第95章 從電報到電話
最簡單的電報機，硬體系統精簡到極致，可能就只剩下一個有彈性的開關了。
發明電報的最大的難點其實是製作編碼表。
將文字和符號信息，轉化成一串長短電信號的排列組合。
拉丁字母只有26個，編碼基本沒有什麼難度，只需要5個長簡訊號。
但是常用漢字有數千個，如何簡便快捷的發送漢字，需要制定較為複雜的碼錶。
工匠們經驗豐富，學生們天資聰穎，八組的工匠和學生組合各自討論，很快就想出了好幾種方案。
八組人合併到一起討論之後，自行排除掉了幾個不太合理的方案。
最後被送到朱簡烜面前的方案有兩種。
第一種方案，用十三個一組的長簡訊號，排列組合之後形成8192個編號。
這個碼錶能夠容納八千個常用漢字，再加上所有拉丁字母和各種特殊符號。
第二種方案，是用四個一組的長簡訊號，來表示一個數字。
再用四個數字組合起來，表示一個漢字。
朱簡烜的學生們普遍支持第一種方案，認為這個方案的綜合效率是最高的。
他們認為第二個方案浪費按鍵次數。
本來十三次按鍵能實現的事情，他們要用十六次來完成。
工匠們則大多支持第二種方案，認為這個方案更加容易實現，方便實際操作。
朱簡烜看完了之後直接問學生們：
「你們能只看一眼，就直接記住十三個長短符號，且排列順序完全不亂嗎？」
所有的學生立刻表示自己完全可以。
看上去確實都很輕鬆。
朱簡烜面對這個回答，頓時就稍微有點無奈。
應天府和周邊府縣，總共可能有好幾十萬學生，中小學生至少有十幾萬。
禮部先按照學校的數學成績，從十幾萬人裡面選出了一萬個成績優秀的，來參加自己的收徒考試。
自己又從這一萬個成績優秀的孩子中，選出了三十二個成績數學最好的。
所以自己這三十二個學生，放在他們原有的學校裡面的話，絕對都是個頂個的數學天才。
他們覺得秒記十三位符號很正常。
朱簡烜就覺得學生都太聰明了有時候也不是好事。
他們意識不到，普通人看到十三位字符，至少得分成三段來記憶。
朱簡烜只能引導他們換位思考：
「你們以前在學校的時候，應該也都能夠意識到，你們周圍的同學們，基本都不如你們聰明吧？
「然後，你們想想你們以前的同學們，能夠看一眼記住十三個符號嗎？」
學生們稍微遲疑了一下，就陸續開始搖頭了：
「應該不行。」
「那幫蠢貨當然做不到……」
「沒幾個能做到的。」
朱簡烜繼續循循善誘：
「我們這個電報發信設備，未來可不是只給你們這些天才使用。
「也是要給軍隊的普通士兵，也要給商行的普通學徒用的。
「要考慮讓這些人也都能正常使用的話，一眼看完十三位的要求是不是就太高了呢？」
只能說不愧都是最聰明的孩子，很快就理解了朱簡烜要提醒的事情。
「那我們這個方案確實有點難了。」
「師父教導的對，學生忘了考慮那些同學。」
「那就用大工匠前輩們的方案吧。」
「雖然浪費碼錶空間，但一次記憶四個數字，就算傻子也能用的。」
朱簡烜笑著提醒他們工程學的問題：
「所以未來大家各自的研究成果出來後，準備將理論成果轉化為實物的時候，就要考慮在普通人中的可行性。
「只有讓普通人也能用上，才能成為廣泛流行的大熱產品，才能成國家和行業發展的重要工具。
「如果一種發明，只有天才能學會使用，那只能成為小眾的玩具和藝術品。」
聽到朱簡烜教育人，一群聰明孩子立刻認真答應著：
「謹遵師父教誨。」
朱簡烜微笑著點頭，然後繼續引導他們思考：
「但是反過來考慮，如果是在研究層面，確實仍然需要考慮效率最大化。
