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「图文版」穿越万年,我们终究相见:通讯编年史

ZEALER科技相对论  · 公众号  ·  · 2018-11-12 22:00

正文



本期文字版


Hello,大家好,欢迎收看全国首档非大型极客励志脱口秀节目,科技相对论,我是王自如。最近一段时间,我都在重温号称是互联网圣经的《人类简史》这本书。



我也非常推荐大家去读一读,里边很有趣的历数了上万年的一个文明历史,讲诉了人类是如何孕育和演化我们的文明的,人是怎么从猴子变成人的,从这个狩猎文明一步一步的走到了今天的现代文明,你会突然发现今天之所以我能够坐在这,你能看见我的画面并且听见我的声音,实际上是一件非常了不起的事。



首先它有很多的前提条件,它需要有语言,它需要有文字还有互联网的诞生,最后大家还得有智能手机或者是电脑这样的电子设备,才可以做到这一点。


那么这也给了我其实很多的灵感,听起来没什么,但实际上当你带着这些历史的背景和一些疑问的时候,去重新认知通信这件事,你会发现已经被我们认为很平常,很普通的东西,其实一点都不简单。同时你也会发现,整个人类的通信历史就像是一条波纹,它是在跨越一座一座的大山,而这些横亘在过去和未来中间的大山,就是阻隔通信技术进步的各种难题,而在关键技术的突破上,代表着需要人类日复一日的,孜孜不倦的在这座大山上去钻透一个非常非常细小的微孔。这听起来好像有点不可思议或者是危言耸听,往一个大车上打一个孔,这代表什么呢?表面上看起来微不足道,相比起来可能是很微小的,但是其实这样的一个小的微孔,意味着一个封闭的大山有一个空气可以流动的空间,意味着光可以透过这个微孔穿透这座大山,而且加上时间的沉淀和岁月的打磨,可能这样无数的小孔加在一块就会把这座大山彻底瓦解, 变成人类通向未来的一座康庄大道。


而在过去的上万年的时间里边,会有无数的先人们像愚公移山一样,去做一件这样的事情,去钻孔攻克这些技术难题,但上万年的时间有太多的大山需要去攻克,而那些打通我们彼此之间距离的人,就是值得我们敬畏的英雄。所以今天穿越时间的长河,我们去看一看到底是谁带我们,一步一步的突破走到了今天,成就了我们今天的生活。





为什么需要通信


在原始社会,甚至可能在山顶洞人之前,人类就已经开始组成族群一起打猎生活。那时候可能是人类最纯真的时候,没有那么多花花肠子,脑子里想的就一件事,怎么能够吃肉怎么能够生存下去。但那个时候装备肯定还不行,没有这个大枪大炮什么的,你要想去填饱肚子 ,你还得捡个树杈,拿着石头冲锋陷阵去跟野兽搏斗,打个小兔子小动物什么的可能没什么问题,一个人肯定是打不过对吧,那就得找志同道合的小伙伴们一块来去群殴他。你怎么能够让对方明白,该从什么地方偷袭该左右夹击,然后在千钧一发的时候,在一激动的时候,人类的第一个声音就发出来了。



所以就是因为我们这种最原始的最根本的生存诉求,打猎吃肉填饱肚子,所以在社会发展的动力下,人类的这种族群属性要求我们必须要通过一个载体来去提高我们的凝聚力和效率, 那这个时候语言就出现了。



而这也是为什么通讯能够演化成为我们天生的能力或者交流是我们天生的诉求,因为人生活在族群当中,就有信息分享的一个原始的欲望,所以说你看到一个八卦某个明星有官宣了又有这个跟谁结婚了,或者出轨了,你总想跟别人去分享和交流,其实是有历史根源的。


而语言出现之后,大家可以愉快的一起去打猎吃肉了,那打猎打多了,老猎人总比新猎人会更有经验,一个个都是身经百战,各种技巧是一套一套的,但是那个时候人的寿命并不长,可能只有十年二十年,那么打猎也是非常有风险的,一不小心挂了,那可能过去它记载的经验就失传了,那么怎么让死去的人的经验可以被年轻人传承?而且随着人类文明的地域越来越扩大,人的总数越来越多的时候,人与人之间的距离也变得更加遥远了,交通的效率就成了一个新的问题,再也不能够通信基本靠吼了,所以人们都需要一种载体来去记录和传递这种经验,那么这个时候,文字就应运而生。



