※ 引述《dWoWb (dWoWb)》之铭言:
: 各位肥宅午安啊
: 就是啊
: 怎么常常连外都是断断续续的
: 海底也能种花开花吗?
: 到底是有多脆弱?
: 有人知道吗?
: 干五八卦唷?
算是旧闻重po了。说到海底电缆,唯一能想到的就是
凯尔文‧威廉 汤姆生(Kelvin, William Thomson, Lord) 【1824.6.26-1907.12.17】,
英国物理学家。
大部份人可能对他很陌生,但如果提到绝对温度(K),我想大家应该都知道吧!在漫画中
,冰河与卡妙、水晶圣斗士等冰战士之间的战斗是以寒气来分胜负的,谁能够把寒气
提升至接近绝对零度(物理学定义为零下二百七十三点一五度)的低温便可以击败对手!
其中的K,国际单位制中热力学温度单位,就是以凯尔文的姓氏为缩写,用以纪念这位
提出了热力学第二定律的“热力学之父”!
他对于科学的贡献更涉及电磁学、工程科学、电工仪表与测量(制作可提高仪器测量
灵敏度的镜式电子检流计、可自动记录电报信号的虹吸记录器、绝对静电计、凯尔文
电桥等并建立了电磁量的精确单位标准)。此外,他亦涉猎弹性力学、以太理论和
地球科学(但他在一些观点上亦犯了一些科学家常犯的错误),并压缩出液态氮与
想出同位素放素理论。
当然啦,本文将着墨于他铺设了第一条横跨欧美两洲的大西洋海底电缆的事蹟。
由于电报只能在陆地上使用,传统的邮船无法满足欧美两地之间的通信需要。在当时,
英国记者在纽约采访的消息,通过邮船需要12天才能送达,新闻早就成了旧闻。
为了克服通信不便的问题,凯尔文前后共进行了四次的铺设,整整耗费十年与
数百万英镑…。在这项工程实施中,他研究了电缆中信号传播的情况,汇出了
信号传播速度减慢与电缆长度平方成正比的规律,后来因为他在科学上的成就和
对大西洋电缆工程的贡献,获英女皇授予凯尔文勋爵头衔,所以后世才改称他为
凯尔文。(不过,以下本文仍以汤姆生称呼。)
略过他儿时,我们将场景直接拉到某公司的股东大会上…。
1856年,资本额35万英镑的大西洋海底电缆公司,苏格兰的股东选定年仅32岁的汤姆生
为新任董事,因为他出生在苏格兰的格拉斯哥(Glasgow)港口城。俗话说,杀头的生意
有人作,赔本的生意没人做,按照规定,汤姆森在股东获得10%的红利之前是没有薪水,
但他这一作,就是10年,以目前的眼光来看,算是作“口碑”跟作“功德”的。
不过,他并不在意酬劳,他只想在第一条大西洋海底电缆工程大展身手。
(汤姆生在1855年提出海底电缆信号传递衰减理论,解决了长距离海底电缆的重大问题。
“什么?公司为什么选他当电气设计工程师?我干你古味!”
汤姆生口中的他就是怀特豪斯(E. O. W. Whitehouse),这位没有电学背景,而只靠着
后台、做事喜欢独断专行的老兄。工程开始的前期,他靠着权力压服别人,甚至
否决了汤姆生一些技术上的建议。
不过,最严重的问题正悄悄来临…。。
“怀特豪斯先生,我觉得这部份的电缆线径可以略作修改,加大一点可以提高导电率。”
会有这样的要求是因为负责的总工程师发现设计图上的电缆直径比理论值小很多,不合
规格标准。
“很抱歉,所有的设计图早在一开始就已经交给承包商,现在也已经在制造了…”
怀特豪斯以不屑的眼神余光瞄著。
“为什么不先知会我?”汤姆生问。
“你?我可是电气工程师,你只不过是无权无职的董事!”怀特豪斯轻蔑地哼了一声,
“而且,现在片面更改与承包商的合约,可会让公司遭受巨大的损失!我可负不起这个
责任!”
汤姆生一听,气得双手颤抖不已。
“你给我记住!在这里,只有一个是头!”怀特豪斯大喊道!
