尹傳紅

編者按：同學(xué)們?cè)谌私贪婢拍昙?jí)《物理》課本第二十章學(xué)習(xí)了《電與磁》，那你知道電磁波是怎么被發(fā)現(xiàn)的嗎？無(wú)線電又是怎樣被發(fā)明的呢？一起來看看吧！

作為業(yè)余發(fā)明家的伽利爾摩·馬可尼，用自己的智慧和汗水發(fā)明了第一個(gè)實(shí)用的無(wú)線電報(bào)系統(tǒng)，開創(chuàng)了無(wú)線電通信事業(yè)，打開了大眾通信和世界范圍內(nèi)即時(shí)交流的大門，為豐富人類文化生活、推動(dòng)文明發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

少年“電迷”

出生于意大利北部名城博洛尼亞的馬可尼，打小就過著一種養(yǎng)尊處優(yōu)的生活。他的父親是一個(gè)精明的商人兼地主，母親是一名來自愛爾蘭釀酒世家的歌唱演員。

少年時(shí)代的馬可尼幾乎沒有在正規(guī)的學(xué)校待過。他上的是私立學(xué)校，還有家庭教師輔導(dǎo)。家中圖書館藏書豐富，供他自由瀏覽。他時(shí)常還隨母親和哥哥做季節(jié)性的旅游，見識(shí)了許多新奇的東西。

1887年，13歲的馬可尼接觸到科學(xué)課程后，愛上了物理學(xué)，尤其喜歡做電學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)。父親給他錢買電池、設(shè)備，還為他訂閱了技術(shù)雜志。母親干脆把家中養(yǎng)蠶的房間空出來，供他做實(shí)驗(yàn)。據(jù)說，有一次他突發(fā)奇想，動(dòng)手把堂妹的縫紉機(jī)拆開，改裝成了烤肉用的轉(zhuǎn)叉鉤，氣得堂妹直哭，他只好又改了回來。有一年在外地親戚家過冬時(shí)，他給一個(gè)年老的盲人電報(bào)員讀故事聽，作為回報(bào)，老人教他使用摩爾斯電報(bào)鍵。

在馬可尼成長(zhǎng)的那個(gè)年代里，電的應(yīng)用已經(jīng)鋪展開一個(gè)廣闊的前景。此前，美國(guó)畫家塞繆爾·摩爾斯于1832年發(fā)明了電報(bào)，一種沿電線發(fā)送并接收信息的電磁系統(tǒng)—這是第一種連接世界的通信系統(tǒng)。1876年，美國(guó)物理學(xué)家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾發(fā)明了電話，一種把聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再把電信號(hào)還原成可聽聲波的電子裝置。

而在電報(bào)誕生與電話問世的這一間隔內(nèi)，英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯·麥克斯韋于1864年從理論上預(yù)言了電磁波的存在，并推導(dǎo)出電磁波的傳播速度等于光速。信息時(shí)代最基本的物質(zhì)載體—電磁波，最早就是這樣進(jìn)入了人們的視野。

無(wú)線奇想

在電學(xué)的新世界里徜徉，馬可尼樂此不疲。

然而，對(duì)于其他功課的忽視導(dǎo)致他總體成績(jī)不佳，連畢業(yè)證書都拿不到。父親對(duì)此很不滿意，訓(xùn)斥他總是在擺弄那些無(wú)聊的玩意。

好在母親一直都持鼓勵(lì)和支持的態(tài)度，甚至還專門請(qǐng)來博洛尼亞大學(xué)的物理學(xué)教授奧古斯都·里奇給他“開小灶”。里奇也非常欣賞這個(gè)雖然偏科但十分好學(xué)的年輕人，允許他進(jìn)入自己的實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，并指導(dǎo)他閱讀相關(guān)圖書和文獻(xiàn)。

在麥克斯韋的電磁波理論提出20多年后，德國(guó)物理學(xué)家海因里?！ず掌澯?887年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，進(jìn)而預(yù)言可以用“不帶電線的方法輸送信息”。不過，盡管當(dāng)時(shí)的人們對(duì)于用電線向遠(yuǎn)處輸送信息的能力驚嘆不已，但對(duì)于赫茲的大膽預(yù)言還是不敢恭維，只視為“心靈感應(yīng)”之類的玄想。就連驗(yàn)證了無(wú)線電波存在的赫茲也說：“我看不出這個(gè)神秘的、看不見的電磁能源能有什么用處?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2018/02/09/zsll201802zsll20180225-3-l.jpg" style=""/>

1894年1月1日，年僅36歲的赫茲撒手人寰。里奇寫了一篇紀(jì)念文章，文中提到赫茲所做的那個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)：他設(shè)計(jì)了一個(gè)振蕩電路，在兩個(gè)金屬球之間周期性地發(fā)出電火花，同時(shí)又在不遠(yuǎn)處設(shè)置了一個(gè)帶缺口的金屬環(huán)狀線圈。結(jié)果，當(dāng)振蕩電路發(fā)出火花時(shí)，金屬缺口處也有較小的火花出現(xiàn)。這證實(shí)了電磁波確實(shí)存在。

