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2021年9月16日 来源：中科院物理所
爱看谍战剧的朋友们对于经常用于消息传递的“莫尔斯密码”（也被称为称作摩斯密码）一定不陌生，用固定的符号表示特定的字母，经过一定的排列组合，就是一套密钥。
莫尔斯码的产生，要从烽火台说起。在古代，无论通过语言还是文字，人们传递信息的能力都非常低下。小小县城内的县官想传一个人到堂，要靠衙役们一个接一个地大声喊；如果皇帝想下一道圣旨，寄一封书信到远方，要靠快马加鞭、日夜不停地传递，即使这样，仍要耐心等待十几天甚至上月的时间。
这样的通信方式对于一丝一毫战机都不可贻误的战争场合是致命的，于是人们想了一些其他办法，比如“飞鸽传书”、“烽火台”。“飞鸽传书”的书信上可以写很多内容，可是飞鸽需要一段时间飞到目的地；烽火台的浓烟可以在短时间内使远方看到，可是烟火的有无只能表示“有敌情”、“没有敌情”这样非常简单的信息。
那么大胆想象一下，用烽火台可不可以传递复杂的信息，比如一个英语单词“apple”？设法使烽火台的浓烟在空中产生几个字母的图案？在空中用焰火产生字母图案对于现代的烟花工程师都是一个大难题，更何况对于古代的士兵。
烽火台 图源：见水印
先将烽火台点燃，再弄灭，然后再点燃，用烽火台点燃的次数来代表不同的字母，例如烽火台烧一次代表字母 a，连续烧 26 次代表字母 z ？这是一个理论上可行的办法。但是我们还有更好的办法。可以这样：先让烽火台烧一刻的时间，然后将烽火台熄灭，再将烽火台燃起，两刻的时间，再灭掉，用燃烧时间的“一短一长”来表示字母“a”，其他的字母也可以用连续二三次或者四五次燃烧时间长短交替的烽火来表示。这样不必为了表示一个字母烧烽火台十几次甚至二十多次。这正是莫尔斯码的构想。但是对于烽火台而言，以上方案在实际中都是不可行的。为了收集木材、取火就要花上大把时间，一次次熄灭了再烧起，不知要花费多少时辰。
直到 18 世纪的欧洲，人类最伟大的发现之一——电才给人们的通信方式带来跨时代的变化，上文提到的设想（将烽火台点起再熄灭）只需在电线的一端轻轻按动开关就可以实现，信息在瞬息之间就可以传送到遥远的地方。
1832 年秋天 , 41 岁的美国画家莫尔斯（Samuel Morse）在一艘航船上听一位游客讲起电学知识，被深深吸引的他脑中突发灵感，决定改行研究如何用电线中的电流来通信。
塞缪尔·莫尔斯
12 年后，经过无数次的试验，他的设想终于实现。1844年 5 月，莫尔斯将相隔六十多公里的华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅和巴尔的摩城用电线连接，他操纵华盛顿的发报机上的开关时，电路中时断时续地产生着电流，巴尔的摩城的收报机中的电磁铁也因电流的变化而不停地接通和断开，持续产生着“嘀”、“嗒”声。在发报时，发报员如果使连接发报机与接收机的电路接通时间长一些，接收机就会产生一声“嗒”，如果接通时间稍微短一些，接收机就会产生一生“嘀”。这样交替着发送长短信号（分别用“━”和“.”表示），几个信号连在一起就可以代表一个字母和符号。当然，信号和信号间、字母和字母间也要有一定时间间隔，否则就会使接收方无法辨认，把它们混在一起。以下就是莫尔斯用“嘀”、“嗒”表示字母和数字的方法，也就是传说中的莫尔斯码：
对于一段嘀嘀嗒嗒声或者一张写满了“ ━····━━··━━··━━━·━━····━···━····━”符号的纸，普通人要与莫尔斯码表一个一个比对才能得到原文，经过专业训练的译报员，听“嘀”、“嗒”声就如同听人在讲话一样，可以一边听一边在脑中将这些嘀嗒声“同声传译”地转换成文字。
有人可能会问：英语只有 26 个字母，容易用长短信号表示，那么千变万化的汉字怎么用莫尔斯码进行传送？其实解决方案在电影《风声》片中提到过，就是用四位数字，每个数字再分别用长短信号表示。四位数字最多可以表示 10000 个汉字，对于常用的汉字已经足够。莫尔斯码虽然是为了电报通信而发明，但却未必一定要用电信号来传递，《风声》中的节奏变幻的曲子、衣服上长短不一的线都可以成为莫尔斯码的载体。
