“無線電廣播之父”雷金納德·費森登出生

在154年前的今天，1866年10月6日(農曆1866年8月28日)，加拿大發明家雷金納德·費森登出生。“無線電廣播之父”雷金納德·費森登費森登(Fessenden，ReginaldAubrey)加拿大-美國1物理學家。1866年10月6日生於魁北克省米爾頓；1932年7月22日卒於百慕大的漢密爾頓。費森登在十九世紀八十年代是愛迪生手下的首席化學家，後來----從1890年至1892年----又在愛迪生的殆對頭威斯汀豪斯手下工作。雖然同愛迪生或十九世紀的其他許多發明家相比，費登森幾乎不為人知，但實際上他獲得的專利無論在數目上還是種類上都僅次於愛迪生而居第二位，他一生獲得的專利達五百項之多。他的最引人注目的發明是對無線電波的調製。無線電波可以以脈衝形式模仿莫爾斯電碼的點劃記號向外傳送。然而，費森登想到可發射連續的電波，使其振幅隨聲波的不規則變化而改變(這就是調製)。在接收臺站，這些變化了的電波可被選出並還原成聲波。1906年，人們第一次用上述方法從馬薩諸塞州海岸傳送出無線電波訊號，收音機真的收到了音樂。現在眾所周知的無線電廣播就是這樣誕生的，雖則在達到它的完善時期之前還需要做出許多發明，特別是德福雷斯特對三極體的發明。1906年12月25日，，費森登在馬薩諸塞州的布蘭特羅克鎮的國家電器公司128米高的無線電塔上進行了一次廣播。廣播的節目最主要的就是讀《聖經》有關主耶穌基督降生的故事。另外還配有小提琴演奏曲，播送德國音樂家韓爾德所做的《舒緩曲》等。在演播前，他在報紙上進行了預告，併發出無線電報，通告報界和太平洋上的來往船隻。那天晚上，太平洋船隻的無線電發報員聽到了小提琴和一位男子朗讀聖經的聲音。一般認為，這是世界上第一次成功的傳聲實驗，並被公認為無線電聲音廣播誕生的標誌。延伸閱讀：費森登發明無線電廣播傳奇故事延伸閱讀：費森登發明無線電廣播傳奇故事雷金納德.費森登，加拿大發明家，幅度調製理論的提出者回顧無線電廣播的歷史，我們大多記得這樣一個重要的事件——1901年12月12日，義大利人馬可尼在英格蘭的康爾瓦郡使用無線電發射了摩爾斯電碼的字母“s”，並在紐芬蘭的聖約翰港口成功地收到了這一訊號，從而揭開了無線電傳輸的歷史。然而，另一件與之同等重要的事件，加拿大發明家雷金納德?奧布里?費森登的偉大發明，則常常被人忽視和遺忘：1906年12月24日，平安夜的晚上9點，費森登成功地用無線電廣播，將人聲和音樂從美國馬薩諸塞州布蘭特巖城傳播到了新英格蘭海岸的附近的船上。費森登本人主持了這次廣播。在宣佈節目內容之後，他先用“譯遞電話”播放了一段亨德爾的所做音樂。這也同時創造了兩個紀錄：第一次無線電廣播，和第一次記錄下廣播的內容。(譯者注：譯遞電話(ediphone)，一種錄放一體的留聲機。參見http://www.johansoldradios.se/gramophones/ediphone.htm)。接下來，作為一位出色的小提琴手，費森登自拉自唱了一首平安夜的經典老歌：《OhHolyNight》。接下來是他的夫人海倫.費森登和他的秘書本特小姐來誦讀聖經路加福音的部分章節，可是她們太緊張了，在麥克風前發抖得幾乎說不出話來。費森登只好接過麥克，宣佈本次播音結束，並祝聽眾聖誕快樂。同時，他也希望聽眾給他寫信，並說明他們是在什麼地方收到的廣播。播音室中的費森登聽眾的回信證明，費森登成功的發明了無線電廣播。與馬可尼的無線摩爾斯電碼收發不同，這是一種真正的廣播，與目前我們仍在使用的調幅廣播沒有本質的區別。他是缺鑿無疑的無線電廣播發明人，應該享有無上的榮譽和回報。但令人遺憾的是，他的成就從來沒有被真正認可，他的專利讓許多發明家和公司發了大財，但他自己卻並沒有得到足夠的回報。直到今天，加拿大百科全書中都找不到這位傑出的加拿大發明家的專門條目。他只是作為他母親(克萊門蒂娜?費森登，建立了加拿大的帝國日)的四個兒子之一被簡單提及：“無線電電話、無線電羅盤和暴露式機槍子彈的發明者，他同時也發明了北美地區的第一臺電視機(1919年)”。