文学城里的非文学博客
医学史为主，健康科普为辅，偶尔发些议论
1941年，二战硝烟弥漫，美国陆军还行，海军建设却很是落后，曾经出过发射15枚鱼雷都打不沉日本一艘油船的糗事。美国人听到东方大师说“高手在民间”，就跟大师学习，向美国百姓发出呼吁，请大家为提高海军军事技术贡献力量。其中一个课题就是如何能让鱼雷转弯。
鱼雷转弯有啥好处？
您要是看过电影《新龙门客栈》，可能就比较容易理解这个鱼雷转弯的战略意义。《新龙门客栈》里面有位大内高手，射出的箭能够转弯，绕过墙角追杀逃犯，杀伤力威不可当。而1941年美国的鱼雷却只会走直线，跟老苦这样的土鳖射出的箭是同一个级别的技术含量。军方含泪冥想，说如果能用无线信号控制鱼雷转弯，那就是指哪打哪，威力直逼东厂锦衣卫。
说起来让鱼雷转弯比让箭转弯要容易得多。以当时的机械和无线电技术，给鱼雷装个舵，然后用无线电控制鱼雷转弯，这本身其实不难做到。真正的难点是怎么防止敌方干扰。
什么叫干扰？我们先看看无线电干扰是怎么回事。
现在的电子传媒是电视一统天下了。80年代以前广播还是主导媒体。那时候广播的干扰和抗干扰是个重要研究课题。广播这东西是要走一个固定频率来播放的。每个广播节目都必须固定在一个频率上播放。比如10千赫是中央台，20千赫是西藏 台。各自有专用频道。收听广播节目是用半导体收 音机。打开收音机，拧一个叫做“调谐”的小旋钮，拧到不同的“频率”上，就能听到不同电台的广播。因为这种节目必须走专用频道的特点，就有了无线电干扰这种技术。比如要是有个电台是用95千赫这 个频率来播放节目，然后您特别不喜欢这个节目。赶巧您手里有个电台发射站，那您就可以用您的电台干扰那个节目。怎么干扰？您就用95千赫这个频率播放大音量的信号，不是新闻不是歌曲，就是播放持续不断的奇怪杂音。不为别的，就是要用这种杂音把对方节目内容跟淹没了。他把他的收音机调到95千赫想收听敌台，听到的却只是您发送的刺耳杂音。这样他的 节目就成功的被破坏了。这就叫做无线电干扰技术。毛爷时代，干扰境外电台广播是我朝广播电台的一个重要工作内容。
明白了无线电干扰的道理，您就知道当年美军为什么觉得无线电控制鱼雷不好办了。
因为敌人也懂电子，所以人家能用这种电子干扰技术干扰你。不拘你用什么频道去控制鱼雷，95千赫也好59兆赫也好，对方只要一个简单的信号监测设备就能立刻测出你的控制信号是什么频道，然后人家就可以跟毛爷的喉舌电台学，用同样的频道播放大功率噪音。他的大嗓门杂音跟你的控制信号走的是同一个频道，结果控制信号全被掩盖了，鱼雷根本无法接收。
这个问题很不好解决。当时各路军用民用电子专家奋力研究数月，苦无良策。直到1942年8月，才有人提出了一个解决方案。该方案经专利局鉴定，证实确实是解决这个问题的有效方案，于是被授予了专利。
发明控制技术并且得到专利，这本来算不得什么新鲜事，值不得写一篇文章的。但是这回这个专利有点新鲜，因为做出这个发明的人，不是教授，不是工程师，而是一个电影演员，还是个女演员。
这个演员名叫海蒂-拉玛（Hedy Lamarr），奥地利人。要是单看长相您大概不会认为这人能有发明电子控制专利的本事，因为她长得太漂亮。参见照片。
这人有多漂亮呢？当时她的演艺圈的同僚们有两种评价。一个是说她是全欧洲最漂亮的女人。另一个是说她是全地球最漂亮的女人。我不知道哪个说法更准确。要不您自己挑一个吧。
海蒂脸蛋儿漂亮，可惜演技不是特别出色。她在演艺圈打拼了二十八年，一直没能拍出啥留名的作品。不过在当时她的知名度还是很高的，除了因为脸蛋是全欧洲抑或是全地球最漂亮之外，她出道第一部片里就正面全裸，还很生动的给高潮表情来了一段大特写。这个创举震翻了不少乡亲们。要知道那时候是1933年，即便是在腐朽没落的资本主义世界，风气也还是相当保守的。
