世界第一臺打字機誕生

在192年前的今天，1828年7月24日(農曆1828年6月13日)，世界第一臺打字機誕生。1828年7月24日，來自美國密歇根州的威廉?伯特製造了一部名為“排字機”的機器，並在不久之後就取得美國專利，這就是世界上第一部打字機的誕生經歷。但是最初發明的打字機並不能很好的為人們工作，因為它的鍵位的排列實在太過糟糕，只是簡單的讓26個字母按照順序一次排列開來往往讓打字員頭痛不已，這種狀況直到1868年美國的新聞工作者克里斯托夫?肖爾斯(C.Sholes)發明了沿用至今的QWERTY鍵盤才宣告結束。1808年義大利人佩萊里尼.圖裡發明了世界上第一臺機械打字機，但這臺打字機並沒有被世人所認可。第一臺打字機：事實還是觀點?1828年7月24日，世界上誕生了第一臺打字機。請問，以上陳述是一個“事實”還是“觀點”?能夠區分觀點和事實是科學思維的一項基本要素。或許大多數人都會選擇“事實”，然而，這其實只是一個觀點，下面才是我們所能確認的事實：1828年的7月24日，這是一個晴朗的星期四。36歲的發明家威廉·奧斯丁·博爾特大踏步地走進了美國專利局。威廉的頭髮梳得一絲不苟，身上穿著筆挺的西裝，脖子上打著領結。他的腋下輕輕地夾著一張捲成筒狀的圖紙。威廉今天來專利局的目的，就是要為自己的新發明提交一個專利。威廉的臉上透著自信的笑容，他相信，這絕對是世界上最好的一臺可以替代書寫的機器。對於這個專利，威廉志在必得。美國專利局的職員在聽了威廉的講解之後，就收下了圖紙，打發威廉回家等訊息去了。威廉·奧斯丁·博爾特於1928年7月24日提交的專利圖紙基於以上事實，後世的人把這一天公認為第一臺打字機誕生的紀念日，這裡的“第一臺”就是一個觀點。其實，我們所熟知的絕大多數發明的發明人、發明日期都只不過是大多數人接受的一個觀點。例如貝爾發明電話、馬可尼發明無線電報等等，人類的所有發明你都不可能找到一個明確的零點，所有的發明都是在一個連續的演化過程中誕生的。實際上，在威廉之前，1823年義大利人佩萊格里諾·圖瑞(PellegrinoTurri)也發明了打字機，再往前還有義大利人阿格斯蒂諾·範東尼(AgostinoFantoni)也發明了能打字的機器。甚至早在1714年，一位名叫亨利·米爾的英國發明家就獲得過一項專利(英國第395號專利)，專利的描述是：“這是一臺能夠將文字整潔、準確地列印在紙張上的機器。列印的效果與印刷無異。”按照這段描述，毫無疑問，這就是一臺名副其實的打字機。關於這臺打字機，他的圖紙和原型機都已經失傳，具體是什麼樣子，我們已經不得而知。不過，這個發明專利，比威廉的打字機專利足足早了115年，這也是世界上公認的最早的打字機專利。那再往上，還有沒有可以打字的機器了呢?我相信一定還會有更早的雛形，現代打字機是逐步演化出來的，去尋找它的起點是徒勞。而所謂的起點最終也依賴於人們對於打字機的不同定義的觀點。所以，不論說誰是“世界上第一臺打字機”，都只是一個“觀點”。從現代人的眼光看來，威廉那個看起來像是桌上足球遊戲的傢伙實在不能算是一臺打字機。在威廉提交專利申請的一年後，也就是1829年的7月23日，美國專利局批准了威廉的專利，專利號是5581X號。