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。
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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……」
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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：
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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。
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「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。
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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。
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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。
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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)