主頁（http://www.www.jjxinkai.com）：【12.12】看不見的競爭：到底誰發(fā)明了無線電？ 今天是2022年12月12日 這是饅頭說第 503 篇文章 有些我們生活中的東西 是“日用而不知”的 比如無線電 無線電其實徹底改變了人類生活 而它被發(fā)明的前前后后 也有很多幕后故事 【今日由頭】 1901年12月12日 人類第一次實現(xiàn)無線電越洋傳送 1 1901年12月12日，加拿大紐芬蘭島的圣約翰斯港。 一群聚在一座小山上的人，似乎正在焦急地等待著什么。 中午12點的時候，人群中間一臺類似電話的儀器，忽然發(fā)出了“滴答”聲。 大家頓時騷動了起來，每個人臉上都露出了興奮和期待的神情。 一個30歲不到的年輕人立刻拎起了話筒，周圍立刻變得十分安靜，只有陰冷寒風(fēng)的呼嘯聲。 “是信號！三點短碼！是信號！你們來聽聽！” 那位年輕人興奮地揮舞著手臂，叫出了聲。 他身邊所有人都興奮了起來，有的互相握手，有的相互擁抱，還有的激動地跳了起來。 因為那簡單的三聲信號，是來自3000多公里外的英國利澤德半島上的波爾杜。 換句話說：有人在波爾杜發(fā)出的這三聲信號，在神奇地飄洋過海后，完整地被紐芬蘭島的另一群人接收到了。 放到現(xiàn)在，這可能是一條連孩子都不會覺得有什么稀奇的新聞。 但在100多年前，這是超出當(dāng)時幾乎所有人認知的一件大事。 由此，1901年的12月12日，也成為了人類文明進程中一個重要的日子： 遠距離的無線電發(fā)報，終于被證明是可能的。 而人類能走到這一步，并不容易。 2 如果有人要追溯無線電的發(fā)展史，那至少要先回到1831年。 1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線在磁場中切割磁力線運動，或者把一根磁鐵插入由導(dǎo)線繞成的鐵圈中時，導(dǎo)線或線圈中就產(chǎn)生了電流——通俗點說，這就是后來初中生都知道的“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象。 法拉第在1832年曾預(yù)言過世界上有一種叫“電磁波”的存在，但這個預(yù)言手稿在他死后63年才被發(fā)現(xiàn)。真正做出系統(tǒng)性描述和論證的，是他的晚輩麥克斯韋。這位偉大的天才通過三篇論文和一本著名的《論電和磁》，創(chuàng)立了完善統(tǒng)一的電磁場理論，將人類的科技認知帶到了一個新的臺階。
1888年，赫茲通過實驗第一次成功證明了“電磁波”的存在，并且證明電磁波可以像光一樣被反射、折射和偏振。 赫茲的發(fā)現(xiàn)震動了當(dāng)時整個物理學(xué)界，幾乎所有的物理學(xué)家都被這種看不見摸不著的“電磁波”給迷住了，而工程師們則更興奮于“電磁波”的實用性——赫茲的一位工程師好友胡布爾立刻就提出一種假設(shè)：能否用電磁波來進行通信？ 赫茲覺得這種設(shè)想是異想天開。他做實驗證明電磁波的存在只是為了證明麥克斯韋理論的偉大，并沒有想過這種電磁波會應(yīng)用到實際生活中，事實上他覺得這也是不可能的——他覺得至少需要有歐洲大陸那么大的反射器才行。
