第九十四章 从电报到电话
小说：大明不革命作者：王子虚字数：5175更新时间 : 2024-05-18 14:16:02
最简单的电报机，硬件系统精简到极致，可能就只剩下一个有弹性的开关了。
发明电报的最大的难点其实是制作编码表。
将文字和符号信息，转化成一串长短电信号的排列组合。
拉丁字母只有26个，编码基本没有什么难度，只需要5个长短信号。
但是常用汉字有数千个，如何简便快捷的发送汉字，需要制定较为复杂的码表。
工匠们经验丰富，学生们天资聪颖，八组的工匠和学生组合各自讨论，很快就想出了好几种方案。
八组人合并到一起讨论之后，自行排除掉了几个不太合理的方案。
最后被送到朱简烜面前的方案有两种。
第一种方案，用十三个一组的长短信号，排列组合之后形成8192个编号。
这个码表能够容纳八千个常用汉字，再加上所有拉丁字母和各种特殊符号。
第二种方案，是用四个一组的长短信号，来表示一个数字。
再用四个数字组合起来，表示一个汉字。
朱简烜的学生们普遍支持第一种方案，认为这个方案的综合效率是最高的。
他们认为第二个方案浪费按键次数。
本来十三次按键能实现的事情，他们要用十六次来完成。
工匠们则大多支持第二种方案，认为这个方案更加容易实现，方便实际操作。
朱简烜看完了之后直接问学生们：
“你们能只看一眼，就直接记住十三个长短符号，且排列顺序完全不乱吗？”
所有的学生立刻表示自己完全可以。
看上去确实都很轻松。
朱简烜面对这个回答，顿时就稍微有点无奈。
应天府和周边府县，总共可能有好几十万学生，中小学生至少有十几万。
礼部先按照学校的数学成绩，从十几万人里面选出了一万个成绩优秀的，来参加自己的收徒考试。
自己又从这一万个成绩优秀的孩子中，选出了三十二个成绩数学最好的。
所以自己这三十二个学生，放在他们原有的学校里面的话，绝对都是个顶个的数学天才。
他们觉得秒记十三位符号很正常。
朱简烜就觉得学生都太聪明了有时候也不是好事。
他们意识不到，普通人看到十三位字符，至少得分成三段来记忆。
朱简烜只能引导他们换位思考：
“你们以前在学校的时候，应该也都能够意识到，你们周围的同学们，基本都不如你们聪明吧？
“然后，你们想想你们以前的同学们，能够看一眼记住十三个符号吗？”
学生们稍微迟疑了一下，就陆续开始摇头了：
“应该不行。”
“那帮蠢货当然做不到……”
“没几个能做到的。”
朱简烜继续循循善诱：
“我们这个电报发信设备，未来可不是只给你们这些天才使用。
“也是要给军队的普通士兵，也要给商行的普通学徒用的。
“要考虑让这些人也都能正常使用的话，一眼看完十三位的要求是不是就太高了呢？”
只能说不愧都是最聪明的孩子，很快就理解了朱简烜要提醒的事情。
“那我们这个方案确实有点难了。”
“师父教导的对，学生忘了考虑那些同学。”
“那就用大工匠前辈们的方案吧。”
“虽然浪费码表空间，但一次记忆四个数字，就算傻子也能用的。”
朱简烜笑着提醒他们工程学的问题：
“所以未来大家各自的研究成果出来后，准备将理论成果转化为实物的时候，就要考虑在普通人中的可行性。
“只有让普通人也能用上，才能成为广泛流行的大热产品，才能成国家和行业发展的重要工具。
“如果一种发明，只有天才能学会使用，那只能成为小众的玩具和艺术品。”
听到朱简烜教育人，一群聪明孩子立刻认真答应着：
“谨遵师父教诲。”
朱简烜微笑着点头，然后继续引导他们思考：
