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無線電波從科學(xué)走入生活

2012-04-29 10:42:25沈建峰
上海信息化 2012年8期
關(guān)鍵詞:赫茲

沈建峰

通信產(chǎn)品的更新?lián)Q代可謂一日千里,如今的地球已經(jīng)進入了人人癲狂的“愛瘋(iPhone)時代”,年輕人熱衷于追逐各種新鮮科技引發(fā)的通信風(fēng)暴。如果時光倒流回百年前,彼時人們“空中交談”的工具則是無線電,它曾經(jīng)也像“愛瘋”一樣風(fēng)靡全球。而真正使無線電波從科學(xué)走入生活的,當(dāng)屬意大利人古列爾莫 ? 馬可尼。

20世紀(jì)30年代的上海,號稱“東方巴黎”,率先進入了電力時代,電燈、電話、電梯等應(yīng)用水平在亞洲首屈一指,是遠東最繁華的城市。在科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用等方面,也與國際一流水平有著近距離接觸。當(dāng)時許多一流的科學(xué)家,如近代物理奠基人、相對論創(chuàng)立者愛因斯坦、原子模型創(chuàng)立者波爾、量子力學(xué)創(chuàng)立者海森堡等人,都曾來到上海,極大地促進了科學(xué)思想的傳播和科學(xué)知識的普及。

1933年12月7日,上海市長吳鐵城、中央研究院院長蔡元培、上海交通大學(xué)校長黎照寰等社會名流數(shù)百人,齊聚上海火車站,他們要迎接一位在科學(xué)和實業(yè)界都享有盛名的人物——古列爾莫·馬可尼。

1887年,德國科學(xué)家赫茲利用物理方法成功演示了麥克斯韋的路理論,確切證明了空中存在著電磁波,為人們打開新的通信方式提供了可能。很多人知道了赫茲的實驗后,就在不斷地努力將這種通信方式付諸實踐。然而,將科學(xué)成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用,不僅需要懂科學(xué),還需要找準(zhǔn)切入點,更需要社會大環(huán)境的支持。最后在無線通信領(lǐng)域獲得成功的,是意大利人馬可尼,而他事業(yè)的發(fā)展,卻在英國。

馬可尼的父親是一位富有的意大利紡織商人,母親則出身于愛爾蘭顯赫的威士忌家族,家庭條件優(yōu)越,經(jīng)常夏天避暑,冬季避寒,往來遷居,馬可尼所受教育大部分來自母親和家庭教師。他20歲時,赫茲去世,他在電氣雜志上讀到了為悼念赫茲去世而介紹的赫茲事跡,受到極大啟發(fā)。從小就喜歡擺弄線圈、電鈴的馬可尼,開始試制自己的無線電發(fā)報機。他想既然赫茲能在幾米外測出電磁波,那么只要有足夠靈敏的檢波器,也一定能在更遠的地方測出電磁波。

于是,他在自己家的閣樓上建立起赫茲的裝置,經(jīng)過多次失敗,終于邁出了可喜的第一步。他在家中的樓上安裝了發(fā)射電波的裝置,樓下放置了檢波器,檢波器與電鈴相接。當(dāng)他在樓上接通電源,樓下的電鈴就響了起來。他父親看到這個新奇的裝置,把以前對他的火氣和不滿都拋到九霄云外,并開始給兒子經(jīng)濟資助,讓他一心搞實驗。馬可尼信心大增,繼續(xù)改進他的裝置,很快就將他的實驗搬到了院子里,使發(fā)射器與接收器之間的距離變得越來越遠。他大量收集資料和文章,不管這些文章的作者是有名氣的還是無名氣的,只要對他有用、有所啟發(fā)的文章,他都耐心閱讀,仔細(xì)分析。他把各家的缺點分析清楚,把各人的長處集合起來,改進自己的機器。