「你們現在可以思考一下，如何把四位的信號浪費的空間也利用上，在極端情況下利用上。
「四組四位的符號編碼，實際上應該有65536個編號吧？
「因為一組四位長簡訊號能形成十六個不同的組合……」
果然很快就有學生想到了，被朱簡烜曾經提問過的李銳首先舉手說：
「師父，我覺得，這種編碼本質上是製作一個個的小格子，然後在方格裡面放上東西。
「所以從第十一個到第十六個方格，只是無法用一到十的數字表示，但其實格子本身是放東西的。
「我們可以在編碼表畫方框，裡面寫上十一到十六，將其視為一個編號。
「發送的時候看到方格就知道怎麼按鍵了。」
朱簡烜笑著提醒說：
「你們是否知道，在崇禎朝以前，民間一斤其實是十六兩，相當於十六進位。
「十進位是到數到十就進位，十六進位是數到了十六的時候才進位。
「我們寫漢字數字的時候，可以用天干數字來代表十到十六。
「用崇禎數字的時候，可以用拉丁字母代表十到十六。
「這樣就能簡單標記十六進位的數字了。」
朱簡烜這樣稍微引導了一下，學生們立刻就明白過來了，這就是改變一個進位的點。
只要改變進位方式，就能把額外的編碼空間全部利用上了。
崇禎數字就是朱簡烜前世的阿拉伯數字。
反正也不是阿拉伯人發明的，崇禎自己就用皇帝的身份命名了。
崇禎皇帝親自引導，直接用他發明的數字加上拉丁字母，配合硬筆來做數學演算。
同時還用拉丁字母製作了漢字的拼音標記。
拉丁字母其實不是英文字母，應該說世界上本來就不存在英文字母。
是包括英國人在內，歐洲各國普遍借用羅馬人的拉丁字母，來記錄書寫自己的語言而已。
就像神洲古代的周邊國家，也常用漢字來書寫他們的自己的語言一樣。
拉丁文和文言文一樣沒有標點符號。
歐洲各國之間不會互相指責對方偷自己的文字。
因為大家都是「借用」的。
最關鍵的原因是這種字母的真正主人已經身死道消了。
不過現在歐洲各國的上流人士，仍然以會使用羅馬留下的拉丁文為榮。
就像韓國和日本人也以能直接使用漢字為榮。
不過，拉丁字母也不是原創的，而是來自於希臘字母，希臘字母來自腓尼基字母。
腓尼基字母是在埃及象形文字基礎上創造的，是用象形文字表音。
與粵語白話也能用漢字表音寫出來有點類似。
在朱簡烜看來，用崇禎數字和拉丁字母研究數學的最大好處，是容易將公式符號從漢字描述中分辨出來。
兩種截然不同的文字，直接放在一起的時候，學習人員能夠一眼找到篇幅中的重點。
如果描述和運算全用純漢字，或者全都用純拉丁字母，都不會有這種效果。
純字母和數字的運算過程如果太長，普通人也會看著很難受的。
但是反過來的話，用拉丁字母做描述，用漢字做運算符號，情況也好不到哪兒去。
因為符號本來就應該簡單直觀，而漢字是一種高信息量文字。
漢字當運算符號，會出現「信息量冗餘」
每個漢字都有自己的意思，而拉丁字母本身沒有意思，組合成單詞才有意思。
漢字天然適合用來描述狀況，拉丁字母天然適合當符號。
崇禎從未學過拉丁文，但是仍然用拉丁字母當拼音和運算符號，是符合客觀的拿來主義的。
朱簡烜帶著工匠和學生們，現場明確了新時代的十六進位標準方案。
而後帶著學生們現場繼續發散思維，找到了十六進位在當前電報方案中的合理用法。
首先用三位十六進位數，形成4096個編碼，容納相應數量的漢字和符號。
排除常用字中的含義高度近似的，擬定一份常規電報用字範圍。
要求未來發常規電報的時候，只能使用這個字表上的漢字，提高總體的電報收發效率。
