無線電報的發(fā)展史

電報是人類社會發(fā)展到資本主義，迫切要求能進(jìn)行遠(yuǎn)距離快速通訊的產(chǎn)物。在19世紀(jì)上半葉就有許多科學(xué)家從事這方面的發(fā)明創(chuàng)造。莫爾斯在1837年成功地發(fā)明了電碼，很快就建立了長距離的通訊網(wǎng)和橫跨大西洋的電纜。但是架電線、鋪電纜都是很費事的事情。如果能不經(jīng)電線電纜而直接傳遞信息，豈不是更為方便？于是無線電報就應(yīng)運而生。應(yīng)該說，在赫茲發(fā)現(xiàn)和證實電磁波的時代就已經(jīng)有可能發(fā)明無線電報了。但是，一件新生事物的出現(xiàn)總不是一帆風(fēng)順的。在馬可尼和布勞恩之前，已經(jīng)有多起利用電磁波傳遞信息的嘗試：例如：法國的布朗利（E.Blanly）、英國的洛奇（O.Lodge）、新西蘭的盧瑟福（E.Rutherford）、美國的特斯拉（M.Tesla）都對無線電通訊作過有益的嘗試。俄國的波波夫還公開表演過他的無線電收發(fā)報機(jī)，但沒有得到應(yīng)有的支持。而馬可尼比較幸運，他的發(fā)明及時地得到了英國官方的支持。

1895年他在自家的花園里成功地進(jìn)行了無線電波傳遞實驗，次年即獲得了專利。1898年在英吉利海峽兩岸進(jìn)行無線電報跨海試驗成功，通訊距離為45 km； 1899年又建立了 106 km距離的通訊聯(lián)系。橫跨大西洋的無線電報試驗則冒了很大風(fēng)險。當(dāng)時許多人認(rèn)為無線電波應(yīng)該和光一樣是直線傳播的，而大西洋跨越2000海里①（3700km），這樣彎曲的地球表面無論如何也不可能直接傳遞無線電波。可是馬可尼獨具慧眼，他從遠(yuǎn)距離無線電波的成功實踐和發(fā)射臺一端接地的事實出發(fā)，堅信有可能使定向電波沿地球表面?zhèn)鞑ァ?900年10月在英國建立了一座強(qiáng)大的發(fā)射臺，采用10kW的音響火花式電報發(fā)射機(jī)，1901年12月，馬可尼在加拿大用風(fēng)箏牽引天線，成功地接收到了大西洋彼岸的無線電報。試驗成功的消息轟動全球。從1903年開始，從美國向英國《泰晤士報》用無線電傳遞新聞，當(dāng)天見報。到了1909年無線電報已經(jīng)在通訊事業(yè)上大顯身手。在這以后許多國家的軍事要塞、海港船艦大都裝備有無線電設(shè)備，無線電報成了全球性的事業(yè)，因此，馬可尼和布勞恩獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。下面簡單介紹他們兩人的生平。

1909年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國倫敦馬可尼無線電報公司的意大利物理學(xué)家馬可尼（Guglielmo Marconi， 1874—1937）和德國阿爾薩斯州斯特拉斯堡大學(xué)的布勞恩（Karl Braun，1850—1918），以承認(rèn)他們在發(fā)展無線電報上所作的貢獻(xiàn)。

馬可尼1874年4月25日出生在意大利的波倫那（Bologna）。他是次子，父親是一位意大利鄉(xiāng)紳，名叫朱賽普·馬可尼，母親叫安妮·吉姆遜，是愛爾蘭克斯福德郡達(dá)芬城人，其父叫安德魯·吉姆遜。馬可尼先后在波倫那、佛羅倫薩（Florence）和里窩那（Leghorn）接受私人教育。在少年時期，他就對物理和電學(xué)有著很濃厚的興趣，讀過麥克斯韋、赫茲、里希（Righi）、洛奇等人的著作。1895年馬可尼在他父親的蓬切西奧（Pontecchio）莊園開始了他的實驗室實驗。在這里他成功地把無線電信號發(fā)送到了1.5英里（2.4km）的距離，他成了世界上第一臺實用的無線電報系統(tǒng)的發(fā)明者。