費森登於1866年出生於加拿大魁北克省希爾布魯克市。他在魁北克畢曉普學院接受了大學教育，在這段日子裡，他的興趣逐漸轉移到了電子的方面。在18歲那年，他決定中止在畢曉普的學業，到美國去做他喜歡的電子方面的工作。他一度成為了愛迪生手下的首席化學家，之後又到西屋電氣公司去工作。西屋公司的老闆威斯丁豪斯對他的聰明才智大加讚歎，以至於後來他離開公司，到賓夕法尼亞大學做電子系主任的時候，威斯丁豪斯仍允許他繼續使用西屋公司的儀器和裝置進行研究。在這樣的條件下，費森登學習了赫茲的電磁波理論。赫茲發現，電磁波可以穿越牆壁。當時，許多人都在關注赫茲的研究，希望能將摩爾斯發明的電報裝置用無線電的方式實現。一場比賽正在這些年輕的發明家中展開，費森登也是其中的一員。1896年，馬可尼成功的在英國的索爾斯堡平原上進行了電報傳輸，並因這項專利技術從英國政府那裡得到了76000英鎊的獎勵。看到馬可尼走到了自己的前面，費森登十分沮喪，為了散心，他來到安大略省的彼得伯勒遊玩。儘管那裡風景優美，可費森登卻全然沒有心情——他已經為設計無線電傳輸絞盡了腦汁，卻想不出任何好的主意。一天，他在湖邊繼續發呆，下意識地將石塊扔到水裡。湖面泛起的漣漪突然讓他眼前一亮：如果聲音能像湖面的波紋一樣，連續地在無線電波中傳送，效果會怎樣?9年以後費森登會知道，當時的自己選擇了一條正確的道路。但在當時，他卻只能在看不到目標的道路上艱難前行。在競爭McGill大學的教職失敗後，他回到賓州大學，為了他的新設想瘋狂的工作。一次，他的助手不慎卡住了實驗裝置上的發報按鍵，裝置發出的蜂鳴聲透過無線電傳送到了費森登所在的另一間屋子裡。這一現象極大的鼓舞了費森登，他認為，既然蜂鳴聲可以透過無線電傳播，那麼人聲也一定可以。他設想，假如用聲音來控制一個頻率很高的無線電波，那麼這個電波就可以攜帶著聲音的資訊進行傳播，並在接受端被收到。接下來，只要設計一種裝置，將聲音資訊從高頻的載波中分離出來，人就可以聽到聲音了!費森登知道，憑藉為愛迪生和西屋公司工作時積累的電子經驗，他完全可以製造出一個發電機，來產生這種高頻的電波。一旦有了足夠穩定的無線電波，他就可以讓聲音和音樂在空中傳播。但是，他需要足夠多的錢和足夠多的時間來完成這一設計。為了證明他的理論，他必須放棄大學的工作，全身心地投入到他的發明當中。在賓州大學工作時，費森登設計了一套電報裝置。為了賺錢，他把這套裝置推銷給了聯邦氣象局。與此同時他承諾，他可以為氣象局設計無線發射器和接收器，並實現他的其它電路理論，只要氣象局允許他使用他們的發電機。他的摩爾斯電報機仍在使用老式的慢速發電機，但費森登成功地讓他的新僱主相信，一個更快、更好的發電機將能為聯邦政府帶來更好的服務。值得一提的是，在和聯邦氣象局最終達成的協議中指出，費森登將保留對自己設計和發明的所有權。費森登的高頻交流發電機，這是整個無線發射裝置的能量來源費森登的新實驗室設在波托馬可河邊的一座小島上，並在距弗吉尼亞州阿靈頓鎮50公里的地方建了一個接收站以方便實驗。在那裡，他和他的助手給他的電報發射機換上了新的發電機，並把一個麥克風裝到了發射機上。1900年12月23日，實驗進入了一個新的階段。“一、二、三、四。斯埃森，你那裡下雪了嗎?如果你聽到的話，請發電報告訴我。”對著發射機麥克風說完話後，費森登惴惴不安地等待著。片刻以後，他收到了助手發回的電報：“是的，我這裡在下雪。”狂喜的費森登在實驗記錄本上鄭重地寫下：“今天下午，在這裡——考博島，我們用無線電實現了語音的傳輸。世界上第一次語音傳輸。”這次成功的無線電語音傳輸，比第一次跨大西洋無線電報傳輸還要早幾乎一年。聯邦氣象局對費森登的工作十分滿意，他的老闆威利斯?摩爾建議他把實驗裝置移到北卡羅來納州的哈特拉斯角(譯者注：那裡有世界最高的磚砌燈塔)。這樣一來，哈特拉斯角、洛諾克鎮(注：位於弗吉尼亞州南部)和美國大陸之間就形成了一個距離百英里的三角形，有利於費森登進行下一步的實驗。但是這一設想還沒來得及實現，令人震驚的訊息就傳來了：1901年12月12日，馬可尼成功地實現了從英格蘭到紐芬蘭的跨大西洋無線電報傳輸。