本书前面几章主要研究了人作为通讯机体的问题。但是，如我们已经看到的，机器也可以是一种通讯机体。本章将讨论人和机器的通讯特点之间的相互冲击，也将试图确定机器的未来发展方向以及由此而给人类社会带来的影响。

    在历史上，机器曾经一度冲击过人类的文化并给它带来了极大的影响。机器对人类文化的这次冲击称为工业革命，当时所涉及的机器都是作为人肌的代替物的。为了研究我们将称之为第二次工业革命的目前危机，让我们讨论一下上次危机的历史，把它作为某种可资借鉴之物，也许是明智的。

    第一次工业革命根源于十八世纪知识方面的动荡，当时，牛顿和惠更斯的科学方法已经很发达了，但其应用范围还很难超出天文学领域。不过，在那时候，所有进步的科学家都已经认识到，这些新技术就是其他部门科学将要发生深刻变化的信号。最早受到牛顿精神影响的就是航海术和钟表制造术这两个领域。

    航海术是自古以来就有的一种技术，但是，直到十八世纪三十年代止，它始终存在着一个显著的弱点。测定纬度的问题一向是简便易行的，甚至在古希腊时代就有了。这只是一个测定天极高度的问题。把北极星当作实际的天极，就能大致定出这个高度，如果进一步算出北极星视圆周的中心位置，那就能够很精确地走出纬度了。与此相反，测定经度问题一向是比较困难的。由于当时没有大地测量法，这个问题就只能通过地方时与某一标准时（例如格林尼治时间）作比较的方法来解决。为此，航行时就必须携带按照格林尼治时间校准了的时计，或者必须找到太阳以外的某一天体作为时计来代替它。

    在航海实践家还没有采用这两种办法的时候，航海术是受到很大限制的。通常，他沿着海岸航行，直到他到达他所要到达的纬度为止。然后他再开辟一条平行于纬线的向东或向西的航线，直到他遇见陆地为止。除了近似地估计航程外，他无法说明他已经沿着航线走了多远，然而，这个问题是极为重要的，因为他不应该不知道海船是否靠向危险的海岸。在接近陆地的时候，船要沿岸航行，直到抵达预定的地方。可以看出，在这些情况下，每次航行都得冒着极大的危险。但虽然如此，它却是许多世纪的航海模式。哥伦布的航线，银舰队的航线以及阿卡普尔科大帆船的航线都是这样地开辟起来的。

    这个行动缓慢而又充满危险的航行办法是十八世纪各国的海军部所不能感到满意的。首先，英、法两国的海外利益，和西班牙的海外利益不同，它们都分布在高纬度地区，对此，显而易见，大圈直航要比起沿纬度作东西航优越。其次，这两个北方强国存在着争夺海上霸权的激烈竞争，因而航海术的优势具有严重的意义。这就无怪乎两国政府都用巨金悬赏的办法来征求测定经度的准确方法了。

    举夺这些奖金的历史是复杂的，没有什么教益的。不少有才能的人被剥夺了应得的胜利，弄得顾家荡产。最后，两国都把奖金奖给两种完圣不同的成就。一是准确的航海时计的设计，这是一种造得很好、走得很准的时钟，能在船只遭到不断的剧烈震动的航行中准确地报告时间，误差不过几秒。另一是关于月球运动的精密数表的编造，这使得航海家能够把它当作时钟，以之核对太阳的视动。这两种方法一直支配着整个的航海学，直到最近发明了无线电技术和雷达技术的时候为止。

    因此，在工业革命中，工匠的先锋队包含着两类人物，一是钟表工，他们用牛顿的新数学设计出钟摆和摆轮，另一是制造光学仪器的工匠，他们造出六分仪和望远镜来。这两个行业有很多共同点。他们都要制造出准确的圆和准确的直线，并把它们分度或分吋。他们的工具是镟床和分度机。这些做精密工作的机械工具便是我们现在机械制造工业的先驱。