法國物理學(xué)家布蘭利首先改進了赫茲的電磁波接收裝置，他把自己制作的裝置命名為“無線電導(dǎo)體”。英國皇家學(xué)會教授洛奇進一步改進了這個裝置，把它稱之為“金屬屑檢波器”，并且使用這個裝置把電磁波的探測距離增加到了40米，還成功激發(fā)了電鈴。 1894年，坎特伯雷學(xué)院的一個大四學(xué)生進一步改進了布蘭利的檢波器，使它接收電磁波信號的靈敏度大大提升，并且輕松實現(xiàn)了幾十米范圍內(nèi)的電磁波收發(fā)。這個天才的大四學(xué)生叫盧瑟福，他后來獲得了1908年的諾貝爾化學(xué)獎，但不是因為電磁波，而是關(guān)于元素衰變和放射化學(xué)。很多人認為，如果盧瑟福后來沒有改變研究方向的話，最先發(fā)明無線電的多半是他——當(dāng)然，他為人類文明開辟了原子核物理時代，光這一點就足以名垂青史。 除了當(dāng)時科學(xué)文化的中心歐洲，美洲大陸的科學(xué)家們也加入了這場競爭。盡管當(dāng)時美國的科技水平還無法趕上歐洲，但他們擁有偉大的電氣工程師尼古拉·特斯拉。
從布蘭利到洛奇到盧瑟福再到特斯拉，歐美兩塊大陸上的科學(xué)家們前仆后繼地一層層揭開遮罩在“無線電”臉上的神秘面紗，誰都知道離她的真容已經(jīng)很近了，但誰都不知道最后一層面紗究竟何時能揭開。 1896年，一個俄國人站了出來，宣布這一時刻到了。 3 這個俄國人，叫亞歷山大·斯捷潘諾維奇·波波夫。 1859年，波波夫出生在俄國烏拉爾的一個礦區(qū)小鎮(zhèn)上，家境相當(dāng)普通。波波夫的父親是一名牧師，一直希望兒子長大后成為一名神父，為此把他送進了學(xué)費全免的神學(xué)院。但波波夫從小對物理和數(shù)學(xué)非常感興趣，最終拒絕了神甫的職位，考進了彼得堡大學(xué)數(shù)學(xué)物理系。 在大學(xué)期間，波波夫一度癡迷于研制炸藥，但在畢業(yè)后去了海軍水雷學(xué)校當(dāng)教員。這所水雷學(xué)校擁有全俄國數(shù)一數(shù)二的精密電學(xué)儀器，這也讓波波夫在教學(xué)任務(wù)之外，開始研究電磁學(xué)。 1888年，赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息同樣也傳到了俄國，興奮的波波夫在第二年就成功復(fù)制了赫茲的實驗，并且同樣提出了自己的目標(biāo)：要用電磁波進行無線電通信。 5年之后，波波夫獨立研制出了一臺無線電接收機，這臺接收機要比英國洛夫教授研制的那臺靈敏得多。在實驗過程中，波波夫還發(fā)明了全世界第一根天線。 一開始，波波夫那臺設(shè)備的終端使用的是電鈴，但很快就用一臺電報機作為取代——一臺完整意義上的無線電發(fā)報機就這樣誕生了。
1896年3月24日，在俄國物理化學(xué)協(xié)會的年會上，波波夫和助手雷布金當(dāng)著1000多名嘉賓的面，進行了一次更為著名的展示： 雷布金在250米外的化學(xué)院用發(fā)射機進行發(fā)報，而波波夫在物理學(xué)會議大廳負責(zé)接報。整個大廳鴉雀無聲，那邊發(fā)來的摩爾斯電碼聲音清晰可聞，協(xié)會主席彼得洛夫教授親自拿著電碼本和粉筆站在黑板前，將每一個電報碼譯成拉丁字母，最后在黑板上出現(xiàn)了一個人的名字： “海因里希·赫茲”。 全場掌聲雷動——波波夫通過全世界第一封有明確內(nèi)容的電報向赫茲致敬，而所有人也都記住了波波夫的名字。 大受鼓舞的波波夫隨即向政府申請1000盧布的研究經(jīng)費，用來建設(shè)無線電報實驗室。