电子科学发明家-第22部分
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要求每个会员负责一门自己感兴趣的学科,每周讲演一次,讲各人研究的成
绩。贝尔负责语音学和生物解剖学。贝尔父亲书房顶上的搁楼,成了他们的
“讲演厅”。这群少年通过活动,增长了很多知识,也闹了不少笑话。一天,
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有个会员在路边发现一头死了的小猪,心想大家平时研究的,不外是青蛙、
甲虫这样一些东西,这次要是用猪来做实验,一定更有趣。于是他把死猪一
直拖到了搁楼上。贝尔见到小猪,如获至宝,当着全体会员开始讲演起来。
他把猪的生理特点说完以后,就动手解剖。不料这头猪已经死了好几天,内
脏腐烂了,顿时臭气冲天,会员一个个都捂着鼻子跑了。贝尔却面不改色,
一个人坚持把猪解剖完。
根深叶茂
第二年,贝尔进了爱丁堡大学。这所大学是英国北部的重要学府,有不
少著名学者在这里读过书,比如麦克斯韦和达尔文等。贝尔受父亲和祖父的
影响,选择了语音学当做自己的专业,他的出发点是想解脱聋哑人的痛苦。
贝尔研究语音学最后竟导致他发明了电话,这是贝尔父子当初没有预料到
的。
在爱丁堡大学,贝尔系统地分析和研究了人的语音,人的发声机理和声
波振动原理这一类专门知识。语音学是一门很复杂的学问,直到二十世纪上
半叶才有成熟的理论。贝尔把理论和父辈的实践经验结合起来,进步很快。
1867年,贝尔二十岁,在爱丁堡大学毕业了。为了继续深造,他又进了
伦敦大学,还是攻读语音学。
这时,贝尔家里出了不幸的事:他的两个兄弟相继害肺病死去。那时肺
病在英伦三岛很猖獗,几乎象今天的癌症一样可怕。贝尔的父亲接连失去两
个儿子,心有余悸。他把病因归到英国气候阴冷潮湿上,于是决定离开故乡。
他带着全家远渡重洋,到了加拿大。
这次迁居,对贝尔一生的事业具有重要意义。当时美国正在进行工业革
命,为发明创造提供了很好的条件。爱迪生的上千项发明和贝尔的电话,都
是那个时代的产物。
年轻的贝尔到了加拿大以后,继续研究语音学,还在一所中学里教语言
课。他的才华出众,很快就引起了专家们的重视。1869年,二十二岁的贝尔
接受聘请,当了美国波士顿大学的语音学教授。这时,贝尔的父亲已经成了
北美闻名的语音问题专家。父子两人经常被邀请到各地去讲演。贝尔也精通
专业知识,少年时代就有演说的经验,讲演起来,一点也不比他父亲逊色,
很受听众欢迎。贝尔父子的名声很快传遍了大西洋西岸。后来,父子两人在
波士顿开办了一所聋哑学校,一边教聋哑人克服不能说话的困难,一边研究、
试验助听器。
俗话说,根深叶茂。贝尔从小对人类的语音就有兴趣,后来又进行过好
多年的研究,因此,他具有很丰富的语音学知识。当时,想发明电话的人很
多,只有贝尔一个人捷足先登,这不是偶然的。
当时,莫尔斯发明的电报已经广泛应用,成了一种新兴的通信工具。不
过,电报只能传递电码,有一定的局限性。能不能发展一步,用电流直接传
递人的语音呢?这个问题引起了很多发明家、科学家的兴趣。人们苦思苦想,
进行了二十多年的探索,都没有成功。因为发明电话要比发明电报困难得多。
用电线传递电码,只要按规定截止、导通就行了,可是语音是声波的振动,
它怎样从导线上传送呢?几年来,贝尔也一直在探索这个奇妙的问题。他家
从祖辈起就研究语音,语音学是他的专业。对他来说,发明电话,不只是美
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好的理想,也是一种义不容辞的责任。他担负起了时代的使命。
了不起的理想
有一天,一次偶然的实验启发了他。
贝尔正在研究聋哑人用的一种“可视语言”。按照他的设想,是在纸上
复制出语音声波的振动,好让聋哑人从波形曲线看出“话”来。由于识别曲
线很不容易,设计没有实现。但是,贝尔在实验中却意外地发现一个有趣的
现象:在电流导通和截止的时候,螺旋线圈发出了噪声,就好象发送莫尔斯
电码的“滴答”声一样。
这个细节,一般人是不会留意的。贝尔是个有心人。他重复了许多次,
结果都一样。一个大胆的设想在贝尔脑海里出现了:在讲话的时候,如果能
够使电流强度的变化模拟出声波的变化,那么,用电流传送语音不就能够实
现了吗?这个思想成了贝尔后来设计电话的理论基础。贝尔的发现,看起来
是偶然的,实际上是长期酝酿的结果。
年轻的贝尔兴冲冲地把自己的想法告诉了电学界的几个人。他很有信心
地说:“我相信这是可以办到的,我一定要找出办法来!”可是听的人却不
以为然,有的只是付诸一笑,有的耸耸肩膀。一个好心的学者劝他说:“你
