互动科普

虽然今天这一技术无处不在，但是磁性记录的开始却是缓慢的。它的基础科学原理是个谜，应用出现的很慢，商业与政治窒息了它的发展。

磁性存储了世界上的许多信息：计算机磁盘上的数据，录像与录音带上的娱乐节目，电话应答机上的信息与ATM和信用卡的涂层条上的记账信息。所有这些不同的介质将文字，数字，图象与声音以不可见的磁极模式保存下来。这种技术就是磁性记录，今年刚庆祝了它的百年纪念。

在最近几十年内，磁性存储器对社会有意义深远的影响。在本世纪的70年代，白宫椭圆形办公室的水门事件磁带提供了迫使理查德·尼克松总统辞职的确凿证据。今年，泄露了比尔·克林顿总统与前白宫实习生之间的不正当关系的录音磁带导致了又一个高级官员的丑闻。另一方面，计算机的磁性存储器许多年来一直在不声不响地记录着人，货物与资金的踪迹，而这些与丑闻投有什么关系。在这个信息时代里，它们起了电子知识仓库的作用，储存科学、医药、工业与财政数据。虽然如像电影、报纸、CD—ROM这样的其它媒介也被广泛使用，但是磁性记录有一个不同于大多数与之竞争的技术的很大的优点：它可以很容易地重新记录或抹去信息(如像秘书R0seMaryWoods与尼克松的磁带中声名狼藉的空隙所表明的)。

但是在100年前采用的磁性记录是一项冷了几十年的发明。一些基本的物理性质尚不清楚，适合的用途还没有完全准备好，商业与政治上的障碍影响了它的早期采用。但是，在后半世纪中，这种技术很快成为一种对现代社会非常宝贵的工具。

第一个磁性存储器

一些时间以来，人们已经知道某些材料可以记忆它们被磁化的方向。早在公元前200年，中国皇帝宫庭的术士就用磁石制成了罗盘仪。磁石是含铁量很高的岩石，它有很强的磁性。

但是直到19世纪科学家们开始发现电与磁的联系时磁铁才开始在如像电报、电话、发电机、变压器与电动机这样著名的发明中起一个关键性的作用，接着快到19世纪末时，才开始用磁性材料记录与复制人的声音。称为录音电话的这种装置是丹麦工程师Valdemar Pousen在1898年取得专利的。

Poulsen是哥本哈根电话公司的一个雇员，他认为人们需要一种装置来记录电话的通话。他在他的实验室里拉起一根钢琴弦，以此来向他的朋友证明他的发明的原理。Poulsen使电磁铁沿钢琴弦滑动，并开始对着连到磁铁上的电话送话口叫喊。该装置使他的话转化成电信号，电信号被馈人电磁铁，产生随他的声音的音量、音调与其它特性改变的磁场。于是使整个钢丝带上了变化的磁场的特征。

Poulsen到达钢丝的一端后，他又回到起点，用一个听筒代替送话口。该装置就按相反方向工作，首先检测出钢丝上的磁场将随时间变化的信息转化成一个电信号(通过电磁感应)，又将电流变成声音。Poulsen的朋友能够在话筒上听到发明家的微弱的声音。

Poulsen很快改进了他的发明—改变之一是将钢丝绕在圆筒上一—并且在各国申请专利。不过最初的反应一律都是否定的。在美国，一位专利审查人写道：录音电话机将会失败，因为它申请的专利范围与所有已知的关于磁的法则都是矛盾的。显然，关于磁的法则在那个时候不是全都已经知道，因为Poulsen的发明果真行得通。

在欧洲的一系列表演很快证明这种装置是令人满意的。在1900年的巴黎博览会上录音电话机取得了惊人的成功，它给许多观众留下了深刻印象，其中包括奥地利皇帝Franz Joseph，他留下今天还保持着的最古老的录音磁带上的一次通话。

当然，Poulsen不是记录与复制人的声音的第一个人。早在20多年前，詹士·爱迪生就取得了留声机的专利，这种留声机最初是用锡箔上的槽沟来记录声音，锡箔则卷在一个圆筒上。以后用蜡质的圆筒，然后是塑料圆盘。到Poulson明引起世界的注意时，留声机已经成了一种成熟的产品。

即使如此，录音电话似乎仍然有技术上的优势。在1900年出版的《科学美国人》上的一篇文章写道，录音电话产生的声音“是很清晰的，并且没有往往在留声机上可以听到的不愉快的沙沙声。”然而，过了半个世纪磁性录音才得到广泛应用。