“但是反过来考虑，如果是在研究层面，确实仍然需要考虑效率最大化。
“你们现在可以思考一下，如何把四位的信号浪费的空间也利用上，在极端情况下利用上。
“四组四位的符号编码，实际上应该有65536个编号吧？
“因为一组四位长短信号能形成十六个不同的组合……”
果然很快就有学生想到了，被朱简烜曾经提问过的李锐首先举手说：
“师父，我觉得，这种编码本质上是制作一个个的小格子，然后在方格里面放上东西。
“所以从第十一个到第十六个方格，只是无法用一到十的数字表示，但其实格子本身是放东西的。
“我们可以在编码表画方框，里面写上十一到十六，将其视为一个编号。
“发送的时候看到方格就知道怎么按键了。”
朱简烜笑着提醒说：
“你们是否知道，在崇祯朝以前，民间一斤其实是十六两，相当于十六进制。
“十进制是到数到十就进位，十六进制是数到了十六的时候才进位。
“我们写汉字数字的时候，可以用天干数字来代表十到十六。
“用崇祯数字的时候，可以用拉丁字母代表十到十六。
“这样就能简单标记十六进制的数字了。”
朱简烜这样稍微引导了一下，学生们立刻就明白过来了，这就是改变一个进位的点。
只要改变进位方式，就能把额外的编码空间全部利用上了。
崇祯数字就是朱简烜前世的阿拉伯数字。
反正也不是阿拉伯人发明的，崇祯自己就用皇帝的身份命名了。
崇祯皇帝亲自引导，直接用他发明的数字加上拉丁字母，配合硬笔来做数学演算。
同时还用拉丁字母制作了汉字的拼音标记。
拉丁字母其实不是英文字母，应该说世界上本来就不存在英文字母。
是包括英国人在内，欧洲各国普遍借用罗马人的拉丁字母，来记录书写自己的语言而已。
就像神洲古代的周边国家，也常用汉字来书写他们的自己的语言一样。
拉丁文和文言文一样没有标点符号。
欧洲各国之间不会互相指责对方偷自己的文字。
因为大家都是“借用”的。
最关键的原因是这种字母的真正主人已经身死道消了。
不过现在欧洲各国的上流人士，仍然以会使用罗马留下的拉丁文为荣。
就像韩国和日本人也以能直接使用汉字为荣。
不过，拉丁字母也不是原创的，而是来自于希腊字母，希腊字母来自腓尼基字母。
腓尼基字母是在埃及象形文字基础上创造的，是用象形文字表音。
与粤语白话也能用汉字表音写出来有点类似。
在朱简烜看来，用崇祯数字和拉丁字母研究数学的最大好处，是容易将公式符号从汉字描述中分辨出来。
两种截然不同的文字，直接放在一起的时候，学习人员能够一眼找到篇幅中的重点。
如果描述和运算全用纯汉字，或者全都用纯拉丁字母，都不会有这种效果。
纯字母和数字的运算过程如果太长，普通人也会看着很难受的。
但是反过来的话，用拉丁字母做描述，用汉字做运算符号，情况也好不到哪儿去。
因为符号本来就应该简单直观，而汉字是一种高信息量文字。
汉字当运算符号，会出现“信息量冗余”
每个汉字都有自己的意思，而拉丁字母本身没有意思，组合成单词才有意思。
汉字天然适合用来描述状况，拉丁字母天然适合当符号。
崇祯从未学过拉丁文，但是仍然用拉丁字母当拼音和运算符号，是符合客观的拿来主义的。
朱简烜带着工匠和学生们，现场明确了新时代的十六进制标准方案。
而后带着学生们现场继续发散思维，找到了十六进制在当前电报方案中的合理用法。
首先用三位十六进制数，形成4096个编码，容纳相应数量的汉字和符号。
排除常用字中的含义高度近似的，拟定一份常规电报用字范围。
要求未来发常规电报的时候，只能使用这个字表上的汉字，提高总体的电报收发效率。
