第7章 开天辟地近代化学的奠基人波义耳(7)

1844年，莫尔斯在美国首次进行了长途电报通讯，在人类通讯史上揭开了新的一页。然而，电报传递信息首先传递的是电码，然后再需专门人员将电码译成语句。能不能发明一种装置直接传递语音、语句呢？于是，人们又开始探求更便捷的通讯工具。经过几十年的努力，世界上第一台电话机终于问世。这台电话机的发明人，是一位苏格兰青年，名叫亚历山大·贝尔。

小小发明家

亚历山大·贝尔1847年3月3日出生在苏格兰的爱丁堡。他的父亲和祖父都是著名的声学家，他们在聋哑人中工作过多年，对人的发声机制、听觉特点有深入的研究。贝尔的父亲还创制过一套利用手势、口型交谈的“哑语”，给聋哑者带来很大方便。贝尔生活在这样的环境里，从小受到熏陶，对语音的传递有浓厚的兴趣。这无疑给他后来发明电话，播下了种子。

不过贝尔并不是神童。许多发明家幼年时都并非聪明过人，他们的成功在于一生的勤奋。贝尔虽然在声学上算个小内行，并且可以熟练地翻译出聋哑伙伴的“哑语”，但其他功课却总是跟不上；他的淘气、贪玩更是全校闻名，他的书包里经常装着供他解剖玩的麻雀、青蛙之类的小动物。有一次，老师在台上讲《圣经》，贝尔逮的老鼠从书包里钻了出来，在教室里乱窜，引得大家哄堂大笑，乱成一团，把老师气得直哆嗦。

贝尔后来被祖父接到伦敦，由这位语音专家直接管教。这是一个颇有个性的倔老头，他很疼爱孙子，但要求非常严，教起书来就像一头狮子，那一脸花白的胡子，常使贝尔望而生畏。

不过贝尔很喜欢他，因为祖父知识渊博，简直是一部百科全书。贝尔同他一起生活了一年，学到了不少东西。贝尔后来曾回忆说：“祖父使我意识到，对于每个学生都该懂的普通课，我却不知道。我时常为这种无知而羞愧。他在我心头唤起了努力奋斗去克服学识浅薄的雄心。”正是这种雄心，激发贝尔踏上了探求科学真理的道路。

贝尔从伦敦回到故乡，兴趣发生了转移，他一面努力学好功课，一面开始对发明创造表现出巨大热情。

他家附近有一座老式水车磨坊，由一个青年操作。后来小伙子当兵去了，剩下一个孤苦无靠的老人以磨面为生。磨盘是靠水力推动的，水量大时磨盘转动，水量小时磨盘停转，要靠人力来推。每逢水量减小的季节，老人只好停业，靠平时节余，勉强打发日子。贝尔对他很同情，约来一群少年伙伴帮忙。大家你推我拉，开始都觉得好玩，但几天后就生厌了。最后只剩下贝尔一个人了，他使出吃奶的力气，也难以推动石磨。

贝尔回家以后，总是放不下水磨的事。“我为什么不能设计出一盘比较轻巧的水磨呢？”为了设计新水磨，他每天钻在父亲的书房里，翻阅各种资料，埋头设计图纸，反复地琢磨。一个多月后，他居然设计了一幅改良水车的图纸。几位工匠师傅看了方案，大为赞赏。图画得并不漂亮，但原理很巧妙。照图改制后，水车的摩擦大大减小，连孩子都可推动。消息传出，邻近村镇都赶来仿制。贝尔这时只有十五六岁，一时成为同伴心目中的英雄。

贝尔成了小发明家以后，一些对科学有兴趣的小伙伴便经常围着他转。在大家的推举下，贝尔把小伙伴组织起来，成立了“少年科技协会”，还订了会章，要求每个会员担任一个科目，每周演讲一次，发表各自的研究成绩。贝尔担任的是语音学兼生物解剖学讲演。讲演厅即设在他父亲书房顶上的阁楼里。这一群少年学者经常活动，增长了很多知识，也闹了不少笑话。

