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无线电发明改变世界 拯救了泰坦尼克号700多人

news.xixik.com   2016-9-17 9:12:52 资讯来源:嘻嘻网   字号控制:[ ]
核心提示:在古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)的预见中无线电通信将会朝着交流双向的未来发展,后来的电话、大哥大以至于当今的智能手机、平板都印证了马可尼的预见。

对于异地恋来说,分隔两地的爱侣最想要做的事情莫过于和心爱的 TA 煲电话粥;对于每位手机用户来说每月捉襟见肘的流量最是让人惴惴不安,找到能用的无线网络往往能够有种石头落地的安全感。这些跨越空间看不见摸不着的电波,却时时刻刻影响着我们的生活,那么是谁发明了无线电技术?又是如何发明该技术的呢?

在科技跃迁的历程中,每个时代都有诸多值得被历史铭记的标志性人物。社交时代的扎克伯格、互联网时代的比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯,电子时代的马歇尔·麦克卢汉,而在 100 多年前却有这样一位富二代值得被历史铭记,他拥有殷实的家底、英俊的脸庞、匀称的身材,是很多贵族眼中的“理想老公”。他原本可以拼颜值拼爹成为纨绔子弟,但是他却凭自己的不懈努力成为无线电报的先驱,更在 1909 年获得诺贝尔物理学奖,他就是古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)。

马可尼是如何一步步走上无线电研发之路的?不妨先来看看马可尼的相关背景

中国历史朝代表

出生日期:1874 年 4 月 25 日

出生地点:意大利北部历史文化名城博洛尼亚

父亲:朱赛普·马可尼,意大利乡绅、商人

母亲:安妮·吉姆逊,爱尔兰克斯福德郡达芬城人

妻子:比阿特丽丝·奥布莱恩(第一任)、玛利亚·克里斯蒂娜(第二任)

职业:电气工程师、发明家

古列尔莫·马可尼Guglielmo Marconi(1874年4月25日至1937年7月20日)是一位意大利发明家和电气工程师,因其在远程无线电传输方面的开创性工作而闻名,包括1894年开发的第一部成功的长距离无线电报以及1901年第一次跨大西洋无线电信号。在许多其他奖项中,马可尼分享了1909年诺贝尔物理学奖,因为他对无线电通信的贡献。马可尼公司制造的无线电极大地促进了海洋旅行,并帮助挽救了数百人的生命,包括1912年RMS泰坦尼克号沉没和1915年RMS Lusitania沉没的幸存者。

早年生活和教育,Guglielmo Marconi于1874年4月25日出生于意大利博洛尼亚。他出生于意大利贵族,是意大利乡村贵族朱塞佩马可尼的第二个儿子,也是爱尔兰韦克斯福德郡达芙妮城堡安德鲁詹姆森的女儿安妮詹姆森。马可尼和他的哥哥阿方索是由他们的母亲在英国贝德福德抚养长大的。

已经对科学和电力感兴趣,马可尼18岁时回到意大利,在那里他受到了博洛尼亚大学物理学教授和海因里希赫兹电磁波研究专家Augusto Righi的邀请,在大学讲学并使用其图书馆和实验室。虽然他从未从大学毕业,但马可尼后来在佛罗伦萨的Istituto Cavallero上课。

在他1909年的诺贝尔奖获奖演讲中,马可尼谦卑地谈到他缺乏正规教育。在描绘我与无线电报的关联历史时,我可能会提到我从未以常规的方式研究过物理或电子技术,尽管作为一个男孩,我对这些科目非常感兴趣,他说,无线电报的早期实验,在19世纪90年代早期还是青少年期间,马可尼开始致力于“无线电报”,电报信号的传输和接收,而没有电子电报所需的连接线,这种连接线在19世纪30年代由Samuel Morse完善。尽管无线电报已被众多研究人员和发明人探索了50多年,但尚未创造出成功的设备。1888年Heinrich Hertz证明了电磁辐射,无线电波的“赫兹”波可以在实验室中产生和检测,这是一个突破。