然后在这个基础上扩展字表，同时保留含义重复的常用字，制定一份八千个汉字的标准字表，作为军队和朝廷使用的字表。
最后用完整的四位十六进制数，总共65536个编码，制作能够容纳绝大多数汉字的总表。
这个按照标准筛选合适汉字的工作，不需要现场的工匠和学生们去做。
朱简烜写了一份命令，让卫兵送去给随行的礼部官员，让他们完成者三个级别的汉字码表。
这些人是专业人员，对他们而言是手到擒来的分内之事。
朱简烜不需要告诉他们是用在电报上的，只需要给出筛选标准就能干活了。
等他们完成了基本的筛选工作，再让工匠们按照电报收发的原理，稍微修缮整理就能用了。
等到几十上百年以后，等到电子计算机问世的时候，这三个字表也会成为理所当然的计算机用字表。
因为早期计算机的存储空间和运算空间非常有限，不可能一股脑儿把需要的汉字都塞进去。
肯定也要和现在控制电报用字范围一样，一步一步的增加计算机字表的范围。
朱简烜把工作吩咐下去之后，继续带着工匠和弟子们检查和验收新发明的简易电报机。
现在这种课堂作业形式的验收，只要求他们实现基本功能就行了。
等到了美洲的时候，朱简烜要去处理美国的事务，会让工匠们在地面上设计制作实用化的成品。
基本电报机的验证完成后，朱简烜就开始新一轮的课程——声波。
首先告诉工匠和学生们声波的本质，然后直接引导他们思考将声波和电流变化互相转换。
这节课之后的课堂作业，也变成了简易有线电话机，或者说是制作拾音器和扬声器。
朱简烜直接给出了基本设计思路，在两个铜片中间夹上碳粒制作拾音器，将声波转化为变化的电流。
再用电磁感应原理制作扬声器，将电磁环连接在可震动的盆膜上，背后再放一个磁铁。
电磁环通电产生磁力，与背后的磁铁互相吸引，向后拉动整个盆膜抖动。
如果通入的电流是变化的，是用声波震动转化而来的，那电磁环就会带动盆膜还原抖动，将电流变化再次转为声波。
在此之前的电报机，用电流的联通和断开传送信息，是从电学基础理论上直接推导出来的。
朱简烜讲明白了发电机的原理之后，大部分学工匠和学生都直接想到了，只要有稳定电源都能制作电报机。
在原有的历史上，摩尔斯在1835年就做出了有线电报机。
现在朱简烜将电流和声波联动起来得操作，就跟之前把电和磁联系起来一样令人大开眼界了。
在原有的历史上，电话机的可行性，也是因为意外被发现的。
一个意大利裔的美国人，名叫安东尼奥·梅乌奇，本来是研究“电生理学”的，也就是用电击治疗疾病。
大约在1849年，他有一次给朋友治病的时候，让朋友咬住一个连接着线圈的铜片，应该是他新设计的电击连接设备。
他去另一个房间里面操作发电设备，结果在发电设备的线圈上，听到了朋友在隔壁房间说话的声音。
于是梅乌奇开始研究如何用电流传递声音，并在1860年左右做出了成品。
不过梅乌奇几乎不会说英语，同时穷困潦倒到没有钱去申请专利保护，最终没有得到电话的专利。
直到1876年的时候，加拿大人亚历山大·贝尔申请到了电话专利。
托马斯·爱迪生在1877年发明了碳粒拾音器，让电话机传递的声音有基本的清晰度，才让电话有了足够的实用价值。
在电话发明的整个摸索过程中，真正有用的思路其实只有那么几个。
毕竟最基本的电话机的原理其实非常简单。
朱简烜作为穿越者，直接跳过了漫长的摸索阶段，把成熟的原理和方向都拿了出来。
有了指导思想之后，工匠们马上带着学生动手干活。
最后只用了十几天的时间，就做出了基本的原理验证机，或者说是简单的电话机原型。