有一次，一名会员在路旁发现一头死了的小猪，心想大家平日研究的不外青蛙、甲虫之类，这次若用猪做实验，一定更有趣味，于是将死猪一直拖到小阁楼上。贝尔见到小猪如获至宝，当着全体会员开始演讲起来。待把猪的生理特点讲完以后，贝尔即动手解剖。不料猪死多日，内脏已经腐败，顿时臭气冲出，满屋会员一个个捂着鼻子逃之夭夭。贝尔却面不改色，一个人坚持把猪解剖完毕。

专注语音学

1864年，贝尔17岁时进了苏格兰的爱丁堡大学，这所大学是英国北部的重要学府，有不少著名的学者曾在这里读过书，比如麦克斯韦和达尔文等人。

贝尔在父亲和祖父的影响下，选择了语音学作为自己的专业，他想以此解决聋哑人的痛苦。

这项研究最终导致了电话的发明，这是贝尔当初不曾料想到的。

在爱丁堡大学，贝尔系统地分析和研究了人的语言、人的发声机理和声波振动原理之类的专门知识。语音学是一门很复杂的学问，直到20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20岁时，从爱丁堡大学毕业。为了继续深造，他又进了伦敦大学，仍然攻读语音学。

这时，贝尔家出了不幸的事，他的两个兄弟相继害肺病夭折。那时肺病在英三岛猖獗，几乎像今天的癌症一样可怕。贝尔的父亲连失两子，心有余悸。他把病因归咎于英国气候阴冷、潮湿，决定离开故土，于是带着贝尔和全家远渡重洋，迁移到加拿大。

年轻的贝尔到加拿大后，继续研究语音学，并在一所中学兼教语言课。他才华出类拔萃，1869年，22岁时被聘为美国波士顿大学的语音教授。这时，贝尔的父亲已成为北美闻名的语言学专家，经常应邀到各地演讲。贝尔少年时即有过演说锻炼，他的专业知识也日渐成熟。每次相随，他演讲起来并不比父亲逊色，很受听众欢迎。贝尔父子的名声很快就传遍大西洋西岸。后来，父子俩在波士顿开办一所聋哑学校，教习聋哑人克服语障，并研究试验助听器械。

俗话说，根深叶茂。贝尔自幼对人类的通信交往就有浓厚的兴趣，后又进行多年专门研究，在声学知识上做了充分的准备。当时试图发明电话的人很多，后来惟独贝尔获得成功，这不是偶然的，是他多年知识储备的必然结果。

当时莫尔斯发明的电报已广泛应用，成为一种新兴的通信工具。不过电报只能传递电码，局限性大。能不能发展一步，用电直接传递人的语音呢？这个问题引起了许多发明家、科学家的冥思苦想。但人们进行了20多年的探索都未成功，这是因为直接传递语音难度要大得多。

人的语音是声波的振动，它如何从导线上传送呢？几年来，贝尔也被这个奇妙的问题深深地激动着。声学本是他的专业，他家从祖辈起，就把人类语音传递当作己任。对贝尔来说，发明电话，不只是美好的理想，也是一种义不容辞的使命，他终于挑起了这副担子。

伟大的设想

贝尔最后定居美国。贝尔想：“既然电流可使音叉振动，为什么人的声音或音叉的振动，不能使电流获得相应音波而来传递声音呢？”

有一天，一次偶然的实验启发了他。

贝尔正研究一种为耳聋者用的“可视语言。”按他的设想，是在纸上复制人语声波的振动，以使耳聋者能从波形曲线看出“话”来。由于曲线识别并不容易，这个设计最终没有实现。

但贝尔在实验时，却意外地发现一个有趣的现象：当电流导通和截止时，螺旋线圈会发出噪声，就像发送莫尔斯电码的“嘀、嗒”声一样。

这个细节一般人是不会留意的，贝尔却是有心人。他重复几次，结果都一样。贝尔茅塞顿开，一个大胆的设想在他脑海中出现：“在讲话时如果我能使电流强度的变化模拟声波的变化，那么用电传送语音不就能实现了吗？”这个思想后来成了贝尔设计电话的理论基础。贝尔的发现看起来是偶然的巧遇，其实是长期酝酿的结果。

