20世纪最伟大的发明家之一——“电视之父”法恩斯沃思

1969 年,英国外太空人威尔·库珀从外太空梭外太空航天器穿破留下来。当他走上火星时,那场盛会在亚洲地区的电视节目机中播映。电视节目镜头的产品质量并非较好,但观赏电视节目的每一男人、男人和小孩都晓得她们是在观赏这场关键盛会,她们观赏着出现在几十万千米之外的事。自那之后,当今世界国民透过电视节目共享资源了许多盛会。

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『电视节目』可说是20世纪末且是最了不起的发明人众所周知。电视节目让伯德角隔的人共享资源历经,也贯穿着他们满满儿时欢笑。

但,你可能将不晓得的是发明人电子零件电视节目的第三人居然是两个日常生活在英国农庄的小女孩,他第二次想不到电子零件式电视节目多于 14 岁。

那个天才的英文名字叫叙德·亚当斯·法斯特沃斯(Philo Taylor Farnsworth)。他是在当今世界上普遍认可的电子零件电视节目的发明人者,被称作电视节目之父

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叙德·亚当斯·法斯特沃斯(1906年8月19日-1971年3月11日)

电视节目的基本原理是「电视节目控制系统将已连续静态的图像和人声切换为电子零件讯号,并透过听友数据传输电子零件讯号,后再将电子零件讯号还原成为图像和人声」。

在这一过程中,英国、德国、日本、前苏联以及英国的科学家都做出了关键发现并促进了现代电视节目的发展。

1927 年,法斯特沃斯成功地用电子零件技术把图像从摄像机数据传输到接收器上,这是普遍认可的电视节目诞生的标志,这一年他仅21岁!

然而,那个天才的发明人家,生前却屡屡遭人迫害,事业被毁,甚至被遗忘。

天才

勤学好问的年轻头脑、大量充裕的闲暇时间、启发心智的海量阅读——这些因素结合在一起,激励了许多发明人家走上成功的道路。

对两个名叫叙德·法斯特沃斯的 12 岁小女孩来说,这种富有成效的结合出现在 1918 年,就在他随家人迁往英国爱达荷州里格比的一间大农庄后。

1906 年 8 月 19 日,叙德·法斯特沃斯出生于西部英国犹他州印第安溪附近。幼年的法斯特沃斯表现出了早慧的迹象,他对见过的任何机械装置具有摄影般的记忆力和天生的理解力

法斯特沃斯的父母不断搬家以寻找较理想的居住地。当她们在爱达荷州里格比定居留下来后,法斯特沃斯很兴奋地发现新房子里有电。这正式开启了他辉煌的前半生。

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法斯特沃斯在新家的阁楼上找到了许多科技图书和杂志,他利用业余时间如饥似渴地阅读资料。农庄的电灯由一台简陋的发电机供电,这台发电机极大激发了法斯特沃斯的好奇心。

搬到里格比之前,他住在犹他州一座使用简易油灯照明的小木屋中。相比之下,能用上发电机实属巨大进步。很快,他便开始利用电流做实验。12 岁的时候,他做了两个电动机驱动了家里的手动洗衣机,这令他的母亲颇为高兴。

电视节目的概念在法斯特沃斯找到的图书和杂志中均有提及,不过功能齐全的无线演示装置尚未出现。当时最先进的无线技术只能数据传输简单的音频,但许多科技期刊都在探讨以无线方式数据传输图像的可能将性。

一天晚上,法斯特沃斯读到了一篇关于透过空气传播镜头和人声的杂志故事。有了这种设备人们可以接收电子零件信息观赏镜头。这篇故事写到当今世界上一些顶级科学家正在致力于实现那个想法。

故事中说这些科学家采用特殊机器试图制造出一种可以数据传输镜头的设备。这篇故事让法斯特沃斯开始思考。

14 岁的法斯特沃斯认为这些著名科学家的想法是错误的,他认为机械装置是不可能将成功的。它们运转的再快也无法清晰捕捉并重现那些透过空气传播的电子零件镜头。法斯特沃斯认为这种设备应该是电子零件化的,而非机械化的。

实际上,1922年,英国科学家约翰·洛吉·贝尔德(J.L.Baird,1888~1946)对尼普科夫圆盘法加以改进,成功地制出了机械式电视节目收发设备,被普遍认可为是机械式扫描电视节目的发明人者。

法斯特沃斯晓得要想让电子零件极速移动,就要找到让电子零件极速移动的方法。很快,法斯特沃斯产生了两个研制接收器的想法:在两个容器中捕捉光线,再用一条电线将光传送过去,他将这称之为瓶里的光。

不久后,法斯特沃斯就画出两个数据传输器草图,并拿给老师贾斯廷·托尔曼看。这张简单草图,就是现代电视节目机和电视节目数据传输技术的雏形。

但,想继续搞研究的法斯特沃斯却面临许多现实问题。一方面,他没有足够资金;另一方面,没人会相信两个 15 岁小孩的话。法斯特沃斯只好暂时搁置自己的设计。

高中毕业后,法斯特沃斯进入犹他州杨伯翰大学。但因父亲去世,他不得不中途退学。

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法斯特沃斯和他的实验展示

现代电视节目诞生

现代电视节目研发过程中遇到的最大的问题是:如何有效地进行图像处理?