所以产生这种幻想,是因为缺少电学常识。你只要多读两本《电学入门》,
导线传送声波的妄想,自然就会消失了。”
贝尔碰了钉子,一点没有泄气。他想,要是莫尔斯还活着,一定会支持
我的。他决心动身去华盛顿,向约瑟夫·亨利请教。
亨利是电学史上一位很杰出的人物。他曾经同法拉第互相独立地发现电
磁感应现象。事实上,他的发现比法拉第还要早些,只是没有第一个发表罢
了。亨利还发明过摆动式电动机、继电器。莫尔斯的电报机就是根据他提出
的原理发明的。亨利为人谦虚,不重名利。他一生有很多发明,却不愿申请
专利。许多本来应该由他享有的荣誉,他都让给了别人。在相当长的时间里,
欧洲和美国都不了解他。后来人们才发现,他的伟大不在法拉第之下。为了
纪 念 他 的 卓 越 贡 献 , 1893153
年在美国芝加哥举行的国际电学家会议上,决定在实用单位制中,用他的名
字“亨利”作为电感的单位。亨利晚年担任美国史密森学会首任会长,威望
很高。贝尔去拜望他的时候,他已经七十三岁了。
1873年三月的一天午后,天空飘着细雨。一个头发黝黑的青年来到亨利
的寓所,他就是刚下火车的贝尔。老科学家当时正在午睡,贝尔不愿打扰他,
就站在细雨中静静地等候。两个小时以后,老人醒来,年轻人的外衣已经湿
透了。这位科学界的老前辈从来没有见过贝尔,但是对贝尔一家以及他们成
功的聋哑教学法早就知道了。老人很客气地接待了来访的青年。
贝尔向亨利讲了他的发现,并且详细解释了用电传送语音的设想,由于
兴奋,他的两眼闪闪发光。亨利被年轻人的热情感动了。
贝尔讲完以后,怀着微微紧张的心情问亨利:“先生,您看我该怎么办
呢?是发表我的设想,让别人去干,还是我自己努力去实现呢?”
“你有一个了不起的理想,贝尔,干吧!”亨利慈爱地回答他说。
“可是,先生,在制作方面还有许多困难;而更困难的是,我不懂电学。”
“掌握它!”这位大科学家斩钉截铁地说。
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这句话对青年发明家有很大的影响。很多年以后,贝尔还是这样认为:
“没有这三个令人鼓舞的大字,我肯定是发明不了电话的。”
这确实是肺腑之言。在科学技术史上,曾经有不少象亨利这样胸怀大略
的老将,为后来的人开辟了道路。戴维提携
①
法拉第,第谷(1546-1601)把凝结了毕生心血的天文资料赠给刻卜勒
② ③
(1571-1630),亨斯洛(1796-1861)教授对达尔文的尽心培养,都是
科学史上老一辈大师关怀新秀的范例。正是这样,法拉第、刻卜勒、达尔文
才能够“青出于蓝而胜于蓝”。
对于亨利的鼓励,贝尔终生都没有忘记。
两年苦战
贝尔回到波士顿,遵照亨利的指示,象莫尔斯当年一样,专心致志地读
起电学来。他的业余时间全用在电的研究上了。贝尔这时二十六岁,精力充
沛,刻苦用功,再加上搞聋哑教学实验接触过电磁器械,所以没有学习多久
就收到了显著的效果。发明电话,需要有丰富的语音学知识和电学知识。
贝尔在语音学方面根底深厚,现在又掌握了电学,就象插上了双翅,可
以凌空高飞了。
1873年初夏,贝尔辞去波士顿大学语音学教授的职务,正式搞起实验
来。他试图把电学和语音学结合起来。万事俱备,只少一个得力助手。因为
研究电话,不但要有制作的人,而且进行送话和收听的试验,必须要两个人
合作才行。一天,贝尔偶然遇到一个十八岁的年轻电气技师沃特森,两人一
见如故。他对贝尔的理想坚信不疑,表示一定全力相助。沃特森后来履行诺
言,始终不渝,成为贝尔终身的战友。
近郊公寓的一间灰尘满地、拥挤闷热的小屋,成了他们两个人的实验室
和卧室。两个发明家整天关在屋子里,一边研究电声转换原理,一边设计实
用的机器。贝尔一有新的构思,沃特森马上就去制造。沃特森生怕不能圆满
完成贝尔苦心设计的方案,干得很精心。科学发明和文学创作一样,也要付
出艰苦的劳动。贝尔研制的电话是从来没有过的东西,没有什么实物可以参
考,只能反复试验,从失败中积累经验。贝尔绞尽脑汁,梦中都在想着电话
设计,有时,半夜灵感来了,他就立刻起床画图,沃特森也紧密配合,照图
制造,一直干到天亮。
就这样,两年过去了。他们究竟试过多少个方案,有过多少次失败,已
经无法统计。最后,制成了两台粗糙的样机。贝尔的设计是这样的:在一个
圆筒底部蒙上一张薄膜,薄膜中央垂直连接一根炭杆,插在硫酸液里,人讲
话的时候,薄膜受到振动,炭杆同硫酸接触的那个地方,电阻发生变化,电
流随着变化,有强有弱,接收处利用电磁原理,再把电信号复原成声音。这
样就实现了用电流传递声波。
① 第谷·布拉赫,丹麦著名天文学家。他用三十年时间对行星的位置作了大量的精确观测。他的助手刻卜
勒总结这些观测资料,提出了行星运动三定律。
② 刻卜勒,德