贝尔兴致勃勃地把自己的想法告诉了几位电学界人士，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！”可是听者却不以为然，有的一笑置之，有的耸耸肩膀。一位颇具资格，但看上去十分自负的先生告诉他：“产生此种设想，实在是缺乏电学常识。只要读两本普通的《电学入门》，导线传递音波的狂想自会消失。”

贝尔碰了钉子，并未泄气。他决定去求教约瑟夫·亨利——当时的一位大物理学家。于是，贝尔动身前往华盛顿。

亨利是电学史上一位杰出的人物，他曾经同法拉第各自独立地发现了电磁感应现象。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。他还发明了摆动式电动机、继电器，莫尔斯的电报机就是根据他提出的原理发明的。亨利为人谦逊，不重名利。他一生中有很多发明，却不愿申请专利，许多本来应该由他享有的荣誉他都让给别人了。在相当长时间，欧洲和美国人都不太了解他。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，1893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。贝尔拜望他的时候，他已经73岁了。

那是1873年3月的一天午后，天下着微雨。一个头戴礼帽，身穿黑风衣的高个子青年来到亨利的寓所，他就是刚下火车的贝尔。老科学家此时正在午睡，贝尔不愿打扰他，就站在细雨中静静地等候。两小时后，老人醒来时，贝尔的风衣已经湿透了。这位科学界的老前辈从未见过贝尔，但对贝尔一家及其成功的聋哑教学方法是久有所闻的。老人很客气地接待了年轻的来访者。

贝尔陈述了他的发现，并详细解释了用电传送语音的设想，他的两眼因兴奋而闪闪发光。约瑟夫·亨利很快被年轻人的热忱所感动。贝尔讲完后，怀着微微紧张的心情问道：“先生，您看我该怎么办？是发表我的设想，让别人去做，还是我自己应该努力去实现呢？”

“您有了一项了不起的发明设想，贝尔，”亨利慈爱地答道，“干吧。”

“可是，先生，有许多制作方面的困难，而且我不懂电学。”

“掌握它！”这位大科学家斩钉截铁地说。

这句话对青年发明家产生了很大的影响。许多年后贝尔写道：“没有这三个令人鼓舞的大字，我是决计发明不了电话的。”对约瑟夫·亨利的鼓励，贝尔是终生难忘的。

贝尔所说的确是肺腑之言。科学技术的发展像一场接力跑。科技史上曾有许多像亨利这样胸怀大略的老将，为后来者开辟了道路。法拉第得益于戴维，刻卜勒接受了第谷的珍贵天文学遗产，达尔文获得其师亨斯罗的指导，都是科学上老一辈大师关怀新秀的佳例。

梦想成真

贝尔回到波士顿，悉心学起电学来，把他的业余时间全部用在电的研究上了。贝尔这时刚26岁，精力旺盛，经过刻苦用功，再加上搞聋哑教学实验接触过电磁器械，所以没过多久，学习就过关了。

1873年初夏，贝尔辞去波士顿大学声学教授的职务，正式搞起实验来。他试图将电学和声学熔铸于一炉（后来的电声理论即由此发端），万事皆备，尚需一名得力助手。在一次偶然的机会中，贝尔遇到一个年轻的电工技师，两人一见如故，那位技师名叫沃特森，只有18岁。他对贝尔的理想坚信不疑，表示一定尽全力相助。沃特森后来履行诺言，始终不渝，成为贝尔终身战友。