在頒發給威廉的專利證書上，美國總統安德魯·傑克遜的親筆簽名赫然在目，標誌著美國對創新發明的高度支援與尊重。5581X號專利證書在後來的一個多世紀的時間裡，又有好幾位發明家都相對獨立地發明了自己的打字機，而且也有人取得了相應的專利。那為什麼後人普遍把第一臺打字機發明人的頭銜給了威廉呢?這是因為，威廉發明的這臺打字機上有一個有趣的裝置。這個裝置把控制字模的按鈕全部都集中到了一起，按下按鈕，對應的字模就會在連桿的帶動下打在紙上，將文字印在紙上。這個裝置，我們現在通常叫做鍵盤。從威廉發明的這臺擁有鍵盤的打字機之後，打字機這個“物種”就不再是一個獨立的發明了。很多發明家都會以這臺打字機作為藍本，在上面修修改改，敲敲打打。而這臺打字機則在這些修改中不斷地進化，逐漸改頭換面，成為我們現在熟悉的打字機。這就好比在數百萬年前，有很多類人猿都相對獨立地站立起來，走出森林。但只有我們智人這一支，一路披荊斬棘，演化成現代的人類。威廉在獲得專利以後，也一直在努力改進自己的發明。他希望把打字機的工作效率，提高到比手寫速度快一些的水平。因為只有這樣，那些不需要打出印刷體的普通人，才會願意購買和使用打字機。威廉·奧斯丁·博爾特在演示他的打字機然而即便是非常熟悉打字機使用的威廉本人，最終也沒有達到普通人書寫的速度。挑戰書寫的速度，這個看似相當保守的小目標就這樣被後來的發明家持續挑戰了36年都沒有被打破。此時的打字機，就像是一個在夾縫中生存的瀕危物種，只有在需要印刷體，而檔案又不需要大量印刷時，人們才會想起打字機來。如果無法戰勝書寫速度，那麼打字機將永無出頭之日。直到1865年，美國發明家約翰·普拉特參考了當時的各種打字機結構，自己又進行了大刀闊斧的改進，發明了一臺全新的打字機。雖然這臺打字機相當古老，它的主體框架甚至是使用木頭製成的。但是，我相信，任何一個使用過鍵盤的人，只要看一眼，就能猜到這是一臺打字機。而且，每個人都能毫不費力地學會如何操作它。約翰·普拉特的打字機已經相當“現代”約翰發明的這臺打字機，最大特徵就是有一個顯然是鍵盤的部件，這個部件比威廉那款打字機的鍵盤要清晰明瞭得多。十個數字從零到九依次排列在鍵盤的第一行，下面的三行鍵盤，則從A到Z依次地排列著26個英文字母。鍵盤佈局謎案今天，打字機已經完成了自己的歷史使命，除了收藏和賞玩以外，基本上已經不再具備實用價值了。但是，由此而演化出來的鍵盤，依然是我們生活的重要組成部分。即使是完全沒有鍵盤的智慧手機，在螢幕上的軟鍵盤也依然是古老的QWERTY鍵盤。手機上的一種常見虛擬鍵盤佈局鍵盤是一個相當偉大的發明，幾乎讓所有認識字的人，只要看一眼就能弄明白這是做什麼用的。一名熟練的打字員，用約翰這臺打字機，可以做到每分鐘打出大約40個單詞。這個速度，已經超越了人們用英文書寫的平均速度。從這以後，打字機已經毫無懸念地躋身於書寫替代工具的行列。不僅僅列印印刷品才需要用到打字機，人們還可以使用打字機來給家人寫信。而打字機的機械結構雖然還在被髮明家們不停地修改著，但具體的技術革新已經不再受人矚目。因為此時人們關注的焦點已經從打字機本身轉移到了打字鍵盤上，那個詭異的QWERTY鍵盤將與我們展開長達一個多世紀的愛恨糾葛。“為什麼鍵盤上的字母不是順序排列的?”雖然沒有任何證據，但我估計這個問題能躋身於現代人常見問題的前100名。