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[其它杂谈]数理化通俗演义 第三十九回忽辞世短命人发现电磁波，见讣告有志者发明无线电——电磁波的发现和使用 [第39页] |
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数理化通俗演义: 第三十九回忽辞世短命人发现电磁波，见讣告有志者发明无线电——电磁波的发现和使用
上回说到物理学家麦克斯韦虽没有亲手做多少电磁实验，但他在临死前预言一定会有人通过实验发现电磁波。果然，在他死后的第九个年头，一八八八年，在柏林有一位叫赫兹(1857-1894)的青年实验物理学家完成了这项任务。当时许多人虽叹服麦克斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间距一小段空隙，然后给他们通电。这时两个本来不相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场既激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢？最好有个装置能够接收它。他在离金属球四米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一接电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这帮助发射球和接收环之间有电磁波在运动了。既然有波，就也该有波长，频率和速度。于是他又亲自量量它的波长。其实也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒三十万公里，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合，终于完成了这个伟大的发现。 正是： 实践理论再实践，淘尽黄沙真金现。 磁场电场又磁场，事物本来总相连。 各位读者，这赫兹何以有这样的成就？原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是位从小养成了亲自动手的好习惯，对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟，他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉！真可惜！他本是一个难得的车工啊！”俗话说心灵手巧，大凡只有手脚并用毫不偷懒才能聪明。第二，赫兹小时候学习兴趣相当广泛，他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现出惊人的才能，以致教师向他的父亲郑重地建议他去学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到另一种锻练，他给父母写信说：“惰性从一个人的身上真正被取缔了。”读者中定有不少是渴望成才的青年，我这里就他的成才略叙几笔，或许对诸君能有一点启迪。 却说这赫兹发现了电磁波就如当年牛顿发现了万有引力，戴维电解出钾、钠之时，都是才刚刚二十几岁的年纪，正宏图初展，前途无限。但到1893年就开端患一种齿龈脓肿的痛，虽不是大病但却很顽固，多次手术只能缓解痛苦而不能去根，后来连情绪也甚觉忧郁伤感，他已自觉到将不久于人世。1893年12月4日夜，他秉烛展纸，强忍眼泪向两两双亲为了一封既是安慰又是预告的信：“假若我真发生了什么事情的话，你们不应当悲伤，但你们要感到几分自豪，并想到我属于那些生命虽然短促但仍算有充分成就的优秀人物。我不想遭遇，也未选定这样的命运，但是既然这种命运降临到我的头上我也应感到满意。”这世界上实在是不公平，许多酒囊饭袋，活到百、八十，朽而不死；而赫兹这样有功于世的人在1894年1月，以37岁的轻轻年纪却猝然谢世。