    值得回想的是：每种工具都有自己的家谱，它是制造它的那些工具的后裔。通过一根十分清楚的由中介工具组成的历史链条，十八世纪钟表工匠的镟床才产生了今天的巨大的回转镟床。也许，这根链条可以缩短，省略掉某些不必要的阶段，但它一定得有一个最小的长度。在制造一部巨大的回转镟床时，显然我们不能用人手来浇铸金属，用人手把铸件放到机器上加工，更不用说用人手作为对它们进行机械加工时所需的动力了。这些工作都必须通过机器来做，而这些机器又得从其他机器造出来。只有通过这许多阶段，人们才能回溯到十八世纪的原始的手摇或脚踏的镟床。

    因此，那些要去做出新发明的人，如果他们不是钟表工，那就是科学仪器的制造工，或者是请这些行业的工匠来帮助他的人，这事十分自然。举例说，瓦特就是一位科学仪器制造工。但即使是一个象瓦特这样的人，在他能够把钟表制造技术的精密性应用到更大一些的事业上面之前，他也不能不等待时机成熟。为了证明这一点，我们一定记得，如我前面讲过的，瓦特认为一个活塞之适合于某一汽缸的标准就是要看二者之间能否刚好塞进一个薄薄的六辩土铜币。

    因此，我们一定得把航海术及其所需的仪器看作全面工业革命发生之前的工业革命的导火线。全面的工业革命是从蒸汽机发明的时候开始的。蒸汽机的第一个形式是简陋而不经济的纽可门机，供矿井抽水之用。十八世纪中叶，有人企图用蒸汽机来产生动力，但是失败了，他们的办法是用蒸汽机把水汲到位在高处的蓄水池里，然后利用水的下降来推动水轮。在人们采用了完善的瓦特机之后，这种笨拙的装置就废弃不用了，而瓦特机一下子就被工厂用于种种目的，就象它们之用于矿井的抽水一样。十八世纪末，工业中已经普遍采用了蒸汽机，江河上的汽船和陆地上的蒸气牵引机车的出现也是指日可待的事情了。

    首先采用蒸汽机的地方就是用它来代替人力或畜力劳动形式最为残酷的地方：把水抽出矿井。在最好的情况下，这项工作是由牲畜来做的，即用马来推动简陋的机器。在最坏的情况下，例如新西班牙的银矿，这项工作是靠奴隶劳动来完成。只要矿井不倒塌，这项工作就没完没了，而且中间不能停顿下来。现在利用蒸汽机来代替这种奴隶劳动当然应该看作人道主义的一大进步。

    但是，奴隶不单是做着矿井抽水的工作的。他们还要牵引满载货物的船只逆流而上。蒸汽机的第二个伟大胜利就是汽船的发明，特别是内河汽船的发明。至于在海上，蒸汽机有多年时间都只作为海船风帆的附加物，其价值颇为可疑；然而，正是由于密士失比河上的运输利用了蒸汽机，这才开拓了美国的腹地。和汽船一样，作为拖运笨重货物的工具，蒸汽机车也开始出现在今天正在淘汰这种工具的地方了。

    工业革命出现的第二个地方就是纺织工业，这个领域之发生革命也许地繁重的矿工劳动晚一些，但与运输业的革命是同时进行的。那时候的纺织工业已经毛病百出了。即使是在发明机械纺锤和机械织机之前，纺织工人的工作条件就已经有很多地方需要改进了。他们所能完成的产量大大落后于当时的需求。因此，本来很难设想机械化会使纺织工人的劳动条件变得更坏，然而机械化的的确确使他们的劳动条件变得更坏了。

    纺织机器发展的开端可以回溯到蒸气机出现的时代。从手工操作的针织架从伊丽莎白女皇的时代起就已经有了。为了给手织机提经线，纺机第一次变成必要的东西。直到十九世纪初叶，纺织工业才实现了全盘机械化，包括纺和织两个方面。最初的纺织机是用手工操作的，但很快就用上了马力和水力。和纽可门机不同，促使瓦特机发展起来的部分原因就是想给纺织工业提供使机器得以转动的动力的。

