马可尼——无线电报之星，本文主要内容关键词为：无线电报论文,之星论文,马可尼论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
上学上得一塌糊涂，而且没有考上大学，然而后来却获得了诺贝尔物理奖，这种人是相当罕见的，可以说是凤毛麟角.但是至少有一个人的经历确实是这样的，而且获奖的理由很充分——他开创了实用无线电报.经过几年执着的努力，古格列尔莫·马可尼（Guglielmo Marconi）设法使一组令人难以理解的数学方程式带来一场社会巨变，这场巨变使电报通讯发生了彻底变革.
如果仔细考察一下，我们就会发现1909年马可尼获得的诺贝尔奖是非常特殊的，正如他自己所承认的那样——与和他同时获奖的物理学家费迪南德·布劳恩（Ferdinand Braun）不同，马可尼既不是科学家也算不上太好的发明家.但他的独到之处在于他洞察到了一个可能的、全新的通讯时代，并对这一时代的到来进行了不懈的努力.他把大量的物理器件带出实验室，让世人了解它们、认可它们并且更重要的是购买它们.马可尼正是通过这种艰难的途径赢得了诺贝尔奖.
100年前，与当时人们的观点相反，马可尼证明无线电波可以跨越大西洋.自那以后，无线电设备经历了崎岖的发展过程.大约40年前，由于发明了晶体管，无线电设备被看成了古董，人们对它的兴趣明显下降.对雄心勃勃的科学家与工程师们来说，计算机时代即将到来.数字芯片成为主角，线圈与电容器不再被看好.
但无线电设备从未被遗弃，现今它又进入了中兴阶段.人们将其称为“无线电”，不再将其与需要长时间预热的本制盒子相联系起来.蓝牙（Bluetooth）无线技术有朝一日会使每一台可以想象得到的电子设备不费力地与其他每一台设备互相连通，而数字传输技术正使电视发生革命性变化，并可在人们购置到一种无需额外抵押金的接收器后使音质发生同样的改观.
当然，比其他无线电工具更有影响力的应该是移动电话.在一个令人满意的闭路展示系统中，收音机、计算机和固定电话网的结合，使成百万十几岁的孩子们对这些东西的开山鼻祖——无线电报有了切身体会.
产生电波
“无线”与“通报”到底是怎样结合起来的呢？如同没有马的马车一样，无线电报使电报技术摆脱了电线电缆的限制.要实现上述想法需要具有善于开创新领域，而不是只对旧领域进行优化的能力，出生于捷克莫拉维亚的美国经济学家约瑟夫·萨姆彼德（Joseph Schumpeter）把具有这种才能的人称为“企业家”，他把这些人看作是经济变革的主要动力，尽管他们的动机并不完全出于经济目的.驱使真正的“企业家”的动力是他们个人的梦想、探险精神和纯粹的成就感.马可尼符合萨姆彼德所提出的模式的最后一点，他完完全全像萨姆彼德的模式预言的那样改变了世界经济.
不得不承认，如果没有马可尼所获得的资金的支持以及一本挤得满满的联络簿，就不会有实用无线电报的诞生.年轻的马可尼在位于意大利波伦那附近他父母的设备良好的房子中的一间传统式样的布满灰尘的阁楼里，开始了他的沿弯曲的地球表面传递电波的实验.但要把一堆废料转变成通讯技术装备，需要解决的关键问题是资金和联络.这最终将会带来一系列令人烦恼的问题。
但是首要的问题是物理原理，这一原理的创始人是詹姆士·克拉克，麦克斯韦（James Clerk Maxwell）.1864年，他把一些复杂的数学公式应用到迈克尔·法拉第（Michael Faraday）的直观想法中，推导出了四个震惊世界的方程.麦克斯韦方程说明了磁场与电场如何在一种恰好以光速向前传播的振荡过程中相互激发.电磁波的速度与光速相同，这并非巧合.长久以来一直很神秘的光看来也许就是一种电磁波，但其证据是间接的.
1888年，海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）发现了更具体的电磁波现象.他采用纯电学方法，产生了行为完全类似于光的电磁波，只是其波长大大地长于光波的波长.在赫兹的实验中，一个感应线圈的电火花引起电磁振荡，进而产生一列一列的电磁波，当用一个带有缺口的金属环接收这些电磁波时，金属环的缺口处就会产生细微的电火花.此外，他还研制出了适用于电磁波的巨型反射器、棱镜和偏振器.1894年，赫兹非常令人惋惜地英年早逝.此时，马可尼了解到了电磁波的概念.