海蒂一生六次结婚。不过咱这不是写传记所以咱不去列举她的六位夫君。但是她的第一任丈夫曼德尔却必须说一下。因为此人对海蒂后来的那个专利发明有至关重要的作用。
曼德尔是个军火商，家里每天来的客人不是买家就是业务伙伴，所以谈话离不开武器。海蒂演技平平对她的脸蛋是一种辜负。但是海蒂除了脸蛋漂亮还有一个天赋，就是对机械和数学有一种天生的感受力，而且海蒂很明智的一直在努力利用这个天赋。所以虽然她16岁就辍学进入演艺界当场记，没受过任何正式工程学训练，却在听曼德尔跟别人谈论军火细节的时候吸收了大量军械知识。知道这个，她后来的灵光乍现就不是这么神秘了。
曼德尔是个成功商人，但是不喜欢海蒂拍电影。他花大价钱把海蒂拍的那部裸体片的胶片尽力从市面清除，然后不让海蒂继续拍戏。海蒂作为演技一般但是大脑好使的女子，不愿意受这种约束，于是几年之后设计逃亡。一个版本的故事是说她去参加一次晚宴的时候，成功编造出一套理由，让曼德尔同意她把所有贵重首饰全套披挂上阵，丁零当啷金光闪耀的去吃饭，饭没吃完她找个机会消失在夜幕中。先是逃到巴黎再到伦敦，后来在朋友引荐下跑到电影帝国的巅峰之都好莱坞，从此定居美国。
美军向民间高手发出诉求之后，海蒂虽然祖籍奥地利，但如同所有追寻美国梦的人一样，对美国有发自内心的热爱。凭着自己在曼德尔时期学来的军械知识，她开始琢磨怎么能让鱼雷转弯这种锦衣卫秘技级别的尖端技术。
起先她跟那些军方的和民间的工程师一样，试图用物理学和电气学的各种定律（以她在第一任丈夫家里学到的知识所能及）来想办法，于是也就跟那些工程师一样找不着办法。
作为演艺圈人，海蒂时不常参加聚会结交朋友。在一个宴会上，有个叫安塞尔的人引起了海蒂的注意。这人虽然本行是音乐家，但是兴趣十分广泛，涉猎诸多杂学，比如女性内分泌学。他以这方面的心得出过几本书，教导男人如何用腺体激素对外形的影响来科学的判断一个女孩是不是容易上手。这种用高科技术语包装的奇门异术总是能有广大听众的。海蒂作为形象胜于演技的演员，自然知道保持自己的形体优势十分要紧。聪明的海蒂听说安塞尔对女性内分泌有研究，就立刻联想到，说不定他对于如何提升女性胸部尺寸也有研究。于是海蒂虚心请教。安塞尔以民间科学家的爽快立刻给出了建议，说可以考虑服用性激素腺体的提取物。谈话进行得很愉快，而且席间海蒂意外发现安塞尔跟自己住在同一条街，属于邻居。这是件好事。以后可以多学习内分泌美容技术。于是第二天海蒂就到安塞尔家拜访，两人继续畅谈。接下来有点让人惊奇的是，话题不知怎么的就从内分泌转向了鱼雷控制，而且是海蒂而不是安塞尔改变的话题。推想起来，有可能是因为闲聊之中安塞尔透露了自己的另一个研究领域，就是用电子技术控制好几台钢琴同步演奏。海蒂连日苦思那个无数专家强攻不破的鱼雷问题，听到安塞尔说到同步控制技术，脑子里忽然就隐隐有一团模糊亮光在某个角落闪烁。海蒂一时不能捕捉住这团亮光，就让安塞尔详细介绍他的钢琴同步控制是怎么做到的。
等到听明白了安塞尔的钢琴控制原理，海蒂一拍大腿说“有主意了！咱可以用很多个频道同时发送信号！”
为什么安塞尔的钢琴控制技术能让海蒂茅塞顿开，要说清楚，差不多可以写一本书。咱尽量简短的说明一下吧。
我们先看一个叫做钢琴卷轴的东西。这东西是这个模样的：
这东西干嘛用的？
播放音乐用的。
咱现在要听音乐，在家可以用电脑，在路上可以用手机或是MP3播放器。只要有MP3文件就可以播放。
早几年没有电脑手机的时候，听音乐用收音机和磁带机。
再早几年，用的是电唱机，胶木唱片那种。民国时候叫做留声机。30年代的海报里，要表现一个家庭生活奢华，就是在他家的客厅里画一个留声机。
