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2024-07-01網路發明之前的「網路」? 見證資訊革命的「電報」發明者-希林
655 期
Author 作者
楊振邦/任教於加拿大多倫多大學(University of Toronto)科技史與科學哲學研究所,專長是19世紀到當代的物理、電機、資訊史。
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•19世紀科學突破、工業起飛、殖民擴張、東方熱等多種背景相互交織,促成電報的誕生。
•電報的發明者希林是一位俄羅斯軍官、外交官,他曾經參與密碼研製、研究電磁效應等,更見證電報的發展歷程。
•電報不僅是科學技術的突破,更加速了資訊傳遞、促進商業貿易、軍事行動、文化交流的發展,為網路時代的到來鋪平了道路。
對於手機一滑就可以輕鬆發送文字、圖片、影音的我們來說,實在很難想像在網路出現之前要如何遠距傳遞訊息。自古以來常用的方法,不外乎書信、烽火、旗語等。不過在19世紀初科學家發現電磁效應後,通訊技術發生了重大的改變。在電磁效應中,經由導線傳輸的電流會讓遠端的磁鐵產生偏轉,而偏轉與否、偏轉方向(順或逆時針)、偏轉的持續時間長短,就可以作為編碼的基本單位傳送文字訊息。例如摩斯密碼就是以「一短一長」來表示英文字母A,「三長兩短」表示數字8。
在一個電磁通訊系統中,發報員會將要傳遞的字句根據編碼表轉譯為一串序列,並在發訊端以此序列操作開關,控制電流的有無、方向、時間長短,再由電線傳送到收訊端,並重現在磁鐵的運動上。收訊員則會將這些磁鐵的運動記錄下來,參照編碼表譯回字句,這就是電報(telegraphy)的原型。
電報是現代通訊科技的鼻祖。在科普讀物中,這個號稱「網路之前的網路」,是頭腦靈光的先驅們用電流傳遞訊息並加以規模化的成果。然而,電報的發軔是在19世紀科學突破、工業起飛、浪漫主義、大博弈(The Great Game)、殖民擴張、東方熱等背景下爆發而出,甚至可以稱作「資訊革命」的一部分。一位電報發明者的人生,見證了這場資訊革命。
![](https://www.scimonth.com.tw/upload/article/SM655/Western_Union_Telegram_RCC_Eisenhower_Sept_26_1955.jpg)
1955年的電報
玩電的翻譯官
俄羅斯軍官、外交官希林(Павел Шиллинг, Pavel Schilling)在1786年生於俄羅斯帝國的愛沙尼亞省,系出世居波羅的海沿岸的日耳曼貴族,他自幼就讀於軍校,並在畢業後派任於後勤總部,負責地圖測繪。不過,希林並沒有滿足家族期待在軍中展露頭角。他不到一年就離開部隊,並加入俄國駐慕尼黑公使館擔任翻譯官。希林從1803~1811年都待在慕尼黑,巴伐利亞王國首都的科學院、大學、仕紳名媛聚集的沙龍、巧匠技師出入的作坊,都讓這位年輕人目不暇給,然而最令他印象深刻的,是風靡歐洲的「電學展演」。19世紀初,自然哲學的實驗尚未成為專業研究教學機構的禁臠。在劇院、沙龍、演講廳、博物館觀賞展現造化之奇的表演,是一種相當普遍的娛樂方式,其中最受歡迎的正是從18世紀以來就盛行的各種電氣秀。一些走偏鋒的表演,甚至會推出電擊動物或讓孩童身懸半空傳導電荷等重口味戲碼。
![](https://www.scimonth.com.tw/upload/article/SM655/Portrait_of_Baron_Pavel_Lvovich_Schilling_von_Cannstadt.jpg)
(Александр Павлович Брюллов, CC BY-SA 4.0, W ki mi ed ai Com mon )