家庭社会关系
马可尼的母亲安妮·马可尼（Annie Marconi）是一位爱尔兰威士忌巨商的女儿，她可以纵容她的小儿子随心所欲，允许其任着性子行事.当马可尼直觉地觉察到赫兹的电磁波，并开始沿着这一线索向令人惊奇的新世界挺进之时，正是安妮在背后支持着他.
马可尼受到的教育虽然说不上是怪诞不经，但起码是东拼西凑毫不系统的.初等教育就一塌糊涂，他在佛罗伦萨上二年级以前已年满十二岁，在那里他的波伦那-爱尔兰口音受到同学们的嘲笑，学习成绩很糟.第二年马可尼全家搬迁到里窝那，马可尼进入了一所更合心意的技术学校，但他仍然没能完成学业.尽管有私人物理家庭教师文森佐·罗莎（Vincenzo Rosa）的辅导，但马可尼从未取得享受高等教育的资格.
借助于一些社会关系，马可尼得以受到一些粗浅的技术培训.马可尼的母亲认识波伦那大学的一位名叫奥古斯都·里希（Augusto Righi）的物理学教授，他是电磁波专家，他答应帮助她的儿子.由于没有合适的证明材料，里希教授无法使马可尼进入大学学习，但他可以把年轻的马可尼送入大学的图书馆.里希还在自己的实验室向马可尼传授知识.然而，所有这一切并没有取得太大的成功.里希后来不愿承认他对马可尼的事业所起的作用，而马可尼也一直宣称他真正的老师是他在里窝那雇佣的家庭教师罗莎.
不知疲倦的革新家
1894年，20岁的马可尼在他父母庄园的阁楼内开始了无线电报实验工作.到1895年，他把莫尔斯电键、电池组、一个感应线圈、一台“金属粉末检波器”（一种探测无线电波的仪器）、一个大继电器和他自己发明的器件——最重要的天线地线装置结合在一起，组成了一个电报系统.他发现利用这套并没有多大希望的设备，可在没有电线电缆的情况下把电信号传送到中间隔着一座小山包的两公里之外的地方.这时，即使马可尼的父亲也开始确信他的小儿子虽然也许不具备当乡绅的素质，但他确实具有值得追求的理想.
如果认为马可尼只是把上述零部件简单地组装起来，这是不公正的.他实际上是一个不知疲倦的元器件革新家.金属粉末检波器就是他改良的器件之一.这种填充有金属屑的管子是当时唯一可用于电波的实用探测器.高频电流会使检波器中的金属屑聚结起来，进而使检波器的电阻降到几乎为零，并一直保持低电阻状态直到人们摇动管子使金属检波器“散屑”为止.经过一个月的采用不同金属和不同尺寸碎屑的实验之后，马可尼使他的检波器比他所依据的埃达德·布朗利（Edouard Branly）和奥利弗·洛奇（Oliver Lodge）的检波器的灵敏度大大提高.他甚至还发明了一个带有一把小锤子，每当检波器工作时小锤子就会敲打检波管，使其在下一个电信号到来之前自动散屑的装置.马可尼改良后的粉末检波器连同他的高架天线和地线，是使一堆零碎的部件转变成真正的通讯系统的重要因素.
作为忠实的意大利公民，马可尼一家最初的本能反应是把马可尼的这项新技术献给意大利政府.但意大利政府最初对该技术毫无兴趣.此时，马可尼已经发展成一个实业家，他知道时间是他最耗费不起的一样东西.在这种情况下，他的家庭关系网再次发挥了作用.1896年2月马可尼到了伦敦.
由专利到产品
自从马可尼去了英国之后，一切事情都进展很快.经过四个月的艰苦创业，他们提出了专利申请.仅仅一年之后，马可尼获得了专利，并成立了一个公司以开发这项技术.在那段排满技术检测、技术演示活动的时间里，马可尼无疑地证明了无线电报技术切实可行.