然後在這個基礎上擴展字表，同時保留含義重複的常用字，制定一份八千個漢字的標準字表，作為軍隊和朝廷使用的字表。
最後用完整的四位十六進位數，總共65536個編碼，製作能夠容納絕大多數漢字的總表。
這個按照標準篩選合適漢字的工作，不需要現場的工匠和學生們去做。
朱簡烜寫了一份命令，讓衛兵送去給隨行的禮部官員，讓他們完成者三個級別的漢字碼表。
這些人是專業人員，對他們而言是手到擒來的分內之事。
朱簡烜不需要告訴他們是用在電報上的，只需要給出篩選標準就能幹活了。
等他們完成了基本的篩選工作，再讓工匠們按照電報收發的原理，稍微修繕整理就能用了。
等到幾十上百年以後，等到電子計算機問世的時候，這三個字表也會成為理所當然的計算機用字表。
因為早期計算機的存儲空間和運算空間非常有限，不可能一股腦兒把需要的漢字都塞進去。
肯定也要和現在控制電報用字範圍一樣，一步一步的增加計算機字表的範圍。
朱簡烜把工作吩咐下去之後，繼續帶著工匠和弟子們檢查和驗收新發明的簡易電報機。
現在這種課堂作業形式的驗收，只要求他們實現基本功能就行了。
等到了美洲的時候，朱簡烜要去處理美國的事務，會讓工匠們在地面上設計製作實用化的成品。
基本電報機的驗證完成後，朱簡烜就開始新一輪的課程——聲波。
首先告訴工匠和學生們聲波的本質，然後直接引導他們思考將聲波和電流變化互相轉換。
這節課之後的課堂作業，也變成了簡易有線電話機，或者說是製作拾音器和揚聲器。
朱簡烜直接給出了基本設計思路，在兩個銅片中間夾上碳粒製作拾音器，將聲波轉化為變化的電流。
再用電磁感應原理製作揚聲器，將電磁環連接在可震動的盆膜上，背後再放一個磁鐵。
電磁環通電產生磁力，與背後的磁鐵互相吸引，向後拉動整個盆膜抖動。
如果通入的電流是變化的，是用聲波震動轉化而來的，那電磁環就會帶動盆膜還原抖動，將電流變化再次轉為聲波。
在此之前的電報機，用電流的聯通和斷開傳送信息，是從電學基礎理論上直接推導出來的。
朱簡烜講明白了發電機的原理之後，大部分學工匠和學生都直接想到了，只要有穩定電源都能製作電報機。
在原有的歷史上，摩爾斯在1835年就做出了有線電報機。
現在朱簡烜將電流和聲波聯動起來得操作，就跟之前把電和磁聯繫起來一樣令人大開眼界了。
在原有的歷史上，電話機的可行性，也是因為意外被發現的。
一個義大利裔的美國人，名叫安東尼奧·梅烏奇，本來是研究「電生理學」的，也就是用電擊治療疾病。
大約在1849年，他有一次給朋友治病的時候，讓朋友咬住一個連接著線圈的銅片，應該是他新設計的電擊連接設備。
他去另一個房間裡面操作發電設備，結果在發電設備的線圈上，聽到了朋友在隔壁房間說話的聲音。
於是梅烏奇開始研究如何用電流傳遞聲音，並在1860年左右做出了成品。
不過梅烏奇幾乎不會說英語，同時窮困潦倒到沒有錢去申請專利保護，最終沒有得到電話的專利。
直到1876年的時候，加拿大人亞歷山大·貝爾申請到了電話專利。
托馬斯·愛迪生在1877年發明了碳粒拾音器，讓電話機傳遞的聲音有基本的清晰度，才讓電話有了足夠的實用價值。
在電話發明的整個摸索過程中，真正有用的思路其實只有那麼幾個。
畢竟最基本的電話機的原理其實非常簡單。
朱簡烜作為穿越者，直接跳過了漫長的摸索階段，把成熟的原理和方向都拿了出來。
有了指導思想之後，工匠們馬上帶著學生動手幹活。
最後只用了十幾天的時間，就做出了基本的原理驗證機，或者說是簡單的電話機原型。
(本章完)