科技日?qǐng)?bào)記者 劉艷

1月6日，在科技日?qǐng)?bào)社、世界5G大會(huì)、未來移動(dòng)通信論壇聯(lián)合推出的我國首檔通信領(lǐng)域科普節(jié)目《通個(gè)信》首期中，中國科學(xué)院物理研究所研究員曹則賢串燒了一段有趣的歷史故事。

無論是眼神等肢體語言的近距離溝通，還是聲音、官方驛站等遠(yuǎn)距離的交流，亦或煙火、燈光、旗語等指向更具體的信息傳遞，從遠(yuǎn)古時(shí)代開始，通訊就是人類主要的生產(chǎn)生活手段，有些方式直到現(xiàn)在還在沿用，比如旗語。

曹則賢說：“不要以為今天的通訊方式有多聰明，在利用電磁波之前，人類已經(jīng)發(fā)展出了一整套相當(dāng)有效且巧妙的通訊方式，從通訊模式、編碼、載體的運(yùn)用，到如何保密等要素，該有的都有了?！?/p>

盡管如此，電磁波的誕生，才是點(diǎn)燃人類文明的那束電火花，通信技術(shù)服務(wù)人類與社會(huì)由此起步。

在這個(gè)歷史進(jìn)程中，電和磁這兩種現(xiàn)象是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？

靜電的發(fā)現(xiàn)源自于古希臘的貴婦人穿著綢緞衣服在家吸貓。

1600年前后，一個(gè)叫威廉·吉爾伯特的人創(chuàng)造了電（electricus）這個(gè)詞。

正如伏特是電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量單位一樣，磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)量單位是吉爾伯特，從中可以看到，吉爾伯特非凡人，他的偉大磁學(xué)研究“德馬格內(nèi)特”，首次合理解釋了指南針指向南北的神秘能力，揭示了地球本身就是一個(gè)大磁場(chǎng)。

磁的發(fā)現(xiàn)則應(yīng)該歸功于今天敘利亞一帶的一個(gè)放羊娃，當(dāng)他拄著底端包鐵皮的棍子滿山攆羊時(shí)，發(fā)現(xiàn)這根棍戳到有些石頭啥事沒有，戳到有些石頭拔起來卻費(fèi)勁。

1831年，邁克爾·法拉第驗(yàn)證了“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”后，人們認(rèn)識(shí)到電和磁是一家，電能產(chǎn)生磁，磁也能產(chǎn)生電。

曹則賢說：“也就是說，不靠電池，讓水流推著一個(gè)線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)，或者拴個(gè)毛驢在那兒轉(zhuǎn)圈，就能持續(xù)產(chǎn)生電?！?/p>

那一年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋帶著歷史使命出生了。他所建立的電磁場(chǎng)理論，將電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來。造福于人類的無線電技術(shù)，就是以電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。

抱著給法拉第的理論“提供數(shù)學(xué)方法基礎(chǔ)”的初衷，麥克斯韋列出了表達(dá)電磁基本定律的四元方程組，準(zhǔn)確描繪出電磁場(chǎng)的特性及其相互作用的關(guān)系，把混亂紛紜的現(xiàn)象歸納為統(tǒng)一完整的學(xué)說。此后，英國科學(xué)家泰特將并不簡單的麥克斯韋方程組簡化，成了我們?cè)诮炭茣弦姷降臉幼印?/p>

1865年，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波的傳播速度等于光速，并得出結(jié)論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。

1887年，大神級(jí)天才海因里希·魯?shù)婪颉ず掌澴隽诉@樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)——一條金屬絲連起兩端的鋅金屬小球，按下開關(guān)，金屬球啪啪打火，遠(yuǎn)處，同樣的裝置也隔空打火。

“兩組裝置之間跑的是麥克斯韋方程組推導(dǎo)出的電磁波?！辈軇t賢說，“這個(gè)簡單的電路，就是我們近代物理的出發(fā)點(diǎn)，是影響我們?nèi)祟惖膫ゴ笱b置。”

1888年，赫茲公布了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電磁波存在。由法拉第開創(chuàng)、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此取得決定性的勝利。

赫茲沒有想到他的這一成果將開創(chuàng)無線電電子技術(shù)的新紀(jì)元，如曹則賢所言，“科學(xué)的發(fā)現(xiàn)將產(chǎn)生怎樣的重大成果，許多時(shí)候就差一個(gè)窗戶紙，得有人把它捅破?！?/p>

實(shí)驗(yàn)成功后，赫茲的助手曾問他：“您這個(gè)實(shí)驗(yàn)好像影響很大，它有什么意義？還有什么用？”

赫茲說：“可能真沒什么用。證明麥克斯韋很偉大就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的意義?！?/p>

而在阿爾卑斯山旅游的小男孩伽利爾摩·馬可尼聽到這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的消息時(shí)，心里咯噔了一下，那年才十四、五歲的馬可尼意識(shí)到這個(gè)實(shí)驗(yàn)的落地價(jià)值，電磁波可以傳遞信息，產(chǎn)生電火花的開關(guān)就是電報(bào)機(jī)的雛形。

幾年后，馬可尼證明了這些不可見光波可以用于無線電通訊，無線電隨之問世。

曹則賢說：“今天高水平通信技術(shù)帶給人類的福祉，有賴于物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的步步推動(dòng)?！?/p>

關(guān)鍵詞： 電火花 文明