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興趣是最好的老師

2009-12-07 07:38許冰夏
科學大眾(中學) 2009年11期
關(guān)鍵詞:赫茲電磁波信號

許冰夏

1896年12月12日,倫敦科技大廳里坐滿了好奇的觀眾。這時,一位青年手提小木箱走上講臺,打開箱子,按了一下儀器按鈕,手中的一個電鈴便“叮鈴鈴”響了起來。小伙子舉著電鈴在大廳四處走動,走到哪兒響到哪兒,整個會場剎那間變成了一個熱鬧非凡的游戲廳。

這是在變魔術(shù)嗎?眾人驚訝無比,因為這個電鈴與儀器之間無任何導線連接。這當然不是魔術(shù)表演,這位年輕的小伙子正在進行無線電實驗演示。他就是無線電發(fā)明人馬可尼。

少年癡迷赫茲渡

1874年4月25日,馬可尼出生在意大利北部博洛尼亞的一個富裕家庭,父親是個農(nóng)莊主,母親是愛爾蘭貴族的后裔。

馬可尼成長在一個電與磁發(fā)現(xiàn)不久,人們對電磁奧秘的探索興趣正濃的時代。1813年,法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,揭示了電與磁的關(guān)系。1862年,麥克斯韋在法拉第研究的基礎(chǔ)上,創(chuàng)立電磁理論,預(yù)見了電磁波的存在。1888年,赫茲用實驗方法,證實了在我們生存的空間確實存在著以光速傳播的電磁波。胡布爾最早想到用電磁波傳遞信息,但他在征求赫茲的意見時,赫茲斷言說要有歐洲大陸那么大的反射鏡才行,他不禁望而卻步了。此后,布冉利、洛奇等人都先后涉足這方熱土,可惜的是,他們找到了方向卻不得其門而入。但是,他們的探索為無線電的問世做了鋪路石。

在赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波兩年以后,16歲的馬可尼在一本電學雜志上,讀到了幾篇介紹赫茲波實驗的科普文章,第一次知道了世界竟然存在著這么奇妙的東西,他一下子就被這神奇的赫茲波迷住了。興趣是最好的老師,馬可尼開始千方百計地收集有關(guān)電磁研究的資料,認真地閱讀理解。漸漸地,他產(chǎn)生了利用這種神秘的波傳送信號的念頭。不久,他便做起了電磁實驗。一個十幾歲的孩子,要在科學的一塊荒蕪的處女地獨自開拓,艱難是可想而知的,失敗也是不難想像的。他撥弄了近4年時間,仍未有任何成果。父親都有點不耐煩了,送給他一個“懸在空中的思想家”的頭銜。

功夫不負有心人。1894年,20歲的馬可尼以驚人的毅力和靈巧的雙手,終于制作了一臺用電磁波傳遞信號的裝置。當天,他興奮地拉著他的母親來到他樓上的小實驗室。他在那架簡陋的儀器上輕輕一按,樓下的電鈴居然應(yīng)聲響了起來。他母親經(jīng)過仔細檢查,沒有發(fā)現(xiàn)儀器和電鈴有任何導線相連,于是終于相信,這孩子已經(jīng)“抓”住了電磁波!

此后,馬可尼不斷摸索和改進自己的電磁波收發(fā)裝置。第二年,他在接收機上固定了一根指向天空的金屬線,使信號可以更容易地被接收。這一簡單的改進,竟使他能把信號輕而易舉地從住房發(fā)射到花園中。隨著他發(fā)送信號的距離越來越遠,他對電磁波越發(fā)癡迷。

果斷抉擇帶來成功

其實,在無線電的發(fā)明史上,比馬可尼大15歲的俄國物理學家波波夫是一位功不可沒的先行者,他比馬可尼更早產(chǎn)生運用電磁波進行無線電通信的設(shè)想。1894年,他就制作了一臺無線電接收機,后來又在一次實驗時,無意中發(fā)明了接收天線。1895年5月7日,36歲的波波夫當眾演示了他發(fā)明的無線電接收機,并宣讀了論文。1896年初,他又制作了一臺無線電電報機,并在俄國物理化學年會上做了傳遞莫爾斯電碼的無線電通信演示,他拍發(fā)的第一份無線電報是“Heinfichhartz(海因里?!ず掌?”。

