5、AT&T被拆分

美国有个反垄断法案，是1890年由参议院谢尔曼提出的，所以又叫谢尔曼法，后来又有了许多补充。当时，美国的钢铁公司和石油公司形成了很多托拉斯，他们操纵价格，危害消费者的利益。1911年，洛克菲勒石油公司被肢解成34个小公司，重新形成竞争。

在电信领域，美国也形成了一家电话公司独大的结果，那就是美国电报电话公司。他们以长途电话服务为主，外加它的一群子公司，为各地提供本地电话服务。为了和众多的其它本地电话商进行竞争，美国电报电话公司提高了长途电话的费用，并补贴本地电话子公司，这样形成了非常稳定的垄断，结果就是消费者需要付出昂贵的长途电话费用。

在微波通讯技术成熟以后，只被某些大公司采用建立了内部通讯网络，却并没有商业化为大众提供服务。当时美国有个叫约翰•高肯的人，他首先在芝加哥和密苏里州的圣路易斯之间建立了微波链路，为长途卡车司机提供无线长途通讯服务。他办了公司，就叫微波通讯集团，一方面准备开拓计算机数据通讯市场，一方面则向美国通讯委员会提交了申请，请求可以参与通讯服务业。约翰找到了一个投资家比尔•麦高文，两人一拍即合。比尔更是技高一筹，他提出了要建立全国性的微波通讯网络，来取代美国电报电话公司的古老的同轴电缆。他认为，除了寻找投资之外，最大的任务就是取得政府的支持来和美国电报电话公司竞争。后者当然不想看到一个竞争者出现，就极力劝说联邦通讯委员会，试图使之相信这些“业余的”爱好者不应该把他们的制造设备接入电话网络中。不过，经过多次听证会之后，联邦委员会通过了许可，准许微波通讯集团进入电话服务业。

不过，麦高文他们还面临一个重要问题，那就是，他们建成了长途微波通讯网，但是如何让用户们来到他们的通讯站呢？一个非常好的办法就是让用户们通过贝尔电话公司的本地服务接入微波通讯站，然后在目的地，再通过本地的贝尔电话网找到接电话的人。微波通讯网就是这样提供了比美国电报电话公司更便宜的服务，造成了强大的竞争压力。贝尔公司于是取消了对微波通讯集团的接入服务。麦高文早有准备，他雇用了大量的律师，向法院控告贝尔公司滥用垄断权利，向联邦通讯委员会控告贝尔公司不提供服务。联邦通讯委员会首先强令贝尔公司群必须向微波通讯集团提供接入服务，但是贝尔公司及母公司美国电报电话公司不服，向法院控告联邦通讯委员会，后来被驳回，只好向竞争对手开方了市场。1980年，芝加哥法院命令美国电报电话公司向微波通讯集团赔偿18亿美元的损失。

经过麦高文的充分活动，美国的政府和众多议员意识到，美国电报电话公司进行着不道德的垄断行为，打压对手，进而，他们通过了肢解美国电报电话公司的法案。之后，美国的长途电话业务因为出现了竞争而实现了降价，而且运营商使用了更先进更便宜的技术，降低了成本，为国家节省了投入。美国成为了通讯技术飞速发展的国家。在21世纪的今天，国际长途电话如果用IP电话卡，费用只需要每分钟几美分。这一切都源自反垄断法案，来自美国电报电话公司的拆分，来自微波通讯集团的不懈努力。

6、激光光纤通讯

后来人们把目光投向了频率非常高的一种电磁波，那就是“光”。19世纪，英国科学家麦克斯韦证明了电磁波的速度和光速一样，都是每秒钟30万公里，他设想光很可能就是一种电磁波。他的设想后来得到了证实，光是一种频率高达1014赫兹的电磁波，可见光的频段就有这么多，另外还有不可见光。任何可以让光通过的媒质都可以让这些频段的电磁信号通过，也就可以允许人们使用这么多带宽。

