科技日报 | 循“光电之迹”,忆电报往昔——信息科技先驱手迹展清华大学开展

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在历史上的各种通信手段中,电报革新了信息传递的方式,深刻改变了人类的生活。在它问世后不久,就有人把地球或国家比作人体,将电报线比作神经系统,形象揭示了电报之于人类社会的重要性。

日前,“光电之迹——信息科技先驱手迹展”在清华大学科学博物馆开幕。该展览展出了法拉第、约瑟夫·亨利、摩尔斯、贝尔、马可尼、爱迪生、卢米埃尔兄弟、香农等信息科技先驱的珍贵手迹,以及清华大学科学博物馆收藏的信息科技相关的科学仪器。

在历史上的各种通信手段中,电报革新了信息传递的方式,深刻改变了人类的生活。在它问世后不久,就有人把地球或国家比作人体,将电报线比作神经系统,形象揭示了电报之于人类社会的重要性。

与电报发展相关的三位关键人物

与电报发展相关的三位关键人物:约瑟夫·亨利、萨缪尔·摩尔斯以及赛勒斯·菲尔德的手迹出现在这次展览中。

约瑟夫·亨利(1797—1878年)是美国著名物理学家,美国科学界第一代领袖。出身贫寒、自学成才的亨利对电流和磁场的研究成为电磁理论的基础。1832年,他成为新泽西学院(普林斯顿大学的前身)的自然哲学教授。

1846年,年近半百的亨利离开普林斯顿,到华盛顿出任史密森学会的首任主席,之后为史密森学会的发展做出了不可替代的贡献,使之成为“美国科学的摇篮”。巧的是,亨利在史密森学会的最初的一个项目就是通过电报接收各地的天气报告,以作为天气预报的基础。

而提到塞缪尔·摩尔斯(1791—1872年),最广为人知的恐怕就是摩尔斯电报码了。摩尔斯本来是位颇有名气的画家,曾为美国总统詹姆斯·门罗创作过肖像画。1832年,他从欧洲返回美国的途中见到一场电磁实验表演,并对此产生兴趣,遂开始构思研制电报机。

1838年,摩尔斯和同事把不同的英文字母按照电路联通时间长短进行编码,后来发展成标准的摩尔斯电报码。1843年,摩尔斯争取到美国国会的财政支持,在1年后建成了华盛顿到巴尔的摩长达64公里的电报线路。

摩尔斯的团队从亨利的电磁研究中得到许多启发,亨利也曾纠正过摩尔斯设计中的一些错误,让他采用自己发明的继电器,还向摩尔斯提供了8公里的铜线。亨利在1842年曾向国会写信,支持摩尔斯的电报测试线项目。可惜的是,后来摩尔斯和亨利因为专利问题产生隔阂,一直持续到他们去世。

作为当时的“前沿科技”,电报是许多顶尖团队的研究对象。比如,英国的威廉·库克和查尔斯·惠斯通开发了五针式电报系统。但最终摩尔斯被人们记住,与电报永远联系到一起。美国作家刘易斯·科这样总结:纵观历史,似乎总有某一个人站出来满足当下的需要……摩尔斯生前就已被誉为“电报之父”,尽管在许多方面他的贡献微乎其微。他不是一名科学家或机械师,也不是一个很好的商人。但是他给了全世界一个最成功的电报系统……摩尔斯的可取之处是他头脑冷静、一心一意,这使他在追求电报梦想的过程中排除其他一切,尽管他不得不依赖别人的技术。

同一时期,亨利的朋友、著名的电磁学家法拉第发现东南亚的大叶山榄类树木产生的乳胶汁液具有极好的绝缘性能,这种古塔胶使得在水下铺设电缆成为可能。此时,第三位关键人物赛勒斯·菲尔德(1819—1892年)出现了。

菲尔德是美国实业家,他30多岁就靠造纸、印刷发了财,但那时他对电报业并不了解。1854年1月,一名英国通讯工程师吉斯本偶然拜访了菲尔德,说服他投资铺设从纽约到纽芬兰的海底电缆。而菲尔德的眼光更加长远,他想把电缆从纽芬兰铺设到爱尔兰,跨越大西洋!

