1937 年 7 月 20 日，被稱作無線電通信之父的伽里爾默?馬可尼在羅馬去世。上萬羅馬人為他舉行了國葬，為他的去世，英國郵電局的無線電報和電話業(yè)務中斷了 2 分鐘，以表示對這位無線電通信先驅(qū)的崇敬與哀悼。

自 1864 年麥克斯韋從理論上證實存在無線電波以來，經(jīng)過了將近半個世紀，人類才真正認識到無線電波的價值。在對無線電波研究的眾多科學家中，最為杰出的就是馬可尼，他為人類開創(chuàng)了無線電通信技術(shù)的發(fā)展之路，為無線電波的實際應用貢獻出了一生。

1874 年 4 月 25 日，馬可尼生于意大利的博洛尼亞，他曾在幾位有名望的老師指導下學習物理學。

1894 年，馬可尼偶然讀到一篇關(guān)于赫茲電磁波實驗的文章，深深地受到了觸動，從中預感到電磁波潛在的實用價值。他說：“當我用赫茲波開始做第一批試驗時，我簡直不能想象，為什么一些著名的科學家竟然忽略了使用這個理論呢。”從此，馬可尼開始了他無線電通信研究的一生。

1895 年，馬可尼利用火花放電器、感應線圈和電鍵制成了一臺無線電發(fā)射機，又把金屬檢波器加以改裝，加設了天線制成了接收器，他把這個收發(fā)裝置裝到了自家的樓頂上，首次完成了長達 30 米的通信。這次成功使他大受鼓舞，他說：“我似乎有種直覺，在不久的將來，電波一定能為人類提供一種更新、更強有力的通信手段。” 他決定到更大的空間試一試。

第二年的夏天，他從自家頂樓到遠處的山丘間，完成了 1.7 千米的無線電通信。

這次的成功，更使他有了信心，決心把試驗擴大到通信的實用上，于是寫信向意大利郵電部長提出了資助的申請，遭到拒絕后，馬可尼毅然地帶著他的收發(fā)報機去往英國。

很幸運，在英國他不僅申請到了專利，還受到郵政局總工程師威廉?普瑞斯的熱情支持。在他的幫助下，馬可尼做了多次無線電收發(fā)信號的表演，從相隔 300 米的郵政大樓和銀行大樓之間，發(fā)展到相隔 2 英里（約 3.22 千米）、5 英里（約 8.05 千米），以至 10 英里（約 16.09 千米）的試驗都取得了成功。

1897 年 5 月 18 日，馬可尼在英國多佛市的一個懸崖燈塔與法國維摩瑞（Wimereau）間又做了試驗，其間相隔 45 千米。這次他完成了跨布里斯托爾海峽的無線電通信，這次成功震驚了整個歐洲，引起了多方的關(guān)注。

布里斯托爾海峽通信成功后，意大利政府開始對這位年輕人刮目相看，決定為他在斯培西亞建造一個發(fā)射站，以便用無線電與在海上 20 千米遠的軍艦聯(lián)系。隨著通信距離越來越遠，馬可尼雄心勃勃地要真正實現(xiàn)無線電通信的商用價值，于是組建了無線電報和信號公司，后來改為馬可尼無線電報有限公司。

1898 年英國舉辦游艇賽，終點距離海岸 32 千米，《都柏林快報》特別邀請馬可尼用無線電信號傳遞消息。游艇剛到終點，無線電信號就從海上發(fā)了過來，陸上的觀眾欣喜若狂。這次游艇賽使世人認識到無線電波的實用價值。這次成功之后，馬可尼又改進了設備，找到了控制振蕩頻率的方法，他把天線架高，發(fā)射距離也隨之加大。

1899 年 3 月 28 日，馬可尼的無線電波通信跨過了英吉利海峽。

兩年之后，馬可尼又計劃實現(xiàn)規(guī)模更大的無線電通信試驗。這次試驗堪稱奇跡，在世界科技史上留下了光輝的一筆。

馬可尼計劃從加拿大的紐芬蘭到英國的昆沃爾之間實現(xiàn)橫跨大西洋的無線電通信，這次試驗要挑戰(zhàn)難以想象的長距離，備受世界矚目。

試驗在 1901 年 12 月 12 日如期開始，不巧，在試驗的當天，紐芬蘭遭遇了強烈的風暴，預先吊起的天線氣球被狂風吹跑，馬可尼只好臨時借用風箏拉起天線。他站在冰天雪地中，等待著相隔 3500 千米的英國發(fā)來信號。忽然信號傳來，它們非常微弱，這是斷斷續(xù)續(xù)的三個點“S”的莫爾斯碼信號。它們的得來實屬不易，為了這個三個點的微弱信號，馬可尼用了 6 年時間的準備，花去了 20 萬美元。

在當時技術(shù)條件下，相隔 3500 千米傳輸無線電信號的確是件很不容易或者說是幾乎不可能的事。大氣層的擾動、未知的電離層的干擾、暴風雨的噪聲，所使用的鐵粉信號接收器又很粗陋簡單，很難在大片的噪聲背景中，把這個微弱的無線電信號辨識出來。再加上這個試驗既沒有辦法重復，也無法給出獨立的證明，很難用事實取信他人。