光通讯需要光源，和同轴电缆相似的光缆，还有接收端要有把光转换成电的设备。最初，医学上使用了一种光导纤维，可以把光导入病人的肠胃，并把反射光导出。这样，医生就可以看到病人胃部的情况。不过，这种光纤的损耗特别大，没有几米远，光信号就几乎没有了。就在人们失去信心的时候，1966年，英国华人科学家高锟提出，这种损耗其实是杂质造成的，只要努力提纯，玻璃可以几乎无损地让光通过。美国纽约州的高宁玻璃公司原来是制造玻璃器皿的公司，后来又拓展到生产任何和玻璃有关的电子元件，比如真空管，进入了电子产业。当通讯光纤的需求出现以后，公司利用强大的化工、材料方面的研发能力进行了实验，终于在1970年把玻璃的损耗降低到了20dB/公里，就是每公里损失99%。虽然损耗貌似很大，但是这个成绩已经使得光纤的带宽在同样距离上超过了同轴电缆，让人们重新看到了希望。

作为光源的激光器，则在光纤诞生之前就出现了。不过，真正实用的半导体激光器也是在1970年诞生的。激光的原理最初是爱因斯坦提出来的，是为了解释普朗克的黑体辐射公式。普朗克的公式里有一些物理学的常数，但是该公式很难让人理解那些常数出现的意义。爱因斯坦提出，任何物体发射光，或者电磁波，都有能量的变化参与在过程中。当物体的原子，或者分子在不稳定的高能级时，会有一定的可能跃迁到低能级，同时辐射出光，这个过程叫自发辐射。而如果在高能级时，有一个光子从原子旁边经过，则可能激发该原子的跃迁，这叫受激辐射。激发该辐射的光子的能量如果和原子两个能级之差很接近，则受激辐射的可能性就很大。当然，低能级的原子也可能把同样的光子吸收，这叫受激吸收。普朗克公式里的那些物理常数正是自发辐射系数和受激辐射系数。

爱因斯坦指出，如果高能台的原子数量能够超过低能级的原子数量，则这些原子一起受激辐射，就可以发出频率几乎一样的光。这样的光是一种非常纯的单色光，会有很多用途。1960年，科学家梅曼在美国迈阿密制成了轰动世界的红宝石激光器，拔得头筹，不过该光脉冲只持续了三亿分之一秒的时间。贝尔实验室也不甘落后，伊朗人贾万在同年制成了氦氖激光器，可以连续发光。通用电器公司，IBM和麻省理工大学林肯实验室的研究小组，在1962年研制出半导体砷化镓（GaAs）激光发生器，后来贝尔实验室的科学家改进了这种设计，在半导体中添加了铝，在1970年做出了更好的半导体激光器。

为什么要用激光来通讯呢？那时因为激光的单色性好，而普通的光频谱很宽。不同波长的光在玻璃中的折射率不同，这叫色散，牛顿曾研究过这个问题。他把白光导入三棱镜，可以看到不同颜色的光的折射角差别很大。如果用普通光做通讯光源的话，等光到达几百米远后，前一个信号的光比较慢的部分就会和后一个信号光的比较快的部分重叠，这样就分辨不出信号了。激光器的输出光频谱很窄，走几百公里后才会出现这种问题，所以激光器是最好的通讯光源。

那么，为什么光纤可以把光限制在一个范围里，而不是让光发散得到处都是呢？那是因为一个很简单的全反射原理。当光纤玻璃中的光遇到芯层玻璃和包层玻璃界面的时候，只要角度足够大，就可以全部反射回到芯层玻璃内部，没有泄露。不过，这引发了一个重大问题，那就是在界面的光如果反射角不同的话，它们的光程就不一样，仍然会出现色散的问题。科学家们通过研究发现，其实光要满足麦克斯韦方程，那么在包层和芯层的入射角一定是离散分布的，并不是任意的，每个入射角对应于一种光信号的纵向速度。如果芯层玻璃的直径小于某个尺度，比如10微米，那么某个范围的光进入光纤后，在芯层和包层的界面处就只存在一个入射角度，或者说，这样的光纤中只能存在光的一种模式，就只有一种纵向速度。这样的光纤叫单模光纤，可以最大程度避免光信号在时域上的重叠。

上个世纪整个70年代，在美国的高宁公司，美国电报电话公司和众多其它公司努力下，光纤的损耗被降低到了低于1dB/公里，半导体激光器的寿命提高到了几百万小时，光纤通讯的障碍被扫除。美国电报电话公司开始研制跨大西洋的光纤，终于在1988年铺设完毕。经历了100多年的时间，人类跨洲即时通讯的速率从每分钟一个字加速到了每秒钟可以传完历史上所有文字知识的程度。</p>