第六篇 給地球係上腰帶 第一章　利用偉大地球的力量

人類在地球表麵上越走越遠，就常常需要與遠處的人溝通。於是，人類開始尋找更好的溝通途徑。最早的時候，除了嗓子之外，人們沒有更好的溝通工具。但是無論人類發聲多用力，也沒有辦法將聲音傳到幾百米開外。如果兩個早期的狩獵者分開了，其中一個在呼喊同伴時，會自然而然地將雙手放在嘴邊圍成喇叭狀以使聲音傳播得更遠。不久，人類就學會了用樹皮卷成擴音器。

早期的人類還發現通過嘴唇和手指能發出響亮的哨聲，並且能傳播很遠的距離。當需要引起遠方同伴注意的時候，人類也會吹響海螺殼。這些都是天然喇叭，後來人類學會了用金屬來仿製它們。從古至今，號角在信號傳遞中發揮了重要作用。

鼓也問世很早。可能是有人看到一隻啄木鳥在朽木上啄得咚咚作響，就產生了這樣一種想法：用棍子敲打空心原木，可以發出這種聲音，也可以傳播得很遠。某個思維活躍的先民用曬幹的動物皮蒙住空心原木的末端，於是人類就有了鼓，它被廣泛用來傳遞信號。

憑借這些手段，人類學會了遠距離傳遞信息。另外，他們還學會了使用各種可見信號。人類早就發現即使很遠也能看到空中的煙霧，於是開始用它向遠方的人們發出信號。用濕毯子蒙住火堆再拿開，就可以弄出一團團的煙，這些煙可以被做成簡單的編碼。古埃及人白天用煙柱、晚上用烽火來發出危險來臨的警告。一個名叫波利比烏斯的古希臘人發明了一種用煙霧和火焰傳遞信號的係統，可以拚寫出單詞。他把字母表分成5列，每列大約有5個字母；信號站裏有兩塊略微分開的麵板，左邊麵板升起的火把數量表明字母所在的列數，右邊麵板上的火把數量指示字母所在的行數。古羅馬人在整個帝國境內都使用這套信號係統。在晴空萬裏的天氣，係統運行良好，但是在下雨天它就失去了作用。

埃涅阿斯·特克提克斯以水為媒介，也做了一個信號裝置。他在山上每隔幾英裏遠就放置一個盛滿水的圓柱形容器；容器內部有一個大小合適，可以輕浮在水麵上的軟木塞；軟木塞中央固定了一根標有數字的木棍。當特克提克斯想要發送信息時，他舉起火把，示意遠處的操作員和他一起打開閥門，讓水從容器中流出。當第一個容器裏的水位到達棍子合適的位置時，他就放下火把，示意操作員馬上關掉他那邊容器的閥門，並記下此時木棍上對應位置的字符。這樣一來，信息就可以在信號站之間來回傳遞了。

波斯人偶然發現，拋光的盾牌可以反射耀眼的太陽光，於是就以此作為傳送信息的方法，這就是日光通信儀的原理。直到20世紀初，還一直有人使用這種方法。但是，這種方法碰上多雲天氣就沒用了。

旗幟也是早期傳遞信息的一種途徑。公元1690年，一個名叫阿蒙頓的法國物理學家認為可以通過長杆上的旗幟和橫杠表示信息，人們從遠處用望遠鏡就可以解讀其含義。大約100年後，另外一位法國人，克勞德·沙普開發了一套非常成功的信號係統。他的信號樁上有一個可以活動的橫杠，橫杠的兩端是一個小旋臂，旋臂以橫杠末端為中軸幾乎可以朝所有方向旋轉。橫杠和兩個旋臂的方位可以有很多組合，每一種組合即代表字母表中的一個字母。在晴朗的天氣裏，使用望遠鏡甚至可以在11英裏之外清晰地看到這些信息。

人們學會書寫之後，就開始用跑得快的人作為信使來傳遞消息。大部分古代國家都設立了類似這樣的溝通體係。古波斯帝國最偉大的國王之一——大流士，就有一套出色的信使體係。古代曆史學家希羅多德曾這樣描述：“無論是大雪，還是暴雨；無論是酷暑，還是黑夜，都不能阻止信使們完成使命的腳步。”

有些年輕的希臘男子會被專門訓練成信使。這些信使裏麵最著名的一位就是費迪皮迪茲，他用了不到兩天時間，從雅典一路跑到斯巴達，全程大約140英裏，去請求斯巴達人幫忙抵抗正在威脅雅典的波斯軍隊。為了保證遠距離送信的速度，一般會根據信使全速奔跑的距離長短，將整個路程分成幾段。在每一段的終點處都有一位精力充沛的新信使等在那裏，準備接過信息全速奔跑。這樣，一個個信使傳遞著信息，直到送達目的地。有時候信使也會騎馬奔跑。

隨著一個又一個的國家被納入羅馬人的控製之下，對羅馬人來說，在廣袤的疆域上保持彼此之間的聯係是很有必要的。因為有發達的道路網把帝國各地和羅馬連接起來，信使們接力送信的效率非常高。道路沿線的一些站點都會養著精力充沛的馬匹，以供信使們隨時使用。更換馬匹的地方就是最早的郵局，這也是我們“郵局”這個術語的來源。

這些信使係統的維護成本非常高，因此隻能供國王和高級政府官員使用。在中世紀，信使的地位非常重要，如果誰妨礙了信使的行程，就會麵臨嚴重的懲罰。每當聽到一聲號響和一句“給國王的信件讓道”，人們就必須趕緊從路上閃開，很快就能看到一個信使騎在馬上飛馳而過。在中世紀有些國家，某些受到國王恩惠的個人也被特批可以使用信使係統傳遞私人信件，但是代價極高，也隻有非常富有的人才承擔得起。

