贝尔实验室与美国革新大时代(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：（美）乔恩·格特纳

出版社：中信出版社

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贝尔实验室与美国革新大时代试读：

本书通过对贝尔电话实验室几位员工经历的描述，探讨了现代通信技术的起源。不过，这更是一本关于创新的著作——关于创新产生的方式、原因以及创新的促成者。它同时还解释了创新何以重要，不仅对科学家、工程师和公司主管重要，而且对每个人都具有重要意义。本书描述的是贝尔实验室的情况，更具体地说，描述的是20世纪30年代晚期到70年代中期贝尔实验室的情况，这并非出于巧合。在美国最优秀的人才开始向美国西部加州的硅谷汇集之前，许多精英之士来到了东部的新泽西州，在玻璃和砖块修建的宽敞大楼中工作，而在傍晚时分，野鹿则会在周围的茵茵草地上啃草。在20世纪60年代晚期的巅峰阶段，贝尔实验室雇用了约1.5万名员工，其中包括约1200位博士。实验室成员包括了世界上最出色（也最古怪）的一群人。在谷歌出现之前的那个时代，贝尔实验室被称为美国知识分子的天堂。正是这个地方孕育设计出了当时的未来——也就是如今我们所谓的现在。

在20世纪的很长一段时间里，贝尔实验室一直是世界上最具创新性的科研机构，而且可以说也是世界上最重要的商业组织之一。不计其数的企业家将自己的公司植根于该实验室的基础性发明——分享这些发明往往只需适度付费。从严格意义上讲，这并不是设立贝尔实验室的初衷。其最初目的，是支持当时居于垄断地位的美国电话电报公司（AT & T）的研发工作，该公司试图创建并维持一个系统——那时候“网络”这个词还不常见，借助这个系统来随时随地联系世界各地的任何人。美国电话电报公司“普遍连接”的梦想是在20世纪初期确立下来的，然而到这个想法成熟却花费了超过3/4个世纪的时间。这个成功很大程度上要归功于贝尔实验室开展的工作，才最终演化成一套复杂程度难以置信的铜线电缆、微波链路和玻璃纤维系统，把整个星球的声音、图像和数据都联系起来。在整个演变过程中，全世界的商业发展和技术进步都开始依赖信息以及信息传递的渠道。的确，人们用来描述贝尔实验室科学家帮助创造的这个时代的术语——“信息时代”表明，我们已经超越了物质世界。一种无重量、无形状、像光线一样迅捷的新生事物成了当今时代的标志。

新时代提出了更高的要求。对贝尔实验室来说，需要数以万计的科学家和工程师付出数十载的努力，借用美国电话电报公司的说法，也就是需要数百万“工时”。而美国电话电报公司也已习惯准确核算员工付出的劳动，这样就使得公司的员工都为之自豪，同时也阻止了美国政府（政府密切监控着公司的业务运转和长途电话垄断情况）的干涉。出于一些理论以及实际的原因，本书并没把焦点放在贝尔实验室数以万计的员工身上，而是聚焦于颇具代表性的少数几位：默文·凯利、吉姆·菲斯克、威廉·肖克利、克劳德·申农、约翰·皮尔斯，以及威廉·贝克。这其中有的人声名狼藉，比如1956年诺贝尔物理学奖获得者肖克利晚年就在坚韧不拔地研究人种和智商间的科学联系。另外一些人，比如申农，对某个兴趣领域的人来说非常熟悉（就申农来说，是数学和人工智能领域），但却始终不为普通民众所知晓。而几乎遭到遗忘的是卫星通信之父皮尔斯，他的创意无法在此一一列举。凯利、菲斯克和贝克都曾担任贝尔实验室的总裁，在这家机构的黄金时代都扮演过管家的角色。这些人彼此都认识，有些甚至关系非常密切。除年龄最长的默文·凯利外，这群人有时候被人称为贝尔实验室激进群体“少壮派”的成员。对贝尔实验室几近神圣的使命和技术革新的共同信念，把他们紧紧团结在一起。

他们倾向于认为自己不是在贝尔实验室工作，而是在凯利所谓的“创新技术研究所”工作。这种描述的目的是向世人表明，艺术与贝尔实验室科学家从事的科学研究间，有着并不总是清晰的界限。另外，尽管凯利的许多同事或许都很古怪，但确实也有少数几位是“梦想家”——指的是不那么讨人喜欢的那层含义。他们因为自己的想象力获得酬劳，但事实上他们之所以获得酬劳，是因为在这种文化环境和机构中工作，新创意的意义就在于将想象力转换为新事物。

我们应该关心新创意是如何产生的吗？就实际情况来说，如果我们的手机和电脑网络运作正常，我们就不需要去回想下面的情况：1947年秋天，两位工程师在新泽西州郊区的实验室里发明了晶体管，而晶体管正是所有数码产品和当代信息生活必需的基本条件。我们也不需要知道，在1971年，有无数个夜晚，一个工程师团队驾驶着一辆装载着敏锐的无线设备的拖车，在整个费城到处游荡，试图设立第一个手机通信系统。换句话说，要在21世纪生活，我们并不需要搞清楚20世纪的种种细节，而且我们也有充分的理由。技术发展的历史往往被束之高阁，或者存在于垂垂老矣的科学家的脑海中。按照今天的标准，过去几十年的突破性产品似乎已经没有多少用处，比如20世纪50年代在贝尔实验室发明的最早的硅太阳能电池，现在已经被遗弃到新泽西州中部库房的档案柜里。技术理念的演化极为迅速，从最先进到落后的发展历程可能用不了几年的时间。

尽管如此，为了论证清楚，我们还是有必要思考一下科学发展的历史。比尔·盖茨曾经这样评价晶体管的发明：“如果能穿越时空去探险，我的第一站将是1947年12月的贝尔实验室。”在我看来，这个愿望颇具洞察力。不可否认，贝尔实验室并不完美。与其他精英组织一样，它也时不时地因为个性冲突、制度性的傲慢，以及——尤其是在晚年——战略失策而出现问题。然而，如果我们能理解造成贝尔实验室1947年那个不同寻常冬季的环境因素，搞清楚此后这些年间贝尔实验室的发展历程，我们就会对社会是如何进步的有许多感悟。考虑到这一点，我们就会感到有充分的理由去重温那些古老的发明、那些被遗忘的工程师和那些已经失落的世界。

过去60年间，我们的技术实力得到了大幅度提升，但创新的原则却没有多大改变。事实上，贝尔实验室创新的那些手段，也就是搞清楚令人苦恼的问题、收集种种或许会带来解决方案的想法，以及推动研发能够大规模应用的产品，这就是他们的诀窍，即使在今天也值得思考，因为我们依然面对诸多似乎难以解决的挑战（比如信息过载、传染病和气候变化），有些观察家把这些挑战称为“棘手的难题”。巧的是，历史给我们提供了一个范例：贝尔实验室付出的努力解决了一个似乎棘手的难题，这个问题在规模、范围、投入和持续时间方面都足以与阿波罗登月计划和开发核武器的曼哈顿工程相提并论。但它带来一个新的问题就是，把我们所有人和我们的新机器连在一起。

