• 如果您觉得本站非常有看点,那么赶紧使用Ctrl+D 收藏吧

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

未分类 wangting 3个月前 (09-03) 34次浏览

今天,我们在进行深入了解计算机之前先听听我给大家讲一下关于电磁学的故事。

上次我们说计算机不是什么新鲜事物,中国自古就有算盘,但是20世纪之前的计算机发展史真的是平淡乏味,没什么意思,直到20世纪才取得了突飞猛进的成就,而这就归功与人类在19世纪末20世纪初在电磁学,数学,逻辑学,物理学等领域取得的成就。

老实说,计算机与你们家的电水壶,电冰箱都差不多,并没有大家想的那么珍贵,加上现在计算机价格也持续下降,使得我们不必像电视里面看到的人类对待第一台计算机那样还需要人沐浴更衣般伺候,但是我们目前仅了解电学还不足以能够解释他,是时候电磁学登场了。

1820年的一天,一个叫奥斯特的教授在接电路的时候偶然发现旁边的小磁针发生偏转,从一刻开始就揭开了电与磁转换的序幕。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

话说奥斯特发现电能生磁之后,人们的研究电磁学的方向就分为两个,一个是怎么利用电生磁,一个是寻找磁生电。

先说利用吧,毕竟磁生电在历史上是比电生磁晚了好多年。

首先,我们要谈的是亨利,那是一个从小就充满志向的人,当过教授,写或剧本,最后坐在了大学院长的位置的人,他发明的电磁铁可以轻轻松松的就把几百吨的重物移到另一个地方。

世界上聪明人多的是,但是能对其他人产生影响的却不多,其中有一个人叫莫尔斯的人就是因为在轮船上碰到了一位医生,竟然回到家之后转为发明家,大千世界无奇不有啊,这个医生就是杰克逊,虽然但是他医术怎么样无人问津,但是他竟然懂得电磁铁是怎么制造的,这让莫尔斯深深着迷,并与杰克逊交谈地很投机,回到家就发明一个电报机出来。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

电报机

这种东西一般直接看实物图很难看懂其中的奥妙原理,所以我们来把他大致简化一下。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

莫尔斯电报简化图

根据电能生磁那么每次按下开关,就会产生磁将衔铁臂吸下来,一松手,开关就断开,衔铁臂就被弹簧拉会原位了。如果在衔铁臂那里安装一支笔,让一张纸匀速在笔下面运行,那么按的时间长就会留下一个“——”,按的时间短就会留下“.”,这样就会在纸带上留下一连串由点与线组成的图案了。然后,利用这些图案对应编码,我们就可以通信了。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

人们利用这张表翻译成单词,然后识别

但是,我真的希望这个不好的消息不是由我告诉你的,就是导线越长电阻越大,导线很远的地方,电流已经不足以将衔铁臂吸下来了,所以,这个东西没办法远距离传输消息。

但这么好的发明(至少当时人们是这么想的),人们怎么甘心就这样放弃了呢?所以,人们想到要是信息可以像运动会接力棒一样,一个人接着一个人传,那该多好啊,这个想法是值得肯定的,但问题就在人不是机器,不可能始终不动的在一个地方干相同的事情,万一那天感冒了,或者刚睡醒那不就坏了大事,所以,人们就发明一个机器来取代人工那就是——继电器。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

两种常见的继电器

虽然说继电器顾名思义是继续传输电的意思,但是没有东西是一成不变的,有时继电器还会断电。

时间的车轮转动着,不知不觉中冒出来一个在实验室打杂的人发现了磁也会电,说也奇怪,法拉第也是无意间仅仅在做实验时撇了一眼电流计,竟无意间发现电流表指针发生转动。

不好,这个困扰好多大物理学家的事情竟然被一个打杂的人发现了,要是直接发布了,出了问题那怎么可以呢,所以法拉第为了防止是因为自己是由于眼花而多做了几次实验,最终确定,没错,自己是对的。

法拉第的发现真的对电磁学的发展来说就是一个惊喜,这时人们试图利用这里发现来创造了电话,要知道人之所以能听到声音,其实就是耳朵里面有一层很薄的膜将声音转换成生物电的结果。

看到法拉第的成就之后,一个伟大的发明就诞生了——电话的发明,虽然第一个电话公认是贝尔发明的,不过第一代产品传输质量实在太差,直到发明大王爱迪生的改良——碳精送话器的出现,才解决了传输质量的问题。下面我们介绍一下爱迪生是怎么改良的。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

爱迪生的发明就是让金属膜里面装碳精,里面的碳精会随着声音变得紧凑与疏松,你看当声音来的时候,金属膜里面的碳精就被压缩了,电阻自然是发生改变,但是这个碳精有点像海绵,声音的压迫一去就又恢复原状了。

这个爱迪生啊,虽然从小的时候就表现的不简单(能想到帮母鸡孵化小鸡的可能也不见),但是一生当中就有为数不多的缺点,就被人记住了,那就是和特斯拉的交流电之争,表现出的固执略有些自私,结果这场战争最后,特斯拉这个年轻人竟然战胜了这个发明大王,现在几乎平常使用的都是220V的交流电。

讲到这里,大家有没有发现一件事就是,我们一直都没有解决导线的问题,距离一长电阻变大,结果损耗就增大了。

这时历史的聚光灯照到无线电的身上。

第一个预言无线电的人是麦克斯韦,他发表关于光、电、磁之间的关系,并证明了光其实也是一种电磁波,但是,这个东西看不见,怎么说服其他人。

不知道大家有没有这样的感觉,就是炎热的夏天,汗流浃背,这时微风徐来,很凉爽,虽然,我们没看见风是什么,但是我们可以根据凉爽来判断风时存在的,将到这里你是否想到怎么证明电磁波了呢?先别急,我在给你先看一个东西。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

画的不怎么好,大家将就看一下

这是还是那个大学院长亨利发现的自感现象创造的,他发现自己发明的电磁铁每次开关断开与闭合的时候在开关的地方会发现有一道闪亮的电弧出现,在电磁学里面,这个现象叫“自感”。

为了防止每一次观看自感现象的时候不被开关电着,我们发明了这个“电火花式电磁波发生器”,当合上K的时候,振片S就开始断开闭合断开闭合,这不是重点,Q1Q2之间还会产生持续的闪电,这一现象给赫兹得到了启发。

因此,赫兹就站了出来,发明了如下图的装置,证明了电磁波的存在。

计算机来自底层的仰望——黎明前的长夜

把赫兹的装置放在有电磁波的地方,当Q1Q2之间的距离来回的变化的时候,金属圈也产生电压,这里的Q1Q2也开始产生闪电了。

赫兹的发明怎么样?确实把看不见的东西刻画出来了。

尽管当时赫兹对无线电的前景并不看好,但是这丝毫不影响今天全世界都充斥这无线电,这个世界并不宁静,空气当中充斥着各种电磁波,卫星信号,手机信号,雷达,甚至你一生气,我不在地球待了,坐着太空飞船逃出地球到达宇宙深处,但很失望你会发现,这里怎么还会有当年大爆炸留下的电磁波啊~~~

 


程序员灯塔 , 版权所有
转载请注明原文链接:https://www.wangt.cc/2019/09/b757811a6f/
喜欢 (2)