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第12章 波波夫与马可尼(1)

聪慧的波波夫

1859年3月,波波夫出生在俄国乌拉尔一个矿区的小镇上。父亲是个牧师。由于在小时候矿场的一切都使他感到新奇,波波夫爱到矿上去玩。他没有多大就学会了木工,能够制作好玩的水磨机械模型。他12岁那年,表现出对电工技术的爱好,自己做了个电池,还用电铃把家里的钟改装成闹钟。波波夫小学毕业以后,父亲把他送进神学校读书,为的是让他将来进神学院深造。但是,波波夫对物理学和数学最感兴趣,这两门功课的成绩都很出众,连校长也感到惊异。

1877年,18岁的波波夫考进了彼得堡大学数学物理系。在大学里,他学习非常刻苦。家里供不起他上学,他就在晚上担任家庭教师,有时还给电灯公司当电工,靠半工半读来维持学习。

在彼得堡大学,波波夫总是不满足于课本知识,常常爱提出一些新奇的创见。那些平庸死板的教授并不赏识这个“不安分守己”的学生。波波夫意识到彼得堡大学不能发挥自己的才能,就转学到森林学院学习。这个学院虽然不像彼得堡大学那样有名,但是师生关系融洽,学术思想比较活跃。波波夫在这里,有一段时间热心地研究使用炸药。这是很危险的研究工作。瑞典著名科学家诺贝尔(1833~1898年)为发明炸药曾经九死一生,诺贝尔的弟弟就是在试验中被炸死的。波波夫试验利用炸药在森林里开路,也险些送命。

后来,他研究出用电线遥控炸药的爆炸,相当成功。因此,同学们都把他叫做“炸药专家”。

1882年,23岁的波波夫以优异的成绩完成了大学的学业。第二年,他被喀琅施塔得海军水雷学校请去当教员。这个学校离彼得堡不远,有很多精密的电学仪器,学校的实验室在当时的俄国是数一数二的。水雷学校除了教学任务以外,还领导学生进行有关电磁方面的研究。波波夫到水雷学校不久,就成了很受欢迎的讲师。他充分利用学校的良好条件,在教学和电磁实验方面积累了丰富的知识。他在水雷学校还参加过观测日全食的活动。当过电灯公司的电气技师,热情推广电灯。有一天,有个朋友问他的雄心是什么,他回答说:“我要走遍俄罗斯,为整个俄国带来光明。”

1888年,波波夫29岁那年,赫兹发现电磁波的消息传到了俄国,他也被强烈地吸引了。他兴奋地说:“用我一生的精力去装设电灯,对广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小的一角;要是我能够指挥电磁波,就可以飞越整个世界!”波波夫的理想改变了。

就在第二年,波波夫成功地重复了赫兹的实验。在一次公开的讲演中,他在胡布尔以后,提出了可以用电磁波进行无线电通信的设想。

波波夫怀着新的理想,在水雷学校实验室里埋头研究,制作了很多有关的仪器。布冉利、洛奇的研究工作对他也有不少启发。

1894年,35岁的波波夫制成了一台无线电接收机。

这台接收机的核心部分,用的也是改进了的金属屑检波器,跟洛奇的检波器有异曲同工之妙。不过,波波夫认为使用打字机不方便,他改用电铃做终端显示,电铃的小锤可以把检波器里的金属屑震松。电铃用一个电磁继电器带动,当金属屑检波器检测到电磁波的时候,继电器接通电源,电铃就响起来。

这台接收机同洛奇的那台结构相似,但是灵敏度却高得多。波波夫的独特贡献,是首次在接收机上使用了天线。有一次,波波夫在实验中发现,接收机检测电波的距离比平常有明显的增加。他很久都找不出原因,感到很奇怪。后来,他突然看见一根导线碰到了金属屑检波器。波波夫把导线拿开,电铃就不响了,可是把实验距离缩小到原来那样近,电铃又响起来。这个意外的发现,使波波夫喜出望外。他索性把导线接到金属屑检波器的一头上,并且把检波器的另一头接地,结果实验距离大大增加。这根导线就是世界上的第一根天线。波波夫的这个发现意义很重大,它同布冉利发明金属屑检波器的价值不相上下。

波波夫首先把他的接收机用在检测雷电方面,他把这台机器称做“雷电记录仪”。也就是说,波波夫当时的实验只局限在气象观测上,还没有发展到无线电通信领域。他的这种实验是相当危险的。一个多世纪以前,富兰克林曾经冒着生命危险做人工传导天电的实验,利赫曼曾经因此丧了生。现在,波波夫也勇敢地同天电打起交道来,只不过他用的不是风筝,而是他自己发明的接收机。他把莫尔斯电报机接在机器上,电报纸条成了他的记录器。1894年6月一个雷雨的夜晚,波波夫冒着危险,用他的接收机成功地录下了空中闪电。