马可尼在英国萨里斯堡平原、横跨布里斯托尔海湾、索伦特以及意大利热那亚附近的拉斯佩齐亚进行的一系列试验，发射功率不断提高、传送距离不断增大，令英国和意大利军政要员刮目相看。
所有上述实验都是用当时能得到的最简陋的设备进行的.马可尼的原创系统没有任何调谐功能——他的发报机发出的只不过是宽波段无线电噪音脉冲而已.这对解调养来说还可以，但如果两个人想同时发报而互相干扰将会怎样呢？远离马可尼令人眼花缭乱的试验场面，有两位物理学家——德国的布劳恩和英国的洛奇已经有了解决这个问题的方法，洛奇将其称为“谐振”.他发现适当的电路可以像音叉一样产生共振现象，两个调整到同一振荡频率上的电路可以互相交换能量.然而，洛奇没有完全弄明白的是，如何联接这样一种电路，使其可以以特定的频率的电磁波的形式辐射能量，只有调到相同振荡频率的接收器才能对该电磁波发生响应.
马可尼凭直觉采用了洛奇的想法，并且研制出这种设备.他把他的这项重要的技术革新称为“耦合变压器”——人们现在将其称为匹配变压器，它可在把能量传递给低阻抗的天地线系统时使调谐电路表现出共振所需的高阻抗。具有典型意义的是，马可尼没有提供有关匹配变压器的来龙去脉的任何信息，我们所知道的全部情况是他把这一技术填入了他于1900年获得的那份著名的编号为7777的专利证书中，该证书是无线电报由一种令人着迷的可能性发展到具有商用价值的事物的里程碑.
对于无线电报，物理学家们总会提到另一个明显的问题——即使考虑到马可尼所采用的长波长无线电波的衍射效应，也无法使无线电波沿地球表面传播。一个圆的地球表面与沿直线传播的波是不能相互匹配的，因此无线电波无法与电线电缆相提并论.而马可尼却没有上述疑虑，这正好是缺少正规教育给他带来的益处，他从不自寻烦恼地去推导某些事情，而只是去试验.他通过一次次的试验证明无线电波确实可沿地球表面传播很远.借助于某种效应——后来被证明是大气电离层的反射，他可以把位于由地球曲率引起的海水“丘陵”两侧的地方联系起来.
第一次世界大战促使科学技术的发展突飞猛进.由马可尼的顾问约翰·埃姆布罗斯·佛莱明（John Ambrose Fleming）于1904年发明的热离子二极管发展起来的电子器件，开始改造无线电报技术.亨利·朗德（Henry Round）等天才的工程师们对马可尼的无线电报系统做出了惊人的改进.电波的波长变得更短，同时受赫兹的原始实验的启发，人们开始考虑采用高度定向的电磁波进行通讯.马可尼的新的短波发报机不再向所有的方向发射能量，而是只向最有用的方向上发射能量.
至此，无线电报终于能够向海底电报发出挑战了，而它确实向海底电报发出了挑战.虽然净效果是两种业务都将损失商业利润，但是最终二者不得不合并了股份.1928年，随着马可尼的短波无线电报系统“帝国之链”对澳大利亚、加拿大、印度和南非的成功联络，帝国无线电报公司与海底电缆协会决定，将无线电报与海底电报合并组成一个经营公司——帝国与国际通讯公司.马可尼的公司得到了新公司44％的股份，但已不再是经营者.从那时起，马可尼的环球无线通讯之梦已然终结，他从此变成了一个无线电报设备供应商.
马可尼的遗产
1937年7月20日——马可尼在他小儿子7岁生日那天去世了，他把无线电报作为一件有用的东西而不是一个令人惊奇的事物留给了世界.英国甚至借助于马可尼的设备建立了初期的电视设施和无线广播系统.在他身后还留下一大批诽谤者，这些人确切地指出，诸如洛奇和俄国人阿列克山德·波波夫（Aleksandr Popov）等人在马可尼获得专利之前就已经完成了无线电信号的发送，甚至还说马可尼的天地线系统也不完全具有原创性.
这实际上并不要紧，无法抹煞马可尼的功绩.毋庸置疑，他发明了一个以科学为基础的全新工业.在他的手中一种模糊的、令大多数人莫名其妙的物理现象变成了一件与其他物品不同的消费品.我们常常听说某些新技术将改变世界，马可尼所发明的技术确实是少数改变了世界的技术之一.