“跟我斗!小子!你未够班啊!”怀特豪斯在汤姆生离开之后嘲弄地说。
犹如败犬般,汤姆生回到自己的办公室,颓然地坐在椅子上。
“现在放弃的话,这条电缆就完了啊!”汤姆生心中响起了安西教练的话。
在无法加大电缆的直径下,他着手研究如何提高铜的导电率。他以在格拉斯哥大学的
教授(University of Glasgow)身份,利用自己在那的实验室进了一连串不同商用电缆
铜线的测试。。
由于这条大西洋电缆共计分为1200段,每段长2英里,若各厂商不按相同的电导率制作
缆线,那焊接起来之后,总体的参数将会“走精”(台语)。
为了补救这个错误,他发现参入微量的元素可以提高电导率:
“电缆掺了金坷垃,一条能抵两条拉;铜线用了金坷垃,导电提高一千八!”
之后,他更发提出一套实用的测量方法,并制定相同的制造规格参数。
当他拿着一叠资料到华特霍思的办公室据理力争时,一些承包商竟然附合怀特豪斯的
意见:他们反对变更工程设计!
汤姆生忿忿不平地将资料扔到桌上:“踹共啦!”
于是,汤姆生便提议召开董事会联席会议进行辩论。他列举大量实验数据,说明制定
规格标准的必要性和可行性。
还好,他的建议最后被总经理费尔特采纳,厂商也只好按新的规格标准重签合同。
怀特豪斯没想到自己居然败在这位最年轻的董事手中,从此便怀恨在心。
1857年,电缆造好了,大西洋电报公司采用了以两艘船阿伽门农号(HMS Agamemnon)
和尼亚加拉号(US Niagara)共同运载并铺设作业:一半从爱尔兰到大西洋中心的
电缆铺设,另一半则是从中心交会处到纽芬兰。
“怀特豪斯先生,身为电气工程的负责人,今天的铺设工程你会上船吧?”
“对不起,今天咳嗽的厉害,加上牙齿痛。”怀特豪斯皱着眉头说。
其实,怀特豪斯有意刁难,借口身体不适,拒绝随船出航。
“老狼嫂,黑姑穿嫂,掐凛明,齿痛五分珠 !”此时,广播正播放著药品广告…。
眼见于此,董事会只好请汤姆生代理其职责。
英美两国各派出一艘海轮,并把电缆一海浬一海浬地沉放。
不幸的事发生了,当电缆沉放到330海浬时,意外地发生了断裂。
第一次的沉入作业以失败告终。
“:(σ。▽。)σ哈哈哈哈你看看你!这小子终于尝尝失败的滋味了吧!”怀特豪斯更是
幸灾乐祸地嘲笑着。
有的董事把失败的原因归咎于汤姆生,并要求义务役全体08,放假当天早上开军纪
检讨会,12才能走。咳咳...sorry,弄错棚了。
汤姆生不因此气馁,也不把别人的议论挂在心上,而是认真地思索著事故以外的事。
他心里明白,“电缆断裂是因为外层机械强度不够。”这并不难解决。
麻烦在于,在沉放电缆的过程中,他发现了信号极其微弱,使得接收变得非常困难。
即使电缆铺设成功,也无法接收到信号,整条电缆也不过是造价昂贵的装饰品。
随即,他意识到“必须制作灵敏度更高的接收与发送机!”。
若板上有电学背景的乡民,听到这样的想法,多半会想到使用放大器。不过,在汤姆生
的年代,别说是电晶体,连真空管都尚未出现!他试着寻找解决的办法,试验了许多
方案,结果都失败了。
这天,汤姆生决定给自己放松一下,连日为了信号放大而大伤脑筋,也够他头疼了。
他租来一艘游艇,并邀请一些朋友来船上。
他的一位朋友,赫姆霍兹(Helmholtz,1821-1894),德国著名的物理学家和生理学家,
拿着一面小镜子反射著阳光,对着他照着,因为汤姆生竟然趁著大伙在准备出港的空档,
独自一人跑到船舱内再度思索信号放大的问题。这让赫姆霍兹有点不悦,但他随即释怀,
因为,汤姆生的个性就是如此。
“唷呵~”
汤姆生回过头,发现,眼前一闪一闪著。
“怎么了?”赫姆霍兹看着几乎呆若木鸡的汤姆生
突然他欣喜若狂,抱着赫姆霍兹又叫又跳,“You Got it! You Got it!”