確切地說,馬可尼并不是無線發(fā)報機的唯一發(fā)明者,在他的同時代,已經(jīng)有很多發(fā)明家組裝出了類似的無線發(fā)報機,有的比他早,有的比他晚,而且都是獨立發(fā)明的。其中最著名的,是俄國科學(xué)家波波夫。波波夫29歲那年,赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息傳到俄國,他被強烈地吸引住了,次年他就成功地重復(fù)了赫茲的實驗。在一次公開講演中,他提出了可以用電磁波進行無線電通信的設(shè)想。1894年,波波夫制成了一臺無線電接收機,他第一次在接收機上使用了天線。這也是世界上的第一根天線。

1895年5月7日,在彼得堡俄國物理化學(xué)會的物理分會上,波波夫宣讀了論文《金屬屑同電振蕩的關(guān)系》,并且表演了他發(fā)明的無線電接收機。表演結(jié)束后,波波夫充滿信心地說:“最后,我敢于表示這樣一個希望,我的儀器在進一步改良以后,就能夠憑借迅速的電振蕩進行長距離通信”。幾十年以后,這一天被蘇聯(lián)政府定為“無線電發(fā)明日”。

后來,波波夫改進了無線電發(fā)報機。1896年3月24日,波波夫和助手雷布金正式進行了用無線電傳遞莫爾斯電報碼的表演,當(dāng)時接收機裝與發(fā)射機分別裝在兩個建筑物內(nèi),距離是250米。雷布金拍發(fā)信號,波波夫接收信號,最后得到的報文是:“海因里?!ず掌潯?,表達了波波夫?qū)@位電磁波發(fā)明者的崇敬。這份電報雖然很短,卻是世界上第一份有明確內(nèi)容的無線電報。

波波夫是愛國科學(xué)家,他首先在俄國軍艦之間實現(xiàn)了無線通信,為了保守海軍機密,他拒絕了美英企業(yè)家轉(zhuǎn)讓專利的請求,但由于沙皇俄國封建制度的腐朽沒落,他的事業(yè)得不到國家的支持。當(dāng)日俄戰(zhàn)爭爆發(fā)時,為了裝備軍隊,俄國政府不得不從德國采購無線電臺,這充分反映了落后的社會中,制度和環(huán)境對科學(xué)成果應(yīng)用的巨大反作用。不過,波波夫已經(jīng)沒有機會知道這一切了,1906年1月16日,他因腦溢血突發(fā)而去世,只活了47歲。由于諾貝爾獎金只發(fā)給活著的科學(xué)家,波波夫沒有獲得這個榮譽。

但是馬可尼完全不同,他家境優(yōu)越,無生計之累,更重要的是,他所處的社會環(huán)境和專利制度,讓他有充分的經(jīng)濟能力繼續(xù)推廣他的產(chǎn)品。弗萊明指出,“馬可尼是杰出的實利主義者。他最關(guān)心的不是純科學(xué)知識本身,而是期望為有益的目的做實際應(yīng)用。”馬可尼更加關(guān)注無線電實驗的實用價值和能滿足的實際需求,他首先認(rèn)識到了無線發(fā)報機的應(yīng)用價值:無需使用電線,不僅降低了成本,而且可以用來為水上船只提供通訊服務(wù)。正是這一從實際應(yīng)用和需求出發(fā)的理念,為他后來的成功提供了巨大契機,而他全身心投入無線電試驗和研究,拋棄了所有其他愛好,這種專一、刻苦的精神和毅力,是他取得輝煌成就的主要原因。

不過,馬可尼的應(yīng)用之路并不平坦,在他初步試驗成功之后,這個20歲出頭的小伙子曾寫信給意大利政府郵電部長,要求政府資助,以便將無線電迅速投入應(yīng)用,并用來裝備意大利海軍。而意大利政府對這個不知名的小人物的研究和建議根本不感興趣。在母親支持下,他前往母親的祖國,希望擁有強大海軍的英國能夠?qū)λ陌l(fā)明感興趣。然而1896年2月他攜帶自己發(fā)明的無線電報機進入英國時,海關(guān)檢查人員因為不知道無線電報機是何物,竟懷疑他嘔心瀝血的發(fā)明是爆炸裝置,直接扔進了大海!