但是,由于波波夫和馬可尼二人所處的社會環(huán)境和做出的抉擇不同,他倆之間這一場無線電發(fā)明的競賽漸漸拉開了距離。

1896年,當馬可尼確信自己已經(jīng)可以利用電磁波實現(xiàn)無線通訊的時候,便給意大利郵局寫信請求資助。但是意大利郵局對他的請求置之不理。于是,這位有著愛爾蘭血統(tǒng)的會說英語的意大利小伙子,提著小木箱,帶著發(fā)展事業(yè)的夢想,毅然登上了開往倫敦的郵船。在英國,他很快就獲得了英國政府頒發(fā)的發(fā)明專利,并由專利局介紹找到了英國郵電總工程師普利斯。普利斯與馬可尼一見如故,不久就安排馬可尼在倫敦科技大廳里當眾做了無線電實驗展示,并對他的研究傾注了滿腔熱情,使得馬可尼的研究工作如魚得水,進展迅速。

1897年春天,馬可尼在布里斯托爾海灣成功地進行了無線電跨海通訊試驗,信號傳送的距離達到14.5千米,在世界上第一次實現(xiàn)了無線電信號漂洋過海。

而波波夫的遭遇卻完全是另一番景象。當他第一次向俄國沙皇政府申請實驗經(jīng)費時,同樣遭到拒絕,但他沒有去尋找新的機會。1897年,當馬可尼讓無線電信號跨越海灣時,波波夫僅在喀瑯施塔得泊港的“阿非利亞”號巡洋艦和“歐羅巴”號教練艦之間進行了最大距離5千米的無線電報實驗。

無線電跨海試驗成功的消息傳到意大利,立即受到意大利政府的重視。1897年6月,馬可尼回國,受到了國王和王后的熱情接見。隨后,他在意大利建立了一座電臺。7月,他又回到英國辦起了無線電電報公司。1898年,他的無線電電報正式投入商業(yè)使用,后來公司改名為馬可尼無線電報公司。1899年,馬可尼又實現(xiàn)了橫跨英吉利海峽的無線電報通訊。同年訪美時,他又在美國做了一次無線電通訊演示,使通訊距離突破了1D0千米。1900年,馬可尼建立了一座大功率電臺,第二年,他又使無線電信號成功地越過了大西洋。經(jīng)過不懈努力,馬可尼終于使無線電成為全球性的事業(yè)。

無線電改變?nèi)祟惿?/p>

馬可尼創(chuàng)辦無線電報公司后,以往的有線電報業(yè)受到強烈沖擊,有線電報的價值貶低了。當1901年馬可尼在南不列顛西端康瓦爾的鮑爾達赫建立了一個無線電發(fā)射臺,向大西洋彼岸發(fā)射信號時,當時正在廣泛使用著的埋在大西洋海底的電報電纜,只好無奈地等待著對它退出歷史舞臺的宣判了。

無線電以“憑空”通信的獨特魅力,給人類生活帶來前所未有的影響。隨著電子管和晶體管的發(fā)明,無線電信號可以通過它們加以擴大,于是廣播和電視奇跡般地出現(xiàn)了。廣播電臺和電視臺的聲音和圖像信號,轉(zhuǎn)換為電信號,然后通過發(fā)射臺發(fā)送到空中,借助無線電波,以每秒30萬千米的速度傳向四面八方,進到千家萬戶的收音機和電視機中,再通過信號擴大、檢波和轉(zhuǎn)換,揚聲器和熒屏上就出現(xiàn)了悅耳動聽的音樂和五彩繽紛的畫面。

無線電的發(fā)明和應(yīng)用,加速了信息時代的到來。傳呼機、無線電話的誕生,給人類生活帶來了極大的便利。無論身在何處,人們都可以輕松地互通信息,傳遞佳音,地球也因此日益變成一個“村落”。

1937年7月20日,馬可尼不幸逝世,意大利政府為他舉行了國葬。舉行葬禮時,英國所有郵局的無線電報和無線電話靜默兩分鐘,以表示對這位開創(chuàng)無線電偉業(yè)科學家的深深悼念。

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