因为他发现,赫姆霍兹手中的镜子在阳光下只要稍微动一点,照在他身上的光点就会
大幅度跳动!这不就是将信号放大了啊!不久,汤姆生就发明了镜式电流计电报机。
汤姆生抓住这个原理不放,不久就发明了镜式电子检流计与可自动记录电报信号的
虹吸记录器。这种机械的灵敏度很高,解决了长途海底电缆通信接收微弱电信号的问题。
终于1858年初夏,大西洋海底电缆进行第二次沉放。
“怀特豪斯先生,身为电气工程的负责人,今天的铺设工程你会上船吧?”
“对不起,这几天感冒、咳嗽的厉害…”怀特豪斯露出痛苦的表情说。
“感冒用斯斯,咳嗽用斯斯,酸痛疲劳用斯斯!”此时,广播亦是播放著药品广告…。
其实,怀特豪斯借口身体不适,又拒绝随船出航。
汤姆生只好再度以代理电气工程师的身份,出海沉放电缆。
此时,怀特豪斯心中盘算著:失败了,汤姆生一个人的责任,刚好可以踢他出去;
成功了,自己是汤姆生的顶头上司,功劳自然不会少!
不幸女神再度降临。船队尚未到达大洋中间的预定地点前,就遇上了暴风雨。船上的电缆
在风暴碰撞受到了严重的损害,加上由于双方无法精准确定对方的位置,只能打道回府。
经历了再次失败后,四周都是质疑的声音,董事会几乎要放弃。但是在汤姆生、菲尔德等
人的游说之下,决定再做一次努力。
于是,黄金梅莉号,呃,说错了,是阿亚墨加号海船载着电缆从北美出发,东渡大西洋,
前往伟大的航道。同年8月,横跨大西洋的电缆终于实现了。然而,运气这种东西,
并不是多踩几次大便就会有的。这次成功只是昙花一现。几天之后,北美接收不到
欧洲传来的讯号。
怀特豪斯决定施加2千伏特高压来启动另一头的接收器,结果可想而之,
(∩ ・ω+ )⊃━☆゚Explosion!
电缆被击穿而彻底报废。怀特豪斯因此被开除,汤姆生则接替了他的职位。
正所谓,汤姆生Nice,怀特豪斯Jizz。
公司为了铺设一条电缆耗尽了资金,最终却落得如此悲惨的结果。在董事会上,
不少股东决定退出。这时,汤姆生站了出来,振臂高呼:
“56不能亡,电缆不能断!我们应该继续做下去!”
菲尔德亦表示支持汤姆生的意见:“汤姆生教授说得有道理!我们必须坚信这一
工程终将取得成功,胜利的一天一定会到来。I'll Be Back!”
1865年,菲尔德果然带着60万英镑的资金回来,重新启动电缆铺设计画。新的
海底电缆制造出来了,装在“伟大东方号”(Great Eastern)上。当他们航行到
大西洋中部时,电缆意外折断,坠落到12000呎深的海沟。
汤姆生和他的同事们呆望着,心情比上坟还沉重。但是这一次失败的打击并未动摇
他的决心。第二年,伟大东方号再次进行铺设工作。这次终于成功了,汤姆生高兴得
几乎发了狂,此时他的心中,正如印象派大师孟克的名作“呐喊”一般,早已在心底
呐喊了无数次!
电影《投名状》中,庞青云花了十天打下舒城,而汤姆生为横贯大西洋的海底电缆
付出整整10年的辛苦!
几个月后,总经理费尔特和汤姆生又一次出航,寻找丢失的电缆,幸运地在大西洋的
中部把断掉的电缆打捞了上来,然后接上一段新电缆。公司因祸得福,一下子有了
两条横贯大西洋的海底电缆。这不仅使英国在海底电报通信上居世界领先地位,
还对现代大型工程的建设起了重要推动作用。
1907年,他的爱妻,长年缠绵病榻的玛格丽特死于中风,伤心欲绝的汤姆生在
同年十二月17日也随之而去。然而,谁会想到,当人们赞颂他的伟大历史功绩时,他却
只是淡淡地说说:“有两个字最能代表我这50年在科学上的奋斗,这就是‘失败’。”
以上。
参考资料:
1.科学五千年(六)
2.wikipedia
3.科学少年-走进名人堂
4.鲨鱼