缓慢的开始

是什么阻碍开发如此明显有希望的发明呢？历史学家们认为这是商业与技术因素两者造成的。开始是美国电话电报公司(AT＆T)抵制录音电话机。该公司估计，如果打电话的人意识到他们的交谈可能被记录下来，该公司失去的业务会多达三分之一。在1906年，《技术世界》杂志上登载了一篇文章，题目为钢丝卷轴作证，它以两个虚构的商人，Jones与Brown间的一场争论开始。两个人热烈地争论在以前的一次交谈中Brown已经说过或者投有说过什么。由于见解不一致，Jones把手伸进书桌，拿出一个钢丝卷轴，然后将其插进录音电话机，录音放出来了，使Brown沮丧的是，Jones是对的。

由于象这样的保密关系，在美国磁性录音最初用在录音机上，这种录音机是成立于1903年的美国录音电话机公司制造的。但是如像Ediphones与Dictaphones这样与之竞争的录音装置占有在时间上领先20年的有利条件：它们是比较便宜的，用起来比较方便，更为可靠。

遗憾的是，对录音电话机的改进受到对基本物理现象贫乏的了解的阻碍，而这种装置就是有赖于它的，从较早的使用电话的经验中对声音转化成电，然后转化成磁场已有较好的了解。但是那些磁场的变化过程能够储存如像钢丝这样的记录介质中的机制在那时多少是个秘密，另一个限制是重新放出的声音太小。

可是，美国录音电话机最大的问题，也许还不是技术上的。在售出的数量很小的录音电话机中，有几台被安装在新泽西州塔克顿与纽约州的塞尔维尔的其电波可越过大西洋的无线电台上。它们那时是由德国公司Telefunken和与德国的利益有牵连的一家美国公司分别操纵的。当时也知道德国海军为其潜水艇购买了录音电话机。

随着第一次世界大战的爆发，两个东海岸无线电台被怀疑将军事情报传送给大西洋中的德国潜水艇。一种看法是正在用录音电话机记录随后可被高速发送的秘密情报这些信号可以用潜水艇上的一都录音电话机记录，在那里可以正常速度重新放出传送过来的信号。当新泽西州的一个业余无线电收发报爱好者发现，他在晚上接收到的神秘的嗡嗡声，当它被以较低的速度发出时，可以逐渐形成一系列的莫尔斯电码时，就更加深了怀疑。

美国政府在1914年查封了塔克顿无线电台当一艘潜水艇在爱尔兰海岸附近的海面上击沉了英国邮轮Lusitania后，塞尔维亚的无线电台同样被没收了美国海军本身购买了14台录音电话机，但是这些装置没有被适当地使用。后来，备受管理不善与微不足道的销售（只销售了不到100台录音机)折磨的美国录音电话机公司的高级职员又被指控通敌。不出所料的是，这家倒运的公司很快就被破产案产业管理人所接管，20年来美国对磁性录音在上的开发就基本上消声匿迹了。

在欧洲一帆风顺

磁性录音在欧洲的遭遇好得多。到本世纪的20年代，电子放大器解决了音量低的问题，并且德国发明家Kurt Stille正在研究录音容量已得到改进的改进型录音电话机，当他兜售买卖的话达到高潮时，Stille(他的德文名字的意思令人啼笑皆非地是“无声”)常把手伸进衣服口袋，掏出一个长约20厘米（8英寸)的钢制圆筒。“在这个小管子上，”他宣称，“我可以记下整个交响音乐会！”

Sti1le技术的一个领有许可证者是英国的Ludwig Elather Picture公司，它开发一种称为Blattnerphone的磁性录音机，这个装置最初旨在用于有声电影制作，结果却在迅速发展的无线电事业中找到了它的适当位置。从1931年开始，英国广播公司(BBC)将Blatttnerphone用于在世界范围内转播无线电节目，尽快重放排练的节目并保存重要的演说与新闻大事。

B1attnerphone是一个庞大的机器一—约有1.5米(5英尺)高，1.5米宽，半米多深。它的质量约为900公斤(将近1吨)。记录介质是一条钢带，约3毫米(1英寸的8分之1)宽，它以大约每秒1米左右的速度经过录音头移动。半小时的录音需要大约1.5公里(大约1英里)长的带子。

但是Blattnerphone仍有它的优点。对录音唱片进行编辑需要再录音，但是用钢带录音技术人员可以相当容易地剪断与焊接钢带。遗憾的是，焊接的接头有时会啪的一下断裂，产生危险的四处乱飞的钢带，但是这些机器一般工作得比较好，并且近至1945年，Blattnerphone的不同型号仍在几个国家中运转。

回溯到1925年的德国，Stille及其同事制造与销售了一种装置，它是听录机与电话录音机的大杂烩。与AT＆T相反，几个欧洲的电话公司允许将磁性录音机连结到它们的线路上但是听录机在德国的市场是很有限的，这是因为在那里正处于困难的财政时期，它使速记员成为一种很便宜的劳动力。