1896年馬可尼攜帶著自己的裝置到了英國，在那里他被介紹給郵政總局的總工程師威廉·普利斯（William Preece），普利斯后來被封為爵士。這年年末馬可尼取得了無線電報系統(tǒng)世界上第一個專利。他在倫敦、薩里斯堡（Salisburg）平原以及跨越布里斯托爾灣成功地演示了他的通信裝置，1897年7月成立了“無線電報及電信有限公司”（1900年改名為“馬可尼無線電報有限公司”）。同年又在斯佩西亞（Spezia）向意大利政府演示了12英里（ 19 km）的天線電信號發(fā)送。1899年他建立起了跨越英吉利海峽的法國和英國之間的無線電通信。他在尼德爾斯、懷特島、伯恩默斯，后來又在哈芬旅社、普爾和多塞特建立了永久性的無線電臺。

1900年馬可尼為其“調(diào)諧式無線電報”取得了著名的第7777號專利。1901年12月的具有歷史意義的一天，他決定用他的發(fā)報系統(tǒng)證明無線電波不受地球表面彎曲的影響，第一次使無線電波越過了康沃爾郡的波特休和紐芬蘭省的圣約翰斯之間的大西洋，距離為2100英里（3381 km）。

1902年和1912年間他還取得了數(shù)項新發(fā)明的專利權(quán)。于1902年他在美國“費拉德爾菲亞”號郵輪的航程中試驗了無線電報通信的“白晝效應(yīng)”①，同年取得了“磁檢波器”的專利，以后的許多年中它成了標(biāo)準(zhǔn)的無線電收報機(jī)。1902年12月他第一次從新斯科舍州的格萊斯灣，后又從馬薩諸塞州的科德角向波特休發(fā)送了第一封完整的電文。這些早期的實驗導(dǎo)致了在1907年開通了格萊斯灣和愛爾蘭克利夫頓之間的第一次跨越大西洋的商業(yè)無線電報業(yè)務(wù)，從而使無線電事業(yè)達(dá)到了高峰，在這以前，還建立了意大利的巴里（Bari）和門特內(nèi)哥羅的阿維達(dá)里（Avidari）之間的短距離民用無線電報。1905年馬可尼又取得了水平定向天線的專利，1912年發(fā)明了產(chǎn)生連續(xù)電波的“間斷火花”系統(tǒng)。

1914年馬可尼被任命為意大利軍隊的中尉，后提升為上尉。1916年調(diào)任為海軍司令部的中校。他曾是1917年意大利政府赴美使團(tuán)的成員之一，1919年擔(dān)任巴黎和會的意大利特命全權(quán)代表。同年馬可尼被授予意大利軍功勛章，以表彰他在軍隊中的服務(wù)。

戰(zhàn)爭期間馬可尼在意大利服役時，對他早先在實驗中使用過的短波重新進(jìn)行了研究。在他和英國的合作者共同作了進(jìn)一步的試驗之后，于1923年在波爾杜（Poldhu）電臺和當(dāng)時巡航于大西洋和地中海的馬可尼快艇“艾列特拉”（Elettra）號之間作了一系列的試驗。這些試驗最后導(dǎo)致建立了遠(yuǎn)距離定向通信系統(tǒng)。英國政府采納了用這種系統(tǒng)作為英聯(lián)邦之間通信手段的方案。把英國和加拿大聯(lián)系起來的第一臺定向無線電臺于1926年建成，第二年又增設(shè)了其它電臺。

1931年馬可尼開始研究更短波的傳遞特性，結(jié)果于1932年在梵蒂岡城和卡斯特爾-甘多爾福（Castel Gandolfo）的波普夏宮之間創(chuàng)立了世界上第一次微波無線電話聯(lián)系。兩年之后馬可尼在塞斯特里-累旺特（Sestri Levante）演示了導(dǎo)航用的微波無線電航標(biāo)。 1935年又在意大利對雷達(dá)原理作了實際表演，這是他早在1922年在紐約向美國無線電工程學(xué)院作的一篇報告中首次預(yù)言過的。