20世纪50年代后期，作家阿瑟·C·克拉克曾指出：“乍看起来，在这个令人吃惊的乡村环境中，位于新泽西州的贝尔实验室本部就像一家现代化的大型工厂，而在某种意义上，它确实是这样的，不过是一家创意工厂，因此它的生产线都是无形的。”一些当代思想家认为，21世纪的创新只能靠头脑聪明、追逐利润的企业家在激烈的市场竞争中实现。对陷入当前复杂世界的我们来说，昔日的创意工厂——甚至就连他们最具天赋的雇员——似乎都没有任何借鉴意义，这种观点太简单化了。思考一下贝尔实验室的历程、考察一下其无形且如今已消失的“生产线”的内部运作，我们就能对规模庞大的人类组织的潜力有所领悟。第一部分第一章油滴实验

默文·凯利最引人瞩目的特点，就是他的不安分，密苏里州加勒廷市的每个人都能看出这一点。这个男孩儿容易烦躁，没有耐心，不肯平心静气地等待事情顺其自然地发展，这种对快的需求或许会让你以为他出生时血管里曾有电流通过。他对功课很认真，但由于精力过剩，还做了很多其他工作。年纪很小的时候，他就在父亲的店里打杂，或者帮当地农民放牛，从中赚些外快。10岁那年，他开始设计送报纸的路线，很快就雇了一批男孩儿来送报纸，而不是自己亲自去做。到十几岁的时候，他还在市中心父亲的店里帮着记账。他中学所在的班级很小，只有18名学生，但他学习很刻苦，不但是班长，还作为优秀毕业生代表在毕业典礼上发言，同学们称他为“我们的爱尔兰国王”。加勒廷市的居民也注意到，这个年轻人一心要成为领导者。在这个城市，居民讲话和走路都慢悠悠的，可年轻的默文·凯利却截然不同。

他的父亲约瑟夫·芬尼莫尔·凯利性情温和，一身书生气，不是儿子那种说干就干的类型。年轻时，约瑟夫在中学教过历史和英文，但到1900年，也就是凯利一家首次参与加勒廷市人口普查的时候，他们家已经在这个城市开了一家五金店。尽管加勒廷市离堪萨斯市有75英里，足以让人以为是个落后的地方，但事实上市区很热闹。显而易见的原因是，这个城市位于两条火车线路的交汇处——从芝加哥经罗克艾兰到太平洋附近的铁路线和沃巴什铁路线，两条铁路上的火车都在加勒廷市停靠并上下乘客。这样一来，虽然是一座人口只有1700人的小城，却有3家旅馆、好几家餐馆、两家报社、两家银行、5位牙医、4位药商、两位珠宝商、9位内科医生、两家雪茄厂、4位铁匠，还有几家理发店。在加勒廷，凯利一家居住在繁华地段，处于现代生活的前端。

这里处处体现出小城生活的简单和淳朴。日常生活大多不会受到轰鸣的机器或电子设备的干扰。大家都是屠宰自家的猪，捡自家鸡产的蛋。周六晚上，农民和商人都会在城中热闹的广场上和老朋友聊天。那个古老而狂野的西部还没有彻底从人们的记忆中消退，因此你经常会听到有人讲起审判杰西·詹姆斯那个为非作歹的兄弟弗兰克·詹姆斯的往事——那是加勒廷市几十年前的往事。炎炎夏日，你可以步行或骑马走出小城半英里，到格兰德河边下水一游；如果你是个十几岁的男孩儿（而且足够幸运），你可以在冰激凌社交舞会上跟女孩子跳舞。当时没有普及电台，那种设备多数是业余爱好者的新玩具，所以聚会时或许会有爱迪生发明的早期留声机或弦乐队，或许会有朋友拉小提琴、演奏曼陀林。

与此同时，毫无疑问加勒廷市也在与世界其他地方一样向前发展。技术发展带来的各种影响，至少在一位年轻人看来，是令人激动的。默文·凯利读中学的时候，除铁路外，汽车也开始在加勒廷市出现。托一台柴油发电机的福，这座小城如今每天晚上都能有几小时的电力供应。在小城的广场附近，与凯利家的五金店在同一座大楼中，加勒廷市的电话交换局也开始营业了，尽管那只是连接城中大约100名电话用户的一个小型交换台。想要见识一下电话交换台的工作，凯利只要走出父亲的店铺向右转，沿着大楼走到交换局的门前即可。从某种意义上说，他的未来就在身边不远处。

16岁时，凯利获得了250英里外罗拉市密苏里矿业和冶金学院的奖学金。对那个时候加勒廷市的居民来说，这么遥远的距离几乎是无法想象的，然而凯利似乎对离家读书毫无怨言。“我确实非常幸运。”他后来曾经说过。在他所在的小城，没有几个人读完中学，读到大学的更是寥寥无几。离家的时候，这个年轻人以为自己最后可能会成为地质学家或采矿工程师，那样的话，他就可以去更远的地方。他似乎很清楚自己的人生道路取决于他的活力十足和冲动性格。凯利在加勒廷中学的毕业班年刊中写道：“激情决定了我的命运。”

1910年凯利踏入大学校门的时候，没有多少美国人知道科学家、工程师和发明家有何区别。与创造技术的知识相比，新的技术更能给民众留下深刻印象。因此几乎可以肯定，对当时的人来说，机器的发明者似乎比训练有素的物理学家更重要，尽管物理学家能解释机器的工作原理。

托马斯·爱迪生似乎就是这方面的典型范例。1894年凯利出生的时候，爱迪生已经成了民族英雄，是集智慧与企业家精神于一体的完美典范。拥有独特直觉的爱迪生把自己和一群专心致志、同样沉迷于发明创造的人封闭在新泽西的一个小型工业实验室中。他经常每天工作至少18小时，抛开家庭责任，连着几个星期在工作台上吃饭，拒绝放下工作去睡觉或洗澡。他讨厌洗澡，经常满身都是浓重的汗臭和化学溶剂味道。实在太疲劳了，就钻到工作台下休息一会儿，或者随便找个地方伸伸懒腰（不过，后来他的妻子在新泽西州西奥兰治实验室的图书室里给他放了一张床）。在发明的过程中，爱迪生借助的是坚持不懈、系统探索的一套工作流程，努力去找出能派上用场的材料。他的储物室包罗万象，不仅有铜线这种实验室的常见材料，甚至还有马蹄和羊角。他会反复尝试，直到做出既能申请专利，又具备市场价值的发明。

尽管爱迪生因发明留声机和白炽灯泡而名利双收，但毫无疑问，他的另外一些受欢迎程度略低的发明对现代生活的发展也具有同样的影响力，其中一个例子就是“碳制扁平扣状物”。1877年，他发现将碳放在电话的送话口可以显著改善声音传输的质量和清晰度。（在此之前他尝试过铅、铜、锰、石墨、锇、钌、硅、硼、铱、铂，以及其他多种液体和纤维。）10年以后，他又改良了碳制扣状物，提出在声音发射机中放入从煤炭中提取后烘干的碳粒。这个新发现使得电话成了真正有市场的发明。

