生活中，相信每個人都有過“被電線牽著鼻子走”的尷尬經(jīng)歷，比如說，想要給手機(jī)充電，卻發(fā)現(xiàn)怎么也找不著拖著長尾巴的充電器，或者是有了充電器卻發(fā)現(xiàn)插座壞了。其實(shí)，跟那些翻山越嶺和穿街過巷的電線比起來，插座和充電器那個小尾巴所帶來的麻煩簡直可以忽略不計。作為電力普及所必需的電線帶來的不完美，實(shí)在是太多了，即使是辦公桌下面那些亂麻一般的電源線，有時候就夠讓我們難堪了。
　　1901年12月，意大利發(fā)明家馬可尼成功地用莫爾斯電碼傳輸無線電信號，首次跨越了大西洋，距離遠(yuǎn)達(dá)3200千米。至此，無線通信在地球上史無前例地?zé)狒[起來，并在隨后的人類生活中扮演著極其重要的角色。那么，在無線通信已經(jīng)高度發(fā)達(dá)的今天，為什么偏偏就不能實(shí)行無線輸電呢？這其中最致命問題在于能量損耗。
　　我們知道，電磁波傳播出去，彌漫在廣闊的空間中，這意味著能量的分散。隨著距離的增加，電磁波強(qiáng)度會急劇衰減。陽光就是一種電磁波，太陽每秒釋放的能量足以把地球毀滅很多次，不過由于地球離太陽有1.5億千米，只接收到太陽能量中微不足道的一部分，所以我們才擁有了現(xiàn)在這個適合棲居的美麗家園。相比之下，火星就沒那么幸運(yùn)了，僅僅因?yàn)殡x太陽比地球遠(yuǎn)一點(diǎn)，表面平均溫度就低到零下幾十?dāng)z氏度，想想都覺得冷。
　　這些事實(shí)意味著，用普通電磁輻射的方式來傳輸能量，是毫無效率可言的，絕大部分能量都會在路上被浪費(fèi)掉。而無線通信對此不太在意，相反的，要保證信號能覆蓋到盡量大的范圍，電磁波的這種發(fā)散甚至是必不可少的。收音機(jī)、電視機(jī)或手機(jī)需要的是電磁波運(yùn)載的信息，不是能量本身，只要信號不至于弱到無法還原，就不要緊。
　　用無線方式輸送電力這種想法已經(jīng)有近兩百年歷史，與電磁學(xué)幾乎是一起誕生的。19世紀(jì)上半葉，電磁鐵問世不久，電磁感應(yīng)現(xiàn)象剛剛被發(fā)現(xiàn)，英國的一位牧師和自然哲學(xué)家尼古拉斯卡蘭就設(shè)計了一個簡單的無線輸電裝置：通過改變一個線圈的電流，使旁邊另一個線圈的兩端間產(chǎn)生火花。9eef82b92e1c3e7029f254e94b6f3d7bc94df3e18597b908bb3a1a71f2d23df1電學(xué)先驅(qū)、交流電之父特斯拉曾試圖利用地球本身和大氣電離層為導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)無線輸電，但由于資金耗盡，他雄心勃勃的計劃打了水漂。
　　對無線輸電來說，能量傳遞的效率是最重要的。因此，方向性強(qiáng)、能量集中的激光與具有類似性質(zhì)的微波束進(jìn)入了科學(xué)家的“法眼”。這種設(shè)想在二三十年前就出現(xiàn)了，它們在許多科幻作品中成為未來世界的標(biāo)準(zhǔn)配置。美國宇航局和能源部在20世紀(jì)70年代就考慮建設(shè)一個功率1000萬千瓦的宇宙太陽能發(fā)電站，通過微波向地球輸電。日本在微波輸電方面取得了不少成績，打算在此基礎(chǔ)上試建宇宙電站，卻也只能是打算罷了。為了保證傳輸效率，發(fā)射端和接收端中間不能有障礙物，這是微波和激光輸電付諸實(shí)用的巨大障礙。
　　雖然科學(xué)家們從未停下探索的腳步，然而在電燈、電話、廣播、電視和互聯(lián)網(wǎng)給世界帶來了一次又一次翻天覆地的變化的今天，唯無線輸電技術(shù)似乎總在原地打轉(zhuǎn)。直到2007年6月，美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家馬林索爾加斯克領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組宣布，他們成功地利用無線輸電技術(shù)，點(diǎn)亮了一個離電源約2米遠(yuǎn)的60瓦電燈泡。這個有點(diǎn)“偽氣功”色彩的試驗(yàn)的成功讓人看到了無線輸電的曙光。其原理非常簡單——電磁共振。
　　他們使用了2個直徑大約60厘米的線圈。一個線圈接在電源上送電，另一個線圈則在約2米之外的地方接上一個燈泡。當(dāng)?shù)谝粋€線圈內(nèi)的電流以10兆赫的頻率振動時，根據(jù)電磁共振原理，它就會定向發(fā)出電磁場。而2米之外的另外一個線圈，對10兆赫的電磁場振蕩非常敏感，立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振效應(yīng)，并同時將第一個線圈輻射出來的電磁能量一并拿下，成功將燈泡點(diǎn)燃。
　　電磁共振，最早為英國物理學(xué)家麥克斯韋19世紀(jì)預(yù)言，并在1888年被德國赫茲的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。因?yàn)槲矬w在特定頻率下會比較容易振動，其他頻率下則不然，這些特定頻率就被稱為固有頻率或共振頻率，而有著相同共振頻率的物體，彼此交換能量的效率比較高。所以利用電磁共振進(jìn)行無線輸電，實(shí)際上就是從減少能量消耗上去考慮的。這也是麻省理工的實(shí)驗(yàn)引人注目的原因所在，他們在輸電效率方面實(shí)現(xiàn)了突破。
　　與理想目標(biāo)相比，2米實(shí)在是微不足道，但不管怎么樣，夢想總算挪了挪步子了。也許在可預(yù)見的未來，筆記本電腦或手機(jī)自動進(jìn)行無線充電會成為現(xiàn)實(shí)。如果膽子夠大，還不妨把理想的觸角舒展到月亮上去。初步估計，月球上有100萬到500萬噸氦3，如果用它們實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電，能供全世界用上幾萬年。這天真的到來了的話，我們與其辛辛苦苦把氦3運(yùn)回來發(fā)電，還不如直接在月球上發(fā)電然后無線傳輸回來呢。
　　編輯/梁宇清