七、电报大王

退役后，西门子沉浸在西门子—哈尔斯克公司创造性的工作之中，既为公司做设计工作，又参加公司承建的铁路电报线工作，同时还挤出时间总结自己关于电报线路和电报机的经验。1850 年 4 月，他的题为《关于电报的记录》的论文由其朋友杜布瓦·雷蒙送交巴黎科学院讨论审查，并获得好评。巴黎科学院是世界一流的科学机构，它的肯定和好评，对西门子是一个巨大的鼓舞。接着，他和哈尔斯克一起，进行了一系列卓有成效的改造电报机的工作。

19 世纪中叶，电报机已进入实际应用阶段，许多在研制阶段没有发现的问题都逐渐暴露出来，科技人员们为了解决这些问题想出了各种办法，因此电报机的发展速度非常快。1847 年，莫尔斯电报机被介绍到德国。这种机器具有简单、易操作、拍发速度快等特点，很快便对指针式电报机和旧式印刷电报机形成威胁。针对这一形势，西门子和哈尔斯克研究和分析了莫尔斯电报机的优缺点，决定尽量从机械方面予以改良，生产出更先进的机器。他们为电报机增加了自己调整速度的良好的行走机件、可靠发挥作用的磁针系统、可靠的接触开关及经改良的继电器和完善的转电系统。在新的转电系统中，他们采用了一个新的装置，通过它，所有在一个电报机电路中流通的电流，可自动地传送到一个与其相邻的装有自己电池的电路中。这样，虽然全线分为若干相分离的电路，但是没有中间电报局电报员的协助，两个终端电报局仍可以通报。这一改进又使他们的公司处于技术领先地位。

西门子并不满足于已有的成绩。不久，他又为他们的自动电报系统设计制作了一种快速打字机。在这一系统上，电报通过三键打孔机的传送，将莫尔斯电码打在一张纸带上，按第一个键在纸带上打出一个圆孔，按第二个键就打出一个双孔，按第三个键就可得到分开两个字所需的距离。用这种方法将电报在纸上打成孔，将这条纸带放在快速记录器中，借助于一个行走机构就会以转轮和接触弹簧或毛刷中间通过了。在接收机中，那些单孔变成了一个点，双孔成了一画。这一改进，使电报机的拍发速度大为加快。莫尔斯电报机一般能每分钟拍发 40 个字，而新型的西门子电报机每分钟能拍发 400

个字，速度增加了 10 倍。

在成功面前，西门子并没有停止前进，不久他又设计了一个极简单而又运行可靠的磁电指针电报机。这种电报机的产生源于他发明的双 T 形电枢或称工字电枢。西门子—哈尔斯克公司一开始便从事铁路信号装置的研制。当时虽然已出现了音响信号装置，但由于火车站启动音响装置的电池难以保持良好的工作状态，结果使得信号装置不够理想。于是，西门子设计了一个磁感应器来取代电池。这种磁感应器用一个铁质圆筒做成旋转式电枢，圆筒上刻有深深的相互对应的长形凹槽，里面放置缠绕的铜丝，环绕着旋转圆筒的末端中空的磁钢，可以沿着圆筒分开安装，因此可以发出一种较强的磁作用，并且不会有较大的抵消，从而可以很好地启动铁路信号装置。由于旋转电枢的横断面凹槽呈双 T 形或工字形，因此被称为双 T 形电枢或工字电枢。在此基础上，西门子设计了磁电指针电报机。这种电报机用一个带齿轮变速的曲柄迅速旋转圆筒感应器，每旋转半圈，导线中的正负电流就转换一次，于是每一次转换就使接收机上的指针向前走一个用号码编成的字。将曲柄按顺序放到要拍发出去的字母上，就可以使接收台以同样的顺序将字母显现出来。

接收机上的电磁铁是一个围绕轴心旋转的有磁极的铁桶，在两个强有力的蹄形磁钢的磁极间振动。每当正电流或负电流通过电磁铁的固定线圈时，两个磁铁就分别吸引那个旋转的电枢，由此使接收机的磁针移动。这种快速可靠的磁电指针电报机被人们使用了好多年，尤其在铁路上倍受青睐。

通过磁电指针电报机，西门子发现，利用有极化作用的继电器，可借短暂的感应电流拍出莫尔斯电码。一种方向的电流在纸带上写出一笔，而另一种方向的电流则使这一笔停止。笔画的长短与电流持续的时间无关，而取决于相继而来的短促电流转换方向的间隙的长短。按照这个原理，西门子又设计了新颖的电报机，如感应记录电报机等。感应记录电报机运转时所需短促交流电产生于一块封闭的电磁铁；电磁铁上装有两个不同的线圈，其中一个线圈通过普通方法产生拍发莫尔斯电报所需的电流，另一个线圈则产生短促有力的交流电，使得接收方的电报机上产生所要求的莫尔斯电码。西门子曾用这种电报机装备过一条电报线路，结果表明它可以向很远的地方快速发报。