1897 年,发明人家卡尔·布劳恩利用布劳恩管解决了电视节目的固态显示问题。布劳恩管是所有阴极射线管的前身,这种全电子零件化元件快到足以使人产生连贯动作的错觉。

因此,所有电视节目技术的显示端都无须配备移动部件,但如果不希望在电视节目控制系统发射端使用机械部件,就需要采用全新的图像处理技术,法斯特沃斯为此发明人了析像管

传统的相机镜头控制系统负责将图像投射到光敏传感器板,传感器的每一区域都能获得微小的电荷,其数量与照射到板上相应位置的光量成正比。

如果将传感器封装在水平和垂直方向都有栅极的真空管状结构中,就能使电子零件束沿传感器表面偏转,从而产生不断变化的电子零件流,其数量与照射到每一扫描位置的光量成正比。

析像管是一种全电子零件化元件,因此上述过程能以很快的速度(每秒)重复数十次,从而覆盖整个传感器区域。假如已连续静态图像的速度足够快,人眼就会将这些静态图像视为静态图像。

如果发送端使用析像管的输出作为调制讯号并在讯号中嵌入适当的定时控制信息,接收端就能重建采集到的静态图像流,并利用现有的阴极射线管技术显示收到的数据传输内容。

经过多年努力,法斯特沃斯终于将自己的想法转化为可以实际数据传输图像的控制系统。他坚信这项发明人能带来巨大的经济效益,甚至请求久负盛名的英国海军学院(法斯特沃斯曾在此就读)批准自己荣誉退役,以确保今后能以唯一所有人的身份提交专利申请。

法斯特沃斯说服英国旧金山的两位慈善家投入了 6000 美元(以现价计算约 7. 5 万美元)资助自己的研究。他利用这笔资金建立了一座实验室,全身心投入到电视节目的研究工作。

1927 年,法斯特沃斯利用析像管的工作原型成功发送了第三幅静态图像。当接收机的阴极射线管显示出测试数据传输图像(一条简单直线)的稳定图像时,他对自己的成果深信不疑:没错,这就是电子零件式电视节目。

法斯特沃斯也很幽默:当投资者不断敦促他提供财务回报时,法斯特沃斯展示给投资者的第三幅图像是两个美元符号。1929 年,法斯特沃斯拆掉了原始控制系统使用的最后两个机械部件,并数据传输了第三批真人图像——包括他妻子的一张照片。至此完整意义上的现代电视节目正式诞生了!

1930 年 8 月,英国政府授予法斯特沃斯专利权,使他的发明人受到专利保护。法斯特沃斯并没有就此止步,而是继续专注于电视节目数据传输设备研究,并发明人了 100 多种电视节目数据传输设备,为现代电视节目最终成型做出巨大贡献。

法斯特沃斯发明人电视节目后不久,又有一些人宣布自己为电视节目发明人者,其中包括英国无线电公司首席电视节目工程师维拉蒂米尔·斯福罗金(Vladimir Zworykin)。

正是此人的到来,使得法斯特沃斯尽管拥有实用的电子零件析像管控制系统,且手握相关专利来支持自己的主张,但最终还是陷入了与 RCA(英国广播唱片公司,成立于1901年)的激烈纠纷,让他的下半生充满了悲剧色彩。

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维拉蒂米尔·斯福罗金(Vladimir Zworykin)

陷入纷争

第二次当今世界大战后,俄国人维拉蒂米尔·斯福罗金移居英国,开始研究电子零件电视节目摄像机,斯福罗金把它称作光电摄像管,并于 1923 年为这项发明人申请了专利。

后来斯福罗金进入英国无线电公司,使他的研究工作获得顺利进展,在 1933 年研制成功电视节目摄像管和电视节目接收器。

法斯特沃斯的析像器与斯福罗金的光电摄像管虽然设计上有差别,但在概念上却很相近,这家广播巨头试图撤销法斯特沃斯的专利。

戴维·萨尔诺夫(RCA 的老板)希望自己的公司成为专利所有者,而非专利被许可方。萨尔诺夫提出以 10 万美元的高价购买法斯特沃斯的专利权,并邀请他加入 RCA。但法斯特沃斯倾向于保持发明人家的独立性,以期从许可中获利。这有违萨尔诺夫不支付许可费的基本思想,他开始对法斯特沃斯提起诉讼。