20岁时,马可尼开始在他位于意大利Pontecchio的家中的阁楼里试验赫兹的无线电波。1894年夏天,在他的管家米尼亚尼的帮助下,他建立了一个成功的风暴警报,当它检测到远处闪电产生的无线电波时,电铃响起。1894年12月,仍然在他的阁楼工作,马可尼向他的母亲展示了一个工作的无线电发射器和接收器,通过按下位于房间对面的按钮在房间的响铃上响起。在他父亲的经济帮助下,马可尼继续开发能够在更远距离工作的无线电和发射器。到1895年中期,马可尼已开发出一种能够在户外传输无线电信号的无线电和天线,但距离最远可能距离是由受人尊敬的物理学家奥利弗洛奇预测的最大可能距离。

通过修补不同类型和高度的天线,马可尼很快将他的无线电传输范围扩大到两英里(3.2公里),并开始寻求建立第一个完整的,商业上成功的无线电系统所需的资金。当他自己的意大利政府没有兴趣为他的工作提供资金时,马可尼收拾了他的实验室,并与他的母亲一起搬回英国。

马可尼在英格兰取得了巨大成功,在他于1896年初抵达英格兰后不久,现年22岁的马可尼找到了热切的支持者,特别是英国邮政局。到1897年3月,马可尼申请了他的第一批专利,并证明他的无线电能够在12英里(19.3公里)的距离内传输摩尔斯电码信号。1898年,他在怀特岛建造的无线电台让女王陛下与她的儿子爱德华王子在皇家游艇上交流,给维多利亚女王留下了深刻的印象。

1899年他的无线电信号现在跨越英吉利海峡70英里(113.4公里)的部分,马可尼前往美国,通过提供有关美洲杯游艇比赛的无线电报,建立了他快速增长的“摇滚明星”的名声。被关押在新泽西州海岸的大西洋。第一次跨大西洋无线电传输:字母S,尽管马可尼的收音机范围不断扩大。

但当时的许多物理学家都争辩说,由于无线电波以直线传播,超出地平线的信号传输,如大西洋对岸是不可能的。然而,马可尼认为无线电波遵循地球的曲率。事实上两者都是正确的。虽然无线电波确实以直线传播,但当它们撞击大气层(称为电离层)的离子丰富层时,它们会反弹或“跳过”回到地球,因此接近马可尼的曲线。通过利用这种跳跃效应,可以在很大的“超视距”距离上接收无线电信号。

诺贝尔奖和泰坦尼克号灾难,1909年,马可尼和德国物理学家卡尔布劳恩(阴极射线管的发明者)分享了诺贝尔物理学奖。然而马可尼对“无线电之父”这一头衔的称呼引起了激烈的争议。早在1895年,物理学家Alexander Popov和Jagdish Chandra Bose已经展示了短程发射和接收无线电波。1901年,电气先驱尼古拉·特斯拉声称自己在1893年开发了一种有效的无线电报。事实上,1943年美国最高法院宣布了马可尼后来的四项无线电设备专利无效,理由是它们与特斯拉早期的工作相似。

1910年,马可尼公司的无线电报机由经过培训的“马可尼人”运营,已成为几乎所有远洋客船和货船的标准设备。当RMS Titanic在1912年4月14日午夜之前撞上冰山后沉没时,其Marconi公司的电报运营商Jack Phillips和Harold Bride能够及时指挥RMS Carpathia到现场以拯救700名灵魂。1912年6月18日,马可尼就调查泰坦尼克号沉没事件的调查法院就无线电报在海上突发事件中的作用作证。在听到他的证词后,英国邮政局长对灾难说:那些得救的人,已经通过一个人,马可尼先生以及他的奇妙发明得救了。