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发明电报的最大的难点其实是制作编码表。
将文字和符号信息，转化成一串长短电信号的排列组合。
拉丁字母只有26个，编码基本没有什么难度，只需要5个长短信号。
但是常用汉字有数千个，如何简便快捷的发送汉字，需要制定较为复杂的码表。
工匠们经验丰富，学生们天资聪颖，八组的工匠和学生组合各自讨论，很快就想出了好几种方案。
八组人合并到一起讨论之后，自行排除掉了几个不太合理的方案。
最后被送到朱简烜面前的方案有两种。
第一种方案，用十三个一组的长短信号，排列组合之后形成8192个编号。
这个码表能够容纳八千个常用汉字，再加上所有拉丁字母和各种特殊符号。
第二种方案，是用四个一组的长短信号，来表示一个数字。
再用四个数字组合起来，表示一个汉字。
朱简烜的学生们普遍支持第一种方案，认为这个方案的综合效率是最高的。
他们认为第二个方案浪费按键次数。
本来十三次按键能实现的事情，他们要用十六次来完成。
工匠们则大多支持第二种方案，认为这个方案更加容易实现，方便实际操作。
朱简烜看完了之后直接问学生们：
“你们能只看一眼，就直接记住十三个长短符号，且排列顺序完全不乱吗？”
所有的学生立刻表示自己完全可以。
看上去确实都很轻松。
朱简烜面对这个回答，顿时就稍微有点无奈。
应天府和周边府县，总共可能有好几十万学生，中小学生至少有十几万。
礼部先按照学校的数学成绩，从十几万人里面选出了一万个成绩优秀的，来参加自己的收徒考试。
自己又从这一万个成绩优秀的孩子中，选出了三十二个成绩数学最好的。
所以自己这三十二个学生，放在他们原有的学校里面的话，绝对都是个顶个的数学天才。
他们觉得秒记十三位符号很正常。
朱简烜就觉得学生都太聪明了有时候也不是好事。
他们意识不到，普通人看到十三位字符，至少得分成三段来记忆。
朱简烜只能引导他们换位思考：
“你们以前在学校的时候，应该也都能够意识到，你们周围的同学们，基本都不如你们聪明吧？
“然后，你们想想你们以前的同学们，能够看一眼记住十三个符号吗？”
学生们稍微迟疑了一下，就陆续开始摇头了：
“应该不行。”
“那帮蠢货当然做不到……”
“没几个能做到的。”
朱简烜继续循循善诱：
“我们这个电报发信设备，未来可不是只给你们这些天才使用。
“也是要给军队的普通士兵，也要给商行的普通学徒用的。
“要考虑让这些人也都能正常使用的话，一眼看完十三位的要求是不是就太高了呢？”
只能说不愧都是最聪明的孩子，很快就理解了朱简烜要提醒的事情。
“那我们这个方案确实有点难了。”
“师父教导的对，学生忘了考虑那些同学。”
“那就用大工匠前辈们的方案吧。”
“虽然浪费码表空间，但一次记忆四个数字，就算傻子也能用的。”
朱简烜笑着提醒他们工程学的问题：
“所以未来大家各自的研究成果出来后，准备将理论成果转化为实物的时候，就要考虑在普通人中的可行性。
“只有让普通人也能用上，才能成为广泛流行的大热产品，才能成国家和行业发展的重要工具。
“如果一种发明，只有天才能学会使用，那只能成为小众的玩具和艺术品。”
听到朱简烜教育人，一群聪明孩子立刻认真答应着：
“谨遵师父教诲。”
朱简烜微笑着点头，然后继续引导他们思考：
“但是反过来考虑，如果是在研究层面，确实仍然需要考虑效率最大化。
“你们现在可以思考一下，如何把四位的信号浪费的空间也利用上，在极端情况下利用上。