    纺织工业几乎为工业机械化的全部过程提供了一个模型。在社会方面，纺织工业的机械化使工人开始了从家里转到厂里并从乡村转到城市的过渡。当时对童工和女工的劳动剥削，其剥削形式如此之残酷，假如我们忘记了南非的钻石矿，也不了解中国和印度的新工业化以及几乎是每个国家中的种植园的劳工的一般处境的话，那是我们今天所无法想象的。这种情况的发生主要是由于下述事实所致：新技术给人带来了新责任，然而当时又没有法令规章对之进行监督。但是，其中有一项情况，其技术意义更大于道德意义。关于这一点，我指的是，工业革命初期的许多灾难性的后果和形势并不都是由于当时有关人们缺乏道德感或从事不法行为所致，而是来自若干技术方面的特征，这些特征是工业化初期手段中所避免不了的，它们是在技术发展的以后历史中才或多或少地消失掉。决定工业革命初期的技术发展方向的这些特征就存在于早期蒸气动力及其输送方法的本质之中。用现代标准看，蒸气机所用的燃料是非常不经济的，但如果考虑到当时还没有更新型的蒸气机同它们竞争这个事实的话，这个问题就不是那么重要了。但是，就以这种蒸气机而言，大规模使用也要比小规模使用经济得多。和原动机作比较，纺织机器（不论是织布机或纺纱机）都是轻型的机器，消耗动力不多。因此，为了经济的目的，就有必要把这些机器集中在一个大工厂里，用一部蒸气机来带动许多织布机和纺锤。

    那时候，输送动力的唯一有效工具就是机械工具。其中最早使用的一种工具就是附有联动皮带和滑轮的传送轴系统。甚至在我童年这样晚近的时候，工厂的典型面貌还是一个大棚子的模样，有长长的传送轴吊在横梁上，用皮带把滑轮和各台机器联接起来。这类工厂现在还有，虽然在很多场合下它们已经被现代化的企业所取代了，在后一种的企业里，机器是各别地用电力来驱动的。

    事实上，第二种图景在目前是典型的。机工行业已经完全改头换面了。这是一个重要的事实，它关系到了整个发明史。正是这些机工和机器时代的其他新行业中做出种种发明的工匠为我们的专利制度奠定了基础。事实上，机器之间的机械联接涉及了种种极为严重的困难，而这些困难并非容易地用一个简单的数学公式就能方便地作出概括的。首先，长轴系如果不是很好地一行一行地装配起来，那就得使用简单的联结方式（例如，用万向联结或平行联结）以保证工作具有某一程度的方便。其次，为了支撑这些传送轴的长轴承，消耗的动力非常之大。在一台机器中，转动部分和进退部分都得服从于同样的要求，即要求有相同的稳固性；这些部分又同样服从于尽量减少轴承数目的要求，以便降低动力的消耗并且求得生产的简化。这些要求不是容易按照一般公式办到的，这就给了旧式工匠的发明才能和革新技巧提供了大好时机。

    正是由于这一事实，所以工程技术之从机械联结改变为电联结时才会产生如此巨大的影响。电动机所提供的动力分配方式极便于我们去制造供每台机器自用的小型发动机。工厂电路的输送损耗是比较低的，电动机的效率是比较高的。电动机与其线路的联结不一定要固定起来，也不一定要由许多部件组成。目前，由于考虑到运输和设备的方便起见，可能使我们不得不仍然象往常那样把某项工业过程中的不同机器集中在一个工厂里；但是，把所有机器都联接到单个动力来源的必要性已经不再是地点集中的重要理由了。换句话说，我们现在所处的情势就是回到农舍式的工业（cottage

    industry），可以随便在什么地方把它建立起来。

    我不想坚持说，机械输送的必要性就是那些库房似的工厂以及由此造成道德败坏的唯一原因。事实上，工厂制度的建立是先于机器制度的建立的，其目的是在个体工人的毫无纪律的家庭工业中建立起纪律，从而使产品保持一定的标准。诚然，这些非机械化的工厂很快地就被机械化的工厂所取代了，而城市人口的锐增和农村人口的锐减这些不是的社会后果也许就是工厂机械化所致。进一步说，即使我们一开始就有小马力的发动机，即使这种发动机也能使家庭工人的生产力有所增加，那也很难断定在那些诸如纺织业之类的家庭工业中能够建立大规模生产所需的组织和纪律的。

