DPZ - 電的旅程

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回復: DPZ - 電的旅程

發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:33 pm

「第三章:電話」
<聲音從電線上傳來 ( 4 )> …… 續上
貝爾本人其實對電磁並不太內行,要動手做實驗更是不行,他請的助手叫湯姆.華生 (THOMAS WATSON),倒是心靈手巧,設計和搭配了一些實驗裝置。
一年多過去了,技術開發的進展很慢,但貝爾和梅苞之間的感情卻越來越濃。1875年貝爾鼓起勇氣向胡伯特夫婦提出想娶他們的女兒,胡伯特卻不急於答允,要貝爾先要在研究上拿出成果。
貝爾在研究「諧波電報」時,也想到如果不同音調的訊號可以在電線上同時傳播,那麼電線上也可以傳送音樂或對話?貝爾跟胡伯特談起這一想法,想不到胡伯特要他不要胡思亂想,先做好「諧波電報」再說。
此時西聯電報公司的格雷也在做同樣的,用電線傳送聲音的研究。胡伯特通過各種管道,知道了這個信息,知道格雷已接近成功並打算申請專利,他對貝爾施加更大壓力,要他先把各種想法寫成專利申請書,以便隨時可提出專利申請。……(待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:34 pm

「第三章:電話」
<聲音從電線上傳來 ( 5 )> …… 續上
1876年2月24日,專利局準備了一個貝爾與格雷的專利申請聽證會,胡伯特在此緊要關頭施展奇謀,秘密安排貝爾在2月19日去了一趟華盛頓和專利審查員會面,而這種做法是非法的。該審查員將格雷的專利申請讓貝爾過目,並讓貝爾在他自己提交的專利申請的紙邊上加上了一句:「用可變電阻的方法,以產生波動的電流」,這是把聲波轉化成電流的核心技術,是貝爾從格雷的專利申請上抄襲過來的。這份申請書修改後馬上請律師做了一份新的申請,換出了原本的申請書,神不知,鬼不覺!
更難想像的事又發生了。3月7日,貝爾從華盛頓回來,第二天即3月8日,他的專利申請就獲批,這個美國專利權編號174465,就是後來電話專利的基礎,一般認為是美國專利史上含金量最高的,背後竟是如此不堪!……(待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:34 pm