那留声机之前呢？有什么东西可以播放音乐吗？
有。就是自动钢琴。
我们习惯看到的钢琴演奏是一个西装革履的钢琴家坐到钢琴前面，全身颤抖手指头飞舞，钢琴在他的指头敲击下就开始发出悦耳鸣响。
留声机出现之前，欧洲有一种钢琴，不需要人去敲。这种钢琴是可以自己弹奏的。
钢琴怎么可能自己演奏？
其实不是真的“自己演奏”，而是靠一套设计好的控制信号来驱动钢琴键锤敲击琴弦发音。而这些控制信号就是写在这个钢琴卷轴上，就是卷轴上面的那些小洞。只要把卷轴插进钢琴里面的一个机关里，机关转动，当那些洞孔对准了机关里面的感受器的时候，就会推动一个杠杆，让对应的琴键敲击琴弦，于是钢琴就发音了。下面这个图是这种控制装置的原理图。您看这图就知道这机制有一定的复杂度，不是几句话能说明白其中原理的，所以细节咱就不说了。知道个意思就行。
这个钢琴卷轴技术不是安塞尔发明的。这个技术早在19世纪中叶就已经在欧洲广泛使用。但是那时一个卷轴只能控制一台钢琴。安塞尔的独特之处是，他发明了一套装置，能让一个卷轴同时控制十几台钢琴，让这十几台钢琴同步发音。让海蒂得到启发的，严格来说不是安塞尔的多管道同步技术，而是钢琴卷轴本身的工作原理。海蒂是在听安塞尔讲解这个卷轴控制原理的时候冒出那个思想火花的。
海蒂一边听安塞尔讲解钢琴卷轴的原理，一边拿着一卷钢琴卷轴在手里把玩。玩着玩着，她注意到了一个有趣之处。
这种钢琴卷轴，不是一根窄窄的纸带，而是很宽，足足有88列洞孔，每一列洞孔对应一个琴键，就像下面这个图示意的这样：左边是琴键，为了节省纸面空间咱把它立起来摆放。右边是展开了的钢琴卷轴。卷轴上的每一行洞孔都对应着一个琴键。有些行是空白的，说明它对应的那个琴键在整个曲子里一直闲着不发音。有黑点的地方就说明到了那个点上，它对应的琴键就会发出“当”的一声。有些黑点连成了一条黑线，那是因为这段时间里它对应的琴键要连续敲击。
如果这个卷轴很窄，只有一列洞孔，那么它只能控制一个琴键，比如C键，那么这样的卷轴就只能让钢琴永远只发出一个C音。这是成不了音乐的。
但是因为卷轴上总共有88列这种洞孔，每一列对应一个琴键，每一列的洞口处于不同的位置，分别在不同的时间激发它所对应的那个琴键来发音。钢琴就弹奏出一段完整的音乐了。比如“两只老虎”这个曲子的第一句，用简谱表示是 | 1 2 3 1 |，就是说第一拍是 1 （“多”），第二拍是 2 （“来”），第三拍是 3 （“米”），第四拍又是 1。 总共需要 1，2，3 （C, D, E ）三个键参与，在四拍里完成。
要用卷轴来控制钢琴发出这四个音，应该怎么控制？我们看下面这个图。
图的左边是钢琴键的示意图，C键代表 “1” （“多”）。
图的右边是一截简化了的钢琴卷轴纸带（只画出6道，实际有88道）的开始一段。纸带下面有时间刻度。
纸带最下面一列，有两个圆洞的那列，对应的是C键（“1”音）。这一列的第一秒和第四秒有洞孔，所以纸带走动起来的时候，会在第一拍和第四拍控制C键发音，用简谱表示就是：
| 1 0 0 1 |
第二列是在第二秒的位置有洞孔，所以它控制D键在第二拍发出 ”2“ 音，用简谱表示：
| 0 2 0 0 |
卷轴的第三列在第三秒有洞孔，您现在可以自己猜到了，它控制E键在第三拍发出 ”3“ 音，就是：
| 0 0 3 0 |
第四秒的时候D键和E键不发音，而是C键又发出一个 ”1“，就是上面说的第一行的第二个洞孔控制的发音。
四秒钟走过去，这三列纸带洞孔通力合作，控制着钢琴发出 | 1 2 3 1| 这样一个小节的乐句。