在法庭上,RCA 的律师公开宣称两个乡巴佬怎能提出如此具有革命性的设想。面对投入了大量人力物力、来势汹汹的 RCA,形单影只的法斯特沃斯显得有些过于薄弱。

在这种关键时刻法斯特沃斯的老师贾斯廷·托尔曼出现在了法庭上,这位老师展示了法斯特沃斯多年前交给他的析像管原始示意图。从这一关键细节可以看出,法斯特沃斯在那个领域的研究早于斯福罗金在 RCA 实验室的工作。这张草图为法斯特沃斯赢得了专利之争,但同时却也使他陷入了无尽的烦恼。

萨尔诺夫意识到虽然斯福罗金也申请了多项关于电视节目技术的早期专利,但他的专利过于宽泛,且无法提供任何能支持早期成果的有效例证,法斯特沃斯获取专利竞争后,RCA 将处于不利地位。

于是萨尔诺夫决定尽可能将拖延诉讼过程,不断对裁决提出上诉。他打算让法斯特沃斯忙于诉讼,以耗尽他的资金并减少专利保护的剩余有效时间。

RCA 在 1934 年已基本输掉那场官司,但公司又花了 5 年时间进行代价高昂的上诉,直至最后一次上诉失败,RCA 最终被迫接受这一事实,并与法斯特沃斯达成和解。而 RCA 承诺的许可费其实并未兑现,这令法斯特沃斯蒙受了重大损失。

英雄落幕

法斯特沃斯在 10 年中获利达 100 万美元,再算上专利许可费,这已经远远超出萨尔诺夫当初想要购买专利时的 10 万美元的报价。

在实现财务自由后,他继续致力于众多不同课题的研究——从核聚变到牛奶灭菌控制系统,不一而足。法斯特沃斯还拥有环形扫描雷达显示器的专利,这种设备至今仍是现代空管控制系统的概念基础。

法斯特沃斯一生申请了大约 300 项专利,但唯有电视节目的发明人最为成功——取得专利,赢得专利之争,获取了大量利润,实现财务自由。法斯特沃斯一时风光无两。

但他并未得到命运女神的垂青:1941 年日本偷袭珍珠港使英国卷入第二次当今世界大战,导致电视节目广播领域的所有发展在随后 6 年中完全停滞,电视节目合法生产的时间也不得不推延到 1946 年后,那时法斯特沃斯的专利已超过了保护期限。

法斯特沃斯的专利期一过,英国无线电公司便开始大批量生产电视节目,并在铺天盖地的公关活动中将斯福罗金和该公司老板萨尔诺夫宣传为电视节目之父。法斯特沃斯再也无力反击,他把最后一点产业卖给了国际电话和电报公司,黯然回到家乡,意志消沉。

晚年的法斯特沃斯一贫如洗,情绪抑郁,整日酗酒。1971 年,64 岁的法斯特沃斯因肺炎去世。

《纽约时报》在讣闻中称他为当今世界上最了不起、最具魅力的发明人家众所周知。此后,严谨的科学技术史专家认定,法斯特沃斯在 1927 年 9 月 7 日发明人了电视节目。英国邮政 1983 年为他发行纪念邮票,表彰他为人类社会发展所做的贡献。《时代》周刊将他归入20 世纪末 100 位最了不起的科学家和思想家之列。

尾声

很难判断萨尔诺夫究竟是真正的天才还是无情的商人,他一次又一次在正确的时间出现在正确的场合。但晚年的法斯特沃斯之所以身心崩溃,主要是因为 RCA 对他提起的无休止的诉讼,这一点应无异议。

而对于将法斯特沃斯从历史记录中抹去,萨尔诺夫并无愧色:1956 年播出的 RCA 纪录片《电视节目的故事》只字未提法斯特沃斯。在这部纪录片中,萨尔诺夫将军与斯福罗金略显笨拙地称赞对方为电视节目背后的决策者,仅罗列 RCA 取得的成就作为历史首次。RCA 声称,萨尔诺夫在 1939 年纽约当今世界博览会上发表的演讲以及后续演示标志着电视节目时代的开始——而事实上法斯特沃斯的电视节目实验控制系统在 5 年前就已问世。

法斯特沃斯的一生是辉煌而又悲剧的,他最引以为傲的发明人却给他带来了无尽的烦恼。他们无法得知法斯特沃斯在面临重重迫害时是否会后悔自己发明人了电视节目机,但可以确定的是在法斯特沃斯去世的前两年,他为自己的发明人又骄傲了一次。

那是在 1969 年 7 月,电视节目上播映了人类第二次外太空梭的实况,人们透过电视节目共同分享了这一振奋人心的历史时刻。法斯特沃斯当时也在电视节目面前观赏转播,在凝视电视节目镜头许久后,他对自己的妻子佩姆说:你晓得吗?这就是值得做下去的全部理由。

随着无线通信技术的发展,二战后,电视节目机开始进入英国人的家庭日常生活,并逐渐传遍到当今世界各地。如今,法斯特沃斯的一座雕像坐落在英国国会大厦里,静静地看着历史出现的一切!

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