「第三章:電話」
<聲音從電線上傳來 ( 6 )> …… 續上
電話的核心技術是將聲波轉化成電流訊號,經電線傳輸到遠方,而在接收端再將電波信號轉化成聲音。
格雷在他專利權申請書上的想法是:將一根很細的導電鋼針,一端固定在一張振動膜上,銳針的下半部浸在酸性的導電液中,對著薄膜講話,聲波推動薄膜振動,而鋼針也在導電液體中振動,引起的微小電阻變化,這電流變化傳到遠方,再用電磁鐵及相連的薄膜將電波震動還原成聲音。
3月7日貝爾從華盛頓回來後,就全力投入了實驗中,嘗試格雷提出的方法。1870年3月10日,他打翻了一些酸性的液體,大聲呼叫隔壁房間的助手華生,華生聽到的聲音是從電線上傳來的,這個實驗格雷自己不知為了什麼原因一直還沒有做,發明的概念卻被貝爾偷了去,捷足先登!……(待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<聲音從電線上傳來 ( 7 )> …… 續上
在整件事情上胡伯特是推手,貝爾在胡伯特和梅苞的壓力下做了違心的事。三年後當貝爾在法庭上作證,不斷為自己圓謊時,身心受到極大壓力,那時梅苞跟他已結婚,而且生活美滿,貝爾寫給梅苞的信上提到:「全世界的人有什麼必要一定要知道是誰先發明了電話呢?祇要大家從中得益不就很好嗎?我終於得到了真愛,為什麼還要介意世人對我的看法?」他懦弱地沒有反省自己的欺詐行為及對別人的不公。
案子結束後,貝爾和華生都年紀很輕,但都遠離了電話這個行業。華生遠走倫敦,追求自己的興趣,專演莎士比亞劇集,他矢口不提任何跟發明電話有關的事。貝爾則從事航空及優生學的研究,走出了胡伯特的控制,找到了自我,他跟梅苞一生婚姻幸福。
後來在全面發展電話業務時,貝爾的表現能力和興趣都不強,胡伯特也不要他介入,建立了貝爾電話公司,後來該公司發展成AT&T,勢力龐大,無人再敢提起這一段往事。……(完)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<電話創業與泰特.費爾>
胡伯特雖是法律及談判老手,但管理及發展企業卻非他所長。
有了電話的專利權下一步怎麼走?胡伯特想到的第一步竟然是去找他的老對手西聯的總裁奧頓,向奧頓提出以十萬美元轉讓電話的專利,雖然十萬在當時不算小數字,但花了九牛二虎之力,用盡算計,祇為了這十萬元?
有趣的是西聯的奧頓一口拒絕了胡伯特的建議,西聯董事局認為西聯已有最好的電報技術,電話傳播祇能當作是玩具!
此時胡伯特祇能自己來發展電話業務了。他找到了泰特.費爾 (TED VAIL),他跟發明電報的艾佛瑞.維爾是同一家族的人,憑藉泰特非凡的創業和經營能力,他將貝爾電話公司發展成一個超級大企業,就是今日的AT&T,他又創建了貝爾實驗室,讓AT&T的電報及電話技術領先世界,貝爾實驗室後來成為許多重大的電子新技術的發源地。
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<專利權世紀之戰 ( 1 )>
西聯的奧頓拒絕了胡伯特出售電話專利的建議後,很快自己明白犯了一個錯誤,西聯必需也立即進入電話市場。奧頓不認為貝爾的電話專利站得住腳,要發展電話,需要有一個高效、體積小的聲音一電流轉換器,就是「MICROPHONE」,今天我們說的麥克風。奧頓請了當時已很出名的年青發明家愛廸生來做,愛廸生在三個月內就做出了「碳磁式」麥克風,比一切以前的技術都優越。
愛廸生的技術是用磨碎的碳粉,壓縮在電阻,跟一塊薄膜相連,聲音令薄膜振動,引起碳粉電阻的改變,經過的電流因此改變,這載著聲音訊息的電流傳到遠方,復原成聲音,這個裝置體積小,音質清晰,簡單可靠,容易製造,在電話發展上,一直應用到1970年代。
有了愛廸生的技術,加上西聯本已有的電報系統,西聯的電話用戶大幅增長,當時弱小的貝爾公司眼見形勢不妙,背水一戰,狀告西聯公司,侵犯了電話專利權,這在當時是轟動全國的大案子。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<專利權世紀之戰 ( 2 )>……續上
貝爾公司的律師們,在胡伯特及泰特.費爾的指示下,緊守幾個原則,貝爾所擁有的專利權是正式授予的,而格雷的專利申請祇是暫准的,貝爾的申請比格雷的申請早了兩小時,同時在法庭上避重就輕,在法律程序的技術問題上大做文章,貝爾也出庭作證幾次,他的紳士風度和誠實形象,也帶給大家好印象。
另一方面格雷與西聯公司卻犯了很多錯,當貝爾在3月10日宣佈發明了電話時,格雷的律師鼓勵格雷給貝爾發了一個賀電,這份賀電後來對格雷非常不利。
在案件審訊過程中,西聯總裁奧頓逝世。此時有華爾街的金融集團向西聯進行不友善的攻擊,西聯急於要應付外來的危機,就跟貝爾電話公司和解。貝爾電話同意以後十七年電話專利收入20%分給西聯,又同意不進入電報市場,最後這一場官司以庭外和解結局,西聯承認了貝爾電話的專利權地位,對貝爾電話是大大有利。…… (完)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<類比型技術與音樂留聲 ( 1 )>
從電報到電話,人類在電和磁的研究方面跨進了一大步。電報傳送的訊息是手鍵的開關及長短來表達的,摩爾斯的訊號屬於「數位型」(DIGITAL),傳播比較簡單。而電話是將聲音的強弱高低自然波動轉化成同樣波動的電流信號,電話波動的信號叫「類比信號」(ANALOG),無論是聽覺,視覺,觸覺或嗅覺,人和自然界溝通的訊號,都是類比型的。
類比型的訊號在傳播過程中易受噪音影響,訊號的減弱和變形也較難復原,處理上比數位型的訊號困難很多,所以高品質的電話技術,遠比電報複雜,特別是長距離類比訊號的傳送,更是困難重重。第一條橫跨大西洋的電報電纜早在1858年完成,而第一條橫跨大西洋的電話電纜要到1956年才完成,晚了幾乎100年。「數位型」及「類比型」訊號的概念很重要,以後還會敘述。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<類比型技術與音樂留聲 ( 2 )>……續上
電話在應用上還有很多重要的技術環節,包括「交換」(SWITCH) 及「網路」。早期電話用戶很少,但在「網路」的意義上已經有「本地」及「長途」兩個概念。在每一個「本地區域」中,都有一個交換站,當接線生知道你撥的號碼後,她就會用手接的方法,直接駁通你要的號碼。如果你的電話是「長途」的,就會接去主幹線,主幹線將主要的交換站聯接在一起,收費是不同的。
費爾早就認識到本地和長途電話在生意和技術的角度看是不同的,他將各個「地區」的網絡,成立地區的「貝爾電話公司」,而將長途線成立另外一家公司,叫AT&T (美國電報電話公司),後來AT&T成了主體,各地區的貝爾電話公司反而成了附屬,AT&T直到今天,仍雄霸美國的電訊市場。
剛開始時,電話接線生都是年青的男性,就像電報接收員都是男性一樣,漸漸客戶都覺得女性接線員更溫柔客氣,漸漸電話接線員都由婦女擔當,成了女性重要的一項職業。 …… (待續)
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「第三章:電話」
<類比型技術與音樂留聲 ( 3 )>……續上
電話開始普及以後,大眾都喜歡電話,因為傳遞的信息是我們自然的聲音,不是密碼,通話時雙方可以同時對講,像在家中聊天一樣。當年西聯拒絕胡伯特的賣專利建議時,公司內部的專家在評估電話的價值時,完全沒有想到這些重要的因素。
電話的衍生產業,都跟聲音和電流的結合有關。還記得愛廸生發明了麥克風嗎?是西聯公司為發展電話而資助愛廸生發明了麥克風,而因此也引導愛廸生進入電和音響的研究。
在1878年,愛廸生示範了「留聲機」,當聲音產生的音波引起一片薄膜震動時,薄膜上附著一支針,可將薄膜的震動刻在圓筒表面的錫泊上或一片硬臘上,當用另一枚附有震動膜的針沿著刻出的軌跡運動時,可以還原聲音的震動,所以愛廸生一舉發明了留聲機和播音機,這在當時是神奇的,不可思議的發明。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:35 pm