“四组四位的符号编码，实际上应该有65536个编号吧？
“因为一组四位长短信号能形成十六个不同的组合……”
果然很快就有学生想到了，被朱简烜曾经提问过的李锐首先举手说：
“师父，我觉得，这种编码本质上是制作一个个的小格子，然后在方格里面放上东西。
“所以从第十一个到第十六个方格，只是无法用一到十的数字表示，但其实格子本身是放东西的。
“我们可以在编码表画方框，里面写上十一到十六，将其视为一个编号。
“发送的时候看到方格就知道怎么按键了。”
朱简烜笑着提醒说：
“你们是否知道，在崇祯朝以前，民间一斤其实是十六两，相当于十六进制。
“十进制是到数到十就进位，十六进制是数到了十六的时候才进位。
“我们写汉字数字的时候，可以用天干数字来代表十到十六。
“用崇祯数字的时候，可以用拉丁字母代表十到十六。
“这样就能简单标记十六进制的数字了。”
朱简烜这样稍微引导了一下，学生们立刻就明白过来了，这就是改变一个进位的点。
只要改变进位方式，就能把额外的编码空间全部利用上了。
崇祯数字就是朱简烜前世的阿拉伯数字。
反正也不是阿拉伯人发明的，崇祯自己就用皇帝的身份命名了。
崇祯皇帝亲自引导，直接用他发明的数字加上拉丁字母，配合硬笔来做数学演算。
同时还用拉丁字母制作了汉字的拼音标记。
拉丁字母其实不是英文字母，应该说世界上本来就不存在英文字母。
是包括英国人在内，欧洲各国普遍借用罗马人的拉丁字母，来记录书写自己的语言而已。
就像神洲古代的周边国家，也常用汉字来书写他们的自己的语言一样。
拉丁文和文言文一样没有标点符号。
欧洲各国之间不会互相指责对方偷自己的文字。
因为大家都是“借用”的。
最关键的原因是这种字母的真正主人已经身死道消了。
不过现在欧洲各国的上流人士，仍然以会使用罗马留下的拉丁文为荣。
就像韩国和日本人也以能直接使用汉字为荣。
不过，拉丁字母也不是原创的，而是来自于希腊字母，希腊字母来自腓尼基字母。
腓尼基字母是在埃及象形文字基础上创造的，是用象形文字表音。
与粤语白话也能用汉字表音写出来有点类似。
在朱简烜看来，用崇祯数字和拉丁字母研究数学的最大好处，是容易将公式符号从汉字描述中分辨出来。
两种截然不同的文字，直接放在一起的时候，学习人员能够一眼找到篇幅中的重点。
如果描述和运算全用纯汉字，或者全都用纯拉丁字母，都不会有这种效果。
纯字母和数字的运算过程如果太长，普通人也会看着很难受的。
但是反过来的话，用拉丁字母做描述，用汉字做运算符号，情况也好不到哪儿去。
因为符号本来就应该简单直观，而汉字是一种高信息量文字。
汉字当运算符号，会出现“信息量冗余”
每个汉字都有自己的意思，而拉丁字母本身没有意思，组合成单词才有意思。
汉字天然适合用来描述状况，拉丁字母天然适合当符号。
崇祯从未学过拉丁文，但是仍然用拉丁字母当拼音和运算符号，是符合客观的拿来主义的。
朱简烜带着工匠和学生们，现场明确了新时代的十六进制标准方案。
而后带着学生们现场继续发散思维，找到了十六进制在当前电报方案中的合理用法。
首先用三位十六进制数，形成4096个编码，容纳相应数量的汉字和符号。
排除常用字中的含义高度近似的，拟定一份常规电报用字范围。
要求未来发常规电报的时候，只能使用这个字表上的汉字，提高总体的电报收发效率。
然后在这个基础上扩展字表，同时保留含义重复的常用字，制定一份八千个汉字的标准字表，作为军队和朝廷使用的字表。
