科学故事电报引起的发明

Posted 2022-01-02

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    电报引起的发明和发现
    塞缪尔?莫尔斯（1791～1872）早年是一个职业画家，但由于偶然的机会，从四十多岁才开始了致力于电报机的发明。经过6年的艰辛研制，终于发明出了连物理电磁方面专家都没有想到的电报机。这种跨行业的门外汉发明现象从逻辑上讲令人惊异和不可思议，但在近代发明史上仍然是屡见不鲜的。如第一个提出细菌理论而建立病理学的法国学者巴斯德不是医学专家而是一个化学家；提出大陆漂移学说的魏格纳是一个气象学家而不是地质学家；发现苯的环状结构的凯库勒原先不是学化学的而是学建筑学的；李四光早年在日本学的是造船，而后来去英国才改学地质的。等等。
    可以说莫尔斯作为行业门外汉的发明现象在发明史上层出不穷。然而莫尔斯电报发明的奇特之处在于作为门外汉的发明又启示了另两位门外汉的伟大发明和发现，这在发明史上却是独一无二的。这两位一个是电话的大发明家贝尔；一个是分子生物学和生物遗传工程学的创立者薛定愕。
    贝尔（1847～1922）出生在英国苏格兰的爱丁堡市。后来毕业于爱丁堡大学，又进入伦敦大学，研究声学。不久，贝尔到了加拿大，进一步研究他的声学。1969年，他去美国加入美国国籍，任美国波士顿大学教授，并主持大学的声学讲座。那时，电报的应用方兴未艾，贝尔想：“既然电流可供音叉震动，为什么人的声音或音叉的震动，不能供电流获得音波相应差而来传递声音语言呢？”于是，他就去问华盛顿一个有名的电学技师，利用电波传送音波是否可能？那位电学技师觉得，贝尔竟提出这种电学门外汉的问题，非常好笑，说：“你缺乏电学知识，我劝你还是失去看看电学的初步常识吧”。贝尔决心学习电学知识。两年后，由于电学知识的增长，他更相信电波传递音波是可能的。
    贝尔掌握了电学和声学两门知识，对创造电话就更有把握了。但他还缺乏机器制造知识。他请了一个机械工匠当助手，他们下决心一定要创造出电话来，不成功决不离开实验室。这样，一股劲儿工作了两年多，但希望仍然渺茫。
    1875年6月2目的傍晚，他们继续在实验室汗流泱背地干。为了防止外面的杂音传进屋内，他们关紧门，助手沃森在另一个屋子里，拿受话机放在耳边，贝尔就在研究室里叫他的名字。开始，这声音是微弱不清的，但渐渐地响亮了起来。这是多么神奇的声音啊！抓住这一点成就，他们又苦干了280天，终于制成了第一套传话器和听筒。这是1876年的事，贝尔当时才29岁。后来，又经过了几年的实验和改进，且915年，电话制造成功了。美国政府同意在贝尔指导下，建立了 4000英里的长途电话。
    19世纪中叶，莫尔斯在电报机发明后不久，发明了人类在电信中第一种表达信息的共同语言??莫尔斯电码。电报虽不如后来贝尔发明的电话那样容易直接地进行富有情感的自然语言交流，但是电报传递的信息可编成密码，对于通信保密却有极大益处。更有趣的是密码概念对于分子生物学解开生命有机体遗传、变异之谜，起了关键性的启示作用。
    二次大战结束时，正是生物学从细胞水平向分子水平发展的转折时期。当时，著名的奥地利物理学家、诺贝尔奖获得者薛宝愕出版了一本重要著作《生命是什么？》。他设想，受精卵细胞核内染色体上遗传基因分子的排列顺序中，蕴含着有机体未来发育的全部精细的密码正本。这种遗传密码，很可能像莫尔斯电码的符号组合方式。莫尔斯电码用点（?）、划（－）两种符号，如果每一个组合用的符号不超过4个，就可以编出88，572个不同的“字母”。他推断遗传密码也不必有大量的分子就可以产生出几乎是无限的排列。薛定愕特别强调：生命的真正问题是遗传信息如何被编码的？如何传递的？又是如何在一代细胞到另一代细胞的大量传递中保持稳定的？
    正是在敦定愕将信息、密码概念引入生物学研究的时代精神感召下，德、美、英等国一些有志于揭示生命奥秘的物理学、生化学、生物学专家，形成了分子生物学的信息学派。他们于50年代至60年代揭示了基因分子DNA遗传密码自我拷贝的机制，以及DNA与信使RNA分子遗传密码的互补序列，弄清了DNA、RNA与蛋白质分子之间遗传信息转录、翻译的过程，破译了构成DNA的4 种核普酸小分子的排列顺序，决定构成蛋白质的20种氨基酸小分子的遗传密码。这种密码是三联体，即3个核普酸的排列对应于一种氨基酸。科学家成功地全部破译了64种遗传密．码。信息学派中作出杰出成就的华生、克里克、雅各布、莫诺、尼伦伯格等人，相继登上了诺贝尔奖的领奖台。分子生物学由此进入黄金时期，并导致了遗传工程的兴起。

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