驾驭无线电波

用实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦理论的是不屈不挠的赫兹。

当麦克斯韦发表电磁场理论的时候，电磁波的存在还仅仅是个猜想，很多人对它表示怀疑。赫兹以自己卓越的才能，进行了几千次实验，终于确确实实“看”到了电磁波，研究了它的性质，创造了世界上第一个人工产生电磁波的仪器——赫兹振子。

赫兹制造了一个振荡器作为电磁波的波源：他在一根铜棒的两端分别安上一个大金属片和一个小金属球，然后将一对这样的铜棒排成一条直线，使两个小球相对，中间只留下很小的空隙。赫兹用感应圈给大金属片充电，这时在两个小球之间便会放出天蓝色的火花，随着火花的出现，铜棒就会发出电磁波，它们以振荡器为中心向四面八方发射，宛如光线从发光点射向四面八方。为了使人的肉眼能看到电磁波，也就是看到无线电波，赫兹又利用共振原理制造了一个谐振器。谐振器就是一个带有开口的金属环，开口处有两个金属小球。当谐振器靠近振荡器时，只要金属环的大小合适，人们便会看到，当振荡器的小球间窜出火花时，谐振器的小球间也会出现火花。原来发射出的电磁波碰到了谐振器，引起了谐振器中的电振动，开口处便放出火花。人们从这里真正“看”到了电磁波，这真是一个划时代的突破。赫兹实验意味着人类可以不用导线，而利用空间的无线电波来传播信号，意味着人类通信史上将发生一次革命。这一成就奠定了无线电通信的基础。不过，当时认识到这点的人并不多既然无线电通信具有如此神奇的优越性，那么电码、声音和图像是怎样插上无线电波这一奇妙的翅膀飞向远方呢？我们还是从早期的无线电通信说起吧。

赫兹振子产生的无线电波很弱，不能在通信中应用。1889 年初，俄国

■琅施塔得水雷学校的教员亚历山大·斯捷潘诺维奇·波波夫参加了俄罗斯理化协会的一次例会，看到了赫兹实验。遗憾的是，尽管整个大厅的窗户全被幕布遮了起来，那微弱的火花还是很难让所有人看到。波波夫对人们说：“人的感觉器官还不能感觉到空间的无线电波。如果发明一种仪器，使它代替人来接收无线电波，那么两地间的无线电通信就可以实现了。”

1891 年，波波夫从文献中得知，法国的布兰里发现了一个很有趣的现象：当有电磁波产生时，装在玻璃管中的金属粉末立刻就活跃起来，紧紧地挤作一堆，让电流比较顺利地通过。这篇论文在波波夫的脑海中顿时激起了波澜，他认为这种管子有可能用来检测电磁波。这为发明无线电报打下了基础。

于是，波波夫仔细研究了几乎所有金属粉末的性质，比较了有电波出现时各种粉末导电的本领，并且制造了各种不同形状和长度的管子。经过无数次的尝试和失败，终于制成了一架能够接收雷电发射的电磁波的仪器

——雷电指示器在这之后，他又制成“金属检波器”，可以用来接收人工发射的电磁波。在一次全俄理化协会的会议上，他当众演示了这种仪器。这一次，他把振荡器放置在 250 米以外的另一座大楼里，由一位助手用拍电报的电键控制电磁波的发射，而接收器上安装了一台莫尔斯电报接收机，它收到信号后，便在纸带上打出相应的点和划。当会议主席根据收到的信号译出了电文“亨利·赫兹”时，到会的全体成员先是惊讶，继而欢

呼雀跃。这就是世界上拍发最早的无线电报。

与波波夫同时，意大利工程师马可尼也在研究无线电通信设备。的家庭。由于母亲是个外国后裔，马可尼经常随母亲游历异国他乡。据说他曾先后 7 次横渡大西洋。在漂洋过海的旅途生活中，旅客要想和亲友通信，靠当时的有线电报是不可能的。幼小的马可尼便在心中萌发了一种欲望：如果不用电线就能使远隔千里的两地迅速地互通信息，那该多方便啊！

