克丽霞突然病重，父亲差人用快马送来的一封信，信上写着：
你亲爱的妻子正在生病疗养。
他收到信时已经是2月10日，他不知道，此时他的妻子已经去世了。
到了2月11号，他又收到了父亲差人用快马送来的一封信，信上写着：
你亲爱的妻子突然猝死，请快点回来。
于是，莫尔斯立马往家里赶。可当他赶到家时，已经是第二周了，他的妻子都已经下葬了。
这件事情对莫尔斯的打击很大，他发现自己之所以没能见到妻子的最后一面，原因就在于通信太慢了。都18世纪了，信息还没有一匹马跑得快。所以，他开始试图找到一种可以远距离快速通信的方法。
长距离通信
1832年，摩尔斯41岁。在过去的几年时光里，他陆续在意大利、瑞士和法国学习绘画，此时他乘坐横跨大西洋的船“萨利号”，准备从欧洲返回美国。他打算回美国后开个展览。而几年前妻子的病故，他似乎已经忘得一干二净，此时的他正热衷于自己的绘画事业。
在返程的途中，他和一位来自波士顿的查尔斯·杰克逊博士聊得很是投机。
一开始两个人大谈哲学，后来也不知道是什么原因，他们开始聊起了电磁学。而这位博士在电磁学领域简直就是顶尖的专家，给他解释了：
电的传播速度是多少？电可以传播多远？甚至自己还随身带着电磁铁和一些电学的元器件。尤其是当这位博士讲到电可以通过任意长度的电路实时传播时，莫尔斯听呆了。
他就开始寻思：如果电流的出现可以在电路的任意位置上被检测出来，那么信息不就可以通过电流实时传递到任何地点。
于是，他开始计划发明一台可以通过电流传递信息的电报机。不过，发明电报对于画家莫尔斯真的不是一般难，他经历了很多挫折，并且还缺少资金。
长距离通信的上千年发展史告诉我们，要解决长距离的通信的两个核心问题是：
信息的编码长距离的传输之前无论是驿站，驿道，信号塔都没有能够很好地解决这两个问题。而莫尔斯发明的电报之所以可以流行起来，正是在于他解决了这两个问题，那他是如何解决的呢？
我们先来说他如何解决“信息的编码”。
他当时想到的是用敲键来进行编码，这就好比打鼓一样，只不过是打电磁鼓，通过这种方式就可以让电报线路以电脉冲的形式传播了。而他手上现成的技术只有最简单的电脉冲，也就是通过开关电路造成电流的通断。
一开始他是没想到要用编码的。但无奈手头上就只有“开”和“关”这样的组合。想要表示丰富的语言，最早想到的是，发送一个数字，用点击和停顿来区别。
比如：“·· ···· ····”表示244，然后每个英语单词都对应着一个数字，在接收和发送两段都准备一本词典，他甚至都开始做编码词典，并消耗了大量的时间。
为此，莫尔斯的助手阿尔弗雷德·韦尔（Alfred Vail）还研发出了一种杠杆电键。
也就是我们常常在二战片里面看到的用来发电码的按键。这个杠杆电键就可以用来实现“开”和“关”的操作，也就是电脉冲的传播。
就在大功告成时，他突然明白一件事情，电报传输成本很高。也就是说，每一次“开”和“关”都是钱，而且电线还很昂贵。而现在这样的编码系统实在是效率太低了，因为十分复杂，所以电报员就需要每一次都进行查表，这无形中又提高了人力成本。为了能提高效率，他又开始陷入思考。
最终，莫尔斯和他的助手开始思考是不是可以对字母直接进行编码，他们想到了：
点信号“·”：开关短时间闭合，听起来更像是短音的“滴”长信号“-”：开关长时间闭合，听起来更像是长音的“嗒”他们用“·”和“-”对字母进行编码。
原始的摩尔斯电报系统为了能够提高效率，他们甚至考虑到高频词用少一点符号来编码。为了确定英文字母在使用中的出现频次，阿尔弗雷德·韦尔专门去了一趟当地的报社，韦尔仔细查看了他们使用的铅字盘，并且在备货中数字母的数量，12000个E，9000个T……200个Z。
可能你会问，那如何区分打完了一个单词，或者一个语句呢？其实他们也设置的标准的间隔时间：
t代表单位时间间隔，滴=1t，嗒=3t，滴嗒间=1t，字符间=3t，单词间=7t。
根据他们的统计结果，莫尔斯和它的助手绘制出了一张字母编码表。这套编码系统也就是后来大名鼎鼎的莫尔斯电码。
很多人都以为点信号“·”和长信号“-”实现了二进制语言的功能，实际上并不是。莫尔斯电码中的“间隔”其实也是与点信号“·”、长信号“-”同样重要的。
听了这么多关于莫尔斯电码的内容，我们也来听一段，你可以对照着上面的莫尔斯电码表，猜一猜这段编码到底说了什么？
莫尔斯电码
00:17来自路平
具体解读要对照着莫尔斯电码表，解读的结果就是
.. -. ..-. --- .-.
