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围堵新冠病毒 先从长途电话说起

  • 林一平

林一平手绘之普平(左)与佛洛斯特(右)。林一平

最近因新冠肺炎(COVID-19)快速扩散,大家都尽量避免近距离接触。而要保持有距离的沟通顺畅,我们就要感谢一百年前发展成熟的长途电话技术,让相隔异地的人们能沟通无距离。该技术的演进,成为今日手机视讯App,可让您和远在天边的友人通讯,也避免群聚,成为围堵新型冠状病毒的利器。然而这技术演进到今日,也历经多次阵痛期。

最早期的长途电话服务,不但造价昂贵,并且不是任意一部电话机都能拨打。1892年AT&T开始架设长途电话网络,受限于当时科技,网络只能由纽约架设到芝加哥。由于长途传输语音时,讯号衰减很厉害,因此当年民众若要打长途电话,必须到特殊的长途电话亭,使用「先进」的设备。电话亭设计成隔音空间 (Silence Cabinet),以防止噪音。这种传统的密闭电话亭,已不多见。隐密的电话亭也成为美国漫画中超人的更衣室。当年能想出超人在电话亭换装,也真够天才!

电话公司绞尽脑汁,想让电话线拉得更远。1899年普平(Michael I. Pupin)发明加感线圈 (Loading Coils),让语音信号传得更远。于是乎1911年时,美国长途电话线路可以延伸到西边的丹佛市 (Denver)。1907年佛洛斯特 (Lee De Forest)发明三极真空管 (Audion),可以更有效的放大微弱讯号。因此长途电话线路可在传输中途,以改良过的三极真空管将衰减的讯号再放大。经过这番折腾,长途电话线路终于可以由东岸的纽约联机到达美国西岸的旧金山。 

第一通跨美国东西岸的长途电话于1915年1月25日接通。贝尔 (Alexander Graham Bell)亲自在纽约试用。为了重现1876年第一通电话的场景,他的前助手华生 (Thomas A. Watson)在旧金山接电话。经过5位接线生23分钟的转接,通话过程还算顺利。这次贝尔没有讲出他的著名对话:「Mr. Watson-Come here -I want to see you.」。否则远在5千5百公里外的华生可就难以回应。为了确保传输讯号不会严重衰减,电话公司常常需要量测电话线路中某两端的通话质量,主要是用鳄鱼夹将讯号取出。我当年在电话公司工作,大楼地下室有一间耗材室,里面有数十种不同的鳄鱼夹,种类繁多,让人看了啧啧称奇。鳄鱼夹的英文为Alligator clip或Crocodile clip。其实美国短吻鳄(Alligator Mississippiensis)和尼罗鳄(Crocodylus Niloticus)的鼻头较宽,鳄鱼夹的形状比较像恒河鳄(Gavialis Gangeticus)。

真空管的变化多端,由三极管变到四极管甚至五极管。中国当年采购进口大功率真空管,一只值17吨大米。1948年贝尔实验室发明晶体管来取代真空管后,放大讯号的效果更是如虎添翼,大幅提升长途电话的质量。不过在1980年之前接到电话,根据通话质量,仍然很容易分辨是长途或市话。长途电话的质量很明显的劣于市内电话。随著科技进步,长途电话的质量越来越好,成本也越来越低。现代人打长途电话,可能无法想象,当年架设电话线就像农夫种稻一般,「谁知盘中飧,粒粒皆辛苦」!

现为交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、行动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,著有<闪文集>、<大桥骤雨>。