今天,大多数人已离不开手机,移动通信是人类生活必不可少的高科技。然而,一百多年前,拉开移动通信的序幕,催生这种高科技的,却是一位没有文凭的民间科学家。他就是意大利人G.M.马可尼(Guglielmo Marchese Marconi)。
痴迷于电磁学,自学成才
1874年4月25日,马可尼出生于意大利北部城市博洛尼亚(Bologna)。他的父亲叫朱赛普·马可尼,是一位意大利富绅;母亲叫安妮·吉姆逊,是爱尔兰人(当时属于英国),是一位音乐教师。
从小,马可尼的心中就有两位偶像,一位是做过“风筝引电实验”、在电学上成就显著的著名科学家本杰明·富兰克林;另一位是自学成才的电磁学先驱迈克尔·法拉第(电容器的单位,就是以法拉第的名字命名的)。由于对两位偶像的崇拜,马可尼一直醉心于电磁学。有一次,马可尼偷偷用他老爸买的名贵瓷餐碟当绝缘子,模仿富兰克林的实验,用风筝将天上的电引下来,一不小心,把整排瓷餐碟打得粉碎,把他老爸气得半死。
马可尼没受过系统的正规教育。他直到12岁才进学校读书,不久又退学去考海军学校,却未被录取。13岁时,他进了一所职业技术学校,开始接触物理和化学的课程,并且深深地爱上了这两门课。后来,他报考博洛尼亚大学,结果没考上。父亲认为他的电磁实验是玩游戏,是因为贪玩而耽误了学习,经常责骂他。
为了躲避父亲的责骂,马可尼总是东躲西藏地做实验。每当实验有成果时,他都会喜不自禁地告诉母亲。母亲虽然不懂,却支持儿子的实验。为了让儿子能够安心和安静地做实验,安妮瞒着丈夫,找了一间隐蔽的房子给马可尼做实验室。
安妮还请在博洛尼亚大学教物理学的利菲教授抽空指导马可尼。利菲教授允许马可尼使用他的实验室,还可以把仪器借回家。利菲教授还帮助马可尼办理了学校图书馆的借阅手续,马可尼读遍了图书馆里全部有关电学和电磁学的书籍。
发明无线电,拉开了移动通信的序幕
1894年,马可尼和哥哥一起去ALPS渡假时,读到德国物理学家赫兹(HEINRICH HERTZ)的一篇论文,在论文中,赫兹用实验方法证明电磁波确实存在,并说电磁波是以光波速度前进,可以穿透真空、空气、液体和固体。20岁的马可尼立刻领悟到,这个电磁波可以用来传递信息。于是,他马上放弃休假,匆匆赶回家中的实验室进行试验。
马可尼首先是重复赫兹的实验,但进一步进行通信试验时,却不断遭遇失败。经研究分析,他发现是接收机的灵敏度不高。这时,马可尼得知法国物理学家布朗利(EDOUARD BRANLY,1844-1940)发明了一个“凝聚检波器”:一根内装金属粉末的玻璃管,两端接电线,当受电波影响时,就会通电,管内的粉末也会凝聚。
马可尼对“凝聚检波器”进行了改造,用它来取代接收机上的火花隙,大大提高了接收机的灵敏度。终于获得了初步的成功,第一次在家里用无线电波打响了10米以外的电铃。
1895年夏季,马可尼对已有的火花式发射机和金属粉末检波器进行了改进,在发射机和接收机上都加装了天线,成功地进行了无线电波传输信号的实验,使通信距离增大到2.8公里。
由于当时的意大利政府不看好马可尼的发明,1896年马可尼跟着母亲到了英国,并于当年6月获得了英国专利。
通过母亲,马可尼结识了英国邮电部的总工程师普利斯(WILLIAM PREECE)。普利斯帮助马可尼在英国进行公开表演。1897年,马可尼利用风筝作为收发天线,使无线电信号越过了布里斯托尔海湾,距离14公里,创造了当时最远的通信纪录。同年,马可尼在英国成立公司MARCONI COMPANY,并发行股票上市。
开辟通信新时代 获得诺贝尔物理学奖
英国科学家洛其爵士 (SIR OLIVER LODGE) 在 1894 年曾发现使用电容器和线圈,可以变更赫兹电磁波的波长,也就是今天所说的“谐振线路”。马可尼开动脑筋,将谐振线路应用在他的无线电发射机上。经过数次试验,终于成功,数台发射机可同时发射,各有各的频率,互不干扰。试验成功后,马可尼立即申请专利。1900 年 4 月 26 日,马可尼获得了英国第7777号专利证书。这是无线电通信技术上的一个重大突破,为以后马可尼公司独霸市场奠定了基础。
马可尼敢想敢干,他认为强大的无线电波可以从欧洲越过大西洋到达美洲。他这个想法,最初遭受到很多专家的否定和讥笑。这些专家认为,电波和光波是直线运行的,难道马可尼连地球是圆的这点常识都不知道吗?马可尼不理会这些讥笑,致力于他的试验。
首先,他在英国海军的三艘军舰上安装了他的无线电通信设备,结果,在英国海军演习时,两艘互相看不见的军舰之间实现了无线通信。这次通信证明了无线电信号可以曲面传输;这次通信也是人类历史上第一次移动通信。
1900年10月,马可尼在英国西南角的普尔杜(POLDHU) 架起巨大的天线,建立了当时世界上最大的10千瓦火花式无线电发射机。1901年,马可尼率领一个小组,到加拿大纽芬兰市的圣约翰斯港进行越洋通信试验。当年12月12日中午,他通过风筝牵引的天线,成功地收听到了从3000公里以外的英国普尔杜横渡大西洋发来的“S”字母信号,开辟了无线电远距离通信的新时代。这也是人类历史上第一次越洋通讯。马可尼的成功在世界各地引起巨大的轰动,推动无线电通信走向了全面实用的阶段。
1909年11月,马可尼与德国物理学家K.F.布劳恩同获当年的诺贝尔物理学奖。