但在當(dāng)時識字率還不到10%、依舊還殘存農(nóng)奴制余味的俄國，政府認為這筆經(jīng)費簡直荒謬絕倫，完全是“不切實際的幻想”。 一位俄國海軍的將軍認為這項研究對俄國艦隊在海上作戰(zhàn)的通訊將會有極大的幫助，為此他為波波夫據(jù)理力爭，終于還是申請下了一筆經(jīng)費——300盧布。 波波夫和他的團隊拿著菲薄的300盧布，開始了艱難地進一步探索。 而科學(xué)發(fā)明這個東西，從不會耐心停下腳步來等待某一個人蹲下系鞋帶。 這一回，輪到一個意大利人登場了。 4 這個意大利人，叫伽利爾摩·馬可尼。 與大他15歲的波波夫不同，馬可尼出生在意大利博洛尼亞的一個富裕之家，父親是鄉(xiāng)紳，母親是愛爾蘭貴族的后代。 馬可尼幾乎沒有在正規(guī)學(xué)校讀過書，但他父親給他請了一位大學(xué)物理教授作為私人教師，并且允許他閱覽自己私人圖書館的所有藏書，而他的母親還貼心地給他在家里布置了一間屬于他自己的實驗室。 1888年，赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息同樣讓癡迷物理的馬可尼興奮不已，立刻投入了研究和實驗。1894年，20歲的馬可尼在家中做了一個小實驗： 他在樓頂?shù)膶嶒炇野聪铝艘粋�電鈕，樓下的客廳就響起了一連串的鈴聲——兩者之間并沒有導(dǎo)線相連。 盡管這個簡單的電磁波實驗早在世界各地的科學(xué)實驗室里重復(fù)了很多次，但旁觀的馬可尼母親是第一次看到這種奇異的現(xiàn)象。她告訴了孩子父親，一直以為兒子不務(wù)正業(yè)的父親也非常高興，開始支持兒子搞自己的所謂“無線電事業(yè)”。 有了家庭的支持，馬可尼在無線電研究方面進展迅速，他很快和他從未謀面甚至不知道彼此存在的波波夫一樣，想到了“天線”的用處，并且成功把無線電波的傳輸距離增加到了2.7公里。
馬可尼的家庭雖然擁有一定財富，但不可能支撐他進行那么大體量的研究。于是他給意大利郵電部寫信請求資助，但求助信石沉大海。 是繼續(xù)小打小鬧，還是力求一搏？關(guān)鍵時刻，馬可尼的愛爾蘭裔母親幫他拍板——走！去英國！ 1896年，就在俄國的波波夫發(fā)出全世界第一封有明確內(nèi)容的無線電報之后3個月，22歲的馬可尼在英國獲得了他的第一項專利——這也是世界上第一份關(guān)于無線電技術(shù)的專利。
而此時，遠在俄國的37歲的波波夫，也在他那個小小的水雷學(xué)校里日以繼夜，步履維艱地一步步探索無線電發(fā)報之路。 一個在歐洲之西，一個在歐洲之東，一場關(guān)于無線電的競賽正式拉開帷幕。 5 在這場競爭的開始，波波夫依舊是領(lǐng)先的。 1897年，波波夫和他的助手雷布金又完成了一個令人振奮的實驗：兩人分別在兩艘俄國巡洋艦上完成了無線電發(fā)報和接收，相隔距離達到了5公里！ 值得一提的是，在這場實驗中，波波夫發(fā)現(xiàn)每當(dāng)兩艘巡洋艦中間有另一艘巡洋艦經(jīng)過時，無線電通信都會發(fā)生一個中斷——這說明金屬物體對電磁波產(chǎn)生了反射。 波波夫認為這是一個重要發(fā)現(xiàn)，立刻匯報給了俄國海軍司令部，但后者覺得這個現(xiàn)象并沒有什么需要特別注意的地方——38年后，英國人羅伯特·瓦特發(fā)明了第一臺實用雷達，工作原理就是利用金屬對電磁波的反射。 但波波夫的領(lǐng)先地位也就到此為止了，因為馬可尼雖然起步比波波夫晚，卻擁有一個比他好得多的環(huán)境和氛圍。