菲尔德马上向摩尔斯写信咨询,很快得到回复。摩尔斯鼓励菲尔德,随后他也加入了菲尔德的团队。1854年3月,菲尔德和他的合伙人收购了拥有在纽芬兰架设电报专有权的纽芬兰电报公司,1856年成立大西洋电报公司,并筹集到35万英镑的资金。两艘军舰“阿伽门农号”和“尼亚加拉号”经过改装,用来装载几百吨重的电缆。

用大西洋电缆发送第一条电报

大西洋电缆铺设是一项人类历史上前所未有的复杂艰巨的任务,其中遇到的困难无法简单用文字描述,单单大西洋上的恶劣天气就足够让人生畏,更不要提资金和人事的掣肘,以及技术上的诸多不确定和滞后。但他们做成了!1858年8月5日,第一条大西洋电报电缆铺设完毕,发送的第一条电报是英国维多利亚女王向美国詹姆斯·布坎南总统的祝贺——从伦敦传输到纽约用了16个小时,但这显然比轮船花10天时间穿越大西洋传递信息快多了。

不过这条电缆的命运多舛,信号在短短六周后就断掉了。调查委员将之归咎于总工程师怀特豪斯——为了增强信号,他有时会用高达2000伏的电压。此后,威廉·汤姆森,即未来的开尔文勋爵使用他设计的反射镜式检流计,以检测和放大通过电缆的微弱电流信号,用于电缆修复和电报接收。这种能检测极微弱电流的仪器也出现在本次展览中。

面对失败以及随之而来的公众的质疑、谩骂和诽谤,菲尔德没有被打倒,他重新筹集资金,在沉默中继续为自己的理想奋斗。1866年,好运终于光顾,具有更佳性能的电缆铺设完成,传输速度也极大提高,“新旧世界联结成了一个共同的世界……地球好似在用一颗心脏跳动”,奥地利小说家茨威格在其所著的《人类群星闪耀时》一书,中把大西洋电缆铺设看作是影响人类文明的14个瞬间之一,后人则将之誉为维多利亚时代的阿波罗计划,菲尔德也成为“大西洋电缆之父”。

电报只是超越时间和空间连接的开始

在这之后的几十年里,贝尔研制的电话,使得千里之外的即时声音通信成为可能;马可尼摆脱了电线的藩篱,利用空中无处不在的电磁波,揭开了无线通讯的大幕;爱迪生的留声机使声音得以保留;卢米埃尔兄弟的电影则让历史变得鲜活……所有的一切,都使19世纪充满了人类以往从未有过的惊奇、野心、失望与期待,而这一切又在孕育着一个更恢弘的时代。

如今这个时代已经到来。刚刚闭幕的东京奥运会,运动场上矫健的身姿、飘扬的国旗、欢笑与泪水在一瞬间就从地球的一端传到另一端,甚至传至太空——人类的悲欢从未如此集中,意识从未如此同步。这种超越时间和空间的连接始于电报。地球“神经系统”的建成,维多利亚时代登月计划的实现——是以亨利、摩尔斯、菲尔德为代表的人物经历了常人无法想象的一次次失败、成功与又一次失败……之后才创造出的历史。

这不禁让我想起展览展出的亨利在1846年写的便条:Through the journey of the life remember that "calamities come not as a curse-nor prosperity for other than a trial"

即在人生的旅途中,请记住:灾难并不意味着诅咒,而成功也不过是一次考验。

 

作者:刘年凯

编辑:李华山

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特稿 | 同心筑梦 共建科博 ——清华大学科学博物馆筹建六年来公益捐赠记事