對于這一段歷史，加拿大無線電工程學家約翰?貝爾羅斯（John Belrose）做了詳細的研究。1995 年，他把研究報告以“這個世紀頭 10 年費森登和馬可尼橫跨大西洋（無線電）傳輸技術(shù)的不同”為題，發(fā)表在當年 9 月 5 日到 7 日召開的國際無線電學會 100 周年紀念大會會刊上。

根據(jù)這份報告介紹，為這次試驗馬可尼不僅付出了艱巨的努力，所遇到的困難也是難以想象的。

首先，他在英國昆沃爾郡南部沿海一個叫波杜（Poldhu）的偏僻地點建立了信號發(fā)射臺，發(fā)射臺處在高聳的山崖之上。發(fā)射天線由 20 根桅桿組成，每根桅桿有 60 米高，把它們沿著直徑 61 米的圓周架設起來后，天線就在這些桅桿之間排布起來。

然而很不幸，這套天線系統(tǒng)竣工不久，1901 年 9 月 17 日這天，試驗的前 3 個月，突然一場大風把這些桅桿全吹倒了，重建已經(jīng)來不及，馬可尼只好又迅速架起了兩根桅桿，在這兩根桅桿間，敷設了 54 條天線，試驗信號就是從這些天線發(fā)射出去的。

波杜臺的無線電信號是利用電容器火花放電發(fā)出來的。為了加強信號，發(fā)射機使用了兩級電路，第一級電路發(fā)出低壓火花，第二級電路的電容器發(fā)出高壓火花。

根據(jù)當時的設計，二級火花的電壓可以達到 150 千伏，電容器的能量由設在波杜的發(fā)電機供給。這個設計非常聰明，每 7.5~12 秒就可以放電一次。由于信號間隔時間比較長，很容易辨識出來。

在紐芬蘭，馬可尼選擇了信號山作為接收站，接收儀器放置在信號山上的一個廢棄軍用醫(yī)院舊址里。事先約定，在 1901 年 12 月 12 日這天，大約從中午 12 點到 3 點發(fā)出無線電信號。

由于當天的大風，原來準備好的 155 米高空氣球吹跑了，馬可尼借用一只風箏，把 152.4 米長的纜線拉上高空，并在空中用好幾根纜線搭成網(wǎng)才把風箏臨時固定住。

盡管馬可尼為這次試驗做了充分的準備，事成之后，仍然有人懷疑是馬可尼把世人誤導了，把大氣層的噪聲當成了莫爾斯碼“S”。

為了澄清這件事，1902 年 2 月，馬可尼回到英國后，他找到了一種更精密的船載天線接收器，重新做了這個試驗。

結(jié)果證明，在白天可以清晰地接收到 1120 千米、在晚上可以接收到 2500 千米發(fā)出的無線電信號。如今利用當時儀器重復馬可尼當時的試驗，也使用當時的 850 千赫茲的頻率證明，信號確實可以穿越大西洋，甚至還可以傳播得更遠。

在 1901 年的技術(shù)條件下，無論是當時少數(shù)科學家的質(zhì)疑，還是馬可尼對試驗的堅持，所表現(xiàn)出的都是一種尊重科學的精神，這是推動科學發(fā)展的首要動力。

這次橫越大西洋通信的成功，使馬可尼在一夜間成了世界名人。各地報紙以大字標題刊登文章，稱他“用無線電把消息在一瞬間傳遞出去，這是創(chuàng)造了一個新時代”。

但在當時，也遭到一些人的指責，聲稱無線電波將要穿透他們的身體，毀壞他們的神經(jīng)，損害他們的心臟。當時的科學界也曾對他的試驗持有懷疑態(tài)度，堅稱無線電波沿直線傳播，不能隨地球曲面繞行，但是面對試驗結(jié)果，也只好承認馬可尼是成功的。

這次試驗的成功，推動了無線電通信技術(shù)的快速發(fā)展，各種無線電收發(fā)報機大量涌現(xiàn)，各國政府和部門也都開始利用無線電波進行通信。無線電波橫跨大西洋通信的成功，標志著無線電波通信進入了實用的階段。

馬可尼的一生致力于無線電通信研究，他獲得了無線電報、架空天線、磁性探測器、水平定向天線以及定時火花系統(tǒng)發(fā)射器等各項專利。他用無線電波把相距甚遠的人們快速地聯(lián)系到了一起，從而把人類帶到了一個嶄新的無線電通信時代。

為了表彰在無線電通信技術(shù)上的開創(chuàng)性貢獻，馬可尼獲得 1909 年諾貝爾物理學獎。

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文源：《科學史上的 365 天》，略有刪改

作者：魏鳳文 武軼

編輯：張潤昕

本文來自微信公眾號：原點閱讀 （ID：tupydread），作者：科學史上的 365 天

總結(jié)

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