    如果我们希望这样地进行生产，那么，一台机器就可以装上几部发动机，每部发动机专给特定的部件输送动力。这就减轻了设计师的许多负担，不必去发明那些他在相反的情况下就不得不去发明的机械设计了。在电机的设计中，如果单是考虑各部分的联结问题，那就不会发生太大的、难于使用简单的数学式和数学解进行处理的困难了。输送系统的发明家现在已被电路计算师所取代了。这就是一个例子说明发明的艺术如何取决于当时的实际条件。

    在上个世纪五十年代到七十年代期间，当工业中初次使用电动机时，人们起初认为：它无非是另一种能使当时的工业技术发挥作用的装置罢了。当时可能没有预见到，它的最后结果会出现一个关于工厂的新概念的。

    除了电动机外，另一个伟大的电学发明就是真空管，它也有一段类似的历史。在真空管发明以前，我们需要用许多分立机构来调节大功率的系统的。事实上，大多数的调节机构本身就需要相当大的功率。也有个别情况例外，但只存在于特殊领域中，例如船舶的驾驭。

    在1915年这样晚近的年代，我搭乘过一艘旧式的美国轮船横渡大西洋。这是一艘过渡时期的轮船，还带着帆，尖尖的船头上树立着斜桅。在上部主结构靠近船尾不远的甲板上，安装着一部庞大的机器，它由四、五个直径六英尺的带有把手的轮子组成。这些轮子是准备在自动舵机发生故障的时候用来操纵轮船的。遇到暴风雨时，就得有十几个人使出全部力气才能使这艘大船保持其航向。

    这不是常用的驾驭船只的方法，而是紧急情况下的代替物，或者如水手们所说的，叫做“后备舵轮”。在正常驾驭的情况下，船上有一部舵机，它可以把舵手掌舵时所用的较小的力量转变为又大又重的舵的运动。因此，即使仅仅根据纯粹机械的方法，人们在解决力或转矩的放大问题上也是有过若干进步的。但虽然如此，放大问题的这种解决在那个时候是不能做到输入量和输出量之间保持着非常巨大的差别的，而且它也没有体现为灵巧的通用类型的仪器。

    把小功率放大为大功率的最灵巧的通用仪器就是真空管或电子管。它的历史很有意思，但这里讨论起来就太费篇幅了。然而，回忆一下这个事实是有趣的：电子管是爱迪生的最伟大的科学发现，也许又是他的唯一的没有列为发明物的科学发现。

    爱迪生注意到，如果把一个电极放在电灯里并使它对灯丝有正电位，则当灯丝灼热时，电极和灯丝之间有电流通过，反之则无。以后经过别人的一连串发明，这一发现便导致一种用小电压控制强电流的方法，比过去任何一种方法更为有效。这个方法是现代无线电工业的基础，但电子管也是工业方面在许多新部门中都得到了广泛应用的一种工具。因此，控制大功率的过程就不再需要使用那种其中重要的控制部件也需要用同样大的功率才能工作的机械了。我们完全有可能做出一定的行为模式，使其所需功率很低，甚至远低于通常无线电装置中的那些行为模式所需的功率，然后再用上一系列放大管，通过这样的仪器去控制一台重型机器，例如，去控制一座轧钢机。为了实现这种控制而要进行的鉴别和形成行为模式的工作是在下列条件下完成的：功率的消耗微不足道，然而这种鉴别过程的最后应用可以达到任意高的功率级。

    看得出，这个发明可以使工业条件发生根本性的变化，其重要性不下于利用小型电马达来输送和分配能量。行为模式的研究工作交给控制仪器的特定部分去做，其中关于能量节约的问题是微不足道的。因此，以前那些用来保证机械联结系统由尽可能少的元件组成的巧妙设计和装置以及那些用来保证减少摩擦力和运动损耗的装置现在大部分都失去价值了。需耍使用上述部件的那些机器的设计工作已经从熟练的工场工人手里转到实验室的科学研究人员手里了；后者在这个方面拥有各种有效的理论，用不着象过去那样在机械方面力求花样翻新。过去意义的发明已被某些然律的利用所排挤掉了。自然律及其利用之间的距离已经成百倍地缩短了。

    我在前面说过，当一个发明提出来以后，一般要经过相当长的时间，人们才能了解它的全部意义的。飞机的发明对国际关系和人类生活条件的全部影响是经过很长时间以后才被人们所了解的。原子能对人类及其未来的影响还有待于估计，虽然有许多观察家坚决主张它和一切旧武器一样，只不过是一种新武器而已。