Stile机的一种改进型是Lorenz公司在1933年销售的，就在那时前后，阿道夫·希特勒开始掌权，盖世太保购买了大量的这种产品来作审问与电话交谈的录音。Lorenz公司也开发了一种被德国广播公司采用的录音机，它与BBC和其它公司一起，使磁性录音的无线电节目在本世纪30年代的欧洲成为常见的在大西洋彼岸的美国，网络无线电继续局限在几乎只实况播送的广播节目上。

尽管它们在欧洲取得了成功，但是早期的磁性录音机有一个严重的缺陷：它们需要很重的长长的钢丝或钢带。科学家今天意识到，固体的钢用作录音介质是个相当拙劣的选择。从而，当奥地利化学家Fritz Pfleumer研制出了涂有粉末状磁性微粒的纸带时，在1927年迈出了技术发展的关键性的一步。实际上，这样一种发明是美国工程师Oberlin Smith在1888年的杂志上发表的一篇文章提出的可能性之一。在那个刊物上，Smith也提出了一种磁性录音机，但是他的想法从未实现过，而是留下让Poulsen成为生产这种装置的第一个人。

Pfleumer一直在开发一种通过将青铜的小颗粒分散在胶水中，蓝将这种混合物涂于纸的表面来制造用于卷烟端部的金色纸的技术。Pfleumer意识到他能够用类似的方法将钢微粒涂在纸条上。他在1928年建造了一台用这样涂层的磁带作为录音介质的磁性录音机。这种装置有一种使重量较轻的磁带通过新型的磁头的简化的机制，Pfleumer的机器如此充满希望，以致到了1938年，电力公司AEG购买了他所有的专利权。

AEG与化学公司I. G. Farben(今天的BASF)合作研究将其它磁性微粒用在各种类型的带子上。他们发现将一种型式的氧化铁涂在塑料带上可以得到最好的结果。这一研究导致磁带录音机的发明，这种磁带录音机首先在1935年柏林无线电博览会上公之于众。在下一年的9月这个装置用磁带在德国路德维希港举办的音乐会上为伦敦交响乐团的管弦乐队录了音，这个录音磁带保存至今。由于随后加上了交流偏置，它通过添加一个高频率的电信号在记录的信息上而改善了音质，磁带录音机很快超过了所有竞争者。这种装置被认为是现代磁带录音机的直接的祖先。

这样的海外的成功最后促使AT＆T开始研究磁性录音。虽然这一研究没有导致产生任何直接的商业产品，但是它确实使该公司生产出了在第二次世界大战中供美国军队使用的磁性录音机。其它美国公司加入了AT＆T，如像Brush开发公司(它有一个由Semi Beguns导的项目，Semi Begun是在1935年离开纳粹公司前与stille一起工作的工程师)；Armour研究基金会(它的研究工作由工程师Marvin Camras领导)；以及领有Armour的许可证的通用电气公司。这些公司在一起为美国军队制造了成千上万部磁性钢丝录音机，用来在飞机、军舰上以及在战场保存无线电台日志与贮存信息。

但是监测纳粹广播的英美专家们察觉德国已经有了一种优良的装置。它就是盟国在战争的最后几个月横扫欧洲时发现的磁带录音机。当美国军队闯入卢森堡电台的播音室时，他们据说发现了正在从一个1974年先进型式的Pfleumer的涂层磁带上播放希特勒的最后的高谈阔论的磁带录音机。美国技术服务人员拆卸了几台没收的装置将其运回美国，在那里它们在促进战后人们对磁性录音产生兴趣起了重要作用。

这些技术服务人员中的一个是Jack Mulfin，他在1947年向低声哼唱伤感歌曲的歌手Bing Crosbv演示了一台磁带录音机。这个流行歌手一直在表演由美国全国广播公司(NBC)实况播送的无线电节目，但是他不喜欢实况广播的约束。因为NBC那时对录下的节目实行限制，所以他加入了政策比较宽松的美国广播公司(ABC)。但是需要在转速为每分钟33转的录音磁盘上录音与重录的原有技术的质量时常是很低的。Grosby听过磁带录音机后，他被说服了。他的演出成了在美国由录音磁带播送的第一个重要的节目。

美国迎头赶上

几个月来，Mullin使用的都是他从德国运回来的那部机器与磁带。到了1948年，Ampex公司生产了一种改进型的磁带录音机，并且其它制造商也很快推出了竞争性的产品。同时如像3M这样的一些公司生产了更好的磁带。在几年之内磁带已经取代钢丝作为主要的磁性录音的介质，用磁带录音的无线电节目在美国成了司空见惯的事情。容易编辑磁带有利于革新，包括拼接一首歌的两次或三次录音以达到满意的结果，添加录制的观众的笑声与删去短的不合乎需要的材料，如像Crosby唱歌后无意的咳嗽，在Chesterfield香烟的商业广告节目中“如果你喜欢吸烟”这样的东西。

