[物理史] 拉瑪 (Hedy Lamarr)和安塞爾(George Antheil)申請無線電跳頻專利

拉瑪 (Hedy Lamarr)和安塞爾(George Antheil)申請無線電跳頻專利
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2011年6月）

古典電影的粉絲都知道海蒂‧ 拉瑪（Hedy Lamarr）在《阿爾及爾》（Algiers，1938 年）、《富家子的婚姻》（H.M. Pulham Esq.，1941） 和《齊格飛女郎》（Ziegfeld Girl，1941）…等片中有令人難忘的演出。不僅如此，這位女星還對戰時所需的科技做出了小小的貢獻，是早期展頻通訊科技方法的兩位發明者之一，此方法將似雜訊的信號在比原先頻率大很多的頻寬中輸送，成了現代無線通訊的主要工具。

拉瑪於1914 年11 月出生在奧地利的維也納，本名基士樂（Hedwig Eva Maria Kiesler），童年開始學習芭蕾舞和鋼琴，還去柏林上由導演海哈德特（Max Reinhardt）所主持的知名劇校。後來她退學，成了海哈德特的製片助理，並在兩部影片中擔任小角色，之後接下捷克的影片《狂喜》（Ecstasy，1933），擔任女主角。因為她在片中全裸，在那個年代舉世震驚。

美艷傲群但聲名狼藉的拉瑪在她20歲前夕嫁給比她大13歲的維也納軍火商曼德爾（Friedrich Mandl），曼德爾不僅販售軍需物品，還製造軍用飛機。他禁止拉瑪繼續演戲，因此，拉瑪改掌管曼德爾所有豪奢的宴會，招待包括希特勒、墨索里尼等知名人物，也常出席他生意上的會議。有了這樣的機會，雖然拉瑪缺乏正規的教育，但也獲得了大量軍事科技方面的知識，特別在導引水雷，和以無線管控的武器易受制於堵塞、干擾的弱點方面。

由於拉瑪對於婚姻憧憬幻滅，尤其曼德爾對她的掌控行為，又和納粹實業家交易，所以她喬裝成女僕，於1937 年逃至巴黎，在那裏取得了曼德爾的同意離婚。（她又再結過五次婚，之後才放棄婚姻。）拉瑪在倫敦與梅爾（Louis B. Mayer，美國大製片家）見面後，梅爾簽下她成為好萊塢米高梅公司旗下的藝人，改名海蒂‧ 拉瑪。在一個美女如雲的城鎮，拉瑪仍顯得突出，誠如演員喬治．桑德斯（George Sanders）曾說她：「美麗得當她走進屋就會讓所有人都停止說話」。

然而拉瑪不是只靠一張漂亮的臉蛋而已，她還有天生的數學才能，畢生喜愛思索新事物的發明，其中一個是1940年夏天她碰到好萊塢鄰居，前衛的作曲家安塞爾，得到了具體的成果。

安塞爾出生在美國新澤西州，是普魯士後裔，在費城攻讀音樂，跟著樂團巡迴歐洲，原為鋼琴手，之後轉攻作曲。他的代表作《機械芭蕾》（Ballet Mécanique）是一首繁複的樂曲，最初是為雷格（Fernand Léger，法國製片家）1924年同名的抽象影片所寫，需要機械地協調16個自彈鋼琴^（1）、以及木琴和打擊樂器等同步演奏。1933年他回到美國為影片作曲，也同時是一個報業聯盟提供諮詢專欄的作家，還著作一本有關愛情與內分泌學的書。

據說拉瑪是因尋求內分泌方面的諮商和他接觸，但他們兩人很快地開始閒聊到武器的事，特別是以無線管控水雷，如何避免它受到堵塞與干擾。拉瑪藉由「我們一直談論，改變頻率」，而領悟到經常改變頻率就不容易被堵塞。

1942年8月11日核准下來的 2,292,387 號專利

這就成了他們設計水雷導引系統的基礎，拉瑪提供了跳頻^（2）的概念，而安塞爾根據他製作《機械芭蕾》曲目與16個自彈鋼琴的經驗，設計出可以讓快速改變中無線頻率同步的方法，實現了拉瑪的構想。他們共同的發明使用了類似自彈鋼琴捲筒^（3）的機制來協調88個頻率的改變，使其同步—這並非巧合，它也正是鋼琴鍵的標準數目—此外，還需要一架高空偵察機，可從上面引導由無線電管控的水雷。他們於1941年6月10日提出此專利的申請，1942年8月11日專利核准下來，拉瑪列於「Hedy Kiesler Markey」之下，是她當時的結婚名字。

它並非是一個全新的概念，特斯拉（Nikola Tesla）在他1900和1903年的專利中就約略提及了跳頻；用於「秘密通訊系統」的類似專利於1920年核准；1939和1940年又多核准了兩個專利給兩位德國工程師；而1980年代所曝光的證據顯示，在第二次世界大戰期間，美國陸軍通訊兵團研究通訊系統也嘗試過展頻的概念。

拉瑪和安塞爾無法讓人相信他們的觀念可行，而美國海軍則認為發條機械裝置體積龐大，用於水雷上面不可靠。一直到1957年，美國西爾維尼亞電子系統部（Sylvania Electronic Systems Division）才接受此概念，使用了最近發明的電晶體做為電子系統。

安塞爾於1959年過世， 至於拉瑪則繼續演了20多部電影，其中最有名的是1949年西席地密爾（Cecil B. de Mille）所導演的《霸王妖姬》（Samson and Delilah）。拉瑪在好萊塢星光大道上有一顆屬於她的星，以紀念她的電影生涯，而她則以1998年獲頒電子新領域基金會獎章而感到特別滿足，這已是她和安塞爾獲得他們專利的50多年後了。

拉瑪於2000年1月19日在她美國佛羅里達州的家中辭世。世人可能總是記得她那驚人的美貌，遠勝過她在科技上往往被視為有趣小事蹟的貢獻。拉瑪曾說：「我的臉孔一直是我的不幸」，還說明它就像「我無法去除的假面具，一定得與它共存，讓我很不喜歡。」

註（1）：自彈鋼琴（player piano）是在鋼琴內部裝置一機器來彈奏。
註（2）：跳頻（frequency hopping）是傳送無線電信號的一種方法。它將信號依照一組任意選取的頻率
組合快速變動發射出去，所以惟有知道這任意選取的頻率組合的收方才能還原信號的內容。
註（3）：自彈鋼琴捲筒（player piano roll）是捲筒上面鑿有齒孔，可以觸動琴鍵，讓其演奏的滾筒。

原文刊載於物理雙月刊2012年6月號34卷第3期，感謝楊信男教授同意授權刊載。

系列文章100篇已集結成冊，由五南出版，書名為《物理奇才奇事》。