「第三章:電話」
<類比型技術與音樂留聲 ( 4 )>……續上
愛廸生本來想將錄音技術賣給電報公司,但電報公司沒有這樣的需要,反而是普羅大眾對錄音和播音表現了極大的興趣。愛廸生看到了這一需求,成立了愛廸生留聲機公司,專賣留聲機,唱機和錄有音樂的圓筒,開創了電磁技術進入娛樂市場的先河。
到了1880年代後期,很多大城市開設了專備唱機的酒吧,客人一邊喝酒,一邊聽音樂,比較富裕的人,漸漸在家中也購買了這種時髦的玩意兒。愛廸生的圓筒可錄二十分鐘音樂,當時沒有擴音器,放出來的聲音很輕,但已很有實用價值。
1887年,柏林納發明了圓盤式的唱片,圓盤唱片可用模子大量複制,成本低廉,後來愛廸生不得不放棄圓筒式的錄音設備。
愛廸生的留聲機公司最後失敗,大概不能歸咎於純技術的問題,主要是愛廸生公司出品的音樂,都是愛廸生自己選的,不合大眾口味,柏林納的公司後來演變成著名的唱片公司DEUTSCHE GRAMMOPHON (DG)…… (完)
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發表 由 lung 于 周六 9月 29, 2012 12:36 pm