    真空管的情况也是这样，起初大家只把它看成是提高原有电话通讯技术的一种辅助工具。电气工程师在开头的时候对它的真正价值是如此之不了解，以致他们在很长的时间里只把它当作通讯网络中的一种特殊部件。这个部件是用来和其他限于传统的所谓惰性的电路元件——电阻、电容和电感相联接。到了大战的时候，工程师才开始放手使用真空管，那儿需要就在那儿接上，就象他们过去使用上述三种惰性元件一样。

    真空管最初是用作长途电话线路和无线电报中已有构件的代用品的。但是，不久之后，当无线电话已经发展到无线电报的水平而无线电广播也变成可以实现的东西时，人们对它的用途就明白过来了。这一发明思想的伟大胜利目前主要是为“肥皂歌剧”和低级庸俗的歌唱家服务，然而，我们不应当被这个事实蒙住了眼睛，而看不到人们在从事这项发明的过程中所做过的卓越的工作，看不到它在传播文化方面的巨大可能性，尽管这些可能性已被滥用作全国药品的展览橱窗了。

    真空管虽然已经在通讯工业中初试身手，但是，通讯工业这个部门的界限和范围长期没有得到人们的充分理解。真空管及其姊妹发明——光电管，过去一直是零零碎碎地被用来检验工业产品的；举例说，用来调节造纸机生产出来的纸张的厚度，或者用来检查菠萝罐头中的菠萝颜色等。这些应用迄今还没有形成一种合理的新技术，而工程师的头脑里也浚有把真空管同它的另一功能即通讯的功能联系起来。

    这一切在战争中都变了。我们从这次大战中得到的少数收获之一就是发明事业在客观需要和经费不限的刺激下得到了迅速的发展，特别是，工业研究部门增添了新生力量。在战争初期，我们最大的任务就是要使英国不至于被极其严重的空袭所打败。因此，高射炮是我们战时科学研究的首批对象之一，尤其是高射炮和侦察飞机用的雷达装置或超高频赫兹波装置结合在一起的研究。除去雷达自身的种种发明外，雷达技术的使用方式和原有的无线电技术的使用方式相同。因此，我们自然把雷达看作通讯理论的一个分支。

    除了用雷达寻找飞机外，还必须把飞机打下来。这就涉及炮火的控制问题。飞机的速度极快，因而有必要用机器来计算高射炮弹发射轨道的种种参数。还要使预测机自身具有本来是由人来执行的那些通讯职能。因此，防空炮火的控制问题使新一代的工程师熟悉了针对机器而不是针对人的通讯观念。在我们讨论语言的那一章中，我们已经提到了另一个领域，即自动水力发电站的领域，在那个领域里，对于一定数量的工程师说来，该观念早已熟知了。

    在第二次世界大战前夕，人们又发现了真空管的其他用途，这些用途都和机器直接有关，而与人力无关。其中应用最广泛的就在计算机方面。在计算机中，象V.布希（Bush）所发展的关于大型计算机的概念本来是纯机械性质的。积分是用滚动的圆盘来做，它们以磨擦的方式相接；圆盘之间的输出和输入的交换是用一系列老式的轴和齿轮来完成。

    这些早期计算机的观念，就其来源而言，要比布希的工作早得多。在某些方面，它可以追溯到十九世纪初期伯贝奇（Babbage）的工作。伯贝奇已经有了惊人的现代计算机的观念了，但他所能使用的仅是机械方法，这就远不能满足他的野心了。他所遇到的而且无法克服的第一个困难就在于：长系列齿轮运动时要求有相当大的动力，因此，输出的力和转矩很快地就变得太小了，以致不能推动机器的其他部分。布希也看到这个困难，并且用了一个很巧妙的方法来克服它。除了真空管和类似装置所制成的电放大器外，还有若干机械的转矩放大器，例如大家在船上卸货时常常看到这类放大器。码头上的装卸工人把货物吊在起重机的吊梁或绞车的鼓轮上就能把货物举起来。使用这个方法，装卸工人所用的机械力量便按照一定的比例系数来放大，这个系数是随着吊索和鼓轮之