【物理史中的八月】1816年8月5日：羅納茲的電報設計被駁回

1816年8月5日：羅納茲的電報設計被駁回

文｜蕭如珀、楊信男（臺灣大學物理學系）（譯自 APS News，2017 年 8/9 月）

大家一般都將摩斯（Samuel Morse）和顛覆長程通訊的電報發明聯想在一起，其實早在幾十年前，就有一個倫敦的起司商人轉行成業餘的科學家和發明家──羅納茲爵士（Sir Francis Ronalds），創造出他自己的電報版本。羅納茲當時曾說：「給我足夠的材料，我將讓全球電氣化」。可是，那時世界仍未準備好接受他的遠見；他比庫克（William Cooke）和惠斯同（Charles Wheatstone）將電報商業化早了 20 年。

1788 年，羅納茲出生於倫敦，父親是乳酪販，他是家中 11 個小孩中的老二。羅納茲上神體一位論派中學，14 歲時當他父親的學徒，19 歲在父親過世後就接管家裡的生意幾年。但他也對化學和當時科學新領域的電學有強烈的興趣，在他自己家中做了許多實驗。羅納茲還收集相當多電學方面的私人圖書館藏書，使用也許是最早的卡片目錄系統來分類。終於他將乳酪事業交給弟弟，以便傾全力研究電學。

1814 年，羅納茲開始在《哲學雜誌》（Philosophical Magazine）發表論文，討論乾堆電池，以及它如何產生電，次年說明第一個電鐘。他也想出用電子圖記錄大氣中電的變化的方法，並製作一個可以產生電的「感應起電機」。他還最先說明感應如何影響絕緣電纜中的信號傳輸，並發展出新的電絕緣方式。

然而羅納茲在歷史上的地位是由於他在 28 歲時創造的電報，這是他早期研究電鐘所得到的靈感。1816 年的夏天，羅納茲住在母親在漢墨斯密（Hammersmith）的屋子，他在馬棚上設立一臨時實驗室，再使用她的後院來設計、建造、測試他的電報，「在那裡將兩條平行的電線放入玻璃管內再埋在地下，在電線的兩端各有一個如時鐘機制，同步轉動上面載有字母的轉盤。用一個摩擦生電的機器讓電線一直充電，而每一端電線都用絲線垂掛2個木髓球，因為它們都由電線充相同電荷，所以會相斥分開。當要發送訊息時，他就在轉盤顯示出他所要的字母時，將那一端的電線接地。在接收的一端當電線接地時木髓球下垂碰在一起，而接收者就會看到轉盤當時的字母。這個系統很慢，且要依靠兩個轉盤步調一致，但羅納茲示範他可以用在 150 多公尺長的電線上。」

羅納茲不僅創造此設計，他還有一個願景，想見到有電報的世界，這樣政治領袖可以長距離交談，他寫說：「讓我們在辦公室配置電報，這樣在大英帝國可以彼此聯絡。」

羅納茲認為自己的設計有潛力，又獲得幾位同僚的讚賞，非常興奮，將他的設計呈給英國海軍部。但時機不對，法國於 1790 年代已發展出一個叫做訊號機的設施，海軍部也已在一星期前將相似的裝置安裝於倫敦和朴次茅斯（Portsmouth）間。1816 年 8 月 5 日，羅納茲的願景被海軍部長巴羅爵士（Sir John Barrow）徹底駁回。巴羅說：「任何形式的電報都完全不需要；只有現在所使用的裝置可被接受。」顯現出他完全缺乏遠見。

羅納茲對於他的發明被拒一事輕鬆以對，強調他內心「沒有一絲怨恨的陰影」，雖然他也表示說，希望最終領導階層者會認識到電報對未來通訊的價值。通訊領域在往後20年持續進展，直到隨後的電池和電磁鐵的發明，讓庫克和惠斯同於 1837 年發展出他們自己初步的電報。（有的消息說惠斯同在兒童時期曾看過羅納茲的電報。）在 2 年內他們的系統即被用來在地方火車站間傳遞訊息，最遠可傳遞 29 公里。英國警方於 1845 年還依靠電報的幫忙抓到了殺人逃犯塔威爾（John Tawell）。

他們的方法最終被一位美國畫像藝術家轉行的發明家摩斯（Samuel Finley Breese Morse）所創的電報系統所取代。摩斯發明他自己的點（‧）、短線（─）系統，可以將點、短線組合代表字母，稱為摩斯電碼。摩斯說服美國國會建造了一條從華盛頓到巴爾的摩的實驗電報線路，1844 年 5 月 24 日，他從華盛頓舊的最高法院傳送一則訊息「What hath God wrought?」（上帝創造了多大的奇蹟！）給他在巴爾的摩的夥伴維爾（Alfred Vail）。到 1869 年，美國東西海岸靠著電報連結了起來。

至於羅納茲，他在往後的 32 年都不曾在《哲學雜誌》發表論文，但他一點都沒閒著。他將注意力轉移到機械和土木工程上面，到處旅行，發展出新的測量工具及繪圖儀器，以幫助藝術家在繪畫草圖時能畫出更好的透視圖。羅納茲因而開發出一個很強的副業，製作手提式的三腳架，讓藝術家在室外工作時可以支撐繪圖板。

羅納茲還繼續他在氣象方面的興趣，開發科學儀器研究大氣中的電和地磁。1842 年，他建立了基尤天文台（Kew Observatory），成為全球最頂尖的氣象和地磁機構之一，和知名的格林威治天文台相媲美。

羅納茲有幸在有生之年見到他的願景實現，也有人記著他的貢獻：剛成立的電報工程師學會（繼承他巨大的圖書館）稱他是「電報之父」，宣稱他「必須永遠代表著英國電報工程的第一人」。羅納茲於 1870 年因他的成就被封為爵士，於 1873 年 8 月 28 日在靠近哈斯丁（Hastings）的家中過世，享年 85 歲。