马可尼于1905年与他的第一任妻子,爱尔兰艺术家比阿特丽斯奥布莱恩结婚。这对夫妇有三个女儿,德格纳,吉奥亚和露西亚(出生后不久就去世)和一个儿子朱利奥。这对夫妇于1924年离婚,1927年,当时是圣公会成员的马可尼与比阿特丽斯的婚姻合法废除,允许他再婚。1927年,马可尼与他的第二任妻子Maria Cristina BezziScali结婚。他们有一个女儿,Maria Elettra Elena Anna。马可尼还有一个兄弟阿方索和一个继兄弟路易吉。在他于1927年与玛丽亚克里斯蒂娜结婚前不久,他成为了天主教会的虔诚成员。

泰坦尼克号灾难发生后的二十年里,马可尼努力扩大他的收音机范围,经常在他乘坐优雅的700吨级游艇Elettra航行时进行测试。1923年他加入了意大利法西斯政党,并于1930年被意大利独裁者贝尼托墨索里尼任命为法西斯大议会。1935年,他访问了欧洲和巴西,以保卫墨索里尼入侵阿比西尼亚。

马可尼于1937年7月20日在罗马因63岁的心脏病去世。意大利政府给了他一场国葬,第二天下午6点,美国,英国,意大利和海上所有船只的广播电台为他的名誉默哀两分钟。今天马可尼的纪念碑位于佛罗伦萨的圣十字教堂,但他被埋葬在意大利的萨索,靠近他的家乡博洛尼亚。

富二代的日常:不用去学校读书

在小马可尼出生的时候老马可尼已经 50 岁,家族产业涵盖周边大片田地、葡萄园,还以及后来闻名遐迩的葛里封别馆。老马可尼最大的乐趣就是在私人图书馆中享受阅读之乐,在父亲的耳濡目染下幼年马可尼经常会在这里博览群书,并对物理和电学产生了浓厚兴趣。

而比老马可尼年轻 17 岁的母亲安妮并不愿意常年待在别馆里,甚至在小马可尼 3 岁的时候就带着他拜访英国亲戚,因此小马可尼拥有一口流利的英语,也为后来在英国从事无线电工作提供了巨大帮助。在旅行途中船只经常会遇到意想不到的麻烦,可是又无法和陆地或其他船只联系,因此幼年的的马可尼萌生了这样想法:有没有让船只和陆地通信联系的方法?

由于家境殷实,马可尼不必像普通家庭孩子一样去学校上课,而是聘请优秀家庭教师根据自身喜好来自由进修。1888 年,母亲安妮说服了在物理学上有卓越成就的博洛尼亚大学里奇教授来当马可尼的启蒙老师,并被允许访问学校图书馆。在这段时间他就像海绵一样迅速吸收涉及物理和电学的相关知识,母亲也给予了很大的支持,专门在阁楼上腾出房间给马可尼做实验室。

常年随母亲出差使幼年马可尼对海洋有着热切的向往,父亲也希望马可尼能够成为一名海军军官,鼓励他用功读书以便于能够考进意大利海军军校,甚至还为马可尼买了一艘小船。12 岁的时候父母认为自修并非良策,于是将其送到来亨技术学院,在这段时间他对物理的天分也逐渐显现出来。

23 岁就开了全球首家无线电公司

站在海因里希·赫兹(Henry R。 Hertz)和奥利弗·洛奇(Oliver Lodge)等巨人的肩膀上,20 岁的马可尼深入研究了这些前辈的早期成果在赫兹无线电发射器的基础上进行改良,给线圈连上高架天线,并在线路上增设收发报按钮来接通/中断电流,使电波强度增强数倍也开启了天线的新篇章。

自此,在一次次的失败实验下电波传输的距离也越来越远。1984 年 12 月,马可尼成功通过发射机成功打响了 3 米远的隔壁电铃;1985 年春天,马可尼将天线架设在户外,在不断的改良下通信距离从 30 米到 300 米扩充至 1207 米;1985 年年末,废弃原有横列式天线改用抛物柱面反射器之后传输距离进一步提升,达到 1609 米;1986 年年初,传输距离突破至 3219 米。

