波波夫脱颖而出
1859年3月,波波夫出生在俄国乌拉尔一个矿区的小镇上。父亲是一个牧师。波波夫小时候很顽皮,也很聪明。或许是由于他生长在矿区的原因,从小他就对矿上的一切非常感兴趣,爱和矿工的孩子在一起,爱到矿上去玩,矿场的一切都使他感到新奇。他心灵手巧,没多大就学会了木工,甚至还制作出了好玩的水磨机械模型。
12岁那年,波波夫表现出对电工技术的特殊爱好,自己做了个电池,还用电铃把家里的钟改装成闹钟,从小就表现出了非凡的实践技能。有一次他爸爸问他长大了做什么,波波夫不假思索地说:“我要做一名矿工。”他的回答令父亲十分失望。小学毕业以后,父亲把他送进神校读书,因为他父亲是位神甫,在神校读书是不用花钱的,父亲希望他将来能进神学院深造。但波波夫对数学和物理学感兴趣,这两门功课的成绩都非常出众,连神校的校长都感到十分惊异。他在教会学校毕业后,又进入彼尔姆斯克教会中学学习。在教会中学,他仍然挤出时间学习自然科学,在数学物理方面成绩尤其突出,为此,同学们都称他为“数学家”。中学毕业后,由于对自然科学的极大兴趣,他拒绝了神甫的职位,参加了大学招生考试。
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,经常翻阅各种科技书籍和数学物理资料。常常向教师提出一些问题,尤其爱提一些新奇的有创见性的问题。那些平庸死板的教授并不喜欢这个“不安分守己”的学生。波波夫意识到在彼得堡大学不能发挥自己的才能,就转到森林学院去学习。这个学院虽然不像彼得堡大学那样有名,但师生关系融洽,学术思想比较活跃。波波夫在这里曾有一段时间热心地研究使用炸药。这是一项很危险的研究工作。瑞典著名科学家诺贝尔(Nobel A.B,1833—1898)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。波波夫试验在森林里用炸药开路,也险些送命。后来,他试验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岁的波波夫大学毕业,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。他在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,在数学和电磁学方面积累了丰富的知识。他在当时刚兴起的电工领域初试自己的才能,结果在1883年,发表了电机原理研究的第一篇论文。在这里,波波夫很有声望,大家都知道他是著名的电工专家,是个谦虚、勤奋、学识渊博和多才多艺的好教师。他在水雷学校任职时还兼任过电气公司的电气技师,热情推广电灯。有一天一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岁时,赫兹发现电磁波的消息传到了俄国,他被赫兹的伟大发现强烈地吸引了。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,就可以飞过整个世界!”从此,波波夫的理想改变了,他坚定地确立了“用电磁波进行无线电通信”的研究方向。
就在第二年,波波夫成功地重复了赫兹的实验。万事开头难,开始实验时他所遇到的困难是难以形容的。由于他那雄厚的电工基础和熟练的实验技能,在水雷学校的实验室里,他夜以继日地勤奋工作。1889年,在一次公开的讲演中,他继胡布尔之后,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。布兰利、洛奇的研究工作对他都有不同程度的启发。
1894年,35岁的波波夫终于制成了一台无线电接收机。
这台接收机的核心部分,用的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,便改用电铃做终端显示,因为电铃的小锤可以把检波器里的铁屑振松。电铃用一个电磁继电器带动,当金属检波器检测到电磁波时,继电器接通电源,电铃就响起来了。
这台检波器同洛奇的那台相似,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。事情是这样的:有一次,波波夫在实验中偶然发现,接收机检测电波的距离比平常有明显增加,他立即寻找原因。反复找了多次,都找不到原因,他感到很奇怪。后来,他突然看见一根导线碰到了金属屑检波器,他把导线拿开,电铃就不响了,可是把实验距离缩小到原来那样近,电铃又响了起来。这个意外的发现,使波波夫喜出望外,他索性把导线一头接到金属屑检波器上,并把检波器的另一头接地,结果检测电波的距离大大增加。这根导线就是世界上的第一根天线,由一定尺寸的导线构成的天线可增大电波传输的距离。波波夫的这一发现意义很重大,同布兰利发明金属屑检波器的价值不相上下。
波波夫把他的接收机首先用在检测雷电方面,他把这台装置称作“雷电记录仪”。也就是说,波波夫当时的实验只局限于气象观测,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(BenjaminFranklin,1706—1790)曾冒着生命危险做人工传导天电的实验。俄国科学家利赫曼(171l—1753)曾为此献出了宝贵的生命。现在,波波夫也勇敢地同天电打起交道来了,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他的装置上,电报纸条成了他的记录器。由于没有大功率发射机,这个仪器只能用来接收30千米内的雷电放电信号,但这已能给当时的气象预测带来实际好处。仪器能“感觉到”几千米以外发生的雷电,从而预告雷雨天的来临,1894年6月一个雷电的夜晚,波波夫冒着生命危险,用他的接收机成功地记录下了空中的雷电。
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》,并演示了他的无线电接收机。
演示是在一个大厅里进行的,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。雷布金比他小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了起来;断开电路,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,这次耳闻目睹,不由得不信服了,一个当初抱着反对态度的科学家还上台同波波夫握手,表示祝贺。
演示结束后,波波夫充满信心地说:“最后,我敢于表示这样一个希望,我的仪器在进一步改良之后,就能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》1月号发表了波波夫的文章,介绍这次表演的情况,立刻引起了全世界学术界的关注。
不久以后,波波夫用电报机代替电铃,做接收机的终端,他的装置就成了一台地地道道的无线电发报机。
1896年3月24日,波波夫和他的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送莫尔斯电码的表演。在场观众有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。
波波夫当场演示了经过一定程度改进的接收机的新功能,把世界上第一份无线电报从一幢房子传送到相距250米的另一幢房子。俄国物理学家、杰出的科普作家和教学法专家赫伏尔松曾这样描述现象的情况:“无线电讯是这样传送的:把字母译成莫尔斯电码传送出去,发射信号的声音清晰可闻。协会主席彼得鲁雪夫斯基教授手拿莫尔斯电码索引和粉笔站在黑板旁边。每发出一个符号,他就看一眼索引,然后在黑板上写下相应的字母。黑板上渐渐地出现了‘海因里希·赫兹’的名字,而且是用拉丁字母拼写的。当这两个词拼成时,无数在场者的欢乐和对波波夫的欢呼声是很难用笔墨形容的。”
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。它表示了波波夫对赫兹这位电磁波的伟大发现者的崇敬。
波波夫的成功,预示着人类通信史上的一个新纪元即将到来!
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