我們經(jīng)常看到戰(zhàn)爭(zhēng)片里有個(gè)發(fā)報(bào)員，”嘟嘟嘟”地發(fā)電報(bào)。也有很多人知道，SOS是求救信號(hào)。那么，大家知道電報(bào)是什么原理嗎？哪些人對(duì)無線電報(bào)的發(fā)明有貢獻(xiàn)呢？人們?yōu)槭裁窗裇OS作為求救信號(hào)呢？
一、麥克斯韋：電磁波的預(yù)言者
之前我們說過，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通過磁場(chǎng)產(chǎn)生電流，并且發(fā)明了發(fā)電機(jī)。可是，為什么磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電流呢？法拉第并沒有想清楚。因?yàn)榉ɡ谛〉臅r(shí)候家庭貧困，只上過兩年小學(xué)就輟學(xué)了，他的的偉大成就都是依靠對(duì)科學(xué)的熱愛和努力鉆研的精神而取得的，所以法拉第在數(shù)學(xué)方面不是很強(qiáng)，總是喜歡用形象的方式表述物理規(guī)律，卻難以使用數(shù)學(xué)語言解釋自己的偉大發(fā)現(xiàn)。
這時(shí)，另一個(gè)偉大的人物麥克斯韋登場(chǎng)了。
麥克斯韋
麥克斯韋比法拉第小40歲，在他23歲剛剛從劍橋大學(xué)畢業(yè)時(shí)，讀到了法拉第的科學(xué)論文，他被法拉第深邃的思想所吸引，并決心用數(shù)學(xué)去彌補(bǔ)法拉第的不足。一年后，他就發(fā)表了第一篇關(guān)于電磁學(xué)的論文，并同法拉第進(jìn)行了深入的討論。
法拉第是一位偉大的科學(xué)家，同時(shí)也是一個(gè)品格高尚的人，他對(duì)年輕的學(xué)者特別關(guān)心。他對(duì)麥克斯韋說：你不要只局限于用數(shù)學(xué)解釋我的觀點(diǎn)，而要有所創(chuàng)新。在老一輩科學(xué)巨匠的鼓勵(lì)下，麥克斯韋最終成功地提出了麥克斯韋方程組，成為了牛頓和愛因斯坦之間最偉大的物理學(xué)家。
麥克斯韋想：電流的形成是由于電荷的運(yùn)動(dòng)，而只有電場(chǎng)能夠驅(qū)動(dòng)電荷。他敏銳地感到：變化的磁場(chǎng)并非直接產(chǎn)生電流，而是在周圍空間產(chǎn)生了電場(chǎng)，如果在電場(chǎng)附近存在導(dǎo)體，就會(huì)形成電流。
麥克斯韋進(jìn)一步想到，由于電與磁緊密相關(guān)，而且變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)應(yīng)該也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。比如我們使用交流電連接兩個(gè)金屬板構(gòu)成的電容器，由于交流電的電壓在反復(fù)變化，電容器中就會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。
更為神奇的是：如果變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)依然是變化的，它就會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生電場(chǎng)，如此一來，振蕩的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，并向遠(yuǎn)處傳播，形成一種類似波動(dòng)的物質(zhì)，并命名為電磁波。
麥克斯韋通過計(jì)算得到了電磁波的速度，恰好與光速相同，于是麥克斯韋大膽預(yù)言：光就是一種電磁波。遺憾的是，他沒有親手證實(shí)自己預(yù)言的電磁波，1879年，麥克斯韋在劍橋病逝，年僅48歲。而在那一年，二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)家愛因斯坦剛好出生。
二、赫茲：實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波
科學(xué)的接力棒傳到了德國科學(xué)家海因里希·魯?shù)婪颉ず掌澥种小?/p>
海因里希·魯?shù)婪颉ず掌?/p>
赫茲在柏林大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，受到導(dǎo)師亥姆霍茲的指導(dǎo)而研究麥克斯韋電磁理論，并決心用實(shí)驗(yàn)證實(shí)麥克斯韋的觀點(diǎn)。1888年，赫茲設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，仔細(xì)地研究了這種波的波長、頻率等信息，得出了這種波的速度等于光速，與麥克斯韋的預(yù)言完全一致。至此，電磁波徹底被人們證實(shí)了。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。我們今天一刻也離不開的手機(jī)就是通過電磁波傳輸?shù)摹?/p>