「第四章:無線電報」
翻山過海,電磁波萬里傳送穿越空間,無線電報,馬可尼驚世發明惠澤人類。
轉眼已是1888年,電報已問世四十幾年,電話亦已推廣了十幾年,AT&T的用戶已超過60萬,很多家庭裝了愛廸生的電燈,發電廠也像雨後春筍一樣建造起來,大城市的路面上矗立著無數電線桿,架設著不同公司的電報電話線路,人們普遍接受新的發明,新的科技。而法拉弟與麥克斯爾留下來的科學基礎理論,也足夠支持各種應用科技的發展和推廣。
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:07 pm

「第四章:無線電報」
<赫茲的傑作 ( 1 )>
在馬克士威的理論中,他預測到有一種電磁互振的波動,在空間以光的速度到處飛翔,在此之後,很多人開始尋找這種看不到的光。亨利希‧赫茲 (Heinrich R. Hertz) 是其中的一個,他是年輕的德國人教授,數學根基非常好,在實驗物理學上有研究。
赫茲還在大學讀書的時候,就研究馬克士威的理論,立志要證明電磁波的存在,他相信激盪的電流在某種情形下其能量能轉化成電磁波,從空間傳播出去。
經過八年的實驗和理論分析,赫茲在1888年發表了著名的實驗結果,他不單證明了電磁波的存在,並且展示了產生和接收電磁波的方法。赫茲裝置產生的電磁波是無線電波,波長比可見光長100萬倍 (波長約1公尺),但這種電磁波的性質,跟馬克士威預測的電磁波完全吻合,赫茲的電磁波可由金屬板反射,效果就像光被鏡子反射一樣。
可惜馬克士威在1879年逝世,沒有看到赫茲徹底證明了他的理論是正確,而赫茲也沒有太多時間進一步研究電磁波,1894年他才三十八歲,因切除臉頰上腫瘤時血中毒逝世。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:08 pm

「第四章:無線電報」
<赫茲的傑作 ( 2 )>……續上
赫茲的實驗裝置包括兩根橫放著的不接觸的銅桿,銅桿的兩端有電容器,將高壓電接上銅桿時,電容器先充電,在銅桿間空隙部的電場改變,在空氣被離子化的時候會發生放電,產生火花,就在這一瞬間,電流在銅桿兩端快速激盪,速度可達每秒幾百萬次,如果銅桿長度、電容器電感應設計正確,有部份能量能轉化成電磁波向空間發射。
赫茲裝置的另一部份是檢測電磁波,他用一個圓週長與電磁波波長相當的銅圈來阻截電磁波,他稱之謂「接收器」,接收器的頂部銅圈不閉合留有一極小縫隙,當接收到電磁波時,銅圈內會產生電感應,在那極小縫隙處可看到電火花,赫茲還證明了電磁波的向外傳播不需要介質,電磁波在真空中也可傳播。
就這樣赫茲把人類帶入了電磁波世界,電磁波雖然不可思議,但並不神秘,赫茲的實驗還證實了馬克士威的關於電磁波的數學方程式完全正確!……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:08 pm

「第四章:無線電報」
<馬可尼與無線通訊 ( 1 )>
自從1888年赫茲發表了關於電磁波的報告後,許多有創意的發明家開始探索其應用。英國的洛奇 (Oliver Lodge) 建議將無線電波發射器裝在燈塔裡作導航用,因為無線電波可以穿透濃霧。美國的尼古拉.特斯拉 (Nikola Tesla),俄國的亞歷山大.波波夫 (Alexander Prpov),印度的波賽(Jagadish Bose)都是很早涉足無線電,但無線電通訊的「哥倫布」毫無疑問是意大利人馬可尼。
馬可尼1874年出身於意大利一個富裕家庭,他和路易吉.伽伐尼 (還記得動物電嗎?) 是同鄉,在他十二歲那年,正好赫茲逝世,報紙上有很多關於赫茲及電磁波的報導,令馬可尼著迷。
赫茲是科學家,研究純粹是為了探尋自然的奧秘。馬可尼不同,自小就有商業頭腦,他認為如能研究成無線電波傳播訊息,那有巨大的商業價值,他在自己家中的閣樓上建起了一個實驗室。
他重覆了赫茲的「火花間隙」(Spark gap) 實驗,又應用了英國人洛奇發明的「金屬屑檢波器」(Coherer) 來做接收器,金屬屑檢波器是一根柱形的小管子,中間儲有液體,且有長柱形的金屬微屑懸浮其中,將此小管放在接收器銅圈的間隙中,當電磁波到達時,金屬屑會有序地掛列起來,因此電阻減少,測檢波器的電阻就能很靈敏地測到電磁波。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:08 pm