我女兒就曾經問過我這個問題，我外甥也問過我這個問題。事實上，我小的時候，也問過相同的問題。只要你接觸過有鍵盤的東西，就很容易產生這樣的疑問。好好的字母順序為什麼會被打亂，而這個奇怪的QWERTY又是個什麼鬼?我記得當年初中勞技課的老師沒能回答這個問題。這個古怪的問題就這樣一直困擾了我很多年。直到2012年的時候，我讀了一本很好的書，書名叫作《複雜》。這是電腦科學家梅蘭妮·米歇爾探索複雜系統普遍規律的一本書。在這本書中，梅蘭妮教授專門介紹了QWERTY鍵盤的故事。書中介紹說，QWERTY鍵盤是一位名叫克里斯托弗·肖爾斯的工程師設計的。他設計這款鍵盤的初衷，其實是為了解決當時打字機的卡殼問題。隨著打字員熟練程度的提升，敲擊鍵盤的速度也越來越快，這時候，打字機的金屬桿就很容易卡在一起。為了解決這個問題，肖爾斯大膽地改變了鍵盤的佈局，並將相鄰的字母拆開，放慢了打字員的擊鍵速度。就是這個大開腦洞的設計，成功地解決了打字機卡殼的問題。然而，當打字機逐漸退出歷史舞臺後，這種效率較低的QWERTY鍵盤卻已經深深地與人們的習慣繫結在一起，再也無法改變。人們不得不與這款打字效率超慢的鍵盤永遠地共存下去。梅蘭妮教授的這個解釋，隨著《複雜》這本書的暢銷被廣為流傳，很多知名的媒體和科普人都講過QWERTY鍵盤的故事。例如：羅振宇《邏輯思維》第48期“未來腦世界”：比如說吧，我們那個電腦鍵盤，那個鍵盤現在叫Qwerty鍵盤，你看最左邊上面，是不是Q、W、E、R、T、Y，對不對，這麼排的，這叫Qwerty鍵盤。什麼道理這麼排呢?沒道理。當然也許有人會告訴你，這麼打字最符合人體工程學。扯淡，沒這些。最根本的原因就是剛開始的老式打字機，它那個鋼絲怕纏繞，所以他把常用到的字母在鍵盤上給分開了，怕那個鋼絲纏繞。後來技術改進了，沒有這個問題了，但是鍵盤本身的排列格局定下來了。事實上在歷史上，很多人試圖給出一種更最佳化、更符合人類輸入習慣的字母的排列方法，但是從來沒有成功過，這種最不合理、或者說最沒有什麼道理的鍵盤排列，就這樣定下來了，不會再改了。此外，還有萬維鋼《精英日課3》“以和為貴”，《王爍30天認知訓練營》“創新必須講政治”，《薛兆豐的經濟學課141講》“網路效應與路徑依賴”，《李翔知識內參》(2017年10月19日)“為什麼更好的產品不一定會贏?”，《徐來給孩子的博物學》“鍵盤為什麼這麼難用?”也都說了類似的觀點。(可能有心人發現我舉的這些例子全都來自於同一個知名學習平臺，原因僅僅是因為它們搜尋起來比較方便，絕不是刻意為之。)甚至我還看到有文章說“QWERTY鍵盤佈局是史上最反人類的設計”，總結下來，這個鍵盤佈局有以下幾大罪狀：該鍵盤天生就是為了減速而設計的鍵盤，效率低下;將常用的字母和符號邊緣化，並分配給力量較弱的小拇指和無名指;中間的黃金區域全都是那些不常用的字母;手指不停地在三排鍵盤中上下移動，效率進一步降低……誠實地說，我過去也一直對這些觀點深信不疑，直到我開始寫今天這篇文章。懷疑的起點來自於我查到的一個資料：1878年，史上第一臺實現規模量產的雷明頓2號打字機誕生。它是著名的雷明頓武器公司製造的，它最大的機械改進就是幫助肖爾斯徹底改造了打字機的內部結構，不再存在相鄰按鍵卡住的問題了。