当他沉浸在不断刷新无线通信传输距离上限所带来的喜悦同时,意大利专利局则泼了一桶凉水--不受理他的专利申请。在意大利受挫,原本就出生于英国的母亲安妮就决定为他在英国申请专利,1896 年 2 月,母子二人带着装配起来的机器前往英国,同年 6 月 2 日,22 岁的马可尼向英国提出了编号为 12039 的电报专利申请书,同年 7 月在英国邮政总局屋顶进行公开实验并圆满成功后迅速获得了科技圈的认可。

在得到英国邮政总局总工程师 W.H。 普利斯的大力赞助下,马可尼进行了一系列成功的尝试,其中包括通过气球和风筝来增加天线高度。1897 年 5 月,马可尼在英国西海岸成功测试跨海通信 4.5 公里;一周后,他们从英国本土到布里托海峡中的弗雷索岛 (Flatholm island) 进行跨海通信实验,传输距离达到 14.5 公里。7 月举行的全国游艇赛事由于采用无线电更快速的播报而让马可尼名声大噪,而全球首家无线电公司--“马可尼无线电报公司”也运用而生。而这一年,马可尼才 23 岁。

在英国名声大噪之后,被打脸的意大利政府邀请他为意大利海军做试验,1897 年在意大利拉斯佩齐亚建设了地面站,同 19 公里远的意大利战舰建立无线电通信,实现了人类有史以来第一通海对地无线通信。1899 年,马可尼找到了控制振荡频率的的方法可以随时选择不同波长,随后受法国政府邀请在英吉利海峡两岸设立了 150 英尺高的电杆,征服了 40 公里宽的英吉利海峡。同年“马可尼国际海军通信有限公司”成立,开始为海上船只和陆地基站提供无线电安装和操作服务,使得相距 121 公里的英国军舰也能使用无线电交换信息了。

在征服英吉利海峡后,无线电波的传送距离在 1900 年已经能够达到 161 公里,而他急切的想要尝试更远的距离,所以他选择了新的目标--征服大西洋。在获得经济赞助后,马可尼在英国波尔杜修建一座 13 千瓦的发射站,并通过一次横渡大西洋的航行确认无线电信号的传输距离。当时他已经在 1610 公里外接收到英国发报机的摩尔斯电码

三声“滴答”让马可尼这个名字传遍全球

1901 年 12 月 11 日,年仅 27 岁的马可尼再次创造了奇迹。在英国柯尼什海岸的一座无线电发射站中英国中,电气工程师佛莱明在发报机上敲出字母“S”的摩尔斯电码;这个信号通过系在 122 米高空风筝上的天线横跨 2897 公里到达加拿大东部的纽芬兰,马可尼和英国科学杂志《无线电通信》记者霍克都听到了三声“滴答”,自此马可尼的名字享誉全球,美国纽约时报头版头条打上了“划时代的马可尼”的标题。

收获巨大成功之后,低调谦逊的马可尼并未就此满足,他还在继续研究改良方案。1902 年他发明了矿石检波器来接收电波,能使交流频率变成直流,易于检收波长。1903 年马可尼开始推广无线电的实用,在美国纽约州建立大电台,设立实用大西洋无线电报公司;1905 年,发明无线电直传法,不必借着总电台的传播,使无线电发收报台的独立性增加;1906 年,他又发明了“连浪送信法”,也就是无线电联播的方法。

1906 年在柏林召开了第一次国际无线电报大会,有 29 个国家参加,签订了国际无线电公约,也就是在那次会议上规定了海上求救信号为“SOS”。1910 年,他在布宜诺斯艾利斯接收到从约 9650 公里外的爱尔兰的克利夫登发出的无线电信息,使用的波长约为 8000 米。两年后,马可尼进一步改进了发射和接收性能,建设大量的远距离无线电台。由于发射和接收效率的提高,马可尼于 1918 年 9 月第一次成功地将无线电信息从英国发送到澳大利亚。