普里斯了解了馬可尼申請的專利，立刻主動去拜訪了這位年輕人，希望能對他的發(fā)明提供一切力所能及的幫助。 在普里斯的幫助和支持下，馬可尼的無線電傳傳輸距離很快超越了波波夫的紀(jì)錄，達到了14.5公里——這是在跨越海峽的基礎(chǔ)上做到的。 1897年，當(dāng)馬可尼的無線電傳輸成功實現(xiàn)跨海之后，他在英格蘭南端的懷特島建立了一座無線電臺。曾經(jīng)鋪設(shè)跨越大西洋電纜的現(xiàn)代熱力學(xué)之父開爾文勛爵拜訪了這座電臺，并且在那里拍發(fā)了一份電報。 老勛爵的拜訪不僅僅給馬可尼帶去了名人效應(yīng)的背書，更是為他打開了一個全新的局面——他在拍完電報后，堅持支付了1先令的費用。 無線電發(fā)報，是可以盈利的！ 在政府的支持之外，馬可尼的無線電報事業(yè)又讓逐利的資本嗅到了誘人的味道——他不會在資金方面再捉襟見肘了。 1898年7月，馬可尼的無線電裝置正式投入商業(yè)運營：報紙體育報道信息的傳遞，軍艦擱淺發(fā)回的求救，船只之間相互的聯(lián)絡(luò)，這些都需要用到無線電。到了1900年，英國皇家海軍的28艘軍艦和陸上通信站已經(jīng)配備了馬可尼公司提供的無線電通訊裝置，因為馬可尼已經(jīng)證明電磁波可以繞過地球本身進行曲面?zhèn)鞑ァ?br/> 1900年，馬可尼已經(jīng)把無線電通信的距離突破了100公里，而此時波波夫仍在那所水雷學(xué)校里，因為受到經(jīng)費困擾而舉步維艱，進展可以說是微乎其微。 此時的馬可尼背后，不僅僅有英國政府的全力支持，還有鋼鐵大王卡耐基、發(fā)明家愛迪生、金融大鱷J. P. 摩根等重要人物提供的資本扶植——已經(jīng)沒有什么力量能夠再阻擋馬可尼快速發(fā)展他的無線電傳輸事業(yè)了。 1901年12月12日，本文開頭的那一幕發(fā)生了：經(jīng)過周密的準(zhǔn)備，馬可尼的團隊實現(xiàn)了從英國到加拿大，跨越3000多公里大西洋的越洋無線電傳輸。
然而，接下來一個似乎簡單的問題卻引起了一場長期的糾紛乃至論戰(zhàn)： 到底誰發(fā)明了無線電？ 6 1902年的夏天，28歲的馬可尼隨意大利國王搭乘巡洋艦訪問俄國。 43歲的波波夫?qū)３痰巧涎惭笈灇g迎馬可尼，他握著馬可尼的手說： “祝賀你，無線電之父！” 這句話充分證明了波波夫的胸襟，以及兩位偉大科學(xué)家之間的惺惺相惜。但也因為這句話，讓“誰發(fā)明了無線電”這個問題，罩上了一層迷霧。 一般來說，歐洲人當(dāng)然認為馬可尼是無線電的發(fā)明人，而1899年他在懷特島上成功發(fā)出飛越英吉利海峽的電報則被視為是“無線電正式誕生”的標(biāo)志。 波波夫曾在1900年的全俄電氣工作者第一次代表大會上，對馬可尼提出了輕微的批評，認為他“把許多眾所周知的事實歸功于自己”，但同樣也坦率地承認： “無可置疑，長距離電報通信方面首次的實際成果，是馬可尼最早到達的。” 但俄國政府并不承認這一點，他們認為波波夫才是無線電的發(fā)明人，標(biāo)志事件是1895年5月7日波波夫在物理化學(xué)年會上首次演示了60米距離的無線電傳輸——蘇聯(lián)后來在1945年索性把這一天命名為“無線電發(fā)明日”。 當(dāng)中來插一腳的還有美國人。 在美國，特斯拉關(guān)于無線電相關(guān)的專利申請是在1897年9月2日提出的，并于1900年3月20日獲得批準(zhǔn)，而馬可尼的無線電專利技術(shù)在美國獲得專利批準(zhǔn)的時間是1900年11月10日。