那么关于文字是谁发明的呢,不同地域有不同的传说,那在我们华夏文明中,仓颉造字这个典故是耳熟能详,据说仓颉有四个眼睛,也就是重瞳,又有大智慧,通过观察星宿的运动趋势、鸟兽的足迹,依照它们的形象首创了文字,也就是象形文字,革除了当时的结绳记事这种非常落后的一种信息技术的方式,开创了我们华夏文明的开端,因此也被尊奉为文祖仓颉。




攻克通信难题


语言和文字的相继出现,让我们的日常的沟通和交流正式进入到了正轨,人们开始研究怎么去攻克下一个难题,那就是如何让这些信息更加高效的传播出去让。那么解决 0 到 1 可能我们用了上万年,那么又花了几千年的时间去解决效率问题。你要知道人类是最善用工具的一种动物,我们发明了各种各样的工具让生活的效率提升,比如语言,我们可以把它理解为是嘴巴和思想的延伸,而文字则是眼睛的延伸,带轮子的马车是腿是延伸,毕竟一开始人类都是靠双腿去跑的,后来学会了驯养马匹,才有了策马奔腾共享人世繁华。


而载体也从最早的结绳记事到甲骨文,到后面的竹简和绢帛等等,再后来有个叫蔡伦的哥们,改造了造纸术,然后让纸开始普及,让成本变得低廉化,将通信文明推向了一个新的发展高度,要不然怎么说咱们中国是四大文明古国之一。



要知道纸张的普及它的意义是非常大的,古代的时候我们经常说所谓的学富五车,说读个四书五经竹简的可以说已经装满了好几辆马车了,而纸张的出现可能就让这些所有的知识汇聚成了薄薄的几本书,这胳膊肘一夹咱们就走了,那么对于信息传递的改进或者说它效率的提升无疑是有巨大意义。


那到这个时候你会发现,人们又被新的难题卡住了。如何让一个信息在我发出的下一秒就被另外一个人知道,而这个时候近代文明的第一个颠覆——电报就出现了。



那么在电报之前,长途通信是什么方式呢?驿站,信鸽,烽火狼烟,人力马拉松,成本极其昂贵,而且受各种天气各种因素的影响,速度是缓慢的不得了,而在今天看来,可能是难以忍受的。直到有一个疯子,在一个雷雨交加的夜晚放了一只风筝,你猜怎么着,他一下子就发现了电流的性质,人们第一次真正意义上的去理解了,原来传说中雷神的权柄居然可以被我们人类所掌控,电的出现就好像远古时代人类发现了火并且发明了钻木取火一样,是一个改变了人类进程的大事,这也是让近代历史不同于以往的本质的一个区别之一。那么电流的出现让当时的科学家都兴趣盎然,比较了解当中的一个奥妙其中一个叫奥斯特的哥们,他有一次在电流实验当中意外地发现,当电流和磁接触后会有非常奇特的反应,可以改变实验体磁针的方向,这个意外引起了奥斯特的兴趣,觉得这玩意有点意思,以前没遇到过这么新鲜的东西,在经过了几次反复的测试和验证之后,奥特斯发表了论文向学术界宣告了电流磁效应的诞生。



而到了 1864 年,又有一个牛逼哄哄的哥们,将电流磁效应完善并且建立了电磁理论系统,说到这呢,这方面非常硬核的网友应该就知道了,这就是大名鼎鼎的 James Clerk Maxwell,一个连爱因斯坦都对他赞誉有加的一个物理界的牛人,在与他的工作是继牛顿以来,物理界最有成果且最深刻的件数,而且这个评价是来自爱因斯坦的,可以说含金量是非常高的。



说电报之前,为什么需要给大家解释电磁,是因为电磁理论的建立,才让现代通信开始萌芽,它是最重要的基础的科学的发现,它的出现也让大家打开了一个新的思路,完全不同于以往的研究方向,从此人们开始思考我们的通信或者信息传递的方式,是不是可以借助电磁从有形到无形去转变,提高它的效率并且拉长它传输的距离。