Camras与其他人也促进了电影的声道的磁性记录。自从有声电影诞生以来，电影声道就使用了一种将声音转化为可以记录在影片上的不同强度的光信号的光学系统。因为磁性记录大大简化了对话、音乐与声音效果的编辑与混录，这种技术很快受到了欢迎到了1951年，好莱坞生产的大多数影片的原始录音都是用磁性方法进行的，即使提交给电影院的实际的声道仍然主要是光学声道。

另一个在战后年代中很快利用磁性录音的娱乐手段是电视，到了1949年它已经比好莱坞用了更多的胶片。刚冒出地平线的是一种有希望成为用于电视的理想的有关技术：磁性录象。但是工程师们首先必须克服一个主要的障碍，录音需要复制频率高达20000赫的信号——人的耳朵可以察觉的最上限。另一方面，视频信号必须携带与输出多得多的数据。为了产生连续运动的幻觉，美国电视机每秒显示30幅完全的图象（在欧洲的许多国家与其它许多地方电视机显示的图象数目是25)，每幅图象由几百条水平的线组成，而每条线含有几百个小点。

视频工程师们不是试图加快磁带，而是聪明地将录象／放象磁头安装在转轮上以增加磁头与移动的磁带间的相对运动。Ampex利用这一机制在1956年引入了第一个商品录像机。今天，录象电视广播这样司空见惯，以致少数没有被录制的节目都时常以它们是实况播出而自豪。

第二次世界大战对磁性记录的影响远远超过娱乐范围之外。美国的战争努力也加速了电子数字式计算机的开发。第一个这样的机器一麻省理工学院在本世纪40年代与50年代开发的旋风I(Whirlwind)一—有一个磁心存储器，即两维阵列的超小型环形铁氧体磁铁。它们能够被顺时针磁化或反时针磁化，分别表示二进制中的0或1。磁性计算机存储器的其它形式包括磁带(美国的第一个商用计算机UN1，VAC1依靠磁带作为它的辅助存储器)，磁鼓(在它们的周长方向上有磁道的涂层圆筒)与磁盘(有硬盘与软盘两种)。

在70年代集成电路取代了磁心存储器但是硬磁盘仍然是计算机内数据存储的主要形式。新近计算机行业在增加磁盘上的存储密度方面有了突飞猛进氧化铁微粒的表层已让位于富钴合金的薄膜，这种薄膜的磁性比氧化物更强。此外，读头技术正在从电磁感应向磁阻感应发展，其中磁盘内变化的磁场使位于磁盘上方的读头的电阻发生变化，从而被检测出来[见《科学》1988年第2期的Mark H. Kryder所著的“高级计算的存储技术”。]。因此，尽管来自如像CDROM这样的以激光作基础的光学系统的竞争不断增加，各种形式的磁性记录包括称为磁一光的混合方式)仍然是存储电子信息的主要方法。

从50年代起，公众通过消费产品的连续的迅速进展，开始越来越注意到磁性记录。在1963年，菲利浦公司引入了盒式录音磁带，在20年内这种产品的销售额超过了唱片录音机的销售额。在70年代家用盒式磁带录像机成为可以买得到的：许多电影通过录像带挣的钱比它们在电影院挣的钱多。在80年代引进的摄像机(camcorders)的销售额以及在信用卡和ATM卡和旅店钥匙与雇员身份证和通行证上磁编码数据的使用也显著增加。今天，许多家庭都有电话应答机——正是这种应用在一个世纪前激发了Poulsen的发明。

用磁带录音或不用磁带录音

但是磁性记录——具有容易地与秘密地存储人的语言和动作的能力——提出了一些伦理上的问胚，磁性微粒的组合记忆好歹比人类大脑的电化学记忆更容易客观与可靠。

磁性记录的论理学必须正确处理录查真象与保护隐私权之间的关系。虽然某些人可以对一些或所有参与者不知道他们正在被录音或者录象这样做法的伦理学提出疑问，但是Rodney King殴打事件的录像加深了人们对美国警察横蛮残忍的了解。在不大著名的案件中，监视摄像机曾经有助于揭露医院中的弊病。银行中的录像监视设备与法院批准的电话窃听常常把许多罪犯送交法院审判，飞机座舱中的黑匣子记录仪有助于澄清飞机坠毁的原因。

总的说来，Poulsen在1898年的发明带来的好处确实多于坏处。磁性材料存储数据、情景与声音的能力实际上成了现代社会的非常宝贵的技术。一个世纪以前，Poulsen几乎不能够想像他的初出茅庐的装置的影响深远的后果。今天，人们也许都需要一都磁性录音机来存储它们。