一口气无线电通信发明的历史
他认为变化的电场会激发磁场,变化的磁场会激发电场。这种不断变化的电场和磁场构成了电磁场,以横波的形式在空间传播,也就是我们现在所说的电磁波。此外,麦克斯韦还发现,光和电磁波的速度几乎相同。所以他预言光本身就是电磁波。
他设计了一个振荡电路,可以在两个金属球之间周期性地产生电火花。根据麦克斯韦的理论,只要有电火花,就应该有电磁波。所以,为了检查是否有电磁波,他设计了一个有缺口的金属环圈。
结果缝隙处确实出现了火花,说明电磁波确实发出来了。这证明了麦克斯韦的理论,赫兹的实验也成为物理学史上最重要的科学实验之一。
要知道,光在真空中是直线传播的,光本身就是电磁波,所以电磁波也有这样的性质。赫兹的发现也开启了一个新世界。科学家开始思考:是否可以通过电磁波传递信息,从而实现无线通信?
在1890年到1900年之间,几位发明家制造了不同类型的无线电装置,分别是洛基、特斯拉、波波夫和马可尼。
其中洛奇根据赫兹的实验电路找到了灵感,做了一个电磁波接收器,可以接收800米外的电磁波信号。
俄罗斯物理学家波波夫也独立发明了无线电通信装置,并在1896年3月进行了一次表演。至于特斯拉,他提出了无线电通信的概念,并开始付诸实践,但当时他更热衷于无线发电技术。特斯拉的投资者发现,特斯拉用“无线电通信”的概念进行投资,却用它来做其他项目。因此,他拒绝为特斯拉提供资金支持。
前三者最终都未能大规模普及无线电通信。要知道,第一个发明者一般是默默无闻的,但让这个发明普及的人,往往会是不朽的。发明电报的莫尔斯,发明电话的贝尔,发明电灯的爱迪生,都不是第一发明人,但他们让这些发明大规模商业化。因此,历史记住了他们的名字,但没有记住第一批发明者的名字。
马可尼是实现无线电通信大规模普及的人。本期我们主要关注马可尼。
马可尼还特别热衷于发明无线电通信装置,他的想法也来源于赫兹的实验。对于无线电通信技术来说,要解决的问题其实是:如何进行远距离通信。
赫兹设备可以解决短距离无线电通信,而洛基和波波夫都可以将无线电通信限制在1000m。但是1000米太短了,根本用不上。马可尼对无线电通信的解决方案主要集中在改进赫兹的实验装置,特别是在发射端和接收端。
多次失败后,马可尼的无线电装置的传输距离逐渐增大。1894年只能传输3米,1895年超过1000米。马可尼还做了一个金属粉尘探测器,在发射器和接收器上都装了天线和底线,确实大大提高了效率。在1896,传输距离已经超过14公里。
后来他向意大利专利局提交了专利申请,结果没有成功。他去英国申请利润转移。也就是在这一年,年仅22岁的马可尼拿到了电报专利申请号12039,也引来了大量投资。随后,马可尼开始改进技术,通过气球和风筝增加天线的高度,提高发射和接收信号的效率。
到1897年,马可尼已经能够实现跨越英吉利海峡的无线电通信。并成立了马可尼无线电报公司。此时,他才23岁。
到1900年,马可尼已经实现了跨大西洋的无线电通信。随后,他开始在美国寻求发展,获得了此前投资特斯拉的商业集团的支持,并获得了一项专利,开始在美国大规模开发无线电通信。
其实这个成绩和他对技术的执着改进是分不开的。他不仅改进了探测器,还将天线的技术从最初的金属粉末探测器改进为矿石探测器,以接收无线电波。
这就是为什么我们现在看到的天线都是一体的,也叫垂直极化天线。
事实上,早期的天线是由赫兹在实验中设计的火花放电装置延伸出来的两根金属棒。
其次,无线电会互相干扰。为了解决这个问题,马可尼引入了谐振电路。
马可尼还发现,无线电在夜间传输的效果远远好于白天,而且传输长度没有障碍等。,但他当时不知道具体原因。
在1906年,马可尼已经能够实现近10000公里的无线电通信。马可尼的无线电通信已被用于航运和军事,在一些国家有许多无线电台。
1909年,马可尼因对无线电通信的贡献获得诺贝尔物理学奖。
之后,马可尼不断改进无线电通信技术,其中在1912年,世界上当时最大的交通工具:泰坦尼克号。这艘巨大的游轮配备了马可尼公司提供的无线电通讯设备和电报员。
在无线电报发明之前,船只的航行其实是与大自然的一场赌注,船员在航行中失去联系。在缓慢的航行中,船员没有任何通讯手段与大陆上的人交流。直到船回到岸边,人们才知道它已经顺利到达。
泰坦尼克号这次出航了,再也没有回来。沉船事故发生后,报务员通过无线电通信通知附近船只前来救援,最终710名乘客获救。
无线电通讯的作用让那个时代的人惊叹不已,尤其是泰坦尼克号沉没后,人们越来越感受到无线电通讯的重要性。《泰晤士报》甚至发表了这样的评论:
然而,在马可尼的时代,无线电通信主要依靠莫尔斯电码。
当时,马可尼预言未来无线电通信将向双向通信发展。后来的手机,甚至我们现在用的智能手机,其实都印证了他的预言。