而這款打字機用的鍵盤佈局，恰恰就是肖爾斯幾經改進後，最終定型的QWERTY鍵盤，與我們現在使用的現代鍵盤已經幾乎一模一樣了。革命性的雷明頓二號打字機看到這個資料，我非常吃驚，因為所有關於QWERTY鍵盤的罪狀的根源都來自於“肖爾斯當年是為了解決打字卡殼的問題而設計的”，而這個基本的論據竟然是站不住腳的，這就有意思了。我仔細回憶了在我不多的使用打字機的印象中，除非刻意弄出卡殼，貌似過去用過的打字機從沒有出現過卡殼現象，當然這或許可以用我不夠專業，打字速度太慢來解釋。但我很快就在懷疑的驅使下，在《萬物起源》([英]格雷厄姆·勞頓湖南科技出版社)這本書中看到這樣的故事：1867年7月，QWERTY鍵盤的發明人肖爾斯·肖爾斯在翻閱《科學美國人》的時候，偶然看到了一篇文章。這篇文章介紹了一些專門用於打字的機器，並且說，這些機器可以以不低於平均書寫速度的水平列印出工整漂亮的文字。這篇文章給了肖爾斯不小的啟發，他暗暗下了決心，要做出能以書寫速度的兩倍速列印文字的打字機。肖爾斯使用的第一個鍵盤模型肖爾斯的第一個模型，使用了一個類似於鋼琴琴鍵一樣的鍵盤佈局。這個鍵盤分為上下兩排，鍵盤的順序是按照字母順序來排列的。肖爾斯在使用中很快就發現。按照字母順序排列的鍵盤，在打字的時候，常常會出現單手連續擊鍵。在一隻手打字的時候，另外一隻手完全就是閒著沒事幹。而連續擊鍵的這隻手，卻很容易疲勞而打字速度下降，這就大大地降低了打字的速度。肖爾斯琢磨，能不能想辦法改變鍵盤的佈局，能讓左右手比較平均地交替擊鍵呢?如果可以的話，左手擊鍵的同時，右手就可以把手指放在下一個鍵的鍵位上，打字的過程就會更加流暢連貫了。於是，肖爾斯就依照這個目標，設計了他的第一個版本的鍵盤。整整花費了5年時間，肖爾斯一直在調整著鍵盤的佈局。直到1872年，鍵盤的佈局才算是初步確定下來。肖爾斯寫了一篇名為“肖爾斯打字機”的文章，並且把文章發表在最初啟發他開始工作的《科學美國人》上。在文章中，肖爾斯還配了一張漂亮的女性打字員正在操作打字機的插圖，暗示打字將是未來為女性們準備的一個亮閃閃的新職業。肖爾斯在1872年發表在《科學美國人》上的文章的插圖QWERTY鍵盤的雛形這個版本的鍵盤有4排鍵，最上面的一排是數字鍵，第二排鍵的開頭是QWE.TY，雖然這個鍵盤與我們的現代鍵盤還不太像，但鍵盤第二排開頭的QWE.TY告訴我們，這就是現代鍵盤的雛形。肖爾斯親自使用這款鍵盤的打字速度已經達到了驚人的每分鐘80個單詞，兌現了他5年前立下的誓言。這個故事和《複雜》作者梅蘭妮講述的故事有著本質的不同，梅蘭妮說肖爾斯為了降低打字員的打字速度而改進鍵盤，但是，這個故事中的肖爾斯明明是為了提高打字速度在孜孜不倦地改進鍵盤。(柯南：真相只有一個)柯南說的很對，顯然，真相只有一個，如何找到真相呢?我看並不難，工具和資料全都是現成的，寫一個程式，做一些紮實的統計工作就能找到真相。而我剛好有一位科普寫作課的學生，加州大學伯克利分校統計專業的碩士陳驄穎小姐姐，她協助我完成了資料統計工作。QWERTY鍵盤佈局的真相分析工具：Python資料來源：30本肖爾斯同時代的暢銷書加那本幾乎人人都有的書有了這兩樣東西，就足以讓我發現真相了。