I N F O R
-- .- - .. --- -.
M A T I O N
-.-. .-. . .- - . ...
C R E A T E S
...- .- .-.. ..- .
V A L U E
合起来也就是“information creates value ”，也就是信息创造价值。
虽然我们一般人刚开始接触会有点蒙，不过只要稍加训练，掌握这门语言还是比较轻松。在当时，电报员可以不通过任何的查阅资料，就可以知道在这个“滴答声”中对方想要说的是什么。对他们来说莫尔斯电码其实就是一种类似于口头语言一样的语言，只不过这是用手指头来“听”的。
解决了编码的问题，那莫尔斯又是如何解决长距离传输的问题呢？
因此电线自身有电阻，所以电流传输是会受到限制的。本质是就是电信号在电缆上传送时，信号强度会随着传递长度的增加而递减，这也导致了电信号不能够传输得很远。
为了解决这个问题，莫尔斯和他的助手发明了中继器。通过中继器可以加强信号，这样信号就可以传输得更远，通信网络也就能被扩展得更大。所以长距离传输的问题就这样被他们给解决了。
其实在莫尔斯之前，已经有几位科学家和工程师在尝试做电报系统，甚至英国的威廉库克和查尔斯惠特斯通已经做出了商业的电报系统。可是因为编码系统和长距离传输问题都没有很好的解决。所以，并没有流传下来。
因为莫尔斯发明了莫尔斯电码和中继器，莫尔斯的电报系统也就解决那两个困扰人类数千年的通信难题，所以他战胜了同时代的竞争对手，最后成为了我们现在熟知的电报发明人。
世界上第一份电报
虽然已经做出了发明，但是要让自己的发明走向社会，是需要一大笔钱的。但是此时的莫尔斯特别的穷困，他是拿不出钱来的。于是，他向国会提出申请，希望能够得到3万美元的赞助经费，帮助他建设一条连同华盛顿和巴尔的摩的电报线路。
为此，国会内部进行了激烈的辩论，款项迟迟没下来。直到两年后，莫尔斯才拿到了这笔钱，并成功建设了电报线路。
1844年5月24日，莫尔斯用颤颤巍巍的手发出了人类历史上第一条电报信息：
上帝创造了何等的奇迹！（What hath God wrought! ）
第一次电报信息的发布成功，给莫尔斯带来了巨大的财富、声望和荣誉，从此他步入了政坛。甚至，后来美国有一段时期的钞票都印有他的肖像。
电报改变人类社会
自从莫尔斯电报机的面世，电报系统开始大规模地发展起来，仅仅美国电报系统在1846年-1866年的20年时间里，电缆就从几百英里发展到超过10万英里，总投资额超过4000万美金。
而且各国开始纷纷建设自己的电报网络，人类甚至实现了横跨大西洋的电报通信。莫尔斯的发明遍布整个世界，形成一个巨大的通信网络。
电报使得信息传递的速度不只是提高了几倍，而是好几个数量级。电报从一开始只是用来给新闻记者提供即时通讯，到后来被广泛的运用到了军事当中。与此同时，电报也开始为商业和金融业提供实时的交易资讯，成为生活不可或缺的一部分。
应该说，电报让全球各地的人第一次没有时差地连接在了一起，成为了一个整体。而莫尔斯当之无愧是“信息时代的瓦特”，正因为有了他，人类社会迈入了信息时代。
关于莫尔斯，以及电报的发明，我们就说到这里。
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