「第四章:無線電報」
<馬可尼與無線通訊 ( 2 )>……續上
有了基本的接發技術,馬可尼在家中做了不少實驗,他發現祇要把電源加大,天線舉得高,訊號的傳送距離就可以增加,不久他示範用無線技術,在三公里內可以通訊。馬可尼的父親,本來不贊成兒子在閣樓搞新奇玩意,不學無術,後來他被兒子說服。1896年,馬可尼向意大利郵政部提交呈請,建議政府資助他的研究計劃,意大利政府表示興趣不大。當時要開發新技術,最好的地方就是英國倫敦,在父母支持下,馬可尼帶著他的無線電設備來到英國。
馬可尼的母親安排娘家的人照顧他的兒子,年輕英俊的馬可尼風度翩翩,斯文爾雅,又講一口流利英語,在上流社會揮灑自如,博得大家好感。馬可尼的舅父,將他介紹給英國郵政電報部的主任工程師普理斯 ( Sir William Preece),兩人相見恨晚,普理斯在英國電訊工程界很有影響力,大力支持馬可尼,為他安排很多示範技術的機會,也介紹了很多媒體來報導,一時之間馬可尼聲名大噪,他媽媽娘家的親戚更為他籌集了十萬英鎊,成立無線電報公司。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:08 pm

「第四章:無線電報」
<馬可尼與無線通訊 ( 3 )>……續上
馬可尼天生是一個商業奇材,他看準了無線電在市場上有很大的發展潛力,他不去和已經根基深穩的有線電報及電話去競爭,他把產品發展集中在有線技術無法做到的領域,例如船和岸上的通訊。馬可尼還申請了大量專利權,令後來加入的競爭者處於不利的地位。
馬可尼還懂得善用媒體來推銷他的技術及名聲。1898年,馬可尼在維多利亞女王的皇家遊艇上及鄉間別墅之間,建立了無線通訊設備,女王和皇夫每日可互送短訊,一時成為美談。同一年,馬可尼又用無線電報率先報導「美國杯」遊艇比賽的結果。比賽的所在地荒僻多山,根本沒有電報或電話裝置,無線通訊是唯一的選擇。在這次報導中,馬可尼還第一次證明了:無線電不用在直接視線範圍之內也可通訊。
隨著技術不斷進步,馬可尼的無線通訊技術可以覆蓋的距離愈來愈遠。在1899年,法國政府資助馬可尼建成了第一個橫跨英法海峽的無線通訊設施,兩端的接收站相距約50公里。對大眾來說最奇妙的是,雖說是橫跨英法海峽,但中間了無一物!……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:09 pm