电影《风声》中缝在衣服上的密码
随后，电报技术也在戏剧性地不断向前发展。19 世纪 50 年代，英国海岸的一些渔民时常会打捞到一些长长的黑色物体，起初他们以为捕到了“大王黑乌贼”的爪子，但将这些黑物体切开一看，里面是些铜线——此时英美之间开始铺设大西洋海下电缆，莫尔斯码的嘀嗒声开始跨越两个大洲。
在 19 世纪后期，麦克斯韦等科学家逐渐弄清楚了在空中以光速传播的电磁波的原理，但是当时人们认为，既然地球是圆的，而包括光在内的电磁波都是以直线传播的，电磁波不可能在两地间传递信息。电磁波的发现者赫兹也公开表示“电磁波不可能用于通信”。可是几年后，意大利发明家马可尼不可思议地成功发送了世界上第一封跨越大西洋的无线电报。
马可尼
后来人们才知道他成功的原因——在距离地球表面数十公里的大气层中存在着电离层，直线传播的电磁波会被反射回地面的另一点，而不是射向茫茫宇宙。尽管很多人对于马可尼完成了这个“不可能完成的任务”深感诧异，这项新发明还是很快被广为接受，无线电报逐渐取代了需要长距离铺设电缆、耗资巨大的有线电报，但莫尔斯码仍在使用着。
在此后的两次世界大战中，无线电报在军事中得到了广泛应用，但是空中的电磁波也可以被敌方接收到，如何使信息保密是一个难题。莫尔斯码是国际通用的代码，每个人只要手中有一份莫尔斯码表，就可以对电报进行翻译，没有保密性可言，《风声》中的“莫尔斯密码”实际也有问题。
如果希望更加安全地发电报，就需要用某种方式进行加密。例如，莫尔斯码中“短长”表示“A”，“长短短短”表示“B”，在加密的电报中，“短长”表示“B”，而“长短短短”表示“A”。对于一些复杂的加密电报，除非找到记录着每一个字母或文字对应代码的原本，否则很难破译。
“二战”后，计算机、有线电话、手提电话、互联网先后走进了人们的生活，电报逐渐退出了历史舞台。在计算机和数字通信中，无论是炫目的电脑游戏画面，还是悦耳动听的音乐，背后都是由一个个“1”和“0”的二进制代码进行计算和传输。有人曾设想在计算机中继续使用莫尔斯码，将电报中的长和短分别换成“1”和“0”，但不幸的是，莫尔斯码中代表每一个字母和数字的代码长度会不同，有的只有 1 个，有的却长达 6 个，这种方式不方便于计算机的运算，于是人们设计出了一种新的标准——ASCII 码。所有的大小写字母、数字、符号都统一使用 8 位二进制数字（2 位十六进制数字）表示。到 1999 年，莫尔斯码不再继续作为一种国际标准使用，正式退出了历史舞台。不过很多领域中，它仍然发挥着余热。最著名的例子要数 SOS 求救信号了，在莫尔斯码中，字母S是三声短，字母 O 是三声长。
在一些海难中，遇险的船员会用手电筒通过光闪烁时间长短来发出 SOS 信号，向远处的船只求助。带有某种神奇力量的莫尔斯码也经常出现在人们的巧妙创意中。
比如，2009 年 4 月 27 日，为纪念莫尔斯的诞辰，莫尔斯码现身在谷歌主页，google 的 6 个字母以一种特殊的方式展现在了它的粉丝面前。在诺基亚手机的一些短信铃声中，也常常有来自于莫尔斯码的灵感，如名字为“Special”的短信铃声，就是莫尔斯码中的“SMS”( 短信服务 ) 三个字母的声音。
而在美剧《生活大爆炸》（The Big Bang Theory）的一集中，莫尔斯码成了笑料。有些书呆子气的天才物理学家谢尔登一天夜里在思考科学难题时遇到困难，去敲隔壁房间的墙，被吵醒的伦纳德问他要做什么。
谢尔登说：“我在敲莫尔斯密码向你求救，这样就可以跟你隔墙通话，比如敲一点再敲长一点，就是 A，敲……”
“可是你现在不就已经在跟我说话了吗？”伦纳德不解地说……
来源：《不敢问希区柯克的，问S先生吧：论一部电影的科学修养》
作者：Albert Jiao
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编辑：张润昕