但沒有了特斯拉，還有一個叫德弗雷斯特的人同樣擁有無線電的相關(guān)專利，而且這個人確實徹底改變了無線電傳輸?shù)母窬帧l(fā)明了真空三極管，大大放大了無線電傳輸信號，被很多美國人視為“無線電之父”。 1905年，北美巡回法庭就馬可尼無線電公司訴訟德弗雷斯特?zé)o線電公司一案開庭，5月4日，法庭宣判馬可尼是無線電的發(fā)明人。 這個宣判結(jié)果可能背后也有不少博弈和運作，但那段審判詞之后被奉為經(jīng)典，其中一些觀點或多或少也可作為一個參考。 審判詞的觀點大致是： 就像瓦特只是改良了蒸汽機，他依舊被視為蒸汽機的發(fā)明人——在馬可尼之前，所有人對無線電的發(fā)現(xiàn)和運用都僅限于實驗室和小范圍，只有馬可尼讓無線電在商業(yè)上取得了成功，建立了完善的系統(tǒng)，進而推廣到了全世界： “別的發(fā)明者，在電學(xué)領(lǐng)域的大海中冒險向前，他們遇赫茲波（注：即電磁波）的浪潮卻讓它滾滾而去，并沒有意識到這種新潮流會促進世界商場的貨運或貿(mào)易。……馬可尼敢于揚起風(fēng)帆，到未知的潮流中去勘探，他第一個開辟了新的航線。” 盡管爭議依舊存在，但更多的人認識到一點： 專利權(quán)只是一種法律上的界定和經(jīng)濟收益的歸屬劃分，馬可尼和波波夫等人在無線電通信進程上的地位，都是不可抹殺的。 7 1909年，馬可尼獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。 和他一起獲獎的，是德國物理學(xué)家卡爾·布勞恩，后者發(fā)明了陰極射線管——馬可尼在改進無線電發(fā)射裝置的過程中多次用到了布勞恩的專利。 那么，既然這個獎可以分享，為什么不算上波波夫？ 很遺憾，波波夫在1906年就因為腦溢血發(fā)作去世了，終年47歲。 眾所周知，諾貝爾獎是不會頒發(fā)給去世的人的。有不少人相信，1906年的諾貝爾物理學(xué)獎大概率是會發(fā)給波波夫的，只是因為他的去世，才頒給了英國物理學(xué)家湯姆遜，頒獎理由是“對氣體導(dǎo)電的理論和實驗研究”。 1937年，馬可尼逝世，享年63歲。羅馬有上萬市民上街為他送行，英國政府宣布：所有無線電報、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，以表默哀。 然而，在馬可尼逝世8年后，美國專利局又一次改變了判定：把無線電的發(fā)明權(quán)判還給了特斯拉——當(dāng)時外界有一種觀點認為，美國人這么做，是不想支付兩次世界大戰(zhàn)中使用無線電技術(shù)而需要支付給馬可尼公司的費用。 1959年，捷克斯洛伐克發(fā)布了一套六張的紀(jì)念郵票，紀(jì)念6位對人類無線電發(fā)明起到過重要影響的科學(xué)家，馬可尼、波波夫、特斯拉都名列其中。 或許，這套郵票也代表了很多人的一種共同認定吧。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陸濤) |