「第四章:無線電報」
<飛越大西洋 ( 1 )>
1899年,馬可尼第一次來到了北美大陸,用無線電報實地報導在新澤西州舉行的一年一度「美國杯」遊艇大賽,當時他在北美已負有盛名。回去歐洲後,他心裡有了一個想法:是否可以將無線電波橫越大西洋?從英法海峽的50公里到橫越大西洋的3,200公里,無論是距離或技術上的跨越都是極大的一步,況且還有很多物理上的問題沒有弄清楚。
馬可尼是個充滿了魄力的幻想者,他初步估計了一下技術的可行性:若需要無線電波傳播3,200公里的距離,發射站需要多少電能及多寬的火花間隙?天線又需多高?他初步的結論是,橫貫大西洋的無線電傳播技術是可以做到的,至於其他的未知數,只有一面做、一面隨機應變了。
為了加強公司的技術能力,他用500英鎊的重金,聘請了當時在英國很有名氣的夫萊明(John Ambrose Fleming) 教授,來幫助設計發射站。在1899年冬天,馬可尼開始了這個計劃。由於馬可尼對這個實驗沒有完全的把握,所以特別小心,如果失敗的話,對他名聲不利,對公司的營運也會有負面影響。當時,馬可尼的公司,除了俄國外,基本上已壟斷了全世界所有的無線電通訊市場,在北美洲也設立了美國馬可尼公司。
馬可尼把發射站設在英國西南岸的波得戶(Poldhu),接收站的地點幾經改變,最後設在加拿大紐芬蘭島的聖約翰鎮,兩地相距2,800多公里。波得戶發射站規模巨大,有25千瓦的發電機,電壓由變壓器增加到20,000伏特,每一個電容器大到有十個人那麼高,天線由二十根60公尺高的電線桿組成,圍繞成一個直徑66公尺的圓圈,產生火花的間隙有5公分寬。當發射站運轉時,每一次放電,都有像打雷般的巨響,地也為之震動。在一百多年後的今天來看,馬可尼的魄力仍然令人震撼。
馬可尼經過一年多的努力,到了1901年12月12日,終於在聖約翰鎮接收到了從2,800公里外發出來的微弱電磁波訊號。這個摩斯密碼訊號是「‧‧‧」,代表英文字母「S」。馬可尼的夢想實現了,電磁波可以跨過大西洋!……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:09 pm

「第四章:無線電報」
<飛越大西洋 ( 2 )>……續上
在1902年1月紐約舉行的電機工程師協會(IEEE)年會上,大家為馬可尼慶功。貝爾成了座上客,愛迪生和特斯拉都送來賀電。愛迪生在賀電中還說:「……這個年青人今天所得到的成就,已可以令他和我平起平坐了!」
馬可尼在宴會中表演得並不十分喜悅,原來他三星期前聽到的訊號非常微弱,在噪音中顯得若有若無,到底有沒有聽到,他也不能肯定。外間有不少閒言閒語,說他的結果是偽造的,因為沒有其他人可以證實結果,他心中想要怎樣做才可得到確實的證據。晚宴結束後,馬可尼就趕回英國,命人在一艘叫「費城號」的郵輪上,裝上了巨大的接收天線,又命波得戶發射站每天在一定的時間發射出一定組合的訊號。
兩星期後,馬可尼坐「費城號」離開英國,重返紐約。第二天清晨,在船上清晰的收到了傳來的信息,當時船距離波得戶大約800公里,他約船長做了見證。隨後每天在一定的時間,馬可尼和船長坐在接收器旁,等待著波得戶傳來的訊號,每一次訊號都順利的收到,但是距離愈遠、訊號愈弱。超過了2,480公里後,電報訊息已開始模糊不清,但「‧‧‧」這「S」字母的訊號一直到紐約還可以清晰的收到,此時距離波得戶已有3,358公里!經過這次實驗後,馬可尼信心大增。一年後,橫跨大西洋的無線電報商業服務就正式開始了。
在這次的橫渡大西洋實驗中,馬可尼發現電磁波在晚上雜音比較少,他認為這可能和太陽有關 (他是對的)。還有一個科學上的問題無人能答:地球是圓的,但為什麼電磁波可以從歐洲直接傳送到北美,而不是直接射入太空呢?事後馬可尼認為這是地球磁場的作用 (他是錯的)。這個問題要到1927年才有確切的答案:原來地球大氣層上端有一層「電離層」,像鏡子一樣把一部分電磁波折射回地球。馬可尼當年如果過分的謹慎,無線電波橫跨大西洋的壯舉可能會延後三十年。
1909年,馬可尼在夫萊明的推薦下,和德國科學家布勞恩 (Karl Ferdinand Braun) 一起獲得了諾貝爾物理獎,他可能是歷史上唯一沒有正式大學畢業的得獎者。……(待續)
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回復: DPZ - 電的旅程