  满怀清华心,共筑两岸情 正值清华大学113周年校庆和清华大学科学博物馆六周年馆庆之际,台湾长兴集团创始人、清华大学名誉校董高英士先生,向清华大学科学博物馆慷慨捐赠,支持科学博物馆“镇馆之宝”——水运仪象台等比例全功能复原研发项目。高英士先生的善举将为科学博物馆的筹备与馆藏建设工作起到积极推动作用。   高英士先生,生于1924年,祖籍台湾省台南市,上海震旦大学法律系毕业。作为一名实干兴邦的企业家,高英士先生辛勤深耕化工产业数十载,致力于全球化学原料进口及制成品输出业务,始终把“技术开发与提升”作为企业发展的核心驱动力,取得举世瞩目的成就。 高英士先生也是一位情谊深厚的慈善家。自上世纪90年代始,高英士先生与清华大学达成紧密的战略合作关系,在学校的教育发展、人才培养、基地和平台建设、产学研合作等方面给与了鼎力支持。从英士楼到艺博英士珍藏展,从“清华之友-长兴奖学金”“清华之友-高英士奖学金”再到“清华之友-承宪康纪念奖学金”,高英士先生对清华的关怀与支持浸润在清华校园的方方面面。就是这样一位期颐老人,心系国家,身体力行地回馈社会,为教育和文化公益事业助力赋能。 伟大之大学,必有伟大之博物馆。高英士先生曾这样评价博物馆的重要意义:“博物馆具有提升人类精神层次及正向思考的价值,因此博物馆的设立对大学教育具有相当程度的影响。”清华大学科学博物馆作为中国第一家综合类收藏型科学博物馆,以展现古今中外科学技术的历史成就,激励科技创新、促进科学传播为使命,推动科学与人文的交叉融合。这与高英士先生所秉持的理念不谋而合。在欣闻科学博物馆的筹建工作后,高英士先生很高兴地答应捐助科学博物馆水运仪象台复原研发项目。   水运仪象台等比例全功能复原项目是清华大学科学博物馆的重点建设项目,复原品将放置在科学博物馆未来场馆的核心区域,成为“镇馆之宝”。水运仪象台是中国古代体量最大、耗资最多、机械技术含量最高的单体科技制品的巅峰之作,综合体现出古代中国在天文仪器、机械制造和冶金技术等领域的最高成就,具有科学史、技术史、制度史、建筑史的研究价值。 同时,水运仪象台与清华大学具有深厚的渊缘。20世纪五十年代,清华大学时任第一副校长、中国机械学科和机械史学科的开创者刘仙洲教授(1890-1975)以《新仪象法要》为蓝本对水运仪象台的复原及其若干技术性细节提出了构想。2010年左右,清华大学机械学院唐晓强教授对水运仪象台关键机械(水轮擒纵机构)进行了突破性重建,成功研制出1:3尺寸的样品,并取得了国家专利。 在此基础上,科学博物馆将锐意进取,勇攀高峰,旨在实现水运仪象台枢轮机构、报时系统、浑仪和浑象全功能、全天候无故障连续运行的创新与突破。通过这台仪器,观众能够充分理解中国古人利用浑仪、浑象、漏刻等仪器进行天文观测、演示的方式,理解古代的计时方式,了解水车等生产实践工具的原理、应用等。观众亦可通过室外金字塔型的玻璃窗窥见水运仪象台雄伟的体量和令人震憾的运演过程。   为了完成此项重任,科学博物馆还特别邀请到原台湾南台科技大学机械工程系特聘教授兼古机械研究中心主任林聪益教授主持水运仪象台复原研发项目。除了台湾高英士先生的捐助,水运仪象台复原研发项目此前还曾获得过唐仲英基金会、清华大学1999级本科校友的捐助。该项目预计在3年内完成整体复原工作。   星光汇聚  共谱华章 科学博物馆筹备队伍,薪火赓续,奋楫笃行。六年来,每一位科博人秉炽热之心聚焦收藏、研究、展陈、公教、传播事业,全方面镌刻科博的璀璨科学蓝图。 伟大之博物馆,必有伟大之馆藏。科学历史藏品为世界科学的发展历程提供了强有力的物证。在学校各部门的鼎力支持和帮助下,科学博物馆馆藏建设成效显著,建设了450平米展厅、537平米库房,通过“收、买、造”多种途径充实、积累了6500余件古今中外的科学藏品,向成为世界一流大学博物馆的愿景持续迈进。这些成绩的取得离不开以清华校友、社会爱心人士以及公益组织构成的团结紧密且涉足多领域、多学科、多行业并日益壮大的科博捐赠网络。   六年间,众多像高英士先生一样满怀科学热忱的清华校友以及社会各界爱心人士相聚科学博物馆,倾囊相授。 从邓锋、利青校友代表的深圳市汇爱公益基金会,到清华大学2007级本科校友设立的“恰逢柒时”科学博物馆发展支持项目、 1999级本科校友设立的“久久同心”科学博物馆发展支持项目、1989级本科校友设立的“八纮格致,九转功成” 科学博物馆发展支持项目; 从唐仲英基金会对“达·芬奇机械发明的复原研究项目”“北宋水运仪象台复原项目”的大力支持,到清华大学教育基金会设立“博物致理,共建科博——清华大学科学博物馆馆藏建设”筹款项目; 从王晓滨校友捐赠推动“科学革命中的仪器”复原收藏,到清华校友王裔澄、袁桅、郑培敏、罗茁、陈克棉、孙玉文、张晓娜、阙里、李如心,我国已故哲学家、美学家叶秀山,投资人周航、李艳洁、Austral,资产管理人田江川、杨海燕、段苏函、吴兆光,高山书院肖盾、吕永超,清华教工曹敏丽、张鑫蕊、姚夏涵,以及杨怀越、杨怀超、杨怀谦三兄弟,杨光、杨淇奥祖孙俩,金勤献、刘自敏、金梦笛一家,杨华、杨珍晖夫妇,龚超、王梦之夫妇等,他们都在支持科博的路上写下浓墨重彩的一笔。 真挚感谢每一位捐赠者,您的每一笔捐款、每一件捐赠藏品,都使我们有幸透过时间的长度与空间的厚度,再次抚触科学器物背后的故事,感受器物蕴藏的科学力量。您对科学的热忱也将同这一件件器物载入科博建设历史,焕发出新的生机与活力。   科学博物馆永久馆址已经破土动工,竣工在望。尽管科学博物馆的各项筹备工作已有实质性成效,但在创建世界一流大学博物馆的道路上,仍然任重道远,面临资金、藏品等方面的种种困难,亟需来自社会各界的持续支持与帮助。 目前,随着科学博物馆筹备工作及永久馆舍建造的不断推进,科学博物馆也将持续开展并推进巴比奇差分机一号、唐迪钟、奥瑞仪、哈里森航海钟、焦耳桨轮实验装置、牛顿反射式望远镜、胡克复合显微镜等大型科学仪器购置/复原计划以及16-18世纪欧洲古天文仪器的复原项目、中国古代水力天文钟的复原项目、元代郭守敬的观象授时仪器复原项目等,以期进一步丰富科学博物馆收藏、研究、展陈等核心功能。 在此,全体科博人呼吁各位关心、热爱并支持科学博物馆事业发展的有识之士能与我们同心筑梦,共绘未来世界科学文化新华章,科学博物馆将以多种方式彰显、回报捐赠者的善举。 捐赠联系人:范老师 电话:010-62780628,13522892748 邮箱:fah@tsinghua.edu.cn   科学器物带着我们对科学的热爱与崇敬, 汇入科学文明的长河中, 这份深情也将会同器物一样 在眼波流转中染上岁月的斑驳, 但科博会为您的真诚与付出记载与定格。 蓦然回首时, 您终将会撩拨起对科学悸动的那份回忆。   责编|伊墨 文字|张泽明 审核 | 范爱红 鸣谢 | 清华大学教育基金会  
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清华大学科学史系与科学博物馆(筹)教职工赴故宫观展

