可敬的先行者们

可敬的先行者们

赫兹的天才实验，给无线电发明家们开辟了广阔的道路。自从1837年莫尔斯（Morse S，1791—1872）发明了有线电报机以来，到1850年左右，美国电报线路网已经扩展到数百个村镇和城市。1866年，大西洋海底电缆接通，莫尔斯电码在欧美两大洲之间往返不息。1876年美国发明家贝尔（Bell G，1847—1922）发明了电磁电话机，到1888年，数百万台电话机已经响起了悦耳的铃声。尽管有线电报和有线电话为人类的活动带来了极大的方便，但是在通信事业的发展上仍有许多问题需要解决。一方面设置电缆线路旷时费资，另一方面有线通信还不能满足人们的需要，例如如何与正在航行的船舶、正在飞行的飞机、正在奔驰的火车进行通信联系，况且只要线路一出故障，有线通信就无法进行。为此有些人曾试图用大地和水来传递信息，但实验都没有成功。这样就很自然地促使一些人萌发出利用电磁波传送信息的念头。历史在等待着顽强的实践家去打开电磁波应用的大门。在1888年以后的几年时间里，探索“赫兹波”的应用成了最激动人心的课题。各国研究用电磁波传送信息的人很多，这些可敬的先行者，为“赫兹波”——电磁波的应用作出了不朽的贡献。

在研究电磁波的群英中，法国物理学家布兰利（Edouard Branly，1844—1940）第一个取得成果。布兰利是法国巴黎天主教学院理学博士、医学博士和物理学教授。在1888年至1890年间，他在重复进行赫兹实验的时候，无意中发现赫兹波使一个玻璃管里的铁屑（铜屑或铝屑）的电阻减小了，因而电导率大大增加。这个“铁屑效应”的发现对他很有启发。于是，他就根据“铁屑效应”的原理，来改进赫兹的接收器。现在看来，赫兹检测电磁波的电波环确实过于简单，它实际上只相当于一个单匝线圈。电波环在感应到电磁波的时候，灵敏度是很低的。因此，赫兹的实验只能局限在实验室里。布兰利对赫兹的接收器改进之后，制成了金属屑检测器。他把装有细铁屑的玻璃管两头，各装置了一个金属电极。在没有电磁波的情况下，玻璃管里的铁屑是松散的，不能导电；当电磁波辐射到接收器上的时候，玻璃管里的铁屑被磁化而粘到了一起，就能通过电流，比较好地起到检测电波的作用。1890年11月24日，布兰利向科学院呈送了他制作的金属屑检波器。当时他称它为“无线电导体”，英国人奥利弗·洛奇（Oliver Lodge，1851—1940）把这一装置定名为金属屑检波器，这一名称一直流传至今。同年，他使用金属屑检波器，使电磁波的探测距离增大到140米，可在一定距离之外激励电铃或继电器，还能击发手枪。1940年他的击发手枪被德国人没收。

1894年，英国皇家学会会员、伯明翰大学教授洛奇，对布兰利的发明进行了改进。这个面貌和善、长着络腮胡子的洛奇教授，与赫兹及世界上第一个成功地铺设大西洋海底电缆的开尔文都是朋友，他早年就对电磁波有相当的研究。

在实验过程中洛奇发现，金属屑受电磁波作用黏结以后，总是不能恢复原来的松散状态。为了解决这个问题，他专门设计了一个机构，能够自动敲击玻璃管，使金属屑及时恢复原状。洛奇把金属屑检测器、继电器、电铃和打字机等连接起来，组成了一台接收机。利用这些改良的装置，洛奇在相距几百米远的地方成功地进行了莫尔斯电码的无线电传送。洛奇的检波器在早期的无线电研究中发挥了巨大的作用，他首先提出了调谐这一新概念。接收某台发射机的信号时，接收机必须调谐于发射机的频率。在电台普及后，调谐成为选台时必不可少的手段。

洛奇的教学工作很忙，没能把自己的研究进一步用在无线电报方面。但是，他在牛津皇家学会的会议上，在伦敦大学和利物浦大学的讲坛上，他都多次作了关于检测电磁波的讲演，有力地推动了无线电的研究工作。

1894年，在洛奇进行电磁波实验的同时，远在太平洋新西兰岛上的坎特伯雷学院一个四年级的大学生卢瑟福（Rutherford E，187l—1937），也在改进布兰利的检波器。

卢瑟福当时23岁，正在准备理科学士的学位考试。坎特伯雷学院尽管设备简陋，但是要求很严格，学生要通过学位考试，一定得写出有独创见解的论文才行。年轻的科学家选中了一个和他一样年轻的课题——《赫兹波的研究》。这位才华横溢的青年学者在破旧不堪的地下室里发明了别具一格的磁性检波器。在实验中，他对布兰利的检波器不太满意，就动手进行了改进。这是一个中心放着一束磁化过的细钢针的线圈，当电磁波到达线圈的时候，线圈的感应作用可以使钢针暂时失去磁性，这样就达到了检测的目的。卢瑟福的磁性检波器比布兰利的金属屑检波器灵敏度高得多。

1894年的《新西兰协会学报》发表了卢瑟福的研究论文《用高频放电法使铁磁化》。这篇论文引起国内外科学界的注意，卢瑟福因此获得了理科学士学位。这一年卢瑟福还在一座18米长的工棚里进行了电磁波收发报表演，有人将这次表演称作“越过新西兰上空的第一份无线电报”。卢瑟福比洛奇小20岁，当时很多人都认为他最有希望发明无线电。但是1895年他获得了去英国深造的奖学金，在剑桥大学，受到首屈一指的原子物理学家约瑟夫·汤姆逊（Thomson J，1856—1940）的影响，改变了研究方向，后来成了杰出的原子物理学家。

美洲大陆在发明无线电上也不甘落后。1893年，纽约一位面庞清瘦、目光炯炯有神的中年电学家特斯拉（Croate Nicolas Tesia，1856—1943）发表了电磁波接收的调谐原理，并用无线电波遥控远处的电灯开关。特思拉是南斯拉夫人，20多岁时发明过感应电机，在欧洲找不到支持者，就变卖了自己所有的财产作路费，于1884年来到了美国。他博学多才，思路敏捷，朋友们称他是“当代的达·芬奇”。在赫兹发现电磁波的那年，特斯拉倡导使用交流电，掀起了电气事业上的一场革命，并且战胜了主张使用直流电的对手、赫赫有名的爱迪生（Thomas Alva Edison，1847—1931），成为交流电和高压变流器的奠基人。1893年前后，特斯拉又对无线电传送信息发生了兴趣，做了很多关于遥控方面的试验，比如点燃远处的电灯、驾驶快艇模型等。他的大部分研究工作是在美国进行的，主要进行无线电波传输的研究。1900年，特思拉曾进行过横跨大西洋的无线电通信实验。由于经济原因，这次实验失败了。他所有这些实验虽然对后来的一些无线电发明家没有直接的影响，但却预示了无线电广播和新闻传真的可能性。同洛奇一样，他也是调谐的创始人之一。

在探索赫兹波的应用、向无线电进军的行列中，除了布兰利、洛奇、卢瑟福、特斯拉这4位著名的先行者外，还有许多默默无闻的探索者。他们虽没有惊人的发现，但他们的每个微小的成功和失败都为后人提供了宝贵的经验。

在科学的征途中，谁不辞辛劳，谁就有希望达到终点；谁善于吸取和总结前人的经验，谁就能够得到成功。波波夫（I]onoB A.C，1859—1906）和马可尼（Marconi G，1874—1937），就是这样的佼佼者。