海底電纜的推手：湯姆生
※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1CoNbqaQ ]
作者: jfsu (水精靈) 看板: Gossiping
標題: Re: [問卦] 有沒有海底電纜的八卦 ？
時間: Thu Oct 28 21:23:59 2010
※ 引述《jk19870817 (jk19870817)》之銘言：
: 海底電纜不知道可以應用在什麼方面上
: 據我所知台灣好像有兩條
: 不知道是怎麼安裝的
: 如果有問題要怎麼修復
: 有沒有海底電纜的八卦？
說到海底電纜，唯一能想到的就是
凱爾文, 威廉 湯姆生(Kelvin, William Thomson, Lord) 【1824.6.26-1907.12.17】，
英國物理學家。
大部份人可能對他很陌生，但如果提到絕對溫度(K)，我想大家應該都知道吧！在漫畫中
，冰河與卡妙、水晶聖鬥士等冰戰士之間的戰鬥是以寒氣來分勝負的，誰能夠把寒氣
提昇至接近絕對零度（物理學定義為零下二百七十三點一五度）的低溫便可以擊敗對手！
其中的K，國際單位制中熱力學溫度單位，就是以凱爾文的姓氏為縮寫，用以紀念這位
提出了熱力學第二定律的「熱力學之父」！他對於科學的貢獻更涉及電磁學、工程科學、
電工儀錶與測量（製作可提高儀器測量靈敏度的鏡式電子檢流計、可自動記錄電報信號
的虹吸記錄器、絕對靜電計、凱爾文電橋等並建立了電磁量的精確單位標準）。
此外，他亦涉獵彈性力學、以太理論和地球科學（但他在一些觀點上亦犯了一些科學家
常犯的錯誤），並壓縮出液態氮與想出同位素放素理論。
當然啦，本文將著墨於他鋪設了第一條橫跨歐美兩洲的大西洋海底電纜的事蹟。
他前後共進行了四次的鋪設，整整耗費十年與數百萬英鎊…。在這項工程實施中，
他研究了電纜中信號傳播的情況，匯出了信號傳播速度減慢與電纜長度平方成正比的
規律，後來因為他在科學上的成就和對大西洋電纜工程的貢獻，獲英女皇授予凱爾文
勛爵頭銜，所以後世才改稱他為凱爾文。（不過，以下本文仍以湯姆生稱呼。)
略他兒時，我們將場景直接拉到某公司的股東大會上…。
1856年，資本額35萬英鎊的大西洋海底電纜公司，蘇格蘭的股東選定年僅32歲的湯姆生
為新任董事，因為他出生在蘇格蘭的格拉斯哥（Glasgow）港口城。俗話說，殺頭的生意
有人作，賠本的生意沒人做，按照規定，湯姆森在股東獲得10%的紅利之前是沒有薪水，
但他這一作，就是10年，以目前的眼光來看，算是作「口碑」跟作「功德」的。
不過，他並不在意酬勞，他只想在第一條大西洋海底電纜工程大展身手。
（湯姆生在1855年提出海底電纜信號傳遞衰減理論，解決了長距離海底電纜的重大問題。
「什麼？公司為什麼選他當電氣設計工程師？」
湯姆生口中的他就是華特霍思(Walter Hawes)，這位沒有電學背景，而只靠著後台、
做事喜歡獨斷專行的老兄。工程開始的前期，他靠著權力壓服別人，甚至否決了湯姆生
一些技術上的建議。
不過，最嚴重的問題正悄悄來臨…。。
「華特先生，我覺得這部份的電纜線徑可以略作修改，加大一點可以提高導電率。」
會有這樣的要求是因為負責的總工程師發現設計圖上的電纜直徑比理論值小很多，不合
規格標準。
「很抱歉，所有的設計圖早在一開始就已經交給承包商，現在也已經在製造了…」
華特霍思以不屑的眼神餘光瞄著。
「為什麼不先知會我？」湯姆生問。
「你？我可是電氣工程師，你只不過是無權無職的董事！」華特霍思輕蔑地哼了一聲，
「而且，現在片面更改與承包商的合約，可會讓公司遭受巨大的損失！我可負不起這個
責任！」湯姆生一聽，氣得雙手顫抖不已。
「跟我鬥！小子！你未夠班啊！」華特霍思在湯姆生離開之後嘲弄地說。
猶如敗犬般，湯姆生回到自己的辦公室，頹然地坐在椅子上。
「現在放棄的話，這條電纜就完了啊！」湯姆生心中響起了安西教練的話。
在無法加大電纜的直徑下，他著手研究如何提高銅的導電率。他以在格拉斯哥大學的
教授（University of Glasgow)身份，利用自己在那的實驗室進了一連串不同商用電纜
銅線的測試。。
由於這條大西洋電纜共計分為1200段，每段長2英里，若各廠商不按相同的電導率製作