發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:09 pm

「第四章:無線電報」
<飛越大西洋 ( 3 )>……續上
在大西洋無線電報通訊開通後,很多大輪船上都裝上了無線設備。馬可尼的經營方法很創新,今天稱為全方位服務的「統包解決方案」(turn key solution)。馬可尼公司不賣任何產品,只負責安裝及保養船上所有無線電通訊設備,並提供無線電接收員隨船服務,這些接收員都是馬可尼公司僱員。當然,這些服務費用十分昂貴。在1912年鐵達尼號沉沒事件中,船上就有馬可尼公司的兩位無線電接收員,在船撞到冰山後,送出了很多求救訊號。正好附近另一艘郵輪收到呼救,在四小時內趕到現場,救起了700多條人命,為此馬可尼更是聲名大噪。直到最後,這兩位無線電接收員,其中一人不幸罹難,另一人活了下來。
鐵達尼號事件之後,英國國會立法,規定所有在特定噸位以上的船,都必須安裝無線電報。對馬可尼公司而言,這又是一個生財機會。無線電報的市場在當時相當專門,比電報和電話等產業小得多,馬可尼面對的競爭並不大。加拿大籍的發明家費生登(Reginald Fessenden)及美國的李‧德福雷斯特(Lee De Forest)都組織了公司向馬可尼挑戰,但強弱懸殊,難以撼動。
不過從1905年開始,新的無線電技術出現,但馬可尼仍緊抱著赫茲的火花間隙發射技術及金屬屑檢波器接收技術不放。到了1910年代中期,公司的技術已開始被邊緣化。1912年冬,馬可尼在意大利遭遇車禍,瞎了一隻眼睛,脊椎也受傷,從此長年生活在裝有最新無線設備的私人大型遊艇上,周遊歐美之間,寓商務、研發及休閒於一體。往後的二十年,馬可尼回到了意大利家鄉安居,意大利政府授與他男爵及參議員的榮譽。馬可尼後來熱衷政治,極力支持墨索里尼,成了法西斯黨員,在1937年逝世時,墨索里尼陪伴在他身邊。
拋開他的政治立場不說,馬可尼是個傑出的創業家與實業家,也是個親力親為的技術專家,無論是能力、眼光、氣魄,以及個人修養,在技術應用史上都是少有匹敵的。馬可尼帶頭為人類應用電磁波,走出了重要的一步。……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:09 pm

「第五章:電燈與電氣化」
發明創新,愛迪生率領群豪技術革命。翻天覆地,電氣化普及世界改善民生。
十九世紀末,人類已經普遍應用電磁原理來通訊,有了電報、無線電報及電話。訊息的傳遞大幅消除了距離與時間的阻礙,事情的節奏變快了,世界已大不一樣。在十九世紀的最後二十年中,還有一場關乎電和磁的技術大革新,就是「電氣化」(Electrification) 和電燈的發明與普及,使人類的生活方式發生了翻天覆地的改變。
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:10 pm

「第五章:電燈與電氣化」
<照明系統工程 ( 1 )>
愛迪生在1878年發明了電燈,此事幾乎無人不曉,但其內涵大多數人並不瞭解。
愛迪生發明的燈叫「白熾燈」(incandescent lamp),和另一種當時已存在的「電弧燈」不同。白熾燈的光,來自一根因通過電流而變熾熱的燈絲。燈絲通電後,因電阻消耗電能而發熱,先會呈現暗紅色;隨著溫度繼續增高,最後變成白光,光的強度可由電流來控制,光線柔和而穩定,室內或室外照明都適用。戴維早在1807年,就用兩根尖的碳棒示範過電弧燈的原理。電弧燈的光太耀眼,亮度也不穩定,只能用於室外照明。
當時很多人都在研究白熾燈,但眼光及層次都不及愛迪生。愛廸生想到如要讓白熾燈普及使用,先要解決兩個問題。首先,燈泡必須便宜可靠,燈絲的壽命至少要達到幾百小時。另一個問題是電能的來源。電燈是相當消耗電能的,用電池來做電源非常昂貴。但他看到當時歐洲大陸的發電機技術開始有突破,廉價電源相信很快會解決到。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:10 pm