利用無線電傳輸信號(hào)有很多好處，比如真空不能傳播機(jī)械波，我們?cè)谟钪嬷泻霸挘瑒e人是聽不見的，但是電磁波卻可以在真空中傳輸，所以宇航員在月球上即使距離再近，也需要使用無線電通信。無線電信號(hào)傳輸速度非常快，如果我們從美國紐約喊一句話，即使無阻礙地傳播，北京的人聽到這句話也要9個(gè)小時(shí)之后。但是無線電的傳播速度是光速，幾乎可以在一瞬間傳遍全球。而且，電信號(hào)比機(jī)械信號(hào)更容易進(jìn)行放大和信息處理。從電磁波發(fā)現(xiàn)的那一天起，人們就一直在研究如何使用無線電進(jìn)行通信。
三、無線電報(bào)的發(fā)明
在電磁波被發(fā)現(xiàn)之前，人們已經(jīng)在使用有線電報(bào)。但是這種方式面臨著諸如鋪設(shè)導(dǎo)線、維護(hù)保養(yǎng)等諸多問題，于是無線電報(bào)被許多科學(xué)家和商人提上了日程。對(duì)無線電報(bào)發(fā)明有貢獻(xiàn)的科學(xué)家有三位：美籍塞爾維亞科學(xué)家尼古拉·特斯拉，意大利科學(xué)家馬可尼，俄羅斯科學(xué)家波波夫。
1893年，尼古拉?特斯拉在美國密蘇里州圣路易斯首次公開展示了無線電通信，并于1897年在美國獲得了無線電技術(shù)的專利。然而美國專利局于1904年將其專利權(quán)撤銷。這一舉動(dòng)據(jù)說是因?yàn)樘厮估硇挠谒鶋?mèng)想的通過無線方式傳輸電能以造福人類的新技術(shù)，而忽視了資本家迫切需要無線電報(bào)的感受，這些資本家可能有托馬斯?愛迪生，安德魯?卡耐基和摩根等人，于是他們把橄欖枝投到了新的科學(xué)家身上，這個(gè)人就是意大利人馬可尼。
1901年，馬可尼發(fā)射的無線電信息成功地穿越大西洋，從英格蘭傳到加拿大的紐芬蘭省。1909年，無線電第一次發(fā)揮作用，有一艘汽船由于碰撞遭到毀壞，沉入海底，由于無線電的作用，大部分船員獲救，同年，馬可尼獲得諾貝爾獎(jiǎng)，馬可尼被稱為無線電之父而為世界所知。
幾乎是在同一時(shí)期，俄羅斯科學(xué)家波波夫也發(fā)明了無線電裝置——收音機(jī)。他還在收音機(jī)上裝了天線，這是人類的第一根天線。1896年，波波夫在俄羅斯物理化學(xué)協(xié)會(huì)的年會(huì)上，正式用無線電傳輸了一段信息，信息內(nèi)容是“海因里希·赫茲”，以表示對(duì)赫茲的尊重。
究竟是誰第一個(gè)發(fā)明了無線電，不同的國家有不同的說法。就是在一個(gè)國家，說法也在反復(fù)變化，比如美國雖然在1904年撤銷了特斯拉的專利，轉(zhuǎn)而授予馬可尼，但是在幾十年后的1943年，美國最高法院又撤銷了馬可尼的專利，仍裁定特斯拉為無線電的發(fā)明者。無論如何，他們都是偉大的科學(xué)家，為我們的世界提供了無限的便利。
四、摩爾斯代碼
無線電報(bào)的基本原理非常簡(jiǎn)單，就是發(fā)報(bào)機(jī)接通電源，產(chǎn)生一個(gè)或長或短的電磁脈沖，電磁波傳播到接收端之后，被收?qǐng)?bào)機(jī)探測(cè)到。最初的無線電信號(hào)都是以摩爾斯碼的形式進(jìn)行傳輸?shù)模@是因?yàn)槟査勾a將英文字母和數(shù)字都編碼成點(diǎn)和線兩個(gè)狀態(tài)，編碼簡(jiǎn)單，容易傳輸。我們經(jīng)常在電影中看到戰(zhàn)爭(zhēng)片中的發(fā)報(bào)員在那里“嘟嘟嘟”地按著按鈕，這就是在使用摩爾斯電碼發(fā)電報(bào)。
我們熟悉的求救信號(hào)SOS，本身并沒有任何含義，只是因?yàn)樗谀査闺姶a中的表示非常簡(jiǎn)單，三個(gè)點(diǎn)，三條線，再三個(gè)點(diǎn)。所以國際無線電報(bào)公約組織就把它定為了國際通用的求救信號(hào)。
發(fā)報(bào)員首先將信息轉(zhuǎn)化成摩爾斯代碼，通過類似于赫茲實(shí)驗(yàn)的發(fā)報(bào)裝置，把長短無線電信號(hào)按照一定的規(guī)則發(fā)送出去。接報(bào)員利用同樣的裝置接收信號(hào)，再通過人工方式將信號(hào)代碼轉(zhuǎn)化成文字信息。顯然，這種方式傳輸信息效率不高，但是在100年前，這已經(jīng)是最先進(jìn)的通訊方式，二十世紀(jì)，拍一份電報(bào)都要去電報(bào)大樓排隊(duì)，收費(fèi)都是按字?jǐn)?shù)收，所以都要把內(nèi)容寫的越簡(jiǎn)單越好。
直到二十世紀(jì)末，我國一些地區(qū)還在使用電報(bào)進(jìn)行通信。進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，隨著***、互聯(lián)網(wǎng)等通信方式的普及，電報(bào)才逐漸退出了民用通信領(lǐng)域。
現(xiàn)在，摩爾斯代碼和無線電報(bào)成了一些愛好者的玩具，有人使用摩爾斯代碼進(jìn)行交流，反而感覺非常時(shí)尚。
本文來自：李永樂老師