費森登超越馬可尼的夢想又一次失敗了。更糟糕的是，聯邦氣象局突然推翻了之前的承諾，要求和費森登共享他的專利，雙方的關係開始變得緊張。費森登試圖向美國總統申訴，但是沒有成功。1902年8月，他黯然離職，帶著家人搬到了百慕大群島。正在發電報的費森登(右)缺乏實驗經費的費森登重新開始為尋求資助而四處奔忙。他首先找到了加拿大政府，儘管加拿大政府此前曾為馬可尼的無線電報實驗慷慨地贊助了80000元，可是這一次，他們卻捂緊了錢袋。無奈之下，他回到了美國。在兩位富商——基文和沃克的資助下，他在匹茲堡成立了自己的公司——國家電氣訊號公司(NationalElectricSignalingCompany)，在紐約附近的海灣上建立了兩座無線電基站，不久以後，又在紐約、費城和華盛頓建立了三座新的基站。雖然在研究的道路上碰到了許多挫折，但此時的費森登已經在摩爾斯電碼的無線傳輸領域取得了巨大的成績，他所成立的公司也已經擁有了許多的專利。他被公認為一位世界級的科學家。但與同樣享有盛譽的馬可尼相比，費森登更像是一個荊棘路上的獨行者。儘管馬可尼的越洋無線傳輸被幾乎所有人追捧，但費森登堅信，馬可尼的裝置基於無線電波的反覆通斷，而這種傳輸方式有著先天的缺陷，無法達到好的傳輸效果。他認為，眾人追捧這種基於通斷的傳輸方式，僅僅是因為他們根本無法想象無線電還可以這樣被傳輸：持續的電波承載著待傳輸的內容被髮送，而在接收端它們又被彼此分離，僅留下所傳送的內容——是的，這聽起來太複雜了，簡直不可能實現。可是，憑藉深厚的數學功底，費森登敏銳地捕捉到了這種奇想的重大意義，並找到了它的實現方法。他獨自前行著。國家電氣訊號公司的下一個目標是在波士頓附近的布蘭特巖城，和蘇格蘭的馬戲利漢尼城各建一個無線電發射塔，以進行跨大西洋的無線電傳輸實驗。儘管此前加拿大政府並沒有給費森登以資助，可這個愛國的科學家還是希望這次跨洋傳輸能以加拿大，而不是以美國的名義實現。為此，1906年7月20日，在羅伯特?波頓爵士等人的幫助下，費森登成立了一家加拿大公司，叫做“費森登無線電報公司”。加拿大這邊的問題被解決了，但蘇格蘭那邊似乎又碰到了一些麻煩：馬戲利漢尼城的發射站連很近距離的訊號都收不到。費森登十分惱火，但他堅信，他的傳輸理論並沒有問題，故障的原因只是一些技術問題。他把他最好的工程師阿默派到了蘇格蘭去排除故障，自己留在美國，一邊等待，一邊整理他的300多項專利的文稿。布蘭特巖城發射站(攝於1906年)布蘭特巖城發射站(攝於2006年)此時，費森登已經瞭解到，天氣因素對無線電傳輸是有影響的。經過反覆摸索，他發現，寒冷的夜晚最適合傳輸，而如果在白天傳輸，氣溫又比較高的話，訊號質量會變得很糟糕。他靜靜地等著合適的天氣到來。1906年1月3日的夜晚，天氣寒冷，是個理想的日子。費森登校準了一下他的傳輸裝置，開始了又一次的摩爾斯電碼傳輸實驗。這一次，他收到了蘇格蘭那邊的回覆：“布蘭特巖城，你傳送的訊號已經收到。聲音很大，很清晰。”這次成功的傳輸表明，他已經實現了一個跨大西洋的無線電發射裝置，它與馬可尼采用的方式一樣，但是更可靠，噪聲更低。發射通路的問題已經解決，費森登離實現他的目標越來越近了。美中不足的是，這個發射裝置仍然無法抵抗壞天氣的影響，在接下來的春天裡，它一直不能正常工作。費森登只好繼續等待。當寒冷而黑暗的秋夜重新來到的時候，實驗繼續進行。十一月的一天，費森登收到了阿默從蘇格蘭寄來的信件：“今天早上四點的時候，我開始監聽布蘭特巖城發來的電報。意外的是，我聽到的不是發報的滴答聲，而是史坦先生教工人如何使用發電機的聲音。我簡直以為是自己的幻覺，因為史坦先生人在普利茅斯(注：美國和英國各有一個普利茅斯，這裡指的應該是美國麻省的普利茅斯，布蘭特巖城就在這裡)。可後來我肯定，那就是史坦的聲音，清楚得就像他在隔壁說話一樣。”費森登(中坐者)和布蘭特巖城同事們費森登瘋狂地檢查了他所有的實驗記錄，他滿意的發現，自己實際上已經實現了可以跨洋傳輸語音的裝置。這真是一個令人高興的意外。然而，福無雙至，緊接著到來的另一個意外完全是一個打擊：1906年12月6日，一場暴雨摧毀了蘇格蘭的無線接收塔。