第95章 从电报到电话
第95章 从电报到电话
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。
(本章完)
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。
(本章完)