主頁（http://www.130131.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，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)，當導(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)震動了當時整個物理學界，幾乎所有的物理學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，坎特伯雷學院的一個大四學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)。這個天才的大四學生叫盧瑟福，他后來獲得了1908年的諾貝爾化學獎，但不是因為電磁波，而是關(guān)于元素衰變和放射化學。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。 除了當時科學文化的中心歐洲，美洲大陸的科學家們也加入了這場競爭。盡管當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，為此把他送進了學費全免的神學院。但波波夫從小對物理和數(shù)學非常感興趣，最終拒絕了神甫的職位，考進了彼得堡大學數(shù)學物理系。 在大學期間，波波夫一度癡迷于研制炸藥，但在畢業(yè)后去了海軍水雷學校當教員。這所水雷學校擁有全俄國數(shù)一數(shù)二的精密電學儀器，這也讓波波夫在教學任務(wù)之外，開始研究電磁學。 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：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，在俄國物理化學協(xié)會的年會上，波波夫和助手雷布金當著1000多名嘉賓的面，進行了一次更為著名的展示： 雷布金在250米外的化學院用發(fā)射機進行發(fā)報，而波波夫在物理學會議大廳負責接報。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)學校讀過書，但他父親給他請了一位大學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，標志事件是1895年5月7日波波夫在物理化學年會上首次演示了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，而馬可尼的無線電專利技術(shù)在美國獲得專利批準的時間是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無線電公司一案開庭，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�！R可尼敢于揚起風帆，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獎。 和他一起獲獎的，是德國物理學家卡爾·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)布了一套六張的紀念郵票，紀念6位對人類無線電發(fā)明起到過重要影響的科學家，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) | 責任編輯：陸濤) |