海蒂从这种卷轴的工作原理里，看到了这么一个特性：卷轴要产生的音乐，本来是一首完整的曲子，但是这个设计卷轴洞孔分布的人，要把这曲子分解成88个“分曲”，每个“分曲”只负责一个音，比如第一行分曲只负责“1”。啥时候有“1”音它就控制钢琴敲一下C琴键。其他时候就歇着。第二行分曲只负责“2”音，轮到它发音的时候它就指挥D琴键“当”一下，其他时候歇着。以此类推。88洞孔分别控制88个琴键。这些貌似各自行动的琴键，因为卷轴洞孔位置的精确设计，最后合并产生的综合效果就是那个完整的乐曲。
弄明白了这个原理，海蒂脑子一激灵，冒出一个绝妙想法：我们可以用类似钢琴卷轴的原理，把控制鱼雷的无线电信号拆散开来，用很多个频道来分别发送这些拆散了的信号“碎片”。
我们用下面这个图来解释一下这个构思。
图上方的一条绿框表示的是原始的控制信号（简明起见，我们假设当时是用类似莫尔斯电码那样的信号来控制鱼雷），下方的五条绿框则是示意把这组信号拆分成五个片段，分别用五个不同的频道来发射。每个绿色长条表示一个频道，每个频道只传送一到两个信号碎片。
鱼雷上面的接收器同时接受这五个频道的信号。虽然各个频道传过来的都只是整个信号里的一部分碎片，但是只要把五组碎片重新组装起来，就可以知道原始信号是啥样的了。
鱼雷怎么知道要按什么顺序来重新组装？
简单。就用钢琴卷轴的原理。设计好一个卷轴的洞孔序列之后，用这个序列来控制原始信号的拆分，然后鱼雷里面的判读装置也安装一个同样的卷轴，鱼雷收到那些拆散的信号之后，因为它手里有这个卷轴，事情就很简单了，就按照卷轴洞孔指定的拆分序列，做一个逆向操作给组装回去就可以了。只要发射一方和接受一方都有一份同样的卷轴，这个拆分的信号就保证能还原。
对于接受的鱼雷来说，这种重新组装毫不费力。但是对于试图监测拦截我方控制信号的敌军来说，想要干扰我方的控制信号就很难了。因为现在没有哪一个频道会出现那种连续不断的控制信号。这种连续信号特征明显，很容易被发现是控制信号。拆分之后的信号，每个频道只有稀稀拉拉的一点信号残片，所以监听的人几乎不可能判断出哪个频道是在传送控制信号。这就无法实施干扰了。何况，海蒂和安塞尔发明的那个信号拆分装置，可不是像上图那样只拆分成5个不同频道。他们是按照钢琴卷轴的原始做法，一家伙给拆解成了88个不同的频道。敌方就算真能监测出是哪88个频道，要是想同时干扰这88个不同的频道，那基本上就是把所有能用的电子通讯频道都给干扰了，那他们自己也别想进行正常的电子通讯了。这个是不现实的。
这种把本来是在一个频道传送的信号拆解成一组碎片，分别用不同频道来分散发送的办法，有点像儿童们玩的跳格子游戏，目的是前方终点线，但中间走的路却是要在各个通道之间跳来跳去。所以海蒂想出来的这种把原始信号拆分开来，以多个频道分散发送的技术，后来就叫做“跳频”技术，就是在多个传输频道里跳来跳去让敌人无法追踪的意思。
这个主意确实精彩，几乎像是个天外飞来的奇思妙想。海蒂和安塞尔把这个构想送到专利局之后，专利局的人立刻看到了其中的技术潜力。不过海蒂和安塞尔都不是科班工程师，这个设计在概念上很不错，但他们捣鼓出来的具体实现方法就比较粗糙。专利局的人很热心，给他们推荐了一位大学里的电子学教授，指导他们如何具体落实这种设计。最后他们的设计真的在1942年8月11日拿到了专利，美国专利号 2,292,387 。
海蒂很兴奋，立即向美国海军提交了自己的专利。不过，“由于种种原因”，海军并没有采用她和安塞尔发明的这个技术。
