馬可尼：用無線電打開即時交流的大門

尹傳紅

編者按：同學(xué)們在人教版九年級《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)明了第一個實用的無線電報系統(tǒng)，開創(chuàng)了無線電通信事業(yè)，打開了大眾通信和世界范圍內(nèi)即時交流的大門，為豐富人類文化生活、推動文明發(fā)展做出了重要貢獻。

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。他時常還隨母親和哥哥做季節(jié)性的旅游，見識了許多新奇的東西。

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)方面的實驗。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，供他做實驗。據(jù)說，有一次他突發(fā)奇想，動手把堂妹的縫紉機拆開，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，他給一個年老的盲人電報員讀故事聽，作為回報，老人教他使用摩爾斯電報鍵。

在馬可尼成長的那個年代里，電的應(yīng)用已經(jīng)鋪展開一個廣闊的前景。此前，美國畫家塞繆爾·摩爾斯于1832年發(fā)明了電報，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，再把電信號還原成可聽聲波的電子裝置。

而在電報誕生與電話問世的這一間隔內(nèi)，英國物理學(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。信息時代最基本的物質(zhì)載體—電磁波，最早就是這樣進入了人們的視野。

無線奇想

在電學(xué)的新世界里徜徉，馬可尼樂此不疲。

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

好在母親一直都持鼓勵和支持的態(tài)度，甚至還專門請來博洛尼亞大學(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雖然偏科但十分好學(xué)的年輕人，允許他進入自己的實驗室做實驗，并指導(dǎo)他閱讀相關(guān)圖書和文獻。

在麥克斯韋的電磁波理論提出20多年后，德國物理學(xué)家海因里希·赫茲于1887年用實驗證實了電磁波的存在，進而預(yù)言可以用“不帶電線的方法輸送信息”。不過，盡管當(dāng)時的人們對于用電線向遠處輸送信息的能力驚嘆不已，但對于赫茲的大膽預(yù)言還是不敢恭維，只視為“心靈感應(yīng)”之類的玄想。就連驗證了無線電波存在的赫茲也說：“我看不出這個神秘的、看不見的電磁能源能有什么用處。”

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著名的實驗：他設(shè)計了一個振蕩電路，在兩個金屬球之間周期性地發(fā)出電火花，同時又在不遠處設(shè)置了一個帶缺口的金屬環(huán)狀線圈。結(jié)果，當(dāng)振蕩電路發(fā)出火花時，金屬缺口處也有較小的火花出現(xiàn)。這證實了電磁波確實存在。

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和電話那樣，非得通過連接線來輸送信號不可。換句話說，如果把收發(fā)電報的裝置與電磁波的發(fā)射和接收結(jié)合起來，不就可以實現(xiàn)無線電通信了嗎？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的。

攻破難題

對于馬可尼的設(shè)想，連里奇都覺得匪夷所思。多年以后馬可尼曾對女兒回憶當(dāng)時的情景，說：“我最大的難題就是這個設(shè)想太簡單了，以至于不敢相信竟然沒有其他人想到并將其付諸實踐。對我來說，這個設(shè)想非常真實可行，讓我沒想到的是，其他人會將這一理論視為空想?！?/p>

馬可尼隨即自制了一個能產(chǎn)生高壓電的感應(yīng)線圈，并用一個單圈環(huán)形天線來檢測所產(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)過不斷改進裝置，發(fā)送信號的距離越來越遠。為了直觀地顯示效果，馬可尼把粉末檢波器跟一個金屬鈴連接起來，當(dāng)有電流通過時鈴聲就會響起來。在1895年的一個深夜，當(dāng)信號已經(jīng)可以傳送大約8.2米遠時，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傳送到800米之外了。遺憾的是，意大利方面并沒有意識到馬可尼在無線電報上取得成功的重要意義，馬可尼遂與家人前往英國，跟英國郵政總局展開合作。

1896年，22歲的馬可尼在英國申請了“利用赫茲波發(fā)電報的系統(tǒng)”的專利（1897年獲得美國專利）—無線電誕生了！

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。1897年3月，他向6.4千米的地方發(fā)送了信號；5月，他從英國大陸向16千米以外的一個英吉利海峽小島發(fā)送信號；7月，他完成了第一次艦港之間的信號傳送。1898年，無線電首次應(yīng)用于商業(yè)；同年，馬可尼利用無線電傳送了第一批新聞報道—在一艘汽船上把賽艇比賽結(jié)果和評論拍發(fā)給都柏林的《每日快報》。

當(dāng)馬可尼在那艘舊蒸汽船上搭載信號線時，一位英國記者近距離地觀察他，在報道中寫道：“這位年輕的意大利發(fā)明家個頭很高，有著運動員的體型，發(fā)色較深，眼睛灰藍，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……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。”

1899年3月，第一個國家無線電信號從英國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維梅勒克斯。1900年，馬可尼發(fā)明調(diào)諧電路，增加了無線電信號的傳送距離，也大大消減了無線電發(fā)射機之間的干擾。1901年，馬可尼成功地進行了從英國到加拿大紐芬蘭島之間的首次越洋無線電通信試驗。此后不久，無線電開始成批地應(yīng)用于船只與陸地之間的通信聯(lián)系。1906年，無線電中第一次播出了講話和音樂。1909年，馬可尼與德國物理學(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（布勞恩發(fā)明了可研究電流細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）。

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葬，當(dāng)時英國和美國的廣播都為他默哀兩分鐘。endprint