2024年4月23日上午,由清华大学科学史系主任、科学博物馆馆长吴国盛带队,系馆教职工一行二十余人赴故宫博物院参观“紫禁城与凡尔赛宫——17、18世纪的中法交往”展览。 在中法建交60周年之际,展览《紫禁城与凡尔赛宫》以中法两国外交、文化和艺术交流为主题,展现百年间双方彼此尊重、相互欣赏的政治交往史和彼此借鉴、相互学习的文化交流史。展览精选约200件展品,多数收藏于凡尔赛宫和故宫博物院,涵盖科学仪器、瓷器、绘画、书籍等多种类型。是难得一见的与科学类收藏相关的展览。 在故宫博物院筹展团队成员王宜若老师的介绍下,科学史系与科博教职工参观了位于文华殿展出的展览。展览共分三个单元:第一单元为“龙与百合花的相遇”,主要介绍了中法间政治交往和文化交流的开端。第二单元是“紫禁城中的法国风景”,分为“礼品和定制”和“交汇与新创”两个章节。本单元展示了随着两国交往的不断深入,清代宫廷收藏中出现了种类丰富的法国器物,既有两国交往的礼品,又有传教士的贡献,更有清宫向法国定制的物品。而第三单元为“凡尔赛宫的中国时尚”,同样分为“收藏和改造”和“模仿与灵感”两个章节。其主要向参观者呈现了被法国王室成员和政要收藏的中国艺术品,并在展览中解析法国对中国进口物品的装饰和改造,以适应当地人的审美需求。 观展后,吴国盛教授就布展方式、藏品展示、科学器物收藏等问题与故宫博物馆院筹展团队进行了初步的交流,双方都希望在以后的工作中加强沟通与合作。 本次参观活动也是科学史系与科学博物馆首次联合举办团队建设活动,科学博物馆自成立以来,与科学史系联体运行,科学博物馆不仅为科学史系提供了一个宝贵的实践教学平台,同时也借助科学史系的学术资源,不断丰富和深化展览内容,让更多的公众能够领略到科学的魅力。这次活动不仅是系馆长期合作关系的一次深化,更是对未来更加紧密合作的一个美好展望。   撰稿:刘骁 摄影:孙德利,孟洁 审核:孟洁
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张自强先生向我馆捐赠四通MS-2411型打字机