电报的发明

1895年5月7日,波波夫在彼得堡俄国物理化学会的物理分会上,宣读了论文《金属屑同电振荡的关系》,并且表演了他发明的无线电接收机。

表演是在大厅里举行的。波波夫沉着地在大厅的讲台上安放好接收机,他的助手雷布金在大厅的另一头操作火花式电磁波发生器。雷布金比波波夫小5岁,人很精干。波波夫的接收机由金属屑检波器、电铃、继电器、记录器和一根垂直的天线组成。当雷布金接通火花式发生器的时候,接收机的电铃立刻就响起来;断开发生器,铃声也就随着停止。当时,出席会议的都是物理学界的知名人士,其中有的人思想保守,原来不相信电磁波能够传递信号,这次耳闻目见,不由得不信服了。一个当初抱着反对态度的科学家,还上台去同波波夫握手,表示祝贺。

表演结束,波波夫充满信心地说:“最后,我敢于表达这样一个希望,我的仪器在进一步改良以后,就能够凭借迅速的电振荡进行长距离通信。”

几十年以后,前苏联政府把这一天定做“无线电发明日”。

1896年1月,俄国物理化学协会刊物《电》一月号发表了波波夫的文章,介绍这次表演的情况,立刻引起了全球学术界的轰动与关注。

不久以后,波波夫用电报机代替电铃,当作接收机的终端,他的装置就成了一台无线电发报机。

1896年3月24日,波波夫和助手雷布金在俄国物理化学协会的年会上,正式进行了用无线电传递莫尔斯电码的表演。在场的观众有1000多人。

表演的时候,接收机装设在物理学会会议大厅里,发射机放在附近森林学院的化学馆里。雷布金拍发信号,波波夫接收信号,通信距离是250米。

物理学会分会会长佩特罗司赫夫基教授把接收到的电报字母逐一写在黑板上,最后得到的报文是:“海因里希·赫兹”。它表示波波夫对这位电磁波的伟大发现者的崇敬。这份电报,虽然很短,却是世界上第一份有明确内容的无线电报。

波波夫的成功,预示了人类通信史上的一个新纪元即将到来!

异地展才

波波夫表演无线电收发报以后不久,也就是1896年初夏,意大利的22岁的无线电发明家马可尼踏着晨光,登上了开往英国伦敦的邮船。这个年轻的发明家容貌清秀,显得有些腼腆,好像是个怕羞的姑娘。他小心翼翼地守着一只大箱子,寸步不离,就像里面装了什么无价之宝一样。

邮船徐徐离开码头。马可尼望着意大利海岸消失在身后,神情无比兴奋,他就要去英国,他的发明就要向世人展示啦!天边出现一片玫瑰色的朝霞,他仿佛看见未来在向他微笑,向他招手。

这个意大利青年发明家,就这样登上了新的征途。

马可尼出生在意大利北部的波伦亚城。父亲是个农庄主,母亲是爱尔兰一个贵族的后代。马可尼的血统有一半是英国的。

马可尼天资聪颖,勤奋好学,尤其喜欢阅读物理学方面的书籍。赫兹发现电磁波的时候,马可尼只有14岁。

马可尼16岁那年,有个叫李奇的老师送他一本电学杂志。李奇也是研究电磁波的,对赫兹实验的原理和意义理解得很深,无线电史册上记载着他的研究成果。马可尼按照老师的要求,仔细阅读了杂志上那几篇介绍赫兹实验的通俗有趣的文章。他激动万分。在李奇的指导下,他在学校做了一些电磁实验。后来,他在家里也做起实验来。父亲看见儿子整天摆弄线圈、电铃和一些古怪的玩意儿,很不以为然,由于母亲的袒护,马可尼才没有受到父亲的干涉。

第二年,马可尼17岁。他一面实验,一面大量收集资料。从布冉利、洛奇、台思拉这些大师的研究成果,直到一些不著名的人的文章,他都千方百计地找来了。马可尼钻研了整整一年,把这些先进者的见解和得失弄清楚以后,成了一个小专家。他决定把各家的长处综合起来,用在自己的装置上。

他在波伦亚附近父亲庄园的楼上潜心实验。楼上有一张小长桌,推开桌子旁边的窗户,可以看到花园里的玫瑰和远处的群山。马可尼在这张小长桌前度过了少年时代的许多日日夜夜。

他经历了很多次失败。父亲常常嘲笑他是个“不切实际的空想家”,他毫不气馁。1894年,他20岁的时候,终于取得了初步的成绩。有一天,他把母亲请到楼上的实验室里来。小长桌是他的实验台,上边摆着一台简陋的收发报装置。马可尼一按电钮,就从楼下客厅里传来一阵铃声,而楼上和楼下并没有导线相连。这是可马尼第一次实现无线电信号传送。母亲看见儿子的研究有了成绩,高兴得嘴都合不拢了。晚上丈夫回家,她把丈夫动员上楼,叫儿子当场表演。父亲看了“空想家”搞出点名堂来了,也很高兴,但是他没有说什么。

从这次以后,马可尼买试验器材,再也不用偷偷向母亲要钱了。

1895年夏天,21岁的马可尼在父亲的花园里进行了一次非常成功的电磁波传递信号实验。他用的发射装置,是李奇改进的火花式发射机;接收机带着一根天线,同波波夫的很相像,其中金属屑检波器是洛奇改进过的那一种,另外还有电铃和电池。