不过搞物理的都不一定会搞发明,所以说奥斯特和麦克斯韦就是那种特别纯粹的物理学家,他们开创和完善了这种基础的理论跟这种研究,但是并没有解决横亘在他们面前这座大山,他们顶多是开了个头、钻了个眼,但是没钻透,真正开始凿山开路的是摩斯。



1837 年的时候,摩斯(Samuel Finley Breese Morse)研制出来电磁式的电报机,并且还编写了整个配套的字母和数字组成的编码系统,可以方便用来传输信息,也就是摩斯密码。



它设计的这套电码,可以将一段信息转换成长短不一的电脉传输,然后把它传输到目的地去,然后再转换为原来的信息,有个还原的过程。摩斯密码可能大家了解得比较少,我说个大家都懂的东西,比如说种子,我们说我们解析出来的解析出来的磁力链接,是通过字母和数字组成的一长串的所谓的“数字指纹”,原理和摩斯密码其实是一样的,种子大家应该过去都没少下。



所以说摩斯发明的这个电报就成为了当时最快的信息传输工具,下一秒你就可以把你的信息 让别人知道,这是古人挠破了头皮,走了上千年都没能闹明白的事。而摩斯,把它给安排得明明白白,你说摩斯是不是那个凿穿大山那一个孔呢,他是一个非常值得纪念的英雄,稳妥妥的是。不过这条路依然是有缺陷的,那么电报的缺陷是什么?没有办法普及阅读理解信息困难、专业性要求非常高、成本也非常昂贵,比如说铺设一条用于电报传输的电线,那花费可太多了,以至于电报虽然说被发明出来了,但是很大程度上其实是摆设,只有在军用领域或者是说非常高端的领域才用得上。


当然了,虽然说摩斯电报有着各种缺陷,没有办法被民众所接受和普及,但是技术突破依然是有着它非常重大意义。为什么我们要强调突破和颠覆,是因为这样关键的技术突破,就像我们刚才所说的那样,它的价值在于撕开了一个口子,后续的人们才可以在这个基础之上 不断的去扩大他的成果。比如说大家都熟知的改良电灯泡的爱迪生,当时电报出现至后,他也是一个小迷弟,一个大粉丝,沉迷于研究怎么让电报能变得更有效率成本更低,所以他发明了一个机器可以同时发四份电报。



听起来像不像小时候为了快点写完这个作业的时候,一个手同时拿着两个笔或者三个笔一块去写的感觉?只不过有点小遗憾,这些小的发明或者改进的地方并没有从根本上解决新技术的难题,那么如何让这种高效率的方式得到普及,仍然是一个非常重要攻克的挑战。而这个时候,在电报的影响下又有新的需求诞生了,阅读肯定是不如说话来得简单和直接,那么的便于交流,所以说既然文字可以做到及时的传输,那么声音可不可以呢?


这个时候大家换了一个思路,所以摩斯的另外一个小迷弟贝尔,带着他的电话就闪亮登场。



他的出现相当于是曲线救国,让你相隔千里的话能听到对方的声音。搞研究发明之前,贝尔是从医学院毕业的医学生,他爸爸是一个听觉障碍治疗师,也算是子承父业,所以说贝尔当时就做了一名聋人教师。



伟大的发明往往是从好奇心开始的,因为经常和聋人打交道的缘故,贝尔业余之际还特别喜欢声学的研究和电光传声的研究,那个时候摩斯的电报刚发明不久,电报是当时最新潮的玩意,很多人都特别沉迷于它,就好像今天你看到这个特别新鲜的全息投影是一样的,贝尔也不例外。



1873 年,有一天贝尔和他的助手沃森在研究一种新的电报机,但是电报机发生了故障,电报机上的一块铁片在电磁铁的影响下不停的振动,而这个振动的波动还能通过电流传递到另外一个电报机的铁片上,也跟着产生了振动。



这个振动产生的声音虽然很小,但是它还是被贝尔听到,这个事情非常关键,被他听到了,而且还因此激发了灵感,人的声音是不是也可以通过这样的方式传输呢。一个人的脑洞一旦打开,就会无穷无尽的不停地扩散,贝尔开始按照这个方向去研究和钻研。直到 1875 年,贝尔和他的助手沃森利用电磁感应的原理,成功地制造出了世界上第一部传递声音的机器——磁电电话机。