很早之前，就有人訓練信鴿，使其帶著消息飛往遠方。十字軍東征時發現了這種方法，就把它引入了歐洲。中世紀的騎士們發現使用信鴿在城堡間傳信非常方便，就一直沿用了下去，這是最早的空中郵件。信鴿創造了令人讚歎的速度紀錄。在良好的天氣裏，成鳥可以在7到9個小時裏飛完600英裏的路程。人們發現狗也能成為信使，尤其是在戰爭時期。於是在無線電普及之前，人們一直用鴿子和狗來傳遞消息。

在數不清的歲月裏，人們努力克服與他人交流想法時在空間和時間上所麵臨的種種障礙。他們天才地運用了聲音、火、水、煙、太陽光、飛鳥以及他們能想到的各種自然載體。但是這些方法都有一定的缺陷，那就是它們隻能在某些特定環境中工作。聲音信號會受距離和風向影響；信使的速度有限；還有很多信號在夜裏和霧裏就失去了作用。沒有哪種通信方法能百分百令人滿意，直到人們學會了駕馭電流。

人們很晚才有勇氣探索這種偉大的力量。雷鳴和閃電一定在先民們的心中留下了恐怖的印記。當他們看到烏雲壓頂、天黑地暗之時，當他們聽到震耳欲聾的雷鳴之時，當他們目睹天空被耀眼的閃電撕裂時，他們一定會瑟瑟發抖。因為，那是他們不能理解的神秘而巨大的力量。當閃電擊中附近的樹木，或者擊斃一隻動物，他們隻能蜷縮在一塊突出的石頭下麵，顫抖著等待憤怒的天神離去。

千百年來，人們對這種巨大的力量所知甚少。但是人們一點一點地發現了關於它的奇怪現象。早在公元前600年，一個名叫泰利斯的希臘人發現用布摩擦過的琥珀可以吸引頭發、小塊絲綢和周圍其他輕盈的物體。但是他不知道產生這些現象的原因是什麽。琥珀被希臘人稱為elektron，因為它看起來像是在反射著太陽光，在希臘語中太陽的名字是elektor。英語中“電”這個單詞就源自琥珀的希臘名字。

在泰利斯之前很久，人們就知道地球上有一種能夠吸引鐵的石頭。根據希臘一個古老的傳說，有一天一個羊倌在休息的時候，把他的牧羊手杖放在了身邊的地上。當他試圖把手杖拿起來的時候，他驚奇地發現有鐵的那一段被牢牢地吸在一塊奇怪的黑色石頭上。磁鐵礦就是這樣被發現的。

大約公元1600年，一位英國科學家——威廉·吉爾伯特發現除了琥珀以外，還有其他物質摩擦後也能吸引輕的東西。他是最早進入這個研究領域的科學家之一。到了17世紀，許多科學家都對這個現象很感興趣，他們一個個都開始做起了實驗。公元1663年，奧托·馮·格裏克，一個德國人，發明了第一個可以摩擦發電的機器。

直到18世紀末，笨重的摩擦機器仍是產生電流的唯一途徑。後來，一名叫伏特的意大利科學家把一堆銅和鋅用法蘭絨布片隔開，然後把它們浸入到食鹽溶液裏；從這一堆金屬片裏引出兩條電線，一條帶有正電荷，一條帶有負電荷。這樣伏特就能夠得到持續的電流，而不是靠摩擦產生的星星火花。這項發現使人類在電力行業上向前邁出了一大步。“伏特堆”就是我們廣泛使用的電池的先驅，伏特的名字也被用作電壓的單位。大約在1860年，斯蒂芬·加裏發現電可以通過導線從一處傳導到另外一處。

即使在人們慢慢地認識了電之後，他們也沒有把它同天上的閃電聯係到一起。本傑明·富蘭克林第一個提出可以通過實驗證明電和閃電是同一個東西。他構想出了把風箏送到雷雨雲中的主意：用兩根木條做一個十字架，長度正好可以夠到一塊大絲綢方巾的四角；在上麵加上一條尾巴和繩子，把一根磨尖了的鐵絲固定到風箏頂部；繩子的一部分是麻線，靠近手的一部分是一條絲帶，末端係一個金屬鑰匙。(1)

很長的一段時間裏，人們對電的了解並沒有給世界帶來多少好處，因為他們不知道如何利用這些知識。但是就在過去的300年間，人們已經可以利用電池和電流來做各種各樣的工作。

公元1819年，奧斯特發現如果把一條電線繞到一塊軟鐵棒上，導線上再通上電流，鐵棒就有了磁性。這個發現在後來電報和電話的發展中派上了大用場。

公元1831年，英國科學家邁克爾·法拉第發明了發電機，可以持續大量地產生電流。這為人類打開了巨大的能源寶庫，電變成了人們廉價而可靠的奴仆。法拉第的工作為19世紀的電學實驗鋪平了道路，在這期間，幾個世紀以來的發現在諸多發明中結出了果實。

所以，經過幾百年的努力，那個把我們的祖先們嚇壞了的巨大的神秘力量，終於被我們馴服，成為人類順從的奴仆。人們可以隨意製造電流，並把它應用到很多用途中。我們很難想象人類竟在沒有電的環境中生活了幾千年。而如今，電已經進入到我們生活的方方麵麵，用無數的方式為我們的舒適生活做出貢獻。隆隆的發電機和蒸汽機一樣有用，共同分擔了世界上的工作。