在向远方拍发电报时，为了在导线末端推动必要的机械运动，就需要有十分强大的感应电流，当时通常所用的伏打电池或达尼艾尔电池却无法满足这一要求。要想使接收站收到清晰的脉冲，就需要加大电池或进行重大改装，这样一来就会使成本增加很多，而且改装起来也很复杂。这是用感应记录电报机进行远距离发报所面临的重大难题。于是，西门子便想设计一种使发报机将电压较低的直流电经过感应而变为恒定的高压直流电的电枢。他的这一设想在 1854 年变为了现实，他设计的盘式机最早解决了用感应法产生恒定直流电的问题。

盘式机主要由许多排列为一个圆圈的电磁铁组成，电磁铁装有双层线圈，电磁铁的上部是一个状如盘子的锥形铁板。双层线圈的里层线圈通过适当的装接使盘子旋转，外层线圈与一封闭电路相连。旋转的盘子在线圈中产生一种方向的电流，在同时切断电源的磁铁中产生了一种相反方向的电流，两种感应电流保持平衡，并通过一个导体，使两种相反方向的电流容纳到一起，将其合并为一个连续的电流。这就可以得到恒定的直流电了。

西门子的发明创造，总是在他电报事业快速发展的需求下进行的；而这些发明创造，反过来又使他的事业以更快的速度发展。

自从为普鲁士政府铺设了质量优良的电报线路以后，西门子及其公司的名声远播，引起了欧洲各国的注意。1852 年，西门子—哈尔斯克公司承建了一条从彼得堡到奥拉宁鲍姆的俄国地下电报线，这使他们的业务开始在俄国发展。第二年，他们又为俄国完成了一条海底电缆，并负责维修业务。这是世界上第一条长期可用的海底电报线。实践证明，西门子发明的用铁丝包裹马来树胶导线的方法是很适合海底电缆的创举。1854 年春天，俄国和土耳其之间发生战争，史称克里米亚战争。为了尽早得到前线的消息，俄国政府决定要建一条通往克里米亚的长距离电报线，这一业务犹如一项命令硬派给了西门子—哈尔斯克公司，但是他们凭出色的技术力量按时保质保量的完成了，并且承担了维修线路的工作。

随着业务的扩大，西门子—哈尔斯克公司还吸收了很多优秀的人才，如威廉·迈尔作为总工程师加盟该公司，在线路铺设工程中发挥了出众的组织才能；西门子的五弟卡尔·西门子也加入了兄长的事业，事实上在俄国的电报业务大多是在他的领导下进行的。1855 年，在卡尔的领导下，西门子—哈

尔斯克公司在彼得堡建立了分公司。

西门子的事业在英国也迅速发展。最初，威廉·西门子在英国设立了一个西门子—哈尔斯克公司伦敦代表处，专门宣传和推广该公司的产品。1858 年，代表处在威廉的领导下改为英国分公司，并承接了很多业务。当时，英国的电信事业发展很快，水平也是世界一流的，因此和西门子公司之间的竞争很激烈。由于没有专利法的保护，西门子的很多发明成果往往被英国人无偿利用，但西门子以其天才的创举总是使其技术处于领先位置，因此他常被英国的公司聘为技术顾问，参与电报线路尤其是海底电缆的铺设。1865 年，哈尔斯克退出公司在英国的业务后，英国分公司以“西门子兄弟”的名义重组，该公司在英国取得了辉煌的成就，为推动英国电气工业的发展做出了很大贡献。1867 年，哈尔斯克完全退出了西门子—哈尔斯克公司，但该公司的业务继续向前发展，西门子兄弟用了三年的时间，铺设了一条由伦敦经普鲁士、俄国和波斯直达印度的电报线，又称为印欧线路。这是西门子天才的一次集中体现，也是他在电报线路建设方面的巅峰。在当时的条件下，建设这样一条线路是工程技术上的一大创举，采用了一系列新的技术措施。

1874 年，按照西门子的想法，威廉·西门子设计了一条电缆铺设船“法拉第号”。在卡尔·西门子领导下，西门子兄弟公司利用“法拉第号”铺设了从爱尔兰直达美国的第一条海底电缆，以后又铺设了五条欧美电缆，西门子作为电报大王的地位更加巩固。

另外，西门子还创立了确定地下导线绝缘体的毛病及其状况的方法、测量手段和公式，以及检测海底电报线路导线状况的原理及确定故障的方法。一次在为英国的一家公司铺设海底电缆作技术顾问时，西门子根据自己创立的方法，准确地判定离岸 3 海里处的导线出了故障。

尽管随着无线电报的出现，今天，我们几乎已不能在现实生活中找到西门子在有线电报方面的成就；然而，作为伟大的发明家，西门子在电讯事业中的贡献无疑是功勋卓著、永载史册的。