同年秋天,马可尼把电磁波的传送距离扩大到27公里。他把火花式发射机放在村边的小山顶,天线高挂在一棵大树上。接收机却安放在家里的三楼。一个同伴给他当助手,在小山顶发报,他在楼上接收。对方发送信号的时候,接收机的电铃能够清晰地发出响声。实验取得了成功。

马可尼渴望进一步进行试验,由于缺少经费,他向意大利邮电部写信,请求资助,但是没有得到支持。

为了使无线电能够有实用价值,能够为人类服务,22岁的马可尼告别亲人,登上了新的征途。

无线电跨海试验的成功

马可尼在英国进行无线电跨海试验成功,引起了意大利政府的重视。同年6月,马可尼接到意大利驻英使馆的通知回国。他在意大利建立了一座陆上电台,跟意大利军舰通信,距离延长到192公里。意大利国王和王后在罗马接见了他,并且很有兴趣地观看了他的表演。

1897年7月,马可尼重返英国,开始研究无线电的商业应用,并且在伦敦成立了无线电报通信公司(1900年改为马可尼无线电公司)。

紧接着,马可尼在怀特岛的艾伦湾建立了一座电台,名字叫尼特无线电站。怀特岛在英格兰南端,对岸是英国作家狄更斯(1812~1870年)故乡朴次茅斯。怀特岛在英国地图上只是一个不引人注目的小岛,但是,马可尼却在那里进行了一系列著名的通信试验。

一项发明,只有当它达到商业应用的水平,才算有了价值。艾伦湾尼特电台完工以后,很多政府官员和社会名流都到这里来参观。有一天,开尔文勋爵也来到这里。这位大西洋海底电缆的创始人,头年还对无线电表示怀疑,但是在事实面前,也完全信服了。在怀特岛电台的机房里,他很愉快地给普利斯等老朋友拍发了电报,他拍给格拉斯哥大学物理实验室的电报是这样的:

格拉斯哥大学物理实验室收。告诉布里斯,这是通过以太波从艾伦湾发到朴次茅斯的商业电报,然后借助邮局的电报机传到格拉斯哥的。

电报拍完以后,开尔文从衣袋里掏出一先令硬币交给电报员。在场的人都觉得诧异。电报员以为勋爵在开玩笑,硬是不收。

开尔文笑了笑说:“这是拍发这些电报的费用,它标志着商用无线电报的开始。”他坚持要付,说这是对马可尼通信装置的赞赏。最后,电报员收下了这不平常的一先令。这是世界上第一份收费的商用无线电报。拍发它的人恰好是长途有线通信的奠基人,这是很有意义的。

1898年7月,马可尼的无线电报装置正式投入商业使用,为爱尔兰首都都柏林《每日快报》报导快艇的比赛实况。马可尼把电台装在一条租来的轮船上,随时把比赛进程拍发给岸上的接收台,然后通过电话线直接告诉《每日快报》编辑部。当天晚上,晚报就登出了快艇的比赛结果。

同年12月,马可尼在南海岬灯塔和一艘灯船(相当于浮动灯塔)之间建立了无线电通信。灯船用刚装上的收发报机向南海岬灯塔的电台报告有一艘轮船在哥德文搁浅,使海军总部价值52万英镑的财产没有受到损失。这艘灯船第二年3月在海上同一艘邮船相撞,由于它有无线电报装置,及时发出出事的消息,南海岬立刻派救生艇赶到出事地点,把遇难船员全部救了起来。

这是无线电首次为营救海难的人立了功。

马可尼没有满足已经取得的成就,继续进行试验。1899年盛夏,他成功地实现了英法海峡——多佛尔海峡两岸的无线电报联络,把通信距离增大到45公里。英法各报都在头版作了报导,学术界也发表文章赞扬和评论这次试验。

这时候,波波夫在俄国黑海舰队进行试验,通信距离却只达到17公里。

1895年,波波夫虽然拍发了世界上第一份无线电报,但是短短3年的时间,马可尼却超过波波夫,赶到前面去了。马可尼第一个使无线电投入商业实用,第一个使无线电成了海上救生的利器,第一个使无线电信号越过英法海峡。

在增大通信距离的过程中,马可尼同样作了很多艰苦的工作。一系列的试验表明,天线越高,通信距离就越大。但是,无论在岸上还是在舰船上,天线的增高都是有限度的。后来,马可尼就把注意力集中在增大发射功率和接收机的灵敏度上。当时电子管还没有问世,要实现这两点是相当困难的。

1899年7月,马可尼的无线电通信装置第一次在英国海军演习中使用。

英国皇家海军舰艇“亚历山大”号、“欧洲”号、“女神”号都安装了马可尼的装置。演习中,马可尼、肯普和另一个助手分别在这三艘军舰上工作,通信装置很成功。演习结束,英国皇家海军同马可尼签订合同,要他第二年给英国海军的28艘军舰和4个陆上通信站安装无线电通信装置。这是马可尼公司签定的第一个合同。这次演习也证明,两艘军舰行驶到互相看不见的地方,照样可以通信。这意味着电磁波信号有可能“绕过”地球本身的曲面进行传递。