「第五章:電燈與電氣化」
<照明系統工程 ( 2 )>……續上
愛迪生覺得時機已到,他開始發展照明系統,他的計畫分成兩部分,一部分是延長燈絲的壽命,另一部分是用歐洲新發展的發電機為基礎,設計一套完整的系統工程,把廉價電能高效率的輸送到用戶家裡,供作電燈照明之用;這個系統工程還包括怎樣檢測各用戶的用電量,以便收費──用今天的術語來說,愛迪生提供了照明需要的「全系統解決方案」。在1878年,愛迪生籌集了十五萬美金發展照明系統工程。他第一個市場,就是用白熾燈來取代紐約城裡的煤氣街燈。
初時,電燈絲的壽命只有幾小時。愛迪生用了他「錯了再試」(trial & error)的方法,他用了超過3,000種可用作燈絲的物質有系統地來試驗,他發現高電阻的碳纖維效果最理想,價錢又便宜。長纖維棉花或來自中國的竹纖維,經碳化後更是最佳選擇。這種材料技術問題,若用純理論來分析是很難有結果的,所以愛迪生這種「蠻力」做法不失為一個有效的途徑。
經過一年多的努力,愛迪生的電燈泡壽命已達幾百小時,最好的甚至可達1,200小時,已達到實用階段。他的團隊同時也設計完成了發電機組合及電能的輸送系統,包括開關、保險絲、電錶等。此時,愛廸生的十五萬美元集資已用完,他需要更多的資金,來建造一個真正的電燈用戶電網。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:10 pm

「第五章:電燈與電氣化」
<照明系統工程 ( 3 )>……續上
當時的大資本家,如摩根(J. P. Morgan)和范得標(Cornellius Vanderbilt)等人已投資了西聯電報,也在觀望貝爾電話公司。他們對愛迪生的電燈照明計畫也感興趣,但技術未算成熟。愛迪生仔細考慮後,決定在1879年除夕夜,在新澤西州門羅公園(Menlo Park)自己的實驗室,展示他在電燈照明系統上的成就。這天晚上,火車專車從紐約城開進了門羅公園,帶來大批應邀的貴賓,包括新聞記者及紐約市政府的官員。
愛迪生在門羅公園安裝了改良的發電機,又購置了蒸汽機用來推動發電機。他在實驗室內外裝了290只燈泡。這天上午下了大雪,地上一片雪白。到了晚上,愛廸生向所有嘉賓講了歡迎詞後,然後按一下開關,那290只燈泡都亮了,柔和舒適的燈光把雪地照得如同白晝。他再按了幾只開關,一行行的燈隨著他手指的舞動或明或暗。專管紐約煤氣燈的官員,看得目瞪口呆,因為當時煤氣燈不能做到。第二天,也就是1880年元旦,紐約各大報紙在頭版詳盡報導了結果,歡呼人類的一個新紀元開始了,黑暗的夜晚不再限制人類的活動!……(待續)
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「第五章:電燈與電氣化」
<照明系統工程 ( 4 )>……續上
門羅公園的示範,充分證明了白熾燈及整個電力供應系統的可行性。愛迪生提出在曼哈頓一個富裕小區內先造一座發電廠,再建造一個輸電系統,供給區內用戶照明之用。大資本
家摩根就住在這區內,他願意投資,愛廸生可以大幹一場了。
1882年,建在曼哈頓珍珠街上的世界第一座商業性中央發電站開始營運。發電站用了愛迪生改良的發電機,重27噸,可發出100千瓦的直流電,電壓是110伏特,供給59戶人家的1,200盞電燈。摩根的寓所從此每晚燈火輝煌,成為紐約一景。珍珠街發電站的成功,將照明系統推到了「臨界點」。
就這樣,各地都開始沿用愛迪生的技術及專利,建造發電廠(站)及電網。在短短的四年中,全美國已有121家發電廠。摩根還投資建立了「愛迪生通用電氣公司」(Edison General Electric,簡稱「愛迪生通用」),專門發展電燈泡及發電機等產品,愛迪生也分到不少股份。在1882年「愛迪生通用」生產了五萬只燈泡,到1887年已超過一百萬只。一個嶄新的工業,漸漸上了軌道,但想不到一場「電流之戰」也正在醞釀中。不過在探討這事之前,得先來明白一下歐洲大陸所發生的電力革命。…… (完)
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