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。