无线通信双向化,手机成马可尼预见的未来

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无线电的运用。

1924 年,他成功说服英国政府通过他发明设计的短波技术建设全球联网的的无线电台;1931 年他为他的好友--罗马教皇创建了全球首个商业广播服务,以便于梵蒂冈自由的向信众传播信息。1932 年发现高频波;1937 年 3 月面向美国的无线电广播成为了他人生中最后一次公开演讲,他感叹当时的广播还停留在单项通信,在他的预见中无线电通信将会朝着交流双向的未来发展,后来的电话、大哥大以至于当今的智能手机、平板都印证了马可尼的预见。

1904 年,牛津大学和格拉斯哥大学分别授予“荣誉博士”的学位;1909 年,马可尼凭借着在无线电领域的突出成就获得诺贝尔物理学奖;1914 年,马可尼被任命为意大利的中尉,并封为意大利元老院议员,获得过英国皇家维多利亚大十字勋章和爵位,1929 年获得了侯爵的世袭头衔。

因为马可尼 将近 1700 个人得救

上文曾提及幼年的马可尼对航海船只有着这样的担忧:“假如船只出现故障,如何和其他船只或者陆地进行联系?”在无线电迅速普及之后开始装备在轮船上,而这项技术挽救了将近 1700 人的生命。

图片来源:JackBinns

1909 年,一艘定期航行于大西洋的班轮和另一艘船相撞导致电力设备损毁,只能无助的倾斜在浓雾笼罩的海水中。不过一名年轻的无线电通讯员宾斯(Jack Binns)立即连接到紧急供电电池上并发出求救信号,结果 48 公里外的陆上人员听到信号,尽管浓密的海雾挡住了救援者的视线,但通过无线电引导搜索并最终救起 1700 人。

马可尼还和泰坦尼克号有关系?

而另一个和无线电通信息息相关的就是著名的泰坦尼克号。1912 年 4 月 10 日,世界上最大、最豪华。号称“不会沉没”的海洋班轮开始了自己的处女航。当时有人免费赠送了马可尼一张船票,但由于还有一些学术论文需要完成所以提前三天登上了英国远洋邮轮卢西塔尼亚号,从而逃过一劫。

4 月 14 日晚上,无线电发出的冰山警告被船员忽视了,晚上 11 点 40 分时,船撞上一座冰山。2 小时 40 分钟后,泰坦尼克号消失在北大西洋冰冻的海水下。当时泰坦尼克号曾相附近船只发出求救信号,但船上疲惫的无线电通信员已经下班,因此所有生还者的希望都集中在 96 公里外的“喀尔巴阡号”(the Carpathia) 上,两个小时后,喀尔巴仟号抵达那里时,漆黑的海水已经吞噬了泰坦尼克号,最终救起七百多个人,大约有一千五百个人死亡。

马可尼晚年经受着心脏病的折磨,于 1937 年 7 月 20 日清晨病逝,享年 63 岁,意大利政府为他举行国葬,他的死讯经由无线电传遍全世界,各地的收发站为了纪念他,全体一致关机默哀两分钟。尽管马可尼的人生画上了句号,但他留给人类的巨大财富却在历史潮水的洗刷下熠熠生辉,影响着一代又一代。

马可尼成功将无线电运用到远航轮船后,各国相继制造各种高级邮轮,其中英国白星轮船公司建造的当时最大、最豪华,号称“水上之城”的邮船——泰坦尼克号

对于英国人而言,1912年4月10日是一个特殊的日子。因为泰坦尼克号于这一天首航。各国媒体都很关注。

在几千人的欢呼声中,这艘总长267米,排水量46000吨的巨轮在英国南安普敦港下水,准备开往美国纽约。

泰坦尼克号航线图和沉没地点

“这事要问公司董事长。他交待要全速前进,提前一天到达纽约,上报纸头条新闻……”话未完,船长转头对菲利浦说,“除了董事长同意批准的电报,其它一律不准发,以免影响正常通信。”