贝尔在近郊公寓的宿舍成了他们的实验室，同时这间灰尘满地、拥挤闷热的小屋，兼作两人的卧室。两位发明家埋头其中，一边研究电声转换原理，一边设计实用的机械。贝尔一有一种新的构思，沃特森立即从事制造。贝尔研制的电话是史无前例的东西，没有任何实物可凭，只能反复尝试，从失败中积累经验。有时贝尔在半夜偶有所得，立即翻身起来画图，沃特森马上照图施工。

日复一日，两年过去了。究竟他们试过多少方案，有过多少失败，已无从统计，最后才制成两台粗糙的样机。贝尔的设计是这样的：在一个圆筒底部铺一张薄膜，膜中央垂直连接一炭杆，插入硫酸液里，人讲话时薄膜振动，杆与硫酸接触处的电阻发生变化，电流随之有强有弱，接收处利用电磁原理，再将电讯号复原为声音。这就实现了用电传递声波的实验。

为了验证机器的效果，他们把导线从住处架到公寓的另一端。试验开始，贝尔和沃特森对着自己的装置大声疾呼，可是，各自听到的声音不是穿壁而来，就是越顶而过，机器像聋哑人一样毫无反应。他们一连试了好几天，好心的邻居们默默地忍受着他们毫无结果的大喊大叫。直到发明家嗓子都喊哑了，通话还是没有成功。

两位朋友沮丧已极。两年来，他们牺牲了所有的休息和娱乐，耗尽心血，造出来的电话竟是不争气的“哑巴”！

为什么会失败呢？贝尔苦苦思索着。是设计不对么？制作有误么？用电传递语音本身果真不可能吗？

夜幕降临了，望着满天的星斗，贝尔眼前浮现出亨利亲切的面容。他仿佛又听到老科学家坚定的声音：“贝尔，你有了一项了不起的发明设想！干吧！”

正在贝尔锁眉沉思时，忽听到沃特森的背将串联在电话线路中的电池碰到了地上的声音，他的心头猛地一震：“是不是由于电路中的电流太弱，负载太小而导致电话成为哑巴呢？”贝尔将这一新的想法一讲，沃特森顾不得准备晚饭，便又迅速投入到新的实验准备中去了。

为了得到更大的电流，他们花了两天的时间制作了一种新的“送话器”代替了原来的装置。

但经过试验，效果仍不理想，在“受话器”一边只有微弱的“口兹口兹”声，不知是声音微弱难辨，还是线路本身存在的干扰声。

又是一个繁星满天的夜晚，贝尔又一次陷入了沉思。

“先生，您听！”沃特森在背后呼唤着，贝尔转过头，困惑地望着助手。沃特森用手指着窗外，神色惊喜地重复道：“先生，您听！”

窗外，隐隐传来一阵“吉他”的曲调，那叮叮咚咚的音响，像山泉般在夜空里荡漾。贝尔侧耳凝神，听着，听着，豁然醒悟。他跳起来朝青年技师猛击一拳：“有啦！有啦！沃特森，你真行呀！”

原来，他们的送、受话器灵敏度太低，所以声音微弱，难以辨别，吉他的共鸣启发了聪明的年轻人。贝尔马上设计了一个助音箱的草图。他们急盼成功，一时找不到材料，就把床板拆了下来。两人一齐动手，连夜赶制。待木箱做好，发明家一连两天两夜没有合眼，到第三天傍晚，终于改装竣工。当时正值夏令，天气炎热，贝尔和沃特森浑身汗水淋淋，脸上却显露着兴奋之色。两人心里都感觉到：成败在此一举！

他们架好了导线。贝尔在实验室里，将门紧闭，沃特森在隔着几个房间的另一端，把受话器紧贴耳际。准备就绪，贝尔对着送话器呼唤起来：“听见了吗？沃特森。”

沃特森屏声静息地听着，受话器里的声音开始细如游丝，旋即清晰嘹亮。沃特森喜不自禁，急呼贝尔的名字：“贝尔！我听见了！听见了！”这时，两人欣喜若狂，互相大喊起来。