这在当时欧洲物理学界着实引起了好一阵悲哀。在他死去的第二天意大利帕多瓦大学门口贴出了这样一张讣告： “波恩大学赫兹教授不幸于昨日去世，物理学界的一颗明星突然陨落，这是全欧洲的损失。 赫兹教授对人类最伟大的贡献，就是他通过实验终于找到了电磁波，他虽然是个法国人，但是他告诉我们意大利人，告诉全世界人，每个人身边都有电磁波，都是可以互相传递接收的，他虽然去世了，但他指给我们的这种波却永远存在，永远陪伴着我们。所以赫兹教授是属于全世界的，赫兹教授没有死，他永远活在我们中间……。 为了表达对这位世界伟人的尊敬和悼念，兹定于明天上午在本校礼堂举行隆重的追悼会。” 在这张讣告下边，有的人瞥一眼便匆匆离去，有的人读后一声叹息，唯独有一个小伙子却像只脚被钉住一样，两眼瞪着讣告，嘴唇微张，半天不言不语，脸色里伤又含沉思，心情悲痛却又激动。他在这里大约站了一个多小时，才勉强挪动只脚，可那鞋底上像是抹了一层漆似地迈一步三回头，迟迟不肯离去。 各位读者，你道这青年是谁？他叫马可尼(1874－1937)，出生在意大利帕多瓦城一个富有的家庭中，从小受过很好的家庭教育，养成了勤苦好学、爱动脑筋的习惯。大凡读书人可分为两类，一类是“书袋”，从小学到大学读过的书有一人多高，不管是什么书，只要是学校规定的便只管读来，一本一本地装到肚子里，并不消化，也不会创造，所以叫书袋。一类是“书锥”、“书钩”，这些人的眼睛就像锥子，读书时处处问个为什么，必须把那本书锥穿再钩出点什么才肯罢休，他们读过的书不一定多，但是思维越训练越敏捷，碰到问题一针见血，又能举一反三，因此也就不所有所创造发明。这马可尼正是这后一类人。今天见到一张讣告也要从中勾出一点学问，他想这位赫兹教授发现的电波既然法国有，意大利也有，为什么不可以利用这些无声无形的波传递信号，传递人们的意志，让死波变活？如果真能做到这一步，赫兹的功绩不是更加同日月久长了吗？我们纪念死者，就是要发扬他的成果，为活人多办点好事。他这样痴痴地想着，回到家里，就对父亲说：“ 我似乎有这样一种感觉，即这些电波会在不远的将来供给人类以全新的和强有力的通讯手段。” 马可尼自从读了这张讣告之后，就立即到处收集数据，又在他父亲的别墅里架天线，埋地线，自天试晚上调，而且居然改进了检波器制成了发射机和接收机。终于在住地与一点七公里外的山间，实现了第一次通讯联系。他欣喜若狂，立即向意大利邮电部写信要求资助，愿将自己的发明贡献给祖国的通讯事业。不想他这封信却石沉大海，马可尼一气之下转而向英国申请专利。 1896年，在伦敦港，一个青年手提着一只大箱子正要下船，海关检测人员见这人衣帽不整，神色不定，便一把拉住他，问他箱子里是什么？这青年正是马可尼，他初来伦敦不免慌张，结结巴巴地说这是一台发报机。当时哪有什么无线电发报机？海关人员更没听说过这个玩艺，把箱子翻来倒去，又将马可尼上下打量一通，这时旁边又一个海关人员说：“怕是一个炸弹吧。”那人闻听不禁大惊，忙双手举起箱子噗通一声扔到海里，返身推了马可尼一把：“去，去，去！还不快滚下船去！” 马可尼初出家门就受到如此欺凌，他举目无亲，原想来找专利局的，现在手中没有了东西，谁认得他这个叫化子？他只知邮电局是管通讯的，便忍气吞声下得船来朝伦敦的邮电部大楼找去。 邮电部总工程师普利斯是一个十分和蔼可亲又颇爱才的老头。他一听说来访者就是马可尼，立即退出椅子将这个可怜的小伙子搂在怀里。原来他早从英国《电气杂志》上看到马可尼的专利申请，并且一直在查找此人，无奈没有地址，今天天使得见，喜不自禁。这马可尼几天来的一肚子委屈，现在突遇知音，不觉扑扑簌簌地掉下泪来，又说那只宝贝箱子已沉在海里。普利斯大笑道：“孩子，有你在就有了一切。这座大楼里的设备都供你使用，还愁再造不出那只箱子？”马可尼闻听，真不敢相信自己的耳朵，又问了一遍方相信这是真的，不觉喜上眉梢，那两行泪珠也被这笑容挤得滚落地下，不知钻到哪里去了。 马可尼有了如此强大的后盾，如鱼得水，如虎添翼，没有几天使制出了收发报设备，在邮电部大楼顶上与相距近三千米外的银行大楼实现了通讯联系。