大秦十年三月中旬,咸陽城春意正濃。
科學院物理研究所的實驗大廳裡,氣氛卻不像外面的春光那樣輕鬆。徐啟、章邯、張衡,還有七八個年輕研究員圍坐在一張長桌前,每個人的目光都集中在姜雲手裡那份剛剛起草完畢的建議書上。
《關於研製電話通訊裝置的建議書》。
章邯第一個開口,語氣裡帶著明顯的困惑:“天師,您說的這個‘電話’……我大概能理解一些。電報是把文字變成電訊號傳出去,電話是把聲音變成電訊號傳出去。但聲音這東西,它又不是字,怎麼變成電?”
“問得好。”姜雲把建議書放在桌上,轉身在黑板上畫了起來,“聲音的本質是什麼?是振動。你說話的時候,聲帶在振動,振動透過空氣傳到別人耳朵裡,振動耳膜,你就聽到了聲音。”
他在黑板上畫了一根波浪線:“那如果我們有一張很薄的鐵片,對著它說話,鐵片就會隨著聲音振動。鐵片旁邊放一塊電磁鐵,鐵片振動時和電磁鐵之間的間隙就會變化,間隙變了,電磁鐵線圈中的電流就會跟著變化。這樣一來,聲音的振動就變成了變化的電流。”
“電流順著電線傳到另一端,另一端也有一塊電磁鐵和一張鐵片。變化的電流透過電磁鐵,產生變化的磁力,吸動那張鐵片跟著振動。鐵片振動,就還原出了聲音。”
姜雲放下粉筆,拍了拍手上的粉灰:“簡單說就是:聲波變成電波,電波傳過去,電波再變回聲波。這就是電話的基本原理。”
實驗大廳裡安靜了幾秒。
徐啟的眼睛最先亮了起來。他盯著黑板上的示意圖,手指不自覺地比劃著:“天師,我明白了!這和變壓器的原理本質上是一樣的,電磁感應!送話端的振動膜片切割磁力線,產生感應電流;受話端的電磁鐵把電流變化還原成振動!”
“對,而且比變壓器還簡單。變壓器需要鐵芯耦合,電話只需要一個振動膜片、一塊電磁鐵、一個線圈就夠了。”姜雲看著徐啟那副躍躍欲試的表情,“怎麼樣,有沒有信心把它做出來?”
徐啟用力點頭:“有!給我半個月……不,十天!”
“十天太緊,一個月。”姜雲笑道,“但我要的不是實驗室裡的玩具,是一臺能實際使用的電話。送話器和受話器都要做到,送話器要把聲音清晰地變成電訊號,受話器要把電訊號清晰地還原成聲音。兩個東西,你一起攻關。”
“明白!”
姜雲又轉向章邯:“老章,電話和電報一樣,需要線路。但電話線路的要求比電報高,它傳輸的是連續變化的電訊號,不是開關訊號。線路的絕緣、接頭的接觸質量、線路的阻抗匹配,都會影響通話質量。”
章邯點頭:“工部那邊剛好在鋪高壓輸電線路,電話線能不能跟電線走同一個杆子?”
“儘量分開。高壓電會產生很強的電磁干擾,電話線上會感應出雜音,影響通話質量。”姜雲想了想,“但可以沿著同一條路由架設,電線杆在馳道一側,電話線杆在另一側。線路路徑複用,但物理上分離。”
“好,我記下了。”
會議結束後,物理研究所立刻進入了攻關狀態。
徐啟帶著三個助手,開始了送話器和受話器的研製。
第一個難題是振動膜片。
姜雲給出的方向很明確:膜片要足夠薄、足夠輕,才能對聲音敏感,但又要有足夠的強度,不能一說話就破了。
徐啟試了五六種材料。先是銅箔,太硬,聲音小了膜片根本不動。接著是銀箔,軟了一點,但太貴,而且容易變形。然後是錫箔,變形問題更嚴重,用幾次就恢復不了原狀。
“試試鐵皮?”一個助手提議。
“鐵皮更硬,不行。”徐啟搖頭。
他在材料堆裡翻了一陣,最後拿起一卷極薄的鐵片,那是工部用來做精密彈簧的原料,厚度只有頭髮的三分之一。
徐啟把鐵片切成圓形,夾在木環上,對著它吹了一口氣。
鐵片輕輕顫動,發出了嗡嗡的聲音。
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