爱迪生的过人之处在于让新的发明发挥作用，或者以别人难以想象的方式改进现有的发明。但对爱迪生来说，这些发明到底是怎样工作的就不那么重要了。正像爱迪生曾经的门徒尼古拉·特斯拉坚称的，爱迪生并不鄙视文学和思想。他嗜好阅读——比如古典文学和报纸。爱迪生常说，早年读过的托马斯·潘恩的作品，为他的人生确定了方向。在实验室里，他有一间宽敞的图书室，发明过程中，他会专心阅读一些化学文章。不过他不喜欢讨论科学理论，甚至承认自己对电学知之甚少，以读书期间代数一直不及格为荣。必要的时候，他就依靠接受过数学和科学方面训练的助手来探究发明涉及的原理，因为他真的对理论基础不感兴趣。在声誉的巅峰时刻，他曾戏谑说：“我总是能雇用数学家为我工作，但他们却不能雇用我。”

的确如此。此外借用一位科学史学家的话说，在工业革命鼎盛时期，发明缝纫机或铁丝网“需要的主要是机械方面的技能和独创性，而不是科学知识和训练”。在矿业、橡胶和能源领域，工程师偶尔会咨询搞学术的地质学家、化学家和物理学家的意见。“但总体说来，工业机器是在不依赖科学家和实验室的条件下，靠甚至没怎么接受过大学教育的工程师推动发展。这时的技术进步更多依赖的是心灵手巧的匠人的多次实验，除了可能上过机械学院之外，他们没怎么接受学校教育。”事实上，1910年前后默文·凯利开始就读于密苏里矿业和冶金学院前，有远见的美国年轻人可能都在考虑学习工程学，新的工业时代最需要的是能制造更大、更好机器的人才。

尽管如此，在物理这样的学科领域，训练有素的科学家能做出让人感兴趣的创新，这种见解也在开始得到认同。美国人仍然对科学几乎一无所知，但他们已经开始听到一些源自欧洲的阐释，开始了解现实世界中隐藏的基础结构。“放射性”、“X射线”，尤其是“量子”——用来描述渺小的分子世界组成的一个新术语——这样的词语开始慢慢出现在美国大学内部以及报纸上。这些信息当然也传播到了密苏里州。当时凯利住在罗拉市冶金大楼三楼的一个房间里，通过帮助州地质调查局给矿物标本标号，每周挣18美金来交房租。有一年暑假期间，他在犹他州一家铜矿找了一份工作，这次经历让他彻底放弃了当采矿工程师的想法，开始更倾向于理论科学。大学毕业后，他在肯塔基大学给本科生讲授了一年物理学，学校也授予他物理学硕士学位。此后他就北上去了芝加哥。

几十年来，美国所有倾心学术的理科学生都需要在欧洲完成学业，而且往往是在德国柏林或哥廷根的学校。在那些地方，他们可以坐在大师的身边听课或看着大师做实验。（科学的语言也是德语。）但到20世纪初，一批美国高校，尤其是约翰·霍普金斯大学、康奈尔大学和芝加哥大学，也开始培养在物理和化学领域有所成就的毕业生。1916年，芝加哥大学教授罗伯特·米利肯已经表现出一流物理学家和教师的特质。1923年，40多岁的他获得了诺贝尔物理学奖，并在1927年成为《时代》杂志封面人物。最后，他把加州理工学院打造成了全美最好的科研机构之一。在他的职业生涯中，他引领许多最优秀的学生走上了美国电话电报公司的工作岗位。对凯利这样的学生而言，米利肯就是偶像般的人物。他编写的物理学教程已经成了大学教育的标准教材，他在准确计算电子电荷数方面所做的工作，使得他在物理学家的学术圈子名声大噪。凯利到芝加哥跟随米利肯学习时，那个实验还在继续。

与凯利类似，米利肯身上有一种真实而又让人无法抵抗的美国人气质。尽管他在巴黎、柏林和哥丁根求学过，但实际上他是艾奥瓦州一位传教士的儿子，开朗、真诚、保守，英俊而又略带稚气，总是衣冠楚楚，穿带领衬衣，打领结。同样与凯利类似的是，米利肯也是个实干家。工作起来他虽然不像爱迪生那么疯狂，但也大同小异，由此可以看出，奋斗不息这种精神既适合物理学家，也适合发明家。年轻时，这位教授曾经因为忙着在办公室审阅一份科技文稿，差点儿错过了自己的婚礼。

到20世纪20年代早期，物理学家已经分为理论派和实验派两大阵营。米利肯属于实验派。按照他的学生保罗·爱泼斯坦的说法，他巧妙地设计了一些实验来证明理论研究成果，还在其他实验派物理学家工作的基础上，“发现了可以改善的一些不足之处”。米利肯的第一项了不起的成绩是所谓的“油滴实验”，这是20世纪初实验派物理学家代表性的成果。这个实验具备创新性，但却很麻烦：其创新性在于这个实验试图借助常见材料做成的微小设备，来揭示宇宙的组成部分；之所以说它麻烦，是因为想要得到精确的结果，就需要多年的跟踪实验（甚至在1910年第一次公开实验结果之后也是如此）。并非偶然，这也是默文·凯利第一次真正接触有深度的基础研究。

用米利肯自己的话说，“油滴实验”可以“最直接而又确凿地证明电子的存在”。更准确地说，这个实验将算出电荷确切的数值，相应地就能对亚原子物理做出一系列精确的计算。其他研究员已经试着通过观察一层带电水雾来测算电荷。实验者在两片间隔不足1英寸的水平金属板上喷上一层水。一片金属板带有负电荷，另一片带有正电荷。两片金属板之间的电场会减缓水滴降落的速度。他们的想法或者说理想情况是让一滴水悬浮在两片金属板之间，然后通过测量水滴降落速度和减缓水滴降落需要的电场强度，就可以计算其电荷。不过这里存在一个问题：水滴蒸发得很快，几秒之后就消失了。电荷的值只能大致猜测，难以更精确地计算。这让实验进入了死胡同。

米利肯的妙招儿，就是把测量的物质由水换成油，因为油不会蒸发，这样测量结果就会得到改善。后来他自称这个想法是在乘火车穿过马尼托巴平原时想到的。（实际上，更有可能是米利肯指导的研究生哈维·弗莱彻建议把水换成油，并帮他制作了实验仪器。）改进后的实验是这样的：研究人员站在一个箱子状的仪器前，用喷雾瓶喷出一层油雾，通过近焦望远镜观察光线照射下的油滴，随后给电板通电，观测（手里拿着秒表）油滴的表现——看它们在悬浮空间上下活动的时间——然后记下观察结果。

米利肯的学生哈维·弗莱彻第一次做这个实验时，透过望远镜，他看见悬空的油滴像“不停闪烁的繁星”一样美，激动得差点尖叫起来。这项实验非常艰苦，需要研究人员夜以继日地工作，要计算在一定程度的电荷下，一定大小的油滴上升或下降一定距离所需要的时间。弗莱彻很适合这项工作。但是，对于脾气急躁、性格不适合从事这种安静细致的观察工作的人来说，在米利肯实验室工作肯定就是一种折磨。后来，弗莱彻在实验室的工作被另一位稍年轻的研究生默文·凯利接手了。有些晚上，凯利会让新婚妻子凯瑟琳陪他一起来实验室。漂亮的凯瑟琳来自罗拉市，两人相识于凯利读大学的时候，相恋不久就结婚了。在芝加哥南部，凯瑟琳会在夜深人静的时候帮凯利做油滴实验。