船长口中的董事长名叫布鲁斯·伊斯梅,即白星轮船公司的老板,也是泰坦尼克号的主持制造者。

接下来,让船长意料中的是,董事长没有同意他改变航线或减速前进的请示;让船长没有料到的是,虽然离泰坦尼克号不远的加利福尼亚号邮轮(加州人号)发现冰情并发来无线电报,但由于菲利浦正在拍发董事长朋友的私人电报,硬是没收到警报。

悲剧正在发生

4月14日深夜,可怕的事情发生了。全速前进的泰坦尼克号被迎面浮来的冰山撞开一条近百米的大裂口。5个密封舱进了水,沉船只是早晚的事儿。

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船长爱德华·史密斯在最后的时刻让大家逃生。

出庭解释并建言

泰坦尼克号沉没的惨剧震惊全世界。经过新闻批露,人们再次发现了无线电通信的重要性:如果卡帕夏号没收到到无线电信号,700多人很可能被冻死;同样由于加利福尼亚号没有及时收取及处理无线电信号,导致1500多人丧生。

这是多么鲜明的对比!

“我们感谢马可尼发明的装置,它使泰坦尼克号能够最快地发出事的消息和呼救信号。在这以前,有很多豪华的船只,没有发出什么遇难的信号就沉没了。”英国《泰晤士报》这样评论。在后来伦敦召开的海上生命安全国际会议上,鉴于泰坦尼克号沉没的教训,会员一致同意,5000 吨以上的轮船必须安装无线电收发报机,24 小时有人值班。

马可尼被越来越多的人想起。在泰坦尼克号的失事调查中,马可尼被请到法庭上作证及解释。除了现场回答关于无线电通信的技术问题外,他还提出安装自动报警装置的建议,即当轮船遇险之时,只要打开自动呼救装置,就可以自动发出信号并报告方位。这种设想在几十年以后得到实现。

这个想法绝不是他的心血来潮。其实,不擅言谈的他不止一次对朋友说:“我的发明能够营救海上众多的生命,这是我一生中最愉快的事!”

只是他很久以后才知道,泰坦尼克号沉没之前,还有人提到过他。

马可尼正在调试无线电装置。

不能忘记他们

自上庭作泰坦尼克号的失事解释后,马可尼把余生都献给了大海。他买了一艘叫“伊莱特娜”的游艇,让人改装成海上实验室,并设有书房、卧室等。他长年生活在游艇上,并做了许多关于无线电的实验。不少政府官员和社会名流也慕名上艇参观。

马可尼不爱出风头,也不爱讲话,尽管他身上兼着议员、院长、侯爵等职务,但很少出席活动,连本公司的年会也很少主持。他只是默默地做科学实验,不定期给世人带来惊喜。

在他的毕生努力下,无线电通信技术摆脱了依靠电线的方式,为人类通信技术带来了质的飞跃。作为无线电研究领域的拓荒者,马可尼虽然没有波波夫做无线电实验的时间早,但他却是无线电的集大成者,也是把电磁学转化成生产力,甚至无线电技术渗透到政治、军事、交通、科技等领域的第一功臣。

从电学到磁学再电磁学再到无线电,这是一代代科学家努力拼博的结晶。当我们用手机与朋友进行愉快交流时,当我们与家人一起在电影院欣赏电影时,当我们给远方的亲人发邮件时,我们要在心底默默感谢那些为电磁学做出贡献的科学大咖!

这是一串长长长长的名字:伏特、伽伐尼、马森布洛克、富兰克林、利赫曼、法拉第、赫兹……

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当然,更不能忘记那个救了泰坦尼克号705条生命,并被很多人誉为“无线电之父”的马可尼!

【参考资料】

1、 论文《无线电之父——马可尼》,维普网“诺贝尔奖的故事”系列。

2、 论文《马可尼的三大突破》,来源于电子发烧友。

3、 论文《泰坦尼克号沉没真相解密》,来源于科技网。

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