弗朗西斯·罗纳尔兹，世界“第一”电气工程师？
弗朗西斯·罗纳尔兹被认为是电报的发明者，有时甚至是第一位电气工程师。2022年5月30日作者：Lianne Frith
虽然公众普遍将塞缪尔·莫尔斯与电报的发明联系在一起，但弗朗西斯·罗纳尔兹爵士在1816年创造了自己的版本。早在电力成为现实之前，罗纳尔兹就预见到了一个由电力驱动的新时代，这让许多人认为他是世界上第一位电气工程师。
弗朗西斯·罗纳尔兹爵士。图片（已修改）由Soerfm提供[CC BY-SA 4.0]
弗朗西斯·罗纳尔兹是谁？
Francis Ronalds于1788年出生于伦敦的奶酪商家庭，19岁时接管了家族企业。尽管有家人打来电话，他对化学和新兴的电学领域有着浓厚的科学兴趣。他进行了许多实验，并用自己的卡片目录系统整理了他不断增长的电力相关书籍。最后，他把奶酪商的生意交给了弟弟，这样他就可以专注于学习电力了。
罗纳尔兹家乡的牌匾，以纪念他作为气象学家、发明家和电报先驱一生的工作。图片（已修改）由Spudgun67提供[CC BY-SA 4.0]
当时，电被认为是一种科学好奇心，没有具体的应用。静电是在自然界中观察到的，并用验电器进行测量。电化学电池是在1800年发明的，当时人们非常感兴趣，但没有理论框架、一致的术语或测量单位。
尽管人们对静电和电池之间的关系还没有明确的了解，但罗纳尔兹还是开始寻找一种更实用的电力用途。他最终推测，电力可能能够传播并为远程通信提供动力。
“世界第一电气工程师”？
1816年夏天，罗纳尔兹在他母亲位于伦敦哈默史密斯的家中建立了一个临时实验室，设计、建造和测试一个使用电信号进行长距离快速传输信息的系统。
他在两个大木框架上的绝缘支架之间来回绕了13公里的电线。然后，他建造了一条160米长的地下系统沟渠，并将电线包裹在一根狭窄的玻璃管中，将其隔离。利用静电，他能够在最少的人工干预下提供电荷。时钟机构在每行的末尾同时转动，移动上面有字母的光盘来传输信息。
1816年罗纳尔兹演示的内部和外部组件图。图片由《今日物理学》提供
如果罗纳尔德没有在同步两个时钟机构时遇到障碍，他可能已经完全解决了电报的挑战。然而，他确实通过强调信号延迟的风险做出了重要的理论贡献。
可以理解的是，罗纳尔兹对他的设备的潜力感到兴奋，并将该设计提交给了英国海军部。不幸的是，海军部刚刚在伦敦和朴茨茅斯之间安装了一种法国设备，即18世纪开发的信号灯系统。罗纳尔兹的设想遭到拒绝，他被告知电报是完全没有必要的，不会被采纳。
罗纳尔兹的工作如何推动了电报的发展？
在罗纳尔兹被拒绝后，电力领域继续向前发展。1825年开发的电磁体通过施加电流实现了远距离的机械工作。理想的中继开关在中间线路位置操作电报接收器或中继器，以增加发射器距离。然后，在1836年，约翰·丹尼尔创造了一种更持久、更可靠的电池来取代伏打电池。就在罗纳尔兹制造电报20年后，由电流而非静电驱动的新一代电报被开发并商业化。
查尔斯·惠斯通设计的机电电报网络关键部件示意图。图片由威康图片社提供[CC BY 4.0]
1837年，威廉·库克（William Cooke）和查尔斯·惠斯通（Charles Wheatstone）在英国开发了他们自己的基本电报系统，在几年内，他们的系统被用来在相距29公里的火车站之间发送信息。这种方法后来被塞缪尔·芬利·布里斯·莫尔斯所取代，他也发明了莫尔斯电码。1844年，他说服国会修建一条从华盛顿特区到巴尔的摩的实验性电报线，到1869年，美国东海岸和西海岸通过电报连接起来。到1848年，英国建立了全国电报网；到1851年，它与欧洲大陆相连；到1866年，一条成功的跨大西洋连接线已经建立。
三位专利权人都知道罗纳尔德的工作，罗纳尔德的几个概念已经进入了新一代电报。新一波设计考虑了字母数字表盘、测试桩、电缆保护、冗余和监控。
为什么罗纳尔德在历史上经常被忽视？
罗纳尔兹对自己的想法几乎没有所有权，因此选择不为自己的发明申请专利。虽然他希望电报能得到进一步发展，但他将精力集中在其他地方，追求机械和土木工程以及气象方面的兴趣。
当全球电报系统最终取得胜利时，惠斯通、库克和莫尔斯之间关于谁是真正的发明者的争论盖过了这一胜利，使人们的注意力进一步远离了罗纳尔兹。尽管弗朗西斯·罗纳尔兹有远见、先进的理解和实际的创新，但他今天很少被人记住。
电报被一些人认为是十九世纪最伟大的历史发明之一。图片由Picryl提供
电报的发明不能归咎于任何一个人，而是经过不断的改进和修改。即便如此，罗纳尔兹最终还是获得了荣誉。1846年，约翰·雷尼爵士在总统演讲中称罗纳尔兹为电报的发明者。后来，电报工程师协会称他为“电报之父”
然后，在1870年，罗纳尔兹最终被封为爵士，因为他与惠斯通和库克-惠斯通一起努力，因为他的科学造诣和有价值的发明，因为库克实用地引入了电报，而罗纳尔兹是电报的原始发明者。爵士头衔刺激了对他原创小册子的需求。有了这些文件，他的基础工作的质量今天仍然得到认可。