早在1915年凯利来米利肯实验室之前，曾经发生过一系列连锁事件，最终对他的事业和贝尔实验室的超常发展产生了影响。想要搞清楚这一系列连锁事件是如何开始的，我们不妨把目光在实验室这位深夜仍观察油滴的年轻物理学家身上暂停一下，回溯几年，看看1902年的情况。那一年，罗伯特·米利肯结婚了。他的婚礼并没什么值得注意的，值得注意的是他的伴郎，一位身材瘦小、喜欢抽雪茄的秃顶物理学家，他的名字是弗兰克·鲍德温·朱厄特。

朱厄特在芝加哥读博士期间认识了米利肯，年长9岁的米利肯当时是学校的新教师，两人住在同一幢宿舍楼。与米利肯不同，朱厄特家庭条件优越。他的父亲是铁路和电力设施部门的主管，他们家先前拥有过的大片土地现在成了帕萨迪纳市和大洛杉矶地区的一部分。尽管如此，朱厄特并不势利，他思维敏捷、口齿伶俐，几乎跟谁都谈得来，跟谁都能交朋友，尤其善于赢得老年人的信任。从芝加哥毕业的时候，他想过像父亲一样，回到西部加入加州实业家的行列，但最后还是决定先在麻省理工学院任教。担任物理老师期间，朱厄特偶然遇到了美国电话电报公司的一位工程师，这位工程师迅速被他的魅力所吸引。1904年，当接到美国电话电报公司的工作邀请时，他答应了下来。他的年薪是1600美元，相当于今天的3.8万美元。

很大程度上由于企业发展史上极为了不起的公关机器的塑造，[1]“贝尔大妈”后来给人以温和的印象，但与此相反，在公司的最初几十年里，贝尔公司几乎就是全民公敌，用竞争对手向媒体描述的话来说，是“贝尔章鱼”：无情、贪婪、掠夺成性。一家电话公司的律师承认，“贝尔公司借助专利获得的垄断比任何公司都更有利可图、更具控制性——当然，也更为民众所痛恨。”朱厄特入行时，距离亚历山大·格拉汉姆·贝尔申请电话专利已经接近30年，当时美国电话电报公司的全国客户约有200万，主要集中在美国东北部，但公司却处在水深火热之中。因为贝尔公司的电话专利在19世纪90年代已经到期，在此后的这些年里，诸多其他电话公司已经进入电话领域，开始与用户签约，数量足以与美国电话电报公司竞争。当时贝尔公司的竞争行为——无情扩张、公然无视伦理界限——已经树敌不少。贝尔系统创立伊始，亚历山大·格拉汉姆·贝尔就同发明家以利沙·格雷因为电话专利权归属问题打了多年官司，几乎从那时起，贝尔公司就以喜好诉讼、行事野蛮而臭名昭著。然而，在后来同其他独立电话公司的争斗中，贝尔公司不仅仅局限于法律手段，还采取了破坏竞争对手的电话线路、暗地里收买竞争对手的设备供应商等手段参与竞争。

长期以来，贝尔公司奉行与其他服务商“不配合”的政策。这就意味着美国电话电报公司经常会拒绝一些业务，比如用他们的城际长途线路传输竞争对手用户的电话。在某些大都市，这种做法导致了荒谬的冗余现象：居民或公司有时候需要安装两部甚至3部电话，才能与使用其他运营商电话的朋友联系。另外，美国电话电报公司也没有采取好的措施来提高客户的忠诚度。他们的电话服务经常断线，音质很差，连接不稳定，还经常会有“串话”——工程师用这个术语来表示信号（或通话）被干扰——影响通话效果。在农村地区，电话用户只能凑合着使用“合用线”——合用线将十几甚至几十个用户与当地的运营商连接起来，但一次只能允许一个用户通话。电话用户本不该窃听邻居的电话，但他们往往还是这样做。

美国电话电报公司的救星是西奥多·韦尔。1907年，米利肯的朋友弗兰克·朱厄特加盟该公司几年后，韦尔担任了公司总裁。从外表看，韦尔似乎就是漫画里描述的那种镀金时代经理人：身材矮胖、下巴宽厚、一头白发、戴圆框眼镜，留着海象式的白胡子，像权威人物那样满怀自信。但实际上，他的职业生涯是从卑微的电报员开始的。做事深思熟虑是他最大的特点，他几乎能看到问题的方方面面。另外，他还能让批评者放松戒备进而以智取胜。开始审查贝尔公司的运作后，韦尔发现，竞争带来的资金投入使得电话业务远远不像以往那样有利可图，实际上情况比想象中还严重，所以在上任第一年，他就发布了一份坦率的企业报告，承认公司已经积累了“异常负债”。如果美国电话电报公司想要继续生存下去，就需要采取能更有效地克制竞争对手并提升公众形象的策略。他最初的举措之一，就是缓和贝尔公司在诉讼中的攻击性、反思公司的运营战略。他解雇了1.2万名员工，把芝加哥和波士顿的工程部门合并到了当时弗兰克·朱厄特所在的纽约分公司。同时，韦尔也意识到了与小型电话公司合作的价值，而不是尽可能去击垮它们。他认为对美国电话电报公司来说，任何时候收购独立的电话公司都符合公司的长期利益。几年后，政府似乎开始担心这种战略而介入时，韦尔就同意如果没有政府允许就不去收购其他公司；同时，他还同意在收取一定费用后帮助其他独立电话公司传输长途电话。

韦尔这么做并非出于利他主义。在他看来，实现垄断或接近垄断，是美国电话电报公司一直在努力的目标。这是一条可能的实现途径，就是默许政治监督，而不是仅仅依赖展示公司力量。不过他的主要理由是基于一种理念，他认为电话服务业已经逐渐变成“生存的必需品”。另外，他认为技术统一、彼此兼容的系统才能为民众提供更好的服务，这样说来，由一家公司统揽全局的做法是有道理的。韦尔很清楚，政府或者至少许多政界人士会坚持保护电话用户免于垄断，因此公司的开支、价格及利润只能由联邦或当地政府部门来确定。作为前政府官员，韦尔几年前为美国邮政局的现代化进程做出的贡献曾广受好评，他对政府也没有敌意。尽管如此，他仍然认为作为接受监管的回报，贝尔公司拿到合理的利润并占据行业主导地位是理所应当的。