关于电话史上的第一句话还有这样一个野史趣闻,有一个轶事,当时进行电话试验的时候,贝尔不小心把硫酸打翻了,溅在他的腿上,疼痛之下他情急之中喊出了:“沃森,快来帮帮我,沃森,Come to help me!”。经过完善之后,1876 年 2 月 14 日向美国专利局递交了专利申请书,值得一提的是,当时还有另外一个人也递交了电话专利的申请书,但是因为贝尔早了两个小时,最终判决贝尔获得了专利。


贝尔拿下电话发明专利的那一年,刚好是美国建国 100 周年,象征独立自由的自由女神像也正在建造当中,数千万的美国人都在庆祝建国一百年的大日子,贝尔当时还担心他的发明在这种氛围下可能根本没人关心。然而,在相隔 300 公里的波士顿和纽约,贝尔和沃森第一次长途电话试验接通的那一刻,象征着通信美好未来的火炬,与象征人类为自由不断斗争的火炬,在同一时刻被点燃了。



电话的诞生,它的意义和以往的这种所谓的钻孔凿洞,慢慢去侵蚀挑战和解决问题的思路是完全不一样的,意义也完全不同,它带来那种瞬间的冲击感更加强烈更加直击人心,就好像是在开山铺路的这个过程当中,突然不是钻孔了,是去撬开了一个巨大的顽石。因为声音的传递是我们人类最原始的一种冲动,过去虽然电报的发明让信息可以从一个地方到另一个地方迅速的传递,但是它毕竟还是有把我们人类最直接的信息转化成电板再还原的过程。而电话是我只要拿起听筒,一瞬间就可以被别人所理解,并且毫无理解成本的时候,这种冲击感和对于信息传递的便利性的提升距离电报来说又向前迈进了一大步。


所以为什么大家对于贝尔和他所带来的发明在人类历史上一定要浓重的大书特书一笔, 原因就在于它大大的提升了我们信息存在的效率,从而带动了一大批的行业的发展以及整个行业的社会发展和进步。


所以可以这么理解,当有了文字和语言之后,人们就开始一直在寻求一种可以将信息或者说交流的诉求迅速传达出去的愿望,而这个愿望在新的技术或者在电磁没有被发明之前可能积压了上千年的时间,而电话的一招出现让这种积压了千年的情绪一下子到了火山似的喷发,所以这就是为什么它能够在社会上引起广泛的深刻的影响最重要的原因。


那我们应该怎么来理解电话存在的意义,我们可以这么说,当人类有了信息交流的诉求之后, 我们发明了文字、发明了语言,又开始用马、用狼烟,开始用人腿来去传递信息的时候,一直都在寻求一种更快的和便捷的方式。如果把信息诉求诞生的第一天到信息的即时毫无延时的传递描绘成是 0 到 100 的话,那么我们所发明的文字、语言、狼烟、电话或者电报等等这一切,在过去几千年走的历程或者上万年走的历程中,可能只是走了从 1 到 20 或者到 30,而在波士顿和纽约那个长途电话在接通的一瞬间,可能一下子把后边的百分之八十全部都走完了。这就是之前所有的挑战和电话相比起来,看起来变得非常平庸的原因,但是也很重要,因为它是个基础,或者你也可以把它理解为是整个人们慢慢争路上的最后一公里,因为只有走完这一公里,我们才能打通真正最开始最原始的诉求。


我们讲完了贝尔发明电话的故事以后,你会发现,在通信历史这一条波纹的线上,开始出现了一个分割点,以此为奇点,之前数千年翻山越岭的速度都是缓慢的,在一条小的波纹上进行此起彼伏的迭代,而至此之后,整个通信就变成了一条康庄大道一路狂奔,发展速度就好像心电图一样,非常紧张、非常刺激。


贝尔在通信领域和他的发明一起成为了人类共同的财富,而且他的发明也不止电话,还有另一个非常伟大的研究机构,叫做贝尔实验室,Bell Laboratory。



当然,贝尔实验室出现的时候其实贝尔已经去世了,而以他名字命名的实验室就是创办公司对他的一种致敬和纪念。


在拿下电话专利之后,贝尔在 1877 年成立了贝尔电话公司,这家公司就是大名鼎鼎的 AT&T 的前身。



AT&T 有多厉害呢?我们之前看到微软看苹果看亚马逊都会觉得它是一个庞然大物的商业帝国,但是第一个商业帝国是谁?就是百年巨头 AT&T。


1895 年,贝尔电话公司把美国长途业务分割出来成立了一家独立的公司,叫做 AT&T,没想到 AT&T 发展迅速,反而在 1899 年把贝尔电话公司给吞并了,反向就是儿子把老爸给收了,成功上位成了母公司,就是自那之后,贝尔电话公司就变成了我们认知里的 AT&T。


