第二节 电话通信（二）

电话是现代社会的重要通信工具，而你也许还不知道这仍是第二次科技革命给我们的世界带来的影响吧？我们知道第一次科技革命以蒸汽机的发明和应用为标志，使社会生产进入机械化时代，第二次科技革命则以电的发明和应用为主要标志，电话就是电的具体应用，而电磁波的发现，则把我们的信息传递投向广阔的空间。

1.电磁波的探索

早在 2000 多年以前，人类就已发现了电和磁这两种自然现象，然而长期以来，人们只知道摩擦生电、静电、瞬时放电这些简单的电现象；至于磁则被看作是磁铁的特殊性质。在到 18 世纪 70 年代，意大利解剖学家伽伐尼在一次解剖青蛙的实验中偶然发现，电是可以流动的，并称之为“流电”，人们才开始了对电的科学研究。但一直到 19 世纪初，人们还认为电和磁是各自独立互不相关的。

人类第一次发现电与磁有联系，是一次偶然。1820 年，丹麦物理学家奥斯特把一根导线和一枚磁针并排放在了一起，当电流通过导线时，他十分惊讶的发现，磁针几乎转了 90°，而且电流以相反方向通过时，磁针向相反方向偏转。这个发现当时在科学家中引起了轰动，因为这说明电能生磁。

在科学发展道路上，任何一个新的，哪怕是小小的偶然发现，也会引得无数科学家去投入自己青春和智慧潜心钻研，接过前人探索的火把走下去， 再又被人接下去，前赴后继一步步登上真理的神圣殿堂。对电磁波的探索同样经历了一个艰辛的跋涉过程。

1822 年，法国科学家安培进一步发现；两平行导线电流同向吸引，异向互斥。因此安培认为磁的本质就是电。

奥斯特的实验传遍欧洲，也因此传到了英国物理学家法拉第的耳中。他听到这个消息，脑海里马上就产生这样的一个念头：电流既然可以产生磁性， 那么磁能否产生电流呢？法拉第历经 10 多年的探索与实验，终于在 1831 年把这个想法变成了现实。这就是物理上著名的电磁感应定律。

继法拉第之后，对电磁理论作出决定性贡献的是著名的英国物理学家麦克斯韦。他明确提出，电能生磁，磁又能生电，循环往复，电和磁便能以波动形式向远处传播，这就是电磁波。他还指出，通常可见的光不过是（波长在一定范围）特殊的电磁波。

1887 年的一天，德国青年物理学家赫兹进行了一次现在看来一点儿也不起眼的实验，但却是非常重要的一次实验，因为（电磁波再不是理论上的推测，）人类第一次用实验探测到电磁波的存在，麦克斯韦 23 年前的预言完全得到了证实。实验是这样的：一张桌子上放上两个相距一定间隔的金属小球，

另一张桌子上放一个金属圆环。圆环是用一根金属棒弯曲而成的，但两端没有接住。当他给金属小球通上了高压交流电时，金属小球间发出了一阵劈劈啪啪的电火花之后，奇迹出现了：在金属圆环的缝隙中也产生了微小的电火花！

我们知道，电能产生磁场，而磁场变化也能让导线中产生电流。给金属球加交流电（电流方向不停的改变）就是要让它产生不断变化的磁场，这样就让金属圆环产生了电流——因为我们看到了圆环两端间放出了电火花！这说明金属球产生的电火花能量通过空间传到了金属圆环之中，而这空间完成传递任务的媒体就是电磁波。

介绍了这么多，我们终于明白了电磁波的探索过程，可这种看不见的东西与我们的现代通信有什么关系呢？这不怪同学们疑惑，因为物理学家赫兹当年都没有意识到他亲手实验所产生的电磁波的诱人前景。当有人问他能不能利用电磁波传递信息时，他回答说：“若要利用电磁波进行通信，需有一面和非洲大陆面积差不多的巨型反射镜才行。”