一般传记文章提到海军的拒绝行为的时候，都微微带有责备海军有眼无珠的口气。其实这事恐怕不能说海军上层都是白痴，白白浪费这么精妙的技术。客观的说，用卷轴来控制尖端武器设备，并不是很可靠的办法。鱼雷发射之后的控制时间是以秒计算的。如果鱼雷还需要不断转动卷轴来破译收到的信号碎片，恐怕速度有点跟不上。海军真正用到跳频技术是到了60年代，那时候电子技术进一步发展，信号拆分和重组的控制不再需要依靠转动的卷轴，而是可以用电路板的信号控制来完成，这就保证了速度和精确度。不过那时候海蒂的专利已经过期失效。而且因为军方当时没有采用这个技术，这项专利就被尘封遗忘了。60年代美国军方使用的跳频技术，实际上是后人“重新发明”的类似技术。
虽然专利没被海军采用，海蒂还是对自己这个发明感到很自豪。她向美国国家技术发明委员会提出申请，希望成为会员。不过委员会权衡了海蒂的实力分配比例之后，认为海蒂作为地球第一美人的声望比她作为跳频专利拥有人的声望要高，同时也注意到美女演员对于老百姓的号召力远远高于电子技术发明人的号召力，因此委员会对海蒂提出建议，认为如果海蒂利用她的明星身份为国家推销战争债券，应该可以为打击希特勒做出更大的贡献。海蒂认为委员会的同志们说的确实也有道理，于是接受建议，返回好莱坞，开始巡回推销战争债卷。她使用的促销技术之一是，每购买五万美元的债券就可以得到一个海蒂本人发送一个带响的飞吻。此促销技术成绩斐然，海蒂顺利推销出七百万美元的债券，海蒂容颜之靓丽，魅力之汹涌，看来是无可置疑的。而国家技术发明委员会的建议，也应该说是慧眼识珠料事精准。
记述海蒂这项发明的文章，有不少是展现了稍微有点过度的爱意，把海蒂列为现代手机通讯技术之母。其实这个提法有点文艺了。跳频技术确实在现代手机通讯中很重要，比如CDMA技术就用到跟跳频类似的扩频技术。但CDMA毕竟跟调频还是不同的技术，何况CDMA的研发并没有倚赖海蒂的思路，而是在不知道海蒂专利的情况下独立研发出来，直到要申请专利的时候查询既往资料，才发现海蒂的这个专利。不过这时候年代久远，海蒂的专利已经过期。另外，海蒂也不是最早提出跳频构想的人。跳频技术的概念，最早在1908年就有人（Jonathan Zenneck）提出过，这比海蒂的设计要早34年。第一次世界大战期间德军曾小范围使用过跳频技术来防止英军窃听。民间方面，1930年荷兰的 Willem Broertjes 得到过一项跳频的专利，专利号1,869,659。
尽管如此，海蒂的这个发明确实还是值得击节赞叹。首先，这个技术确实是现代电子通讯里一个极为重要的技术，跳频技术不仅仅是可以防干扰防窃听，还有其他诸多优势，比如减少传输衰落，提升传输频道利用率和通讯质量等等。其次，不管技术本身的实用价值是不是这么伟大，这个打破常规的革命性思维方式本身就有足够的含金量。人类文明发展过程中一些重要的转折点，有时候就是因为这种灵机一动的智力火花给激发的。虽然海蒂不是这项技术的唯一发明者，可是别忘了海蒂可不是科班出身的工程师。就凭在丈夫的客厅里旁听一些专业讨论学到的知识，加上一个音乐家的钢琴控制技术的启发，她能以一个中学教育背景，基本独立构思出这么奇妙的电子设计，这样的创意，不服不行。
因为跳频技术广泛投入使用的时候海蒂的专利早已过期，海蒂没能像一些专利发明人那样，发明一个专利之后下半辈子就坐在家里数钱了。海蒂从来没有直接从她的专利里获得什么经济利益。倒是1997年，海蒂的专利已经过期三十多年之后，国际电子前哨基金会（Electronic Frontier Foundation）给海蒂颁发了一个特殊奖项，感谢她当年做出的这项发明。1998年，加拿大一个叫 Wi-LAN 的公司向海蒂购买了这项专利49%的专利权，购买金额未对外界透露。因为这个专利其实已经过期，Wi-LAN 的这个购买应该说更多的是为了对海蒂表示敬意吧。
海蒂晚年一直住在美国弗罗里达的一个公寓里，靠演员养老金度日。2000年，海蒂86岁的时候去世。按照她的遗嘱，她儿子把她的骨灰带回她的祖国奥地利，撒在了维也纳的森林里。