在韦尔看来，美国电话电报公司复兴的另一个关键，就是把自己定位为技术领域的领导者，要让大批工程师持续不断地完善公司的系统。商业史学家路易斯·盖勒博思后来曾指出，随着韦尔战略的发展，公司的主管们也开始考虑公司技术怎样发展才能适应遥远的未来，而不仅仅是现在。“最终达成了这样的共识：在贝尔系统内部，技术创新将与贝尔系统共存亡。”简而言之，按照韦尔的战略，衡量公司的进步，“要从几十年而不是几年的变化来看。”另外，韦尔还认为有必要把技术领域领导者的理念与广泛的公民视域融合起来。他的公关部门想出了一个能提升公司公众形象的口号，但韦尔很快就把这个口号也采纳为公司的核心文化。这个口号简明扼要：“一个政策，一套系统，全球服务。”这话在当时还有些痴心妄想。首先，系统就不止一个：区域性的电话公司也在为数百万美国人提供服务，尤其是在农村地区。其次，最远的长途电话也只能从纽约打到芝加哥。美国电话电报公司根本不能提供全球性服务，甚至连全国范围的服务也不能提供。

从一开始，美国电话电报公司的工程师就为距离的事情烦恼不已。电话实际上就是把人的声音转化成电信号。在19世纪末20年代初的电话中，这个过程是通过让声波使拉紧的膜片（通常是很薄的圆形铝片）震动完成的，膜片下面垫着另一块圆形的金属薄片。一股微弱的电流从两块薄片之间通过，薄片间的空隙里装满了爱迪生发明的碳粒。声波引起上面的薄片震动后，不同强度的振动波会穿过下面的碳粒。变化的振动波会使薄片间经过的电流遇到的阻力发生变化。在这个过程中，声波会被转化为电波。通过一个简单的过程，带电的语音信号会通过电线传输到转换台，再传输到另一根电缆，通过电缆再传输到另一个转换台，最终传输到听筒和远方的受话人那里。但电话的语音信号非常微弱，比电报简单的点划式信号要微弱得多。更糟糕的是，即使仅仅传输到几英里外，原本微弱的信号还会变得更加微弱，这种现象用电话公司的术语来说就是“衰减”。

在电话发明后的最初几十年里，美国电话电报公司的工程师发现有些办法可以让信号传输得更远。铜线比铁丝效果更佳，而坚硬的“冷拔”铜线似乎效果更好。在当时效果最好的，是粗壮的冷拔铜线。工程师们接着还发现，如果把一种称作“加感线圈”的发明物加入铜线中，就可以极大地延伸信号的传输距离。最后，还有“中继器”。中继器是机械放大设备，可以把逐渐减弱的声音变大，从而把信号传输到更远的地方。但在一条线路上只能安装几个中继器，因为信号的变质和减弱会抵消扩音的效果，这让工程师们一筹莫展。上述方法已经能让他们征服大约1700英里远的距离，大致是纽约到丹佛的距离，再远的距离他们就无能为力了。

1909年，已是电话公司高管的弗兰克·朱厄特和自己的老板、美国电话电报公司的首席工程师约翰·J·卡蒂一起出差到了旧金山。他们发现这个城市许多地方仍是废墟。据朱厄特回忆，“地震和大火（1906年）后的废墟只清理掉了一部分，规模宏大的再建工程刚刚开始。”他们去那里的目的是研究如何整修当地的电话线路，不过他们也在讨论提供从纽约到旧金山这种横跨美洲大陆的电话服务是否可行，以便为1914年的巴拿马—太平洋世博会做准备。在那里碰到朱厄特和卡蒂的西奥多·韦尔赞成定出这项目标，因为这代表着朝全球服务迈出明确的一步。卡蒂和朱厄特的意见更谨慎一些。他们三人花了好几天时间讨论这个问题，通常是深夜了还在热烈地讨论。他们一致认为工程面临着巨大挑战，但这些挑战是可以克服的。比如说，他们需要能有效穿越高山和沙漠、适应气候变化和其他压力的电缆。同时他们也面临着科学方面的巨大挑战。朱厄特在描述他与卡蒂的谈话时这样写道，“问题的关键是找到令人满意的电话中继器或放大器。”“我们知道如何研发这种中继器吗？不知道。为什么不知道？科学还没发展到这一步。我们有理由认为科学会发展到这一步吗？当然。将来吗？可能是。我们怎样做才能在两年内把‘可能’变为‘很可能’？”

他们就这样连续讨论了好几个晚上。

卡蒂和朱厄特最后告诉韦尔，说他们愿意做这件事，不过这项工作很快就成了朱厄特的个人责任。从许多方面看，这样安排是有风险的。朱厄特长于管理以及处理社会关系，能迅速弄清楚技术问题出在哪儿，但却未必能解决技术问题。从另一方面看，他认识能提供帮助的一个人。

1910年秋天，朱厄特回芝加哥大学拜访老朋友米利肯，他没有寒暄就直接切入了正题。朱厄特说道：“我的主管约翰·J·卡蒂先生和贝尔系统的另外一些高层决定，到1914年旧金山世博会举行前，如果可能，我们必须做好准备，让电话能从纽约打到旧金山。”他解释说，用当前的方法从纽约打电话到旧金山是行不通的，但他想知道米利肯的工作——他指的是关于电子的一些复杂研究——是否表明有另外的方法可行。然后朱厄特就请朋友帮他这个忙。“给我们安排一两个，甚至三个，你的博士生当中最出色并且非常熟悉你研究领域的年轻人。让我们带他们去纽约的实验室，安排他们专心研制电话中继器。”

这为解决工业问题提供了新方法——求助于科学家，而不是工程师。第一个被邀请的是米利肯做油滴实验时的实验室助理哈维·弗莱彻，但他拒绝了。弗莱彻希望回家乡盐湖城，到杨百翰大学教书。第二个受邀的是哈罗德·阿诺德——一位知识渊博的实验派物理学家，他答应了下来，并迅速加入了朱厄特领导下的纽约工程小组。

在两年内，阿诺德就找到了中继器问题若干可行的解决方案，他主要做的，是改进一种称为三极管的放大器。三极管是1912年由耶鲁培养的独立发明人李·德·弗赖斯特带到美国电话电报公司的。早期的三极管让人感觉有些不可思议。它就像个小小的白炽灯泡，但并不是把一根带电的灯丝搭在两根支撑线上，而是有3个组成部分：一根能发热并释放出电子的金属丝（称为负极），一块能保持低温并吸收电子的金属板（称为正极），两者之间是金属丝网或“输电网”。在从热阴极管流向冷阳极管的另一股电流的作用下，通过三极管输电网的微弱电流或信号会被大幅度放大。通过反复试验，阿诺德发现了制作三极管的最佳材料和排出管内空气的最佳办法。（他怀疑高真空能大幅度提高三极管的效率，事实证明他是正确的。）阿诺德改进了三极管后，他与朱厄特以及米利肯就在费城相聚，将其与其他潜在的中继器方案进行对比。他们试听了各种中继器传输的用户通话，发现三极管确实更胜一筹。不久，被称为真空管的三极管和它的派生产品就为20世纪的通信行业带来了革命性的变化。

横跨美洲大陆的电话线中间战略性地安装了一些新型真空管中继器，在推迟到1915年的太平洋世博会举行前完成了连接。哈罗德·阿诺德改进了设计：中继器看起来就像球形灯泡，3个主要部件在其中，一个底座上露出3根电线。从东海岸到西海岸的连接本身由4根铜线（两个方向各有两根）组成，是由美国电话电报公司的线路员串联13万根木制线杆完成的。作为公关噱头，亚历山大·格拉汉姆·贝尔这位在他建立的公司早已不再担任任何职务的发明家，被安排在纽约与身处旧金山的昔日助手托马斯·沃森进行电话交流。“沃森先生，来这里，我需要你。”老人一语双关地说道。40多年前，两人在波士顿发明了可以使用的电话时，他就对沃森讲过这句话。“现在我需要一周的时间才能去你那里。”沃森答道。