2024年4月20日,张自强先生向我馆捐赠一台1999年生产的四通MS-2411型打字机。四通MS-2411型打字机由我国著名科技企业四通集团公司于1993年生产推出,是我国第一台符合ISO 10646《通用多八位编码字符集》的多国语种中外文打字机。 张自强先生曾担任四通公司工程师,全程参与了四通MS-2406中文打字机的研发,负责主机板的研发设计,获得四通集团开发一等奖。        延展阅读︱中文如何走进电子设备?专访四通打字机工程师张自强   (收藏部供稿)
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馆校共建:海淀区第三实验小学五一班师生走进清华大学科学博物馆

4月20日上午,北京市海淀区第三实验小学五一班师生三十余人在清华大学科学博物馆听取了一场生动有趣的博物馆讲座并在博物馆讲解员的带领下参观展览。这是科学博物馆根据北京市教育改革方针面向中小学开展的有关科学教育的馆校共建活动。   科学博物馆复原研究员杨智明为师生们带来一场题为《科学史上的伟大科学家》的科普讲座,他通过生动的讲解和展示,将一个个深奥的科学原理融入到科学家故事中,充分调动了学生们参与的积极性。一个小时的讲座时间过得飞快。师生们均表示意犹未尽。                     讲座结束后,师生们依次参观了科博的展览——“海外奇器——晚清士人眼中的西方科技世界”“百年器象——清华大学科学仪器历史展”。他们认真观看了各种展品,感受了科技发展的历史变迁,深刻理解了科学的伟大意义。   通过这次别开生面的博物馆讲座、参观活动,海淀区第三实验小学五一班师生们不仅开阔了眼界,增长了知识,更激发了他们对科学的热爱和学习的欲望。相信这次活动将成为他们学习生涯中宝贵的一课,开启他们对科学探索的新篇章。   (撰稿:孟洁   审核:范爱红)