馬可尼獲得過許多大學(xué)的榮譽博士學(xué)位，以及許多國際榮譽和獎勵，除了1909年和布勞恩一起獲得諾貝爾物理學(xué)獎，還有英國皇家藝術(shù)學(xué)會的阿爾伯特獎?wù)?，約翰·弗利茲獎?wù)拢_爾文獎?wù)?；俄國沙皇授予的圣安娜勛章，意大利國王任命他為圣馬賴斯和圣拉扎路斯榮譽海軍中校；1902年被授予意大利國王大十字勛章。1903年馬可尼還獲得過羅馬城的榮譽市民稱號。1905年被封為薩瓦城的文官爵位。馬可尼還有許多其他榮譽稱號，如 1914年被封為意大利元老院的議員，獲得過英國皇家維多利亞大十字勛章和爵位，1929年獲得了候爵的世襲頭銜。馬可尼在1937年7月20日逝世于羅馬。

布勞恩1850年6月6日出生于德國的富爾達(dá)（Fulda）。他在此地接受了地方普通中學(xué)的教育。他曾在馬爾堡大學(xué)、柏林大學(xué)學(xué)習(xí)過，1872年畢業(yè)，他的畢業(yè)論文是關(guān)于彈性弦的振動。后來他在維爾茨堡大學(xué)擔(dān)任過昆開（Quincke）教授的助手，1874年受聘到萊比錫的圣托馬斯中學(xué)任教。兩年后他受聘為馬爾堡大學(xué)的理論物理學(xué)編外教授，1880年又被聘請到斯特拉斯堡大學(xué)擔(dān)任同樣的職務(wù)。1883年布勞恩成了卡爾斯魯厄（Karlsruhe）工業(yè)大學(xué)的物理學(xué)教授，并于1885年受聘到杜賓根大學(xué)任教。他到這里的任務(wù)之一是建立一所新的物理研究所。他沒有接受萊比錫大學(xué)的邀請去繼承魏德曼的職務(wù)，而是在10年后于1895年又返回斯特拉斯堡擔(dān)任物理研究所主任。

布勞恩的第一個研究工作是關(guān)于弦的振動和彈性棒的振動，特別是棒的振動幅度和周圍環(huán)境對振動的影響。其他研究工作是以熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，例如壓力對于固體的溶解度的影響。

布勞恩的最重要的研究工作是在電學(xué)方面。他發(fā)表過關(guān)于歐姆定律的偏差問題，以及關(guān)于從熱源計算可逆伽伐尼電池的電動勢問題的文章。他的實驗使他發(fā)明了現(xiàn)在所謂的布勞恩靜電計以及在1897年設(shè)計了陰極射線示波器。

1898年他開始從事無線電報的研究，試圖以高頻電流將莫爾斯信號經(jīng)過水的傳播發(fā)送。后來他又把閉合振蕩電路應(yīng)用于無線電電報，而且是第一個使電波沿確定方向發(fā)射的試驗者之一。1902年他成功地用定向天線系統(tǒng)接收到了定向發(fā)射的信號。

布勞恩的關(guān)于無線電報的論文以小冊子的形式發(fā)表于1901年，題目是“通過水和空氣的無線電報”。

第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)以后，布勞恩曾被派往紐約，作為一名見證人去參加一項專利索賠的訴訟。由于他離開了自己的實驗室以及身體有病，沒有可能繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究工作。布勞恩的晚年是在美國安靜地度過的，他在1918年4月20日逝世于美國。

① “海里”作為單位在我國不使用，但引述歷史事件，此處仍保留。1海里=1.8532km。
① 白晝效應(yīng)：電液在地球外層空間的傳播，白天與黑夜有所不同，稱為白晝效應(yīng)。請參看本書1947年諾貝爾物理學(xué)獎的介紹。