纜線，那焊接起來之後，總體的參數將會「走精」（台語）。
為了補救這個錯誤，他發現參入微量的元素可以提高電導率：
「電纜摻了金坷垃，一條能抵兩條拉；銅線用了金坷垃，導電提高一千八！」
之後，他更發提出一套實用的測量方法，並制定相同的製造規格參數。
當他拿著一疊資料到華特霍思的辦公室據理力爭時，一些承包商竟然附合華特霍思的
意見：他們反對變更工程設計！
湯姆生忿忿不平地將資料扔到桌上：「踹共啦！」
於是，湯姆生便提議召開董事會聯席會議進行辯論。他列舉大量實驗數據，說明制定
規格標準的必要性和可行性。
還好，他的建議最後被總經理費爾特採納，廠商也只好按新的規格標準重簽合同。
正所謂「一手趙雲橫掃千軍，一名殘兵火鳳燎原！」華特霍斯沒想到自己居然敗在
這位最年輕的董事手中，從此便懷恨在心。
1857年，電纜造好了。登陸點也選定了橫跨大西洋最近的北美紐芬蘭島和英屬愛爾蘭。
「華特霍斯先生，身為電氣工程的負責人，今天的鋪設工程你會上船吧？」
「對不起，今天咳嗽的厲害，加上牙齒痛。」華特霍斯皺著眉頭說。
其實，華特霍斯有意刁難，藉口身體不適，拒絕隨船出航。
「老狼嫂，黑姑穿嫂，掐凜明，齒痛五分珠 ！」此時，廣播正播放著藥品廣告…。
眼見於此，董事會只好請湯姆生代理其職責。
英美兩國各派出一艘海輪，並把電纜一海浬一海浬地沉放。
不幸的事發生了，當電纜沉放到330海浬時，意外地發生了斷裂。
第一次的沉入作業以失敗告終。
「哈！這小子終於嘗嘗失敗的滋味了吧！」華特霍斯更是幸災樂禍地嘲笑著。
有的董事把失敗的原因歸咎於湯姆生，但他既不氣餒，也不把別人的議論掛在心上，
而是認真地思索著事故以外的事。
他心裡明白，「電纜斷裂是因為外層機械強度不夠。」這並不難解決。
麻煩在於，在沉放電纜的過程中，他發現了信號極其微弱，使得接收變得非常困難。
即使電纜鋪設成功，也無法接收到信號，整條電纜也不過是造價昂貴的裝飾品。
隨即，他意識到「必須製作靈敏度更高的接收與發送機！」。
若板上有電學背景的鄉民，聽到這樣的想法，多半會想到使用放大器。不過，在湯姆生
的年代，別說是電晶體，連真空管都尚未出現！他試著尋找解決的辦法，試驗了許多
方案，結果都失敗了。
這天，湯姆生決定給自己放鬆一下，連日為了信號放大而大傷腦筋，也夠他頭疼了。
他租來一艘游艇，並邀請一些朋友來船上。
他的一位朋友，赫姆霍茲（Helmholtz，1821-1894），德國著名的物理學家和生理學家，
拿著一面小鏡子反射著陽光，對著他照著，因為湯姆生竟然趁著大夥在準備出港的空檔，
獨自一人跑到船艙內再度思索信號放大的問題。這讓赫姆霍茲有點不悅，但他隨即釋懷，
因為，湯姆生的個性就是如此。
「唷呵～」
湯姆生回過頭，發現，眼前一閃一閃著。
「怎麼了？」赫姆霍茲看著幾乎呆若木雞的湯姆生
突然他欣喜若狂，抱著赫姆霍茲又叫又跳，「You Got it! You Got it!」
因為他發現，赫姆霍茲手中的鏡子在陽光下只要稍微動一點，照在他身上的光點就會
大幅度跳動！這不就是將信號放大了啊！不久，湯姆生就發明了鏡式電流計電報機。
湯姆生抓住這個原理不放，不久就發明瞭鏡式電子檢流計與可自動記錄電報信號的
虹吸記錄器。這種機械的靈敏度很高，解決了長途海底電纜通信接收微弱電信號的問題。
終於1858年初夏，大西洋海底電纜進行第二次沉放。
「華特霍斯先生，身為電氣工程的負責人，今天的鋪設工程你會上船吧？」
「對不起，這幾天感冒、咳嗽的厲害…」華特霍斯露出痛苦的表情說。
「感冒用斯斯，咳嗽用斯斯，痠痛疲勞用斯斯 ！」此時，廣播亦是播放著藥品廣告…。
其實，華特霍斯藉口身體不適，又拒絕隨船出航。
湯姆生只好再度以代理電氣工程師的身份，出海沉放電纜。
此時，華特霍斯心中盤算著：失敗了，湯姆生一個人的責任，剛好可以踢他出去；
成功了，自己是湯姆生的頂頭上司，功勞自然不會少！
於是，黃金梅莉號，呃，說錯了，是阿亞墨加號海船載著電纜從北美出發，東渡大西洋，
前往偉大的航道。
出海的那天，海像兇險，大風大浪持續了數天，但湯姆生仍不顧危險，親自指揮
沉放作業。是年8月3日，阿亞墨加號終於駛進愛爾蘭港，電纜鋪設成功。5日上午，