过了不几天又赶上当地一场传统的游艇比赛，出发点在港口，终点在30里外的海面上。过去，比赛结果的消息总得等几个小时后才能送回，岸边一般的观众常常等得不耐烦，不等比赛退出就已散去，而那些对赛艇押了赌注的人又都一个个像热锅上的蚂蚁。今天为了试试这新的通讯设备，也为了向人们宣传一下无线电报，邮电局将来好赚钱，普利斯一早就布置了两艘绿色的邮船，他在终点发报，马可尼在起点接收。当发令枪一响，码头上笛鸣鼓响，人声鼎沸，游艇划破碧绿的海面，拖着一股白浪，转个弯很快在人们视野里消失了。这时狂热的码头也暂时冷了下来，正当人们神经刚刚松弛了一会，马可尼突然举起双手连绷带跳地喊道：“玛丽号，玛丽号第一！玛丽号赢了！”这时那些向这艘船押了赌注的人都半信半疑地看着这个意大利人，而那些押了其他船的人却恨得直咬牙，骂他造谣，一时起了纠纷。正轰闹间，海面上报信的快艇已经折回，证实是玛丽号夺魁。此时，人们方才相信那个“的的塔塔”的铁盒子真有千里眼和顺风耳的威力。狂欢的胜利者涌上那艘邮船，一起将马可尼抬了起来，那个铁盒子被你争我夺地看来看去，船小人多，马可尼担心别再把铁盒子又挤落到海里，忙喊着：“放下！放下！要落水了。” “海边的人还怕落水么？”疯狂的人们还以为是他怕落水，索性把他抬起扔到水里，大家好一阵狂跳大笑，尽兴而散。 1898年无线电波跨越了英吉利海峡，并正式用于商业。 1901年2月马可尼在英属牙麦加的康沃尔建成了一座170英尺高的电波发射塔，然后他带领助手肯普和佩基来到利物普港，准备乘船横渡大西洋到纽芬兰去接收康沃尔电台发出的信号。这时已是寒冬季节，朔风起，海浪翻，甲板上薄冰覆盖，人连站立都很困难，马可尼的父亲，还有他敬爱的老师都来送行，父亲劝儿子还是不要去冒险： “孩子，不是我拖你的后腿，电波能飞过四十五公里的英书利海峡，可是绝不会飞过大西洋的，再强的电波也会在空气中慢慢消失。” 老师也帮着老人劝自己的学生，还是不要干这种异想天开的事，说：“你若想让电波飞过大西洋，就得先在大西洋上悬一面像欧洲那么大的镜子，你要知道电波和光一样只能走直线，两地球表面是弧形的，除非高空有一面大镜子反射，电波才能射到大西洋彼岸去。这一点，就是赫兹教授生前也是这样认为的啊！” 马可尼说：“事情总是干出来的，过去谁能相信磁能变成电呢？法拉第一试，麦克斯韦再一总结，不就既有道理又成事实了吗？干成干不成，我今天就要亲自去试试，哪怕失败了也能为后人提供一些实验数据。”说罢他便登上"撒丁号"破浪远去了。 12月12日，马可尼带若两名助手来到纽芬兰面对大西洋的一座小山上，在一座钟楼内安好收报机，又在山上放起一面特大的六边形风筝，上面带着电线，升到四百米的高空，这是他想出来的升高天线的妙法。一切安置妥当，他便将听筒贴在耳朵上静静地捕捉若那神秘的信号。窗户外，佩基操纵着风筝，万里蓝天没有一丝云彩；室内，肯普站在他旁边，瞪若一只大眼，紧紧地盯着桌子上的收报机。突然，耳朵里传来“滴-滴-滴”三声，他觉得是自己心脏的跳动，再屏息细听，又是三声，他忙将耳机扣在肯普的耳朵上说：“快听，这是不是信号？”"肯普只手按住耳机，有那么几秒，突然大声喊道：“三个短码，是他们发来的，我们胜利了！” 马可尼的电波一下子就飞出了三千七百公里，在大西洋的上空，人类第一次建起了通讯的桥梁。世界各国的报纸都用头条发了这条惊人的消息。1909年马可尼因此而获得了诺贝尔奖金。 读者到此不禁要问，电磁波不是走直线的吗？怎么会绕过大西洋呢？难道空中真的有面大镜子吗？是的，真有一面大镜子，后来人们终于发现了这面大镜子，它就是整个地球大气层中的电离层，它可以不断地将地面发射的电波再反射到地面。不过当时马可尼并不知道这些，但是他勇于试验，凡事都要先试试再说，终于让他碰对了。 正是： 莫笑马氏去乱碰，机遇原在运动中。 未干就怕要失败，件件事情都难成。 |
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