1800年,義大利科學家伏打(Alessandro Volta)發明的「伏打電堆」(voltaic pile)將電學帶入新境界。伏打電堆來自於當時將電解釋為動物體內某種生機之源的討論。它有如電池的雛形,讓自然哲學家對電的認識從劇烈的聲光效果,擴展到生命活動、化學反應、熱量變化等基本現象,並將它想像為神祕而涵蓋所有自然的力量。而伏打電堆提供的穩定電流更開展了實際應用電的可能。
德國巴伐利亞科學院(Bayerische Akademie der Wissenschaften, Bavarian Academy of Sciences and Humanities)的醫學教授澤默林(Samuel Sömmerring)當時設計了一套電報裝置,將伏打電堆的電流以金屬線傳到三公里外盛放酸液的容器中,進而引起電解反應、產生氣泡。後續再藉由控制電路開關,達到傳遞訊號的目的,並用35組電路表示35個字母。得知此想法的希林隨即自告奮勇幫助澤默林,最終這套裝置在1808~1811年完成,成功展示了傳訊的效果。
![](https://www.scimonth.com.tw/upload/article/SM655/VoltaBattery.jpg)
伏打電堆原型(I, GuidoB, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons)
當拿破崙大軍於1812年入侵俄國時,希林結束了在慕尼黑長達九年的客居,被召回聖彼得堡述職。他隨身攜帶了一套澤默林的化學電報機,打算用來研製線控水雷與地雷。儘管沙皇亞歷山大一世對他的黑科技不置可否,但仍答應了他加入戰鬥的請求,將希林編入騎兵師。之後的兩年,他隨著反法聯盟的部隊轉戰中歐各處,最終於1814年攻陷巴黎。
印刷術、密碼、東方學
隨著拿破崙戰爭結束,希林重回俄國聖彼得堡的外交部任職。比起天馬行空的電報及線控武器,俄國政府對另一項技術更感興趣――石板印刷(lithography)。這項技術於18世紀末由劇作家暨演員澤內費爾德(Alois Senefelder)在慕尼黑推出,最早用於印製劇本和樂譜。它的原理是在一塊平整的石板上用油性顏料繪圖,再以弱酸處理,使空白板面親水、圖案則親油,接著再上油墨,使油墨附著在圖案部分,最後壓上紙張印刷。希林戰前客居慕尼黑時便見識了這項技術,現在更熱衷於將它引入俄國。
在他的遊說下,俄國政府於1815年派他重遊慕尼黑,接洽澤內費爾德商討技術轉移,並安排取得適合石板印刷的巴伐利亞石灰岩板穩定貨源。次年,外交部成立印刷廠並由希林掌理,印製和外交事務有關的文件。彼時,俄國積極參與法蘭西帝國崩解後各強權爭相掌控的歐洲新秩序,更介入與英帝國、鄂圖曼土耳其、波斯、大清的地緣競爭,外交官僚體系迅速膨脹。希林的印刷廠印製的不只是公文、報告、命令、地圖,還包含每天從各地使館及喬裝成各種身分的特工、間諜傳來的大量密件、諜報、密信,以及監控調查的結果。
希林涉入帝俄大國外交的程度,遠比管理文件印刷廠複雜。從1820年代初開始,他就任職於外交部的情報單位,負責密碼的研製、運作、保管、修改。1823年,他開發一種稱為雙字母碼(bigram cipher)的訊息加密方式,將兩兩成對的字母組根據密碼本對應到看似漫無章法的不同序列,中間再雜以隨機亂碼,很快地成為俄國駐外使館的祕密通信工具。
希林的另一項愛好與專長也和他的公職密切相關。向中亞、北亞征服殖民,是俄國從莫斯科公國以來的一貫國策;對東方的折衝與競合,更是19世紀沙皇帝國的重中之重。希林在外交部的業務很大一部分和亞洲有關,對他而言可說是得其所哉。從年輕時,希林就對當時歐洲方興未艾的「東方學」深感興趣,他自學滿、漢、蒙、藏文,並憑恃富裕的家底四處蒐羅這些語文的珍本書籍。他的滿、漢、蒙、藏文藏書,據說是全歐洲最豐富的。
希林掌握的先進印刷技術,讓他不只藏書,更進一步開始印書。早在掌管外交部印刷廠之前,他就積極實驗蒙文與滿文的字體排印。直到1810年代末,他已被歐洲的東方學家視為一流的印書人。法蘭西公學院(Collège de France)的第一任漢學教授雷慕沙(Jean-Pierre Abel-Rémusat)曾經盛讚希林參與編纂的漢滿蒙俄拉丁文五語大辭典,本書的排版印刷精美程度,不亞於清廷御製的《康熙字典》。雷慕沙還引用《漢書》中「龍不隱鱗,鳳不藏羽」的句子,稱頌希林印製的《三字經》。
