在此之前我们继续从头谈起。
我们以「信息」的定义作为起点。「信息」的含义十分宽泛,仔细考察便会发现实在难以全面概括。我们不可能一上来便谈及精确定义,但出于对香农(Shannon)大大的例行膜拜,我们依然在此引用他对信息量化的工作作为开篇:
诸如音乐和语音等随机信号都有一个不可再降低的复杂度,当低于该值时,信号就不可能被压缩。遵从热力学的习惯,他(香农)将这个临界复杂度命名为熵。并且讨论了当信源的熵小于信道容量时,可以实现渐进无误差通信。
——信息论基础・绪论与概览 页 1
考察「信息」的字源,「信」出战国金文,从「人」从「言」,会「人言有信」之意;「息」出甲金文,「自」象「鼻子」之形,下面数点象「气息」形,本义为「气息、喘息」。起初的「信息」单指音信和消息,随后「信息」的定义被拓宽、推广,从而能够指代消息、指令、数据、文字、符号等内容。
在谈及「信息」时,我们不得不同时谈及「信息」的载体和传播。传统的信息载体包括语言和文字等,通常具象为声带振动、二氧化硅、铜锡合金、纤维素和木质素或蛋白质上的碳、单质硅等实物粒子,在此不再赘述。
而传统的信息传播也是十分平凡的,人体接受信息需要动用各种感官,因此最初的信息传播一定是通过声音、图像、气味、质感传达的。具体表现为声音的发出和接受(吆喝)、信息载体的传递(书信)等。
很快,朴素的信息传播便过了气,原因是这些传播方式均不适用于远距离传播。由于空气介质的存在,声音的衰减量与通路长度成正比,而在交通尚不遍历的时代使得信息注定与时效性无缘。由此,「远距离传播」的实现变得十分重要。
于是最早的远距离传播工具诞生了——烽火台。依《史记・周本纪》所载:
幽王为烽燧大鼓,有寇至则举烽火,诸侯悉至。
——史记・周本纪・卷四
由于史记中所述「烽火戏诸侯」于传世文献无证,所以其真实性存疑,我们权且认为西周时期已有烽火台,一直沿用至清代,使用长达两千余年。
长城上的烽火台。(图片来源:视觉中国)值得一提的是,烽火台所燃并非狼粪,而大概是以狼粪为火引,如:
在烽贮备之物,要柴藁木材。每岁秋前,别采艾蒿茎叶苇条草节,皆要相杂,为放烟之薪。及置麻蕴火钻狼粪之属,所委积处,亦掘堑环之,防野烧延燎近边者,亦量给弓弩。
——武经总要・前集卷五
虽然烽火台解决了远距离传输的问题,但对于复杂的信息,如敌人从何而来、人数多少等信息,单一的烽火无法表示。此后信息远距离传播的发展史便与邮驿制度的发展史重合,因而此处将这段历史和各种动物传书的传说一并略去。
我们将视线转向欧洲,在很长一段时间内欧洲也以书信作为主要的信息传播方式。直到 18 世纪 90 年代,也就是「谷登堡圣经」印成的大约二十年前,瑞典和法国几乎同时出现了「视觉通信系统」。
瑞典的视觉通信系统由出生于芬兰的瑞典诗人和发明家亚伯拉罕・尼克拉斯・埃德格兰茨(Abraham Niclas Edelcrantz)发明。埃德格兰茨是芬兰图尔库皇家学院(今图尔库大学)的图书管理员,1783 年他搬到斯德哥尔摩领导皇家歌剧院,后来担任古斯塔夫三世(Gustav III of Sweden)的私人秘书。埃德格兰茨在 1794 年在国王的生日上将自己的发明写进诗中送给国王,1796 年写成了《远距离通信论(Afhandling om Telegrapher)》,1797 年成为瑞典皇家科学院院士。
而法国的视觉通信系统由克劳德・沙普(Claude Chappe)发明。沙普是一名在法国大革命中被剥夺圣职的牧师,1792 年他首次展示了这一发明,1794 年视觉通行系统便在法国正式投入运行。
这两种「视觉通信系统」本质是相同的,都使用了当时的新型机械装置——望远镜,发射站和接受站都设有一个相当高的塔架。
埃德格兰茨视觉通信系统(复制品),摄于斯德哥尔摩。(图片来源:维基媒体)埃氏的塔架上有九个可以旋转的长方形铁板和一个用于确定正方向防止左右颠倒的标志物,约定标志物偏左为正方向。每一个铁板都连有绳子,工作人员可以在屋子内通过牵拉绳子控制铁板的旋转。
埃氏视觉通信系统示意图。(图片来源:哈佛约翰・A. 保尔森工程与应用学院)铁片有平行于地面和垂直于地面两种旋转位置,平行于地面记为「0」,垂直于地面则按各排从上往下记为「1」「2」「4」,比如上图,第一列为「0 + 2 + 4 = 6」,第二列为「1 + 2 + 0 = 3」,第三列为「0 + 2 + 4 = 6」,因此上图所示图形表示「636」。
数字-瑞典语(拉丁文)对照表。(图片来源:布雷维克夏尔文历史)「636」对应瑞典语(拉丁文)中的「val」。