電纜安全著陸，湯姆生高興得幾乎發了狂，此時他的心中，正如印象派大師孟克的名作，
「吶喊」一般，早已在心底吶喊了無數次！。
在當天下午3點55分，at this moment，湯姆生發了從歐洲到美洲的第一份電報。
5分鐘後，紐芬蘭島上的美洲電報清晰地收到了信號，電報把歐、美兩洲聯結了起來，
消息傳出，大西洋兩岸的人們激動不已、揪團肛肛。
湯姆生剛拍完電報，華特霍斯就趕到了。
「湯姆生，恭喜你呀！真是辛苦了！」
「成功了！我們成功了」湯姆生還沉浸在歡樂的喜悅之中。
「是呀！」華特霍斯雙手一拍：「是我…成功了」
突然進來了一批人，他們粗暴地取下湯姆生的鏡式電流計電報機，換上華特霍斯自己
設計的終端機。此外，他更收回了湯姆生的所有權力，並將他趕到出房間。這樣，剛剛
成功的海底電纜頓時成了啞巴。整整一個星期，大西洋海底電纜無法通過任何一條資訊。
這下可好了！街頭巷尾都在討論著啞巴電纜的事，公司的董事們再也坐不住，便派了
一組人前去調查，當他們得知這一切是華特霍斯的陰毛，便下令他換回湯姆生的終端機。
8月13日，大西洋電纜正式通報。然而華特霍斯心不甘、情不願地換了湯姆生的終端機
但他並沒有全部更換。說假話總會被人揭穿，戴假髮總會被風揭穿隨後，這項陰謀
隨及被發現。因為英國女王一封不足百字的電報，竟用了16小時才傳送到美洲；
而從對方拍回的電報只須60多分鐘，因為紐芬蘭終端始終採用的是湯姆生的機器。
華特霍斯立即被撤職，並任命湯姆生為新的電氣工程師。
正所謂，湯姆生Nice，華特霍斯Jizz。
然而歹誌不是戇人想得那麼簡單！海底電纜在使用1個月後，信號逐漸變得模糊不清了。
又過了半個月，通訊中斷。原來，電纜的絕緣層抗腐蝕性差，電纜最終竟被海水腐蝕而
斷裂！公司為了這一條電纜耗資幾十萬英鎊，最終落得如此，在董事會上，不少股東們
經不起這個打擊，正紛紛打退堂鼓。
這時，湯姆生站了出來，振臂高呼：
「56不能亡，電纜不能斷！我們應該繼續做下去，不能後退！第一條海底電纜雖然壽命
不長，但卻證明長途通訊是完全可能的！」
總經理費爾特亦表示支持湯姆生的意見：「湯姆生教授說得有道理，只要我們改造好
電纜，成功是十分有把握的。」
1865年，經過反復試驗，已做了改良的第二條大西洋海底電纜製造出來了，裝在
「大東號」海輪上。是年6月，該船起錨出航。然而誰也沒有料到，當他們航行到
大西洋中部時，電纜意外折斷，墜落到12000呎深的海溝。湯姆生和他的同事們呆望著，
淚水早已決堤。
這一次沉放失敗無論對公司還是對湯姆生都是一次沉重的打擊。公司為此損失慘重，
被迫在當年就停止了工作；湯姆生則顯得比過去蒼老了許多，他經常拄著拐杖在海邊
凝望大海，但他鋪設海底電纜的決心卻與日俱增。
1866年4月，湯姆生再次登上海輪，進行第四次沉放。6月中旬，四千八百公里長的
銅電纜終端在愛爾蘭登陸，通訊情況十分良好。這一次終於取得了圓滿成功。
龐青雲花了十天打下舒城，而湯姆生為開闢大西洋海底通訊付出整整10年的辛苦勞動！
幾個月後，總經理費爾特和湯姆生又一次出航，尋找丟失的電纜，幸運地在大西洋的
中部把斷掉的電纜打撈了上來，然後接上一段新電纜。公司因禍得福，一下子有了
兩條橫貫大西洋的海底電纜。這不僅使英國在海底電報通信上居世界領先地位，
還對現代大型工程的建設起了重要推動作用。
1907年，他的愛妻，長年纏綿病榻的瑪格麗特死於中風，傷心欲絕的湯姆生在
同年十二月17日也隨之而去。然而，誰會想到，當人們讚頌他的偉大歷史功績時，他卻
只是淡淡地說說：「有兩個字最能代表我這50年在科學上的奮鬥，這就是『失敗』。」
有人說，上帝要給人類科學，於是「牛頓」走上了歷史的舞台；又有人說，上帝要給
人類工程，於是來了「湯姆生」，從此產生了電機工程、資訊工程與機械工程。
以上。
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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。
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