1820年代,希林以外交官、東方學者、藏書家、印刷達人、發明家、電學實驗家等多重身分,活躍於聖彼得堡社交圈、俄國官場、歐洲學術界。1825年12月,沙皇亞歷山大一世崩殂,一群改革派的軍人拒絕對繼任的尼古拉一世宣誓效忠,並聚集在離希林聖彼得堡外交部辦公室不遠的樞密院廣場,要求君主立憲、解放農奴、開放民主選舉,旋即遭到血腥鎮壓。這場「12月黨人起義」(Decembrist revolt)政治革命,並不妨礙希林的仕途、技術愛好或智識活動,反而是同時期的一場科學革命,對他產生更大的衝擊。
![](https://www.scimonth.com.tw/upload/article/SM655/AdobeStock_104453505.jpg)
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電磁效應與電報
丹麥哥本哈根大學(Københavns Universitet, University of Copenhagen)教授歐斯特(Hans Ørsted),在1820年發現磁針會在電流附近出現偏轉的電磁現象。歐斯特深受日耳曼浪漫主義自然哲學(Naturphilosophie)的影響,反對將自然現象化約為機械式的因果關係,而試圖以整體性、有機式、統攝萬物地理解大千世界。歐斯特相信,靜電、電流、磁吸、化學反應,乃至於光、聲、熱都是某種統一力量的不同展現。而電磁感應就足以證明電、磁這兩個自古以來被視為毫不相干的現象之間具有密切關聯。
歐斯特的發現在科學界捲起千堆雪。爾後,法國科學院(French Academy of Sciences)的秘書化學家安培(André-Marie Ampère)在數個月內對電流生磁做了詳盡的研究,找出它量化的規律,奠定了電動力學(electrodynamics)的基礎。同時,在哈雷(Halle)教授物理與化學的施威格(Johann Schweigger)也發現,即使是微弱的電流,只要通過纏繞多匝的線圈也可以造成明顯的磁針偏轉,並以此效應做出第一臺電流計。之後的數年,電磁現象成為學術圈最熱門的研究題目。
希林一直和安培、施威格等西歐科學家透過書信交流,因此相當了解電磁現象的火紅狀況。其中,他最有興趣的是如何將這個新發現,應用於他長久以來著墨甚深的電報技術中。安培在1820年就提出應用電磁效應來傳遞訊息的想法,但認真將此想法付諸實行的卻是希林。1828年,希林製作了史上第一套電磁電報的原型機。在這套系統中,送訊方電池輸出的電流通過銅線傳到收訊方,然後經由施威格的高匝線圈電流計放大電磁效應,使得在線圈中央用絲線懸吊的水平磁針產生明顯偏轉。通訊的兩方都配置了電池和線圈磁針,並以水銀開關切換傳送和接收功能。
希林在1828年開發出的電磁電報原型機只有一來一往的單電路雙導線,能透過電池的正接或反接造成磁針順時或逆時偏轉,並以此作為訊號的基本單位。他用磁針順逆偏轉的二元序列,編碼出斯拉夫文中的「西里爾字母」(Кириллица, Cyrillic script)。和澤默林需要等待氣泡產生的化學電報機相比,希林的電磁電報可以馬上看到磁針偏轉,速度快得多。另外,不同於化學電報機用一組電路代表一個字母,希林只用一組電路就可以編碼所有字母,非常輕便。
這臺在1828年製作出的電磁電報原型機,離實用還有一段距離。但隨著電報機的發明和鐵路的廣布,電報將會延伸到世界各處,並在急速擴張的工業資本主義及日益普遍的機械化戰爭中,扮演傳遞即時交易訊息與戰場情資的重要角色。
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希林在1828年開發出的電磁電報原型機。(John Joseph Fahie, public domain, Wikimedia Commons)