沙普视觉通信系统,摄于法国南部的纳博讷。(图片来源:维基媒体)而沙氏的塔架上则有三根被连在一起的杆子,两边的杆子有七个方向,而中间的杆子有水平和竖直两个方向,于是它们可以组合成 98 种图案,删去其中 6 个用于特殊用途,还剩下 92 种。
图案-数字对照表。现藏于圣马尔康博物馆(Musée de Saint-Marcan)。(图片来源:维基媒体)于是两个图案就有 8464 种组合方式。沙普将外交常用的单词收录成册,编成了从数字到法语(拉丁文)的对照表。
数字-法语(拉丁文)对照表(节选)。现藏于圣马尔康博物馆(Musée de Saint-Marcan)。(图片来源:维基媒体)至于收发信息的具体模式,《远距离通信论》中写道:
所有的信件都从一个表示你要开始发送的图案开始。接收方显示相应的注意图案后,发送方开始发送第一个图案。接收方观测到图案后需要显示相同的图案,以表明已经正确接收。对消息中的所有内容均重复相同的过程。
——远距离通信论
虽然这两种信息传播的方式十分简陋,人力操作费时费力,一页纸的内容通常需要两三个小时才能传输完成,而且传播距离过长的时候还需要通过中转站。但是图案是以光速发出的,因此相比于当时信使的移动速度,这两种信号塔的优势还是相当大的。
此后多个国家都相继建成了视觉通信系统,并形成网络。其中法国的视觉通信网络由政府所建,为政府所用,未被允许商业化。而美国和英国的视觉通信主要被用于异地商业信息的交换,并向普通公众开放。
起初的 20 世纪中叶,传播历史学者并未给予视觉通信以普遍重视,直到 20 世纪 90 年代学界才逐渐开始达成共识,认为视觉通信作为最早出现的电信网络,理应获得首要关注。
电气时代到来后,新的发明立即诞生了。起初人们通常将其视作一项重大的技术突破,但从电信网发展的角度来看,有我们前面的历史叙述作为背景,这一发明的出现便也仅是基于视觉通信系统的改良升级。
以下我们开始正式介绍电报。
参考资料
[一]托马斯・M. 科弗(Thomas M. Cover)、乔伊・A. 托马斯(Joy A. Thomas)《信息论基础(第二版)》,阮吉寿、张华译,沈世镒审校,机械工业出版社 2008 年 1 月。
[二]《景印文淵閣四庫全書》,台湾商务印书馆 1986 年 7 月。《史記》原文为「幽王為熢燧(《正義》峯遂二音。畫日燃熢以望火煙,夜舉燧以望火光也。㷭,土櫓也。㸂,炬火也。皆山上安之,有寇舉之。)大鼓,有寇至則舉熢火,諸侯悉至。」《武經總要》原文为「在烽貯備之物,要柴藁木材。每歲秋前,别採艾蒿莖葉葦條草節,皆要相雜,為放煙之薪。及置麻藴火鑽狼糞之屬,所委(於偽反)積(子賜反)處,以掘塹環之,防野燒延燎近邉者,亦量給弓弩。」
[三]李正宇《「狼烟」考》,《寻根》2006 年第 2 期,页 92~99。
[四]加布里埃尔・巴比(Gabriel Balbi)、理查德・约翰(Richard John)《点对点的传通:从视觉电报到移动电话的电信网络(Point-to-Point: Telecommunications Networks from the Optical Telegraph to the Mobile Telephone)》,赵文才译,《全球传媒学刊》2017 年第 3 期。
[五]「数据通信历史(Træk af Datakommunikationens Historie)・电前电报(Før-elektrisk telegrafi)」。原文为「Al telegrafisk korrespondance indledes med et signal der angiver at man ønsker at tale (et taletegn) som bliver stående indtil modtageren har svaret med det tilsvarende opmærksomhedstegn. Når det er gjort slukkes taletegnet, og det første signal i meddelelsen sendes. Så slukker modtageren opmærksomhedstegnet og repeterer signalet fra afsenderen, for at vise at det er modtaget korrekt. Samme procedure repeteres for alle signaler i meddelelsen.」
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