人们为什么会孜孜不倦的追求所谓的技术突破,是因为技术难题解决不仅可以让生活变得更美好,也同样可以带来意想不到的巨大的经济收益。贝尔在发明电话之后缔造了 AT&T 这样一个商业帝国,在享受过技术突破所带来的商业利益之后,AT&T 也开始琢磨怎么才能让自己大而不倒,建立更高的技术壁垒。在 1925 年,AT&T 收购了西方电子公司的一个研究部门,以此为基础成立了一个叫贝尔电话实验室的公司,之后把它改名为贝尔实验室,影响通信未来的贝尔实验室就这样诞生了,而这个举世闻名的贝尔实验室大概就等于中科院加移动,联通,电信的三合一,所以你说牛不牛呢。


贝尔实验室养了当时世界上最牛的一群科学家,AT&T 也不差钱,每年都拿出利润的 3% 来投入到贝尔实验室的研究和开发,你别觉得 3% 的利润听起来很少,你现在想象一下微软,苹果,亚马逊这些大企业一年的利润有多高,拿出其中的 3% 就是几亿美元了,在那个时候可是一个相当的财富,所以这群科学家们完全不用担心别的问题,安心的搞科研,贝尔实验室成为了世界上最牛最前沿技术的研究机构,各种耳熟能详的技术也都诞生于此。



可能当时,AT&T 也没能想到只不过想搞个实验室巩固下自己的垄断地位,没想到就折腾出来了一个科研怪物。谈硅谷的晶体管是贝尔实验室发明的,肖克利也是从贝尔实验室走出去创业的,谈到操作系统,Unix 就是贝尔实验室发明的。



在他的老本行通信行业,贝尔实验室也没忘记自己的本职工作,困扰前人的大山虽然搬走了,但是如何更高、更远、更快把信息带宽增强,效率变得更高,依然需要贝尔实验室探索 。于是,贝尔实验室交出了两个成果,这两个成果,宣告着现代通信时代的高速飞跃。


一个是 1948 年,贝尔实验室的克劳德·香农,他发表了论文《通讯的数学原理》,这篇论文提出的信息论奠定了现代通信理论的基础,带来的一个新的词汇——比特(bit),这已经是作为衡量信息多少的一个非常标准单位了,沿用至今,而香农本人,也被誉为是现代通信的祖师爷。



另一个是 1962 年,贝尔实验室研发发射第一颗商用通信卫星 Telstar I,这个卫星飞到太空算是真正意义的开启了现代通信时代,之前的电报啊电话都只能算前奏,毕竟还得铺线,到了这才是高潮来临,我们可以无线了。卫星升空之后,通信带来了什么样的变化呢?



全球用户都能够使用实时电话及数据通信业务,并且观看越洋电视节目转播。在那之前呢,你想看个球赛什么的,那你得事先录下来才能看,实况转播这种是完全不存在的,你可以想象下,如果没有贝尔实验室,世界杯踢个球,你得等到第二天结束之后你才能看到,你心里堵不堵?甚至可能你只能看到文字,连画面都看不到。



现代通信


当现代通信发展到这之后,你会发现文字,声音,画面都已经可以远距离的无线的或者有线的去传输了。但是人们对于这种沟通和交流的需求依然没有被彻底的满足,我们就在想能不能进一步的再突破所谓的时间和传输介质的变化,能够让图像,声音,文字不仅仅可以三位一体的同时传输,而且还能够有来有往,及时的进行交流。所以这代表什么突破,第一,三种介质的统一,原来可能只是打电话,只是声音或者看电视是单向的传输,那么现在我们不仅仅是图像,声音,文字和图像这三个东西都一起传输,而且更重要的是我们能不能有来有往,就是不只是看电视我能看到你,我也希望你能看到我,这个时候一个新的东西又诞生了,那就是互联网。







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