最后用完整的四位十六进制数，总共65536个编码，制作能够容纳绝大多数汉字的总表。
这个按照标准筛选合适汉字的工作，不需要现场的工匠和学生们去做。
朱简烜写了一份命令，让卫兵送去给随行的礼部官员，让他们完成者三个级别的汉字码表。
这些人是专业人员，对他们而言是手到擒来的分内之事。
朱简烜不需要告诉他们是用在电报上的，只需要给出筛选标准就能干活了。
等他们完成了基本的筛选工作，再让工匠们按照电报收发的原理，稍微修缮整理就能用了。
等到几十上百年以后，等到电子计算机问世的时候，这三个字表也会成为理所当然的计算机用字表。
因为早期计算机的存储空间和运算空间非常有限，不可能一股脑儿把需要的汉字都塞进去。
肯定也要和现在控制电报用字范围一样，一步一步的增加计算机字表的范围。
朱简烜把工作吩咐下去之后，继续带着工匠和弟子们检查和验收新发明的简易电报机。
现在这种课堂作业形式的验收，只要求他们实现基本功能就行了。
等到了美洲的时候，朱简烜要去处理美国的事务，会让工匠们在地面上设计制作实用化的成品。
基本电报机的验证完成后，朱简烜就开始新一轮的课程——声波。
首先告诉工匠和学生们声波的本质，然后直接引导他们思考将声波和电流变化互相转换。
这节课之后的课堂作业，也变成了简易有线电话机，或者说是制作拾音器和扬声器。
朱简烜直接给出了基本设计思路，在两个铜片中间夹上碳粒制作拾音器，将声波转化为变化的电流。
再用电磁感应原理制作扬声器，将电磁环连接在可震动的盆膜上，背后再放一个磁铁。
电磁环通电产生磁力，与背后的磁铁互相吸引，向后拉动整个盆膜抖动。
如果通入的电流是变化的，是用声波震动转化而来的，那电磁环就会带动盆膜还原抖动，将电流变化再次转为声波。
在此之前的电报机，用电流的联通和断开传送信息，是从电学基础理论上直接推导出来的。
朱简烜讲明白了发电机的原理之后，大部分学工匠和学生都直接想到了，只要有稳定电源都能制作电报机。
在原有的历史上，摩尔斯在1835年就做出了有线电报机。
现在朱简烜将电流和声波联动起来得操作，就跟之前把电和磁联系起来一样令人大开眼界了。
在原有的历史上，电话机的可行性，也是因为意外被发现的。
一个意大利裔的美国人，名叫安东尼奥·梅乌奇，本来是研究“电生理学”的，也就是用电击治疗疾病。
大约在1849年，他有一次给朋友治病的时候，让朋友咬住一个连接着线圈的铜片，应该是他新设计的电击连接设备。
他去另一个房间里面操作发电设备，结果在发电设备的线圈上，听到了朋友在隔壁房间说话的声音。
于是梅乌奇开始研究如何用电流传递声音，并在1860年左右做出了成品。
不过梅乌奇几乎不会说英语，同时穷困潦倒到没有钱去申请专利保护，最终没有得到电话的专利。
直到1876年的时候，加拿大人亚历山大·贝尔申请到了电话专利。
托马斯·爱迪生在1877年发明了碳粒拾音器，让电话机传递的声音有基本的清晰度，才让电话有了足够的实用价值。
在电话发明的整个摸索过程中，真正有用的思路其实只有那么几个。
毕竟最基本的电话机的原理其实非常简单。
朱简烜作为穿越者，直接跳过了漫长的摸索阶段，把成熟的原理和方向都拿了出来。
有了指导思想之后，工匠们马上带着学生动手干活。
最后只用了十几天的时间，就做出了基本的原理验证机，或者说是简单的电话机原型。
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