当时，无线电波刚刚发现，老师演示的赫兹实验像磁石一样紧紧地吸引着马可尼。他想，电磁波既然能在毫无联系的空间，从赫兹振子飞到谐振器上，那么能不能让它携带人们的信息越过田野、城市，越过一个国度、一个大陆，甚至飞过大洋呢？他决心把电磁波从实验室里搬出来，用它来完成传送电报的任务，造福人类。

1895 年，年仅 21 岁的马可尼根据赫兹的理论和自己所学的科学知识，反复进行无线电波远距离传播的实验。开始时几十米，为了加大距离，有一次，他在花园的两个墙角分别竖起了两根竹竿，用铜线联起来作为天线。这恐伯是世界上第一根天线了。天线可以吸收更多的无线电波，以便把传递信号的距离增大。他把一条天线连在感应圈上，作为发报机，另一条天线则连着自制的金属检波器，用作收报机。凭着这套简陋的设备，他居然收到了 140 米以外发出的无线电信号。为了进一步增加通信距离，他想改进试验设备，但一时找不到妙法。一天深夜，他因反复思索难以入睡，便顺手推开了窗户，这天月亮格外皎洁，月光洒满大地。马可尼看着月光，猛然醒悟到：无线电波和光波一样都是电磁波，月光从高空照射下来，能够照亮一大片地区，如果把天线弄得高一些，是不是⋯⋯偶然的启示给他打开了一个“柳暗花明”的境界。他不断地加高天线，不断地进行试验，通信距离果然增大到 2000 米以外。他欣喜若狂，立即给本国政府写信要求资助，以便迅速投入使用，但是却遭到冷遇。他只好带着自己的无线电报机来到了英国。英国是当时舰船和海岸通信最有潜力的国家。马可尼向英国政府申请无线电报设备的专利，并立刻受到英国政府的重视。他进行的一系列试验都取得了成功。比如：他使无线电波顺利地越过了 12 海里水路，

又用 50 米高的天线，在人类历史上第一次实现了横跨英吉利海峡的无线电报通信。马可尼并没有就此停止不前，他的理想是征服大西洋。科学的道路总是不平坦的，当他打算把无线电信号送过大西洋这一设想在一家科学杂志上发表后，立即引起了科学界的轰动，然而更多的是冷嘲热讽。当时，一位著名的大学教授就曾以他那权威的口吻断言：“向地球的远方发射电磁波是完全不可能的。”他认为，地球的表面是弧形的，电磁波则是直线传播的，它至多能达到与地面弧线相切的范围之内。地球另一面的人是无论如何也接收不到的。其实这种观点是错误的。无线电波有两条途径可以达到直视距离以外的远方：

地球是个导体，无线电波有个特性，它可以沿着导体表面，随着表面的起伏向前“爬行”。通过这条途径，波长较长的无线电波可以传到很远的地方。

还有另一条途径。大气的高层叫做“电离层”，从地面传来的无线电波会被电离层反射，回到地球表面。波长较短的无线电波可以这样“跳跃” 着传到地球的另一个角落。虽然这两个奥秘当时还没被人们发现，但马可尼坚信科学实验能够探索真理。

为此，马可尼发愤工作，又制造出一个强大的振荡器和一个高灵敏度的接收机，并亲自到大洋彼岸加拿大的纽芬兰，同他在英国的助手做横跨大西洋的无线电报通信试验这天，马可尼坐在一座小山的钟楼里，静候他的助手从大西洋的另一端发来的无线电信号。不巧，这时突然狂风大作，大风把无线电报机的天线刮断了。糟糕！眼看联络的时间就要到了，怎么办？机智的马可尼突然灵机一动想到了风筝，对，就用它！他立即弄来了风筝，上面连着细铜丝，迎风把它放到 400 米左右的高空当作天线。“嘀嗒”、“嘀嗒”、“嘀嗒”，他听到了三声微弱的信号，这是对方拍发的无线电报，它是跨越 3700 多公里的大西洋飞过来的呀！“成功了！成功了！”他高声喊道。马可尼真有说不出的快乐。人类的洲际无线电通信成功了。

从此，无线电通信就一日千里地发展起来了。