馬可尼看到里奇的文章后陷入了沉思。他相信那些電波不必像電報(bào)和電話那樣，非得通過連接線來輸送信號(hào)不可。換句話說，如果把收發(fā)電報(bào)的裝置與電磁波的發(fā)射和接收結(jié)合起來，不就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信了嗎？這意味著，只要頻率合適，電磁波也是可以用來傳遞電碼乃至聲音信號(hào)的。

攻破難題

對(duì)于馬可尼的設(shè)想，連里奇都覺得匪夷所思。多年以后馬可尼曾對(duì)女兒回憶當(dāng)時(shí)的情景，說：“我最大的難題就是這個(gè)設(shè)想太簡(jiǎn)單了，以至于不敢相信竟然沒有其他人想到并將其付諸實(shí)踐。對(duì)我來說，這個(gè)設(shè)想非常真實(shí)可行，讓我沒想到的是，其他人會(huì)將這一理論視為空想。”

馬可尼隨即自制了一個(gè)能產(chǎn)生高壓電的感應(yīng)線圈，并用一個(gè)單圈環(huán)形天線來檢測(cè)所產(chǎn)生的電磁波，由此成功地再現(xiàn)了赫茲所觀察到的現(xiàn)象。經(jīng)過不斷改進(jìn)裝置，發(fā)送信號(hào)的距離越來越遠(yuǎn)。為了直觀地顯示效果，馬可尼把粉末檢波器跟一個(gè)金屬鈴連接起來，當(dāng)有電流通過時(shí)鈴聲就會(huì)響起來。在1895年的一個(gè)深夜，當(dāng)信號(hào)已經(jīng)可以傳送大約8.2米遠(yuǎn)時(shí)，欣喜若狂的馬可尼用這種辦法弄醒了他的母親。

這之后，他又不斷地改進(jìn)發(fā)射裝置和天線。到了1895年9月，他已經(jīng)能夠把有具體意思的信號(hào)傳送到800米之外了。遺憾的是，意大利方面并沒有意識(shí)到馬可尼在無(wú)線電報(bào)上取得成功的重要意義，馬可尼遂與家人前往英國(guó)，跟英國(guó)郵政總局展開合作。

1896年，22歲的馬可尼在英國(guó)申請(qǐng)了“利用赫茲波發(fā)電報(bào)的系統(tǒng)”的專利（1897年獲得美國(guó)專利）—無(wú)線電誕生了！

再接再厲

在諸多友人的協(xié)同幫助下，馬可尼乘勝追擊、再接再厲，取得了更大的成績(jī)。1897年3月，他向6.4千米的地方發(fā)送了信號(hào)；5月，他從英國(guó)大陸向16千米以外的一個(gè)英吉利海峽小島發(fā)送信號(hào)；7月，他完成了第一次艦港之間的信號(hào)傳送。1898年，無(wú)線電首次應(yīng)用于商業(yè)；同年，馬可尼利用無(wú)線電傳送了第一批新聞報(bào)道—在一艘汽船上把賽艇比賽結(jié)果和評(píng)論拍發(fā)給都柏林的《每日快報(bào)》。

當(dāng)馬可尼在那艘舊蒸汽船上搭載信號(hào)線時(shí)，一位英國(guó)記者近距離地觀察他，在報(bào)道中寫道：“這位年輕的意大利發(fā)明家個(gè)頭很高，有著運(yùn)動(dòng)員的體型，發(fā)色較深，眼睛灰藍(lán)，嘴唇緊抿，前額寬闊，謙遜而自信。他說話直率，坦承自己與其他科學(xué)家在電學(xué)及以太方面缺乏更多的專業(yè)知識(shí)……馬可尼先生聽著他設(shè)備上傳來的噼啪聲，帶著些許疑惑與興致，就好像阿拉丁摩擦神燈，等待神靈現(xiàn)身一樣?！?/p>

1899年3月，第一個(gè)國(guó)家無(wú)線電信號(hào)從英國(guó)的多佛跨越英吉利海峽被發(fā)送到了51.5千米之外的法國(guó)維梅勒克斯。1900年，馬可尼發(fā)明調(diào)諧電路，增加了無(wú)線電信號(hào)的傳送距離，也大大消減了無(wú)線電發(fā)射機(jī)之間的干擾。1901年，馬可尼成功地進(jìn)行了從英國(guó)到加拿大紐芬蘭島之間的首次越洋無(wú)線電通信試驗(yàn)。此后不久，無(wú)線電開始成批地應(yīng)用于船只與陸地之間的通信聯(lián)系。1906年，無(wú)線電中第一次播出了講話和音樂。1909年，馬可尼與德國(guó)物理學(xué)家卡爾·菲爾蒂南德·布勞恩一起獲得了這一年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（布勞恩發(fā)明了可研究電流細(xì)微變化的陰極射線示波器，并成功地用定向天線系統(tǒng)接收到了定向發(fā)射的信號(hào)）。

1937年7月20日，馬可尼在羅馬逝世。意大利政府為他舉行了國(guó)葬，當(dāng)時(shí)英國(guó)和美國(guó)的廣播都為他默哀兩分鐘。endprint