这个场景有一点儿戏剧性。对美国电话电报公司来说，这也是一个令人鼓舞的信号，韦尔全球服务的想法或许确实是可能实现的，至少对那些能支付21美元（约合今天的440美元）给加州打一个3分钟电话的人来说是可能实现的。

与此同时，对弗兰克·朱厄特来说，横跨全美的信号连接证明：他那批年轻的科学家值得信任，能够解决乍一看似乎不可能解决的技术问题。这让他愿意花费更大的精力去聘用哈罗德·阿诺德那种人才。朱厄特不断地写信给米利肯先前指导的研究生、现居盐湖城的哈维·弗莱彻，连续5年，每年春天都寄给他一封既有礼貌又有说服力的邀请信，请他加盟美国电话电报公司。1916年，弗莱彻最终同意离开杨百翰大学来为朱厄特效力。在此期间，米利肯也一直在为芝加哥的毕业生和他的老朋友牵线搭桥。1917年年末，接到朱厄特年薪2100美元的工作邀请后，做完“油滴实验”的默文·凯利也决定到纽约来工作。

[1]贝尔大妈（Ma Bell），指美国贝尔电话公司。——编者注第二章从西部到东部

弗莱彻和凯利加盟之时，美国电话电报公司的规模和结构确实让人摸不着头脑。它并非一家纯粹的电话公司，内部也包含许多其他大型公司。美国各地都有地方性的电话公司，比如新英格兰电话公司、太平洋贝尔公司等。这些公司在很大程度上都属于美国电话电报公司，它们为当地的电话用户提供服务，但这些所谓的地方公司并不生产电话服务需要的设备，这项工作由美国电话电报公司的子公司西电公司承担。就其本身来说，西电公司几乎是全美最大的制造企业。它名下工厂的产品既包括消费者常见的设备（比如电缆和电话），也包括消费者不常见的设备（比如转换器）。另外，美国电话电报公司还有一家子公司。无论是地方电话公司，还是西电公司，都不负责把美国各地联系在一起的长途通话业务，这项工作由美国电话电报公司的长话部承担，它为电话用户建立电话网络并提供长途通话服务。

美国电话电报公司和西电公司都有大型工程部门。两者间存在一定程度的重复，有时也会发生摩擦。但总体而言，贝尔系统公司的标准和长远目标都由美国电话电报公司的工程师决定；西电公司的工程师则负责开发和设计所有新设施和设备。1916年，也就是弗莱彻和凯利到公司的前一年，弗兰克·朱厄特被任命为西电公司工程部主管，开始带领约1000名工程师工作。西电公司的主楼位于纽约市的西街上，在格林尼治村的西侧，是一幢用黄砖建造的13层高楼，它像多面城堡般俯瞰着纽约港来来往往的船只。在19世纪影响逐渐淡化的环境中，滨水区的这些工程师在为20世纪构想谋划。咖啡豆的香味会从附近烘焙工厂的窗户里飘出；沿着西街南北贯通的一条铁路从大楼前经过，为忙碌的码头服务。20世纪20年代曾在那里工作过的一位职员回忆道，“火车沿着西街把货物运到船上”，黄昏时分，时不时地“会有人骑马提着灯笼，为火车指引方向”。

在朱厄特的领导下，西电公司的工程师大多都在宽敞的开放式房间工作，里面铺着枫木地板，每隔十几英尺会有一根正方形石柱支撑建筑的主体，电梯是人工操作的。合计起来，杂乱无章的西街厂区占地40多万平方英尺，这还不包括屋顶的面积，因为屋顶也被化学家用来测试各种涂漆和金属对风雨侵蚀的耐受性。最初加盟西电公司那段时间，凯利和弗莱彻结识了众多男员工和女助理。大楼里不少宽敞的房间都被用来为生产设备制图：员工穿着挺括的白衬衫，袖子卷到肘部以上，在一排排的制图桌前忙个不停。不过设备在进入制图室前，都要经过漫长而严格的开发过程。西街的厂区是个大杂院，到处是电话、电缆、交换器、电源线、线圈以及各种重要部件的测试实验室。那里还有测试新材料，比如用于电线的合金以及电缆的包覆材料性能的化学实验室。这里还有一些装满电线、拨号盘和电池的店铺，有大批员工在这里测试电流的效果，研究不同电路的组合情况。这些实验室多数都致力于完善电台信号的传输，因为有人（尤其是朱厄特的上司约翰·J·卡蒂）相信无线传输是未来发展的趋势，“可以连通有线线路无法到达的地方”，甚至可以成为将来在纽约和伦敦这样的城市间建立商业联系的途径。

在西街，工程师和科学家并没有严格的区别。或者可以说，每个人都被看作工程师，都要承担任务，努力做出细微而又必要的改进，以提升连接全美的电话服务水平。不过，公司现在有一小批人追随哈罗德·阿诺德在研发部工作。这个部门是在哈罗德刚开始研究联系全美的电话中继器时成立的，此后就一直在稳步扩展。弗兰克·朱厄特和约翰·J·卡蒂认为这个研发团队是贝尔电话电报公司商业战略的重要组成部分。这些年轻的科学家很多都受过米利肯的指点，在这里他们也受到鼓励，要去贯彻实施西奥多·韦尔为贝尔电话电报公司设计的长期目标，要着眼于未来，不要像工程师同事那样只顾当下（提倡超前5~10年考虑问题），把关注点放在解决物理和化学的基本原理来影响通信这种问题上。换句话说，科学研究是要跨步进入未知领域。“至于成果，”阿诺德后来对团队成员说道，“做出发明固然是很重要的一部分，但发明是无法预先安排或强迫的。”这种实验的目的在于为“天才的发挥”提供自由的环境。他的意思是说，与普通工程师一样，天才无疑也能改善公司的运作，但天才是无法预知的，需要给他空间来证明自己。

即使是物理学博士，进入西电公司也需要接受公司独特的培训。哈维·弗莱彻加盟公司的第一年，就有人教他爬电话线杆、安装电话以及操作接线总机。凯利的经历肯定也大同小异，但他入职时正值“一战”后期，公司更多地参与了军事设备的生产。凯利和妻子凯瑟琳住在曼哈顿上城厄齐康街的一间小公寓里，她每天都可以透过窗户看到南边几十个街区外的一座山，甚至可以看到山上的圣约翰大教堂的建造进程。在此期间，凯利开始在哈罗德·阿诺德的部门工作，与物理学家克林顿·J·戴维森——朋友们叫他戴维——合用一间实验室。戴维森在实验室几乎是幽灵般的存在。他沉默寡言，性格腼腆，身材瘦小。凯利回忆说：“他的体重从没超过115磅，有好些年一直保持在100磅左右。”凯利相信戴维森的沉默寡言是有原因的。他要尽可能减少多余的活动或争论，以便节俭地利用自己“低限度”的能量。凯利相信戴维森只有这样才能精力旺盛地去做实验。