另一個更大的打擊在等著費森登。他發現，馬可尼從加拿大政府那裡得到了建立無線電發射站的專有權。費森登覺得憤怒而失落：馬可尼，作為一個義大利人，不但得到了加拿大政府的資助，還得到了政府的專有授權；而自己是一個加拿大人，卻什麼支援都得不到。這個打擊更堅定了他繼續前行的決心，他一定要向全世界證明，向加拿大政府證明，自己才是無線電真正的發明者。他與聯合水果公司簽訂了一份協議。這家公司的業務是從波多黎各向美國運輸香蕉，為了方便管理，他們在船上安裝了無線電系統。費森登打算向這些船上的朋友們送上一份特殊的聖誕禮物。他告訴船上的無線電操作員，在平安夜多加註意，會有“一些特別的東西”出現。9點整，操作員聽到了從布蘭特巖城傳來的熟悉的摩爾斯碼“C.Q”(意思是：所有電臺請注意)。之後，奇蹟般地，他們聽到了費森登的聲音。在那個寒冷的冬夜，費森登知道，他給整個世界帶來了一份最好的聖誕禮物。在沒有使用電線的情況下，他向遙遠的遠方傳送了人類的聲音。這一刻，整個世界就在他腳下。第一次廣播時所用的發射塔費森登並沒有得到整個世界。在之後的日子裡，為了讓他的發明得到世人的承認，為了從剽竊了他的專利的合夥人那裡得到他應有的補償，他不斷的奔走著。他曾經回到過加拿大幾次，但再也沒有在那裡定居過。最終，他在百慕大群島辭世，臨別時沒有親友在他的身邊。那些屈尊來認可他成就的美國人在書裡把他稱作“美國的馬可尼”，但他從來沒有機會讀到這些書。或許，這是一種幸運。費森登的墓碑附錄：費森登擁有的部分專利(引文出處：http://radiocom.net/Fessenden)矽合金——美國專利號452，494(1891年)X光發生器的設計和製作——美國專利號648，660(1900年)幅度調製理論——美國專利號706，738(1902年)，706，739(1902年)，706，740(1902年)，1，050，441(1913年)，1，050，728(1914年)整流器——美國專利號706，736(1902年)F型交流發電機——美國專利號706，737(1902年)電弧震盪發生器——美國專利號706，742(1902年)無線電話——美國專利號706，747(1902年)多路複用技術——美國專利號715，203(1902年)，727，326(1903年)，981，406(1911年)尖端接觸整流器——美國專利號727，327(1903年)基於電解溶液的訊號檢波器——美國專利號727，331(1903年)垂直天線——美國專利號793，651(1905年)靜電干擾消除器——美國專利號918，306(1909年)，918，307(1909年)指向性天線陣列——美國專利號1，020，032(1912年)立體停車場——美國專利號1，114，975(1914年)內燃機——美國專利號1，132，465(1915年)聲波發生器——美國專利號1，207，387(1916年)，1，207，388(1916年)，1，311，157(1916年)，1，108，895(1914年)，1，277，562(1918年)，1，384，855(1920年)水下訊號發生和探測——美國專利號1，348，556(1920年)，1，348，828(1920年)，1，348，855(1920年)，1，429，497(1922年)水下定向訊號發生——美國專利號1，348，856(1920年)，1，355，598(1920年)船舶定位——美國專利號1，319，145(1919年)回聲測深儀——美國專利號1，217，585(1917年)利用聲波進行礦物勘探——美國專利號1，240，328(1917年)能量儲存，內燃機——美國專利號1，214，531(1910年)，1，247，520(1917年)槍聲定位——美國專利號1，341，795(1920年)基於微縮攝影術的文獻儲存——美國專利號1，616，848(1927年)，1，732，302(1929年)除上述專利外，費森登還在以下領域做出了重大貢獻：戰艦的渦輪發電驅動、電工絕緣膠帶、水聲裝置。