馬可尼以頑強的毅力重新開始制作無線電報機。在表兄戴維斯的幫助下,馬可尼認(rèn)識了英國郵政局首席技術(shù)官員威廉·普里斯,他讓馬可尼以郵政局的名義進行一次公開的演示。1896年7月27日,馬可尼公開用無線電報將一條信息傳播了一英里多。此后,他不斷改進,傳輸距離越來越長,次年3月,傳輸距離達到14.5英里。就在這個月,馬可尼為自己的無線電報申請了專利。

馬可尼再次顯示了精明的商業(yè)頭腦,他沒有在英國郵政局繼續(xù)實驗,而是成立了自己的公司,由表兄戴維斯擔(dān)任總經(jīng)理,推動無線電報進入實用。公司很快獲得了英國海運局等大客戶的認(rèn)可,他為英國沿海的燈塔船裝備了無線電發(fā)報機,以保證海上航行的安全。有了客戶需求的刺激和收入來源,馬可尼的通訊實驗如虎添翼,進展迅速。1899年,首次實現(xiàn)了跨越英吉利海峽的無線電通訊,兩年后,他和弗萊明一起完成了歷史上第一次跨越大西洋的無線電發(fā)射實驗。

需求拉動是促使無線電報迅速普及的主要因素。1899年,一艘安裝了馬可尼發(fā)報機的燈船被撞翻,幸虧使用了無線電發(fā)報機發(fā)出求救信號,船員被及時趕來的救生船救起。這一事件使全世界意識到無線電通訊的應(yīng)用價值。1903年起,世界上許多國家相繼建造了無線電發(fā)射站。1911年,意大利在與土耳其戰(zhàn)爭中首次使用了馬可尼發(fā)明的電臺。1915年,第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā),馬可尼負(fù)責(zé)意大利軍隊全部無線電通訊,這些都讓馬可尼公司財源滾滾,也為他的無線電通訊研究提供了物質(zhì)保障。

馬可尼取得了巨大成功,他不僅獲得了1909年度的諾貝爾物理學(xué)獎,還獲得了全球16個重要的學(xué)術(shù)團體的學(xué)術(shù)大獎,15所大學(xué)授予的名譽學(xué)位,24個國家授予的爵位。在同時代研究無線電通信的人中,將無線電從科學(xué)推向應(yīng)用,使普通大眾得以享受這一科學(xué)成果的,馬可尼可謂居功至偉。從那時起,無線電的發(fā)展從法拉第、麥克斯韋時期,以科學(xué)家的個人興趣為主導(dǎo)推動,轉(zhuǎn)為與社會政治經(jīng)濟環(huán)境息息相關(guān),由需求拉動的新時代。推動無線電發(fā)展的人才,也由純科學(xué)家轉(zhuǎn)為既具有科學(xué)才華又具有商業(yè)頭腦的復(fù)合型人才,馬可尼無疑是其中的佼佼者。

1930年,馬可尼在上海注冊成立了馬可尼中國公司,他訪問上海時,參觀了位于南翔的無線電臺,這座當(dāng)時遠東最大的無線電臺,大量使用了馬可尼公司的設(shè)備。他的到來,不僅為公司做了最好的宣傳,還直接爭取到大批新訂單。

1937年7月20日,馬可尼病逝。在意大利羅馬有近萬人為他送葬,同時,英國所有無線電報和無線電話,以及大不列顛廣播協(xié)會的廣播電臺停止工作2分鐘,向這位無線電領(lǐng)域的偉大人物致哀。為了紀(jì)念他的偉大貢獻,國際海上無線電協(xié)會代表多個國家,鄭重決定把他的生日——4月25日命名為“世界海上無線電服務(wù)馬可尼日”。

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