他俩形成了奇怪的对比：凯利性格诙谐，身体健壮；幽灵般的戴维森则行动迟缓。但没过多久，凯利就对戴维森佩服得五体投地。戴维森也是美国中西部人，出生在伊利诺伊州布卢明顿。和凯利一样，戴维森在芝加哥大学时曾经得到米利肯大力帮助。米利肯支持他的事业，戴维森加盟西电公司前，米利肯还曾帮他在普渡大学和普林斯顿大学得到学术职位。另外，戴维森是颇具天赋的实验主义者，他对后来凯利定义为“基础研究”的工作非常投入。所谓的基础研究，指的是那些通常对产品或公司效益没有立竿见影的效果，但却（就像戴维森那样）努力探究事物深层次本质的基本知识的研究，比如对电子表现的研究。

在西电公司，且不说他的举止，单单戴维森的激情就让人觉得他是个怪人。工业实验室里的工程师，对基础研究并不像对应用研究那么感兴趣，因为应用研究是针对具体的产品或目标开展的研究，他们认为基础研究最好由专业学者来做。其实两者间的界线并不明确，有时候应用研究也可能做出基础科学方面的成果，但总体说来，一般认为基础研究先于应用研究，应用研究先于产品开发，而产品开发则先于生产制造。

1917年和1918年，也就是凯利和戴维森加盟西电公司的头两年，军方在欧洲需要切实可行的技术，需要大量生产无线电设备、电缆和电话，而且为了应对战争的考验，质量标准要高于美国国内市场销售的产品。凯利和戴维森被安排去研究当时在通信领域还很新鲜、还没进入量产阶段的弹性真空管。凯利回忆道：“当时延伸和扩展电话服务需要的少量弹性真空管都是在西电公司工程部的实验室里制造的。”因此在西街，借助一批玻璃吹制专家的帮助，这些真空管需要逐一设计、生产，然后检验是否存在缺陷。换句话说，那里成了真空管的试验车间，目的就是迅速满足军方的迫切需要。战争结束前根本没时间开展应用研究，更不要说基础研究了。

据凯利回忆，当时他和戴维森在“紧急的气氛中”合作。“工作节奏快，有时候问题只能得到部分解决，还要像经验主义者那样凭本能行事，这都不是戴维森的做事风格。”尽管如此，戴维森似乎也毫无怨言地接受了这种试验性的风格和从研究到产品开发的转变。从某种程度上说，他和凯利已经回归到了爱迪生的旧式发明传统。但在这个过程中，凯利也对戴维森有了更多了解。如果西电公司真空管车间的工程师遇到了困惑不解的难题，他们就会求助于戴维森，戴维森则最终会给他们深刻、周全而又令人信服的答案，尽管有时候这个答案需要花费他很多天才能找到。凯利回忆说，他和其他同事越来越把戴维森当作最后的救命稻草。换句话说，像凯利一样，西电公司的物理学家能很轻松地搞清楚新式真空管的设计能否奏效，但有时候却搞不清其中的原因。

战争结束后，戴维森决定留在西街。他得到允许可以独辟蹊径，以科学家的身份独立开展研究，不承担任何管理任务，有时候也会与另外一两位实验派学者结成团队。他只做自己感兴趣的课题，似乎不怎么在乎这种研究会如何（或能否）对贝尔电话电报公司有帮助。他非常严谨地设计实验，既从容不迫，又一丝不苟，但取得的成果在别人看来寥寥无几，因为实际情况是他的工作常常被同事的问题所打断。弗兰克·朱厄特并不想要他的西电公司车间为了增长人类知识而工作，他认为他们工作的目的只是为了增加贝尔公司的收入。不过从为戴维森安排的职位可以看出，朱厄特和副总裁哈罗德·阿诺德都认识到了戴维森的商业价值。如果戴维森能帮助研究员解决现实问题，那么就值得把他留在公司。“他或许是我最亲密的朋友。”凯利后来写道。两人后来都住在新泽西州的肖特山，相距1英里。只要戴维森莫名其妙地生病——这是常事——凯利都会去探望。“每次我都会看到他穿着睡衣，膝盖上放着写字板，手里拿着铅笔，抽着烟在思考问题。”戴维森经常对别人说自己很懒，但凯利却不这么认为：“他工作速度不快，但却坚持不懈。”多年后凯利曾讲过，在贝尔实验室，称戴维森为“基础研究之父”并不为过。也就是说，在他俩功成名就前很久，凯利就认为戴维森不仅是朋友和天才科学家，而且是后来者的榜样。

凯利加盟美国电话电报公司之际，美国政府已经开始认同西奥多·韦尔关于公司扩张的观点。有一批参议员提交报告指出，因为其敏感的技术特点——微弱的语音信号需要统一而又彼此兼容的基础设施，使得电话行业属于“自然垄断”。众议院的一个委员会显然也很赞同将来只与一家公司代表打交道，因为他们抱怨说电话业的竞争是“无尽的烦恼”。在1921年的《威利斯—格拉汉姆法案》中，美国国会正式将电话业从联邦反托拉斯法中豁免。

那时电话业所谓的自然垄断已经达到了新的高度。实际上西街的工程部已经变得非常庞大（有2000名技术人员和1600名后勤人员），因此在1924年12月的董事会上，美国电话电报公司的高层一致同意，要将其独立发展成有一定自主权的公司。他们选择的名称是贝尔电话实验室股份有限公司，其中的一些论证过程到如今已经不是很清楚了。《纽约时报》刊登了一则关于新实验室的简短报道，文中指出：“据说新公司要进一步侧重于电话行业的实验阶段。”换句话说，独立措施是基于这一理念：贝尔实验室的科学研究将在贝尔电话电报公司的业务中发挥日益重要的作用。而弗兰克·朱厄特的私人备忘录则表明，当时美国电话电报公司和西电公司工程部的业务重叠，造成了不必要的重复和会计问题。通过创办中心实验室来为两个主人服务，这样一来，电话公司可以更高效地运转。

1925年1月1日，美国电话电报公司正式成立贝尔电话实验室。作为一家独立公司，贝尔实验室位于西街的厂区，面积由40万平方英尺扩建到60万平方英尺。美国电话电报公司和西电公司各占一半股份的这个新经济体似乎让人摸不着头脑，因为你在任何一家证券交易所都买不到它的股票。实验室由新成立的公司董事会控制，该董事会由美国电话电报公司总工程师约翰·J·卡蒂和贝尔实验室的新总裁弗兰克·朱厄特领导。贝尔实验室将为西电公司研发新设备，为美国电话电报公司开展交换与传输规划，发明新的通信设备。这两个组织则为贝尔实验室的工作提供资金支持。贝尔实验室最初的预算大约是1200万美元，相当于今天的1.5亿美元。