整個分析過程對於大多數人來說閱讀體驗很不友好，所以我把它連結在這裡：http://www.kexueshengyin.com/typerAnalysis.html不怕“暈”的小夥伴可以大膽地複製以上鍊接捂臉檢視，發現苗頭不對，火速返回即可保平安。下面是閱讀體驗很友好的結論：對於肖爾斯1872年公佈的第一代鍵盤佈局，也就是QWE.TY鍵盤，統計結論是：它比最初的ABCD鍵盤“卡殼”的機率降低了76%，置信度99.99%。所以，肖爾斯第一個版本的鍵盤，確實大大降低了相鄰字母連續敲擊的機率。它比最初的ABCD鍵盤增加了31%的左右手交替，置信度99.99%。所以，肖爾斯的新鍵盤佈局極大地提高了打字速度。因此，最有可能的情況是，《複雜》中講的那個故事只對了一半，肖爾斯第一次改進鍵盤的確有降低“卡殼”率的目的，但不是透過降低打字速度實現的，相反，這次改進因為提高了左右手交叉使用的機率，大大提高了打字速度。但請大家別忘了，上面兩份統計是肖爾斯的第一代鍵盤，它與現代我們常見的鍵盤還有區別，現代的QWERTY鍵盤是在1878年雷明頓2號打字機上定型的。真正讓我為現代鍵盤“平反”的，是下面的統計結論：現代QWERTY鍵盤比肖爾斯第一版QWE.TY鍵盤平均增加了77%的相鄰字母機率，置信度99.99%。現代鍵盤不可能是為了降低打字速度，減少“卡殼率”專門設計的。另外一個統計結論是：現代QWERTY鍵盤在左右手交叉使用率上並不比QWE.TY有優勢。之前，有很多文章都用QWERTY當作例子解釋過路徑依賴這個詞。人們是想借此說明，一個很差勁的東西，由於改變起來代價巨大，最終也有可能被保留下來。這個說法可能有一定的道理，不過這個鍋讓QWERTY鍵盤來背，就不合適了。我想請大家暫時拋開對公知的思考依賴，迴歸一種最樸素的想法：QWERTY鍵盤已經誕生了一個多世紀的時間了，在它誕生的時代，打字員是一個非常專業的群體，要經歷專門的訓練才能上崗工作。打字員的效率關乎自己的生計，一個效率低、速度慢的鍵盤必然會遭到打字員無情的拋棄。如果真的有一款鍵盤，能在效率上穩定勝出QWERTY鍵盤10%，有什麼理由不能戰勝QWERTY鍵盤，成為新的標準呢?這可是巨大的商業利益。我承認自己也很容易接受流傳廣泛的說法，而惰於獨立思考，這可能確實是我們的本性。不過，那些願意經常突破本性的人，往往能取得更大的成功。事實上，QWERTY鍵盤一直都在不斷地接受其他鍵盤的挑戰。在有據可查的挑戰中，雖然互有勝負，但QWERTY鍵盤從來也沒有出現過大比分落後的情況。也就是說，大部分的其他方法排列的鍵盤，也並不比QWERTY鍵盤更強。一個進化出來的東西常常就是這樣，不會是最好的，但絕對差不到哪裡去。現在，當機械式打字機退役之後，就只有QWERTY鍵盤留在了我們身邊，繼續陪伴著我們。當我們噼裡啪啦敲打著鍵盤的時候，也會偶爾想起，世界上還存在過打字機這種東西，而打字機竟然憑藉著鍵盤這個裝置，與我們的計算機和智慧終端無縫銜接，繼續影響著我們的生活。無論在蘋果手機上還是安卓裝置上，都有這樣的一類小外掛兒，裝上它，在使用軟鍵盤打字的時候，就會發出機械式打字機一樣的咔噠咔噠的聲音。就在剛才，我也在我的手機上安裝了一個。聽著這復古的咔噠聲，我也彷彿回到了191年前，發明家威廉提交他發明專利的那一天。