用电磁波进行无线电通信

1844年莫尔斯发明有线电报和1876年贝尔发明电话，开创了电学通信的新纪元，但是，过了不久，人们发现，有线通信因为离不开导线，无法满足所有的通信需要。如在海洋上行驶的船舶、远离大陆的海岛、在道路上行驶的车辆以及沙漠、沼泽地、原始森林，都因无法架设电报和电话线路，使有线通信无法实现。人们希望能实现无线通信，使信息能长出一双无形的翅膀，飞过高山、越过大海。

莫尔斯与电报机

当赫兹发布他的著名实验时，一些有远见的科学家立即意识到它不仅在理论上具有重要意义，而且也会有重大的实用价值。特别是一些工程技术人员，纷纷考虑电磁波的用途。但是，赫兹没有进一步去探索电磁波的应用，反而否定了电磁波有为人类服务的可能，断言说电磁波“没有什么用处”。德国工程师胡布尔产生了用电磁波进行无线电通信的设想，并写信给赫兹，征求赫兹对他的设想的意见。赫兹回信说：“如果要利用电磁波来进行无线电通信，大概得有一面像欧洲大陆那样的巨型反射镜才行”，等于否定了胡布尔的设想。

但是，赫兹的话并没有阻止人们用电磁波传送信息的研究。当时，探索电磁波用于无线通信的应用成为最热门的研究课题。

1890年，法国的一位科学家布冉利在重复赫兹实验时，无意中发现电磁波能使玻璃管中的铁屑的电阻减小。这个意外发现，让他发明了一种金属屑检波器。

在人们的日常生活中，人眼可以看到光，耳朵可以听到声音。但是，人无法直接感知无线电波。要把声音、图像等人能感知的信号变成为无线电信号传播出去，就要经过一定规律的调整，这称为调制。然后，把接收到的无线电信号变回到声音、图像等，这称为解调。用作解调的无线电器件就称为检波器。检波器还可以将无线电波中的“杂质”信号过滤掉，使声音、图像等变得清晰，而能让人们听清楚、看清爽。

金属屑检波器是一根装满细铁屑的玻璃管。当接收机接收到的电磁波通过金属屑检波器时，玻璃管中的铁屑就会产生磁性，并相互吸在一起，使铁屑导电，并触发能产生声音的装置。赫兹的电波环过于简单，只是一个单匝线圈，所以在感应电磁波时，灵敏度很低，只有在实验室里，靠得很近时才能接收到。布冉利发明的金属屑检波器，探测电磁波距离可以达到140米。

1894年，俄国科学家波波夫在胡布尔之后，从赫兹实验的小火花中看到它实际应用的广阔前景，也提出了用电磁波进行无线电通信的设想，并充满信心地投入到利用电磁波来进行通信的研究中去。

波波夫制成的一台无线电接收机，使用了天线，灵敏度很高。这是波波夫在一次实验中偶然发现的。在那次实验中，波波夫发现，它的接收机探测到的电磁波距离要比平时远很多。他很久找不出原因，后来，他在检查他的接收器时，看见有一根金属线碰到了金属屑检波器。他把这根导线拿开时，接收机的铃声就不响了。他把接收器再拿到原先比较近的位置上，铃声又响了。这个意外的发现让波波夫喜出望外。他索性将金属导线接到金属屑检波器的一头上，金属屑检波器的另一头接地，结果实验的距离大大地增加。这根导线就成了世界上第一根天线。

1895年5月7日，波波夫在圣彼得堡俄国物理化学会的物理分会上，发表了《金属屑同电振荡的关系》的论文，并演示了他的无线电接收机。他的接收机是由金属屑检波器、电铃、继电器、记录器和一根垂直的天线组成。当波波夫的助手雷布金接通火花式发生器时，接收机的电铃就响起，断开发生器，铃声也就停止了。在演示过程中，他成功地接收到了由雷电产生的电磁波。紧接着，波波夫又加以改进，研制了一套可以真正用于通信的发射机和接收机。

1896年3月24日，波波夫在250米的距离内发出了世界上第一份无线电报，并由接收机上的一个莫尔斯记录器记录了下来。电文是“海因里希·赫兹”。波波夫就是这样以最好的形式肯定了这位发现电磁波的先驱者的功绩。

几乎和波波夫同时，意大利青年工程师马可尼也对赫兹的实验产生了兴趣，也在摸索一条无线电通信的道路。

1894年，马可尼还是一个20岁的小年轻，但在探索无线电通信的道路上已取得了不菲的成绩。有一天，他妈妈来到了他楼上的实验室，只见在一张小长桌上摆放着一台简陋的收发报装置，马可尼在他妈妈面前按了一下电钮，从楼下客厅传来一阵铃声，但楼上楼下并没有导线相连。这是马可尼第一次实现无线信号传送，让他妈妈高兴得合不上嘴。

马可尼正在接收无线电信号

马可尼想，假如加强电磁波的发射能力，也许能增大它的传播距离。他的发射机是经过改进的火花式发射机和金属屑检波器，采用接地天线的方法来加强电磁波的发射能力。1895年夏天，他在自家的菜园子里完成了几百米距离的无线电通信。后来，他把火花式发射机放在离家2.7千米远的一座小山顶上，天线高挂在一棵大树上，接收机安装在自家的三楼上，由他的一个朋友在小山顶上给他发报，他在楼上接收，结果实验非常成功，发射机发送信号时，他的接收机上的电铃发出清晰的响声。

又过了几年，马可尼有个大胆的想法，提出横跨大西洋的无线电通信计划。许多人对此很怀疑：在通过大西洋3 700千米的遥远距离之后，电磁波是否还能收到？

1901年12月，马可尼在英国的康沃尔建起一个装备有大功率发射机和先进天线设备的发射台；然后来到大西洋彼岸的加拿大圣约翰斯，那是预定的接收地点。他们安装起信号接收装置，然后用氢气球把天线高高吊起。突然氢气球爆炸了，整个计划出现了夭折的危险。

约定的时候到了，在英国康沃尔的发射台，从12月5日起开始连续使用60米高的天线发射无线电波。但在加拿大这里却是乱成一团，直到12月12日，马可尼才急中生智地用大风筝把天线升到了121米的高空，马上收到来自英国的、事先商定好的莫尔斯电码“S”。

这消息马上传遍了欧美各地，各家报纸都以特大标题登载：“电波征服了地球！横跨大西洋的无线电报发明成功！”

马可尼也因此获得1909年诺贝尔物理学奖，这时他才35岁。