作为贝尔实验室的总裁，朱厄特现在掌控着一个庞大的车间。工业实验室专注研发早已不是什么新鲜事，早在半个世纪前，德国的一些大型化学和制药公司就已经成功地尝试过这种模式。但贝尔实验室似乎是从完全不同的层面接受了这种理念。在2000名技术专家中，绝大多数都专注于产品开发，包括克林顿·戴维森和默文·凯利在内，另外大约有300人在哈罗德·阿诺德的领导下从事基础研究和应用研究。正像阿诺德所解释的那样，他的部门包括了“物理和有机化学、冶金学、磁学、电导体、辐射、电子学、声学、语音学、光学、数学、机械学等领域，甚至包括生理学、心理学和天文学领域的研究”。

从一开始，朱厄特和阿诺德似乎就都认为在西街开展工作，目标可能未必明确。谁能准确预知阿诺德的员工能设计出什么实用的设备？另外，在西电公司，哪些想法能最终从研究部转入开发部，并进入量产阶段？没有人知道。不过他们有非常明确而又宏观的目标。贝尔实验室的员工将要研究与人类通信相关的一切，不管是通过线路、电波、录音，还是视觉影像。贝尔实验室创办几年后，在美国专利局的成立仪式上，演讲通常冗长而又夸大其词的弗兰克·朱厄特借机解释了他的新组织及其基本理念。他指出，工业实验室“只不过是一个由聪明人组成的组织，那些人想必都有些创新能力，接受过知识和科学方法方面的特殊训练。实验室提供设施和资金让他们来研究、发展与自己相关联的产业”。他补充说，简而言之，现代工业研究的目的就是把科学应用到日常生活中。“通过这种手段，可以避免盲目的试验性实验造成的许多错误。同样，针对某个具体问题，这种手段可以发挥众人的智慧，这自然远远超过任何个人可能具备的能力。”

朱厄特的长篇演讲蕴含着一个明确的宣言。工业实验室证明团队——尤其是跨学科的团队——要胜过单打独斗的科学家或小团体。另外，工业实验室也对人们常有的一种想法提出了挑战，实验室的科学家并不是领着薪水四处寻找好主意。凯利和戴维森这样的人很快就会再次重申这一理念：好主意到处都是，可以说太多了。

他们的主要工作是寻找好的问题。

在“一战”结束后的几年时间里，凯利一直坚持做真空管方面的研究。随着他升职进入管理层，他的工作开始包括负责开发贝尔实验室为西电公司制造的真空管。也就是说，他要负责改进截至当时他一生中最重要的发明。真空管的作用不仅仅局限于将微弱的电话信号或无线电传输加以放大：它们能把交流电转化为直流电，这个功能使得真空管成为早期收音机和电视机的重要组成部分，因为收音机和电视机从电力网络接收到的是交流电，但它们需要直流电才能运转。更重要的是，真空管可以当开关使用，轻松快捷地开关电流。在凯利任职早期，他的车间制造15种不同类型的真空管。有用水冷却、酒瓶大小的大型真空管，可以用于大功率无线电广播站；有用于扩音系统的小型真空管；还有众所周知的中继器，这种真空管是哈罗德·阿诺德最伟大的贡献，它使横跨美洲大陆的通信成为可能。

有时候真空管被说成是普通白炽灯泡的“表亲”。从某些方面来看，这种说法是正确的。比如，这两种设备都有密封在玻璃容器里的金属丝。但两者的差别更加明显：一家工厂每天可以生产成千上万只灯泡；但以让全美通话成为可能的中继器为例，每天的产品充其量也就是几百只。另外，凯利生产真空管的车间，在制造真空管时需要与珠宝商工作一样高的精确度，不能有任何差错。如果灯泡坏了，很容易就可以更换一只，而且未必那么迫切。但如果中继器失灵，许多电话通话就会中断，从而造成经济损失，甚至可能付出生命的代价。

在职业生涯的早期，凯利写过一篇长文，详细解释了真空管的制造过程。这篇文章大体揭示了当时贝尔实验室工作的性质，那就是努力争取在世界上达到领先地位，无论是理念还是生产方面。凯利描述的真空管车间位于曼哈顿哈德逊街395号，在西街实验室南面十几个街区外。在那个员工韧性十足的工业社区，他手下的员工都在配有组装和生产设备的大房间里的实验台后工作。为了解释整个生产过程，凯利用当时称为“101–D”的中继器举了个例子。首先要生产一根成年人小拇指大小的玻璃管，然后将玻璃管在机器上加热，以便底部的开口拉平。另一台机器从玻璃管顶部插入4根长金属丝，再将玻璃加热，把金属丝密封在管道里，并穿过密封口，这4根电线就像露在雪堆外面的植物的茎。这个组装过程被称为“管座冲压”。

接下来，工人会小心翼翼地用手把一根玻璃棒固定到管座上探出的4根金属丝后面。玻璃棒垂直放置，然后再加热。随后再用一台手动操作的机器把10根金属丝插进因加热而变软的玻璃里。其中两根垂直伸出，另外8根水平放置。

这个装置看起来更像一个坏掉的玩具，而不是电子设备。就是一堆乱糟糟的金属丝，一共14根，从玻璃芯向各个方向伸出。不仅如此，为了让它变得坚硬，真空管的玻璃芯需要反复加热冷却。随后，工人还要进行几次化学冲洗，将玻璃和金属丝表面的油脂洗掉，因为即使最不起眼的杂质也可能造成设备失灵。最后，再由一名工人在玻璃芯和金属丝周围安装真空管的功能性部件，也就是放大电话信号的那些部分，包括阴极、栅极和阳极。贝尔实验室的科学家通过爱迪生式的反复试验方法，花费数年时间才研究出哪种材料效果最好。阳极是用镍片做成的空心扁平小盒；栅极是用不同直径的镍丝组成的网格；阳极是M形的外附微量元素的铂合金金属带。所有这些部件都要在1000摄氏度的炉子里高温提纯。

随后，真空管车间的工人会把这些部件焊接到从玻璃芯探出的参差不齐的电线上。现在这个装置看起来不再那么凌乱不堪，而是像个有用的设备。每个部分都整齐地连接在一起，而且接合得很紧凑。在这个时候，员工会将摆在他们面前的半成品——焊接起来连接到玻璃棒上的金属丝、金属片等——插进一个圆形玻璃灯泡，灯泡的大小及形状与传统的灯泡没什么区别。然后再把灯泡底部加热，形成封闭的空间。

真空管内部如果不是真空就没有效果，因此下一个步骤就是抽气。这是个复杂的过程，共4个步骤，需要不同的抽气泵，不过所有设备都是凯利的真空管车间自行设计的。抽气的目的是通过灯泡顶部的一个孔洞清除真空管内部的空气——正如凯利所解释的，让里面的气压降低到“大约一个大气压的百万分之一”。但之后还有几个步骤：比如说灯泡内部要再次加热到800摄氏度的高温以改善真空的状态，灯泡顶部的孔洞也需要密封。最后，工人需要将真空管底部穿出的4根金属丝连接到小小的圆柱形基座上，再把灯泡底部与基座连接起来。这一步完成后，人们就可以观赏101–D真空管的成品了，就像观赏一个美妙绝伦、装置复杂的大灯泡，内部是由金属片、金属杆、金属丝组成的错综复杂的微型建筑。

凯利把真空管称作“神奇的设备”，认为它们将开辟电子通信的

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