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第7章 电子电信篇(1)

无线电

起源:俄国 问世年代:1894年 发明人:波波夫

你知道吗?俄国科学家波波夫是第一个探索无线电世界,并毕生为发展无线电事业而奋斗的人。

波波夫1859年3月,出生在俄国乌拉尔一个矿区的小镇,12岁时就表现出对电工技术的爱好,自己做了个电池,还用电铃把家里的钟改装成了闹钟。

1877年,18岁的波波夫考入彼得堡大学数学物理系。后来,又转学到森林学院。在那里,他研究出了用电线遥控炸药爆炸的装置。研究成功以后,同学们都叫他“炸药专家”。

1888年德国物理学家赫兹,发现电磁波的事迹传到了俄国。此时已是29岁的波波夫,在听到这一震惊的消息之后,被强烈地吸引住了。他兴奋地说:“用我一生的精力去装设电灯,对广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小的一角;要是我能指挥电磁波,就可以飞越整个世界!”

于是,波波夫开始了对电磁波的研究,仅过了一年的时间他就成功地重复了赫兹的实验。通过试验,他提出了可以用电磁波进行无线电通信的设想。为了让自己的设想变为现实,波波夫经过不懈的努力,终于在1894年,制成了一台无线电接收机。

1895年5月7日,波波夫在彼得堡俄国物理化学会的物理分会上,展示了他的发明,并第一次用无线电接收机做了公开表演,这次表演轰动了世界。

几十年以后,人们把1895年5月7日这一天定为了“无线电发明日”。

天线

起源:俄国 问世年代:1894年 发明人:波波夫

“天线”这个名词,应该谁都听说过。但是如果提到是谁发明了天线,这个问题就有点难度了。其实这个人不是别人,正是无线电的发明者——波波夫。

1894年,35岁的俄国物理学家波波夫制成了一台无线电接收机。它的核心部分用的是改进了的金属屑检波器,以电铃为终端显示。为了提高这台接收机的灵敏度,波波夫花了很多精力,但一直不见成效,这让他苦恼不已。

有一次,他在实验中偶然发现,接收机检测电磁波的距离比平常有明显增加,他想寻找其中的原因,但奇怪的是很久也找不到。后来,他突然看见一根导线碰到了金属屑检波器,使得连接在另一端的电铃发出了响声,波波夫把导线拿开,电铃就不响了。这个意外的发现使他喜出望外,他索性把导线接到金属屑检波器较大的一头上,并把检波器的另一头接地,结果接收距离大大增加。

这根导线就是世界上的第一根天线,波波夫也成为了世界上第一个在接收机上使用天线的发明家。

晶体管

起源:美国 问世年代:1948年 发明人:巴丁、布拉顿、肖克莱

晶体管的问世,被称为20世纪最重大的发明之一。它是微电子技术的一块奠基石,尤其对电子计算机的进一步发展,具有决定性的意义。

那么,你知道晶体管是如何诞生的吗?提起这段历史还得从真空三极管说起。

真空三极管(电子管)的问世,使电子行业产生了一次本质的飞跃。但是它的使用效率不是很高,特别是处理高频信号的效果不理想,于是,人们便开始寻找新的材料来代替真空管。

有一次,美国电报电话公司的贝尔实验室的工作人员,在无意中发现,掺有某种极微量杂质的锗晶体材料整流性能比电子管要好。与此同时,又有一些科学家在有关锗和硅的理论研究方面取得了进展。美国电报电话公司通过分析,也决定投身到真空管替代品的研发中来。

1945年秋天,美国电报电话公司,正式批准贝尔实验室成立半导体研究小组,这一小组由1936年进入贝尔实验室的肖克莱负责,成员有布拉顿、巴丁等人。

1946年,研究小体组做出决定,把注意力集中到两种最简单的半导体材料锗和硅上。经过反复实验,巴丁和布拉顿终于在第二年(1947年)的2月6日,制成了世界上第一支实用半导体晶体管,(这支晶体管的体积要比火柴棍短、粗一些。)它在首次实验时,便成功地把音频信号放大了100倍。

晶体管发明以后,研究小组为了谨慎起见,并未急于宣布。一方面是一项发明诞生之后需要反复验证,再向有关科学家通报;另一方面有个申请专利和技术保密问题。由于这些原因,直到1948年6月17日才正式获得了美国的专利。

由于这项发明,巴丁、布拉顿、肖克莱同获1956年的诺贝尔物理学奖。

电池

起源:意大利 问世年代:1800年 发明人:伏达

电池是生活中的常用之物,但你知道世界上最早的电池是什么样子吗?它的又是如何诞生的呢?

1780年11月,意大利生物学家伽伐尼在做菜时,发现了青蛙体内本身储藏电的现象。并在1792年发表了《论肌肉中的电力》一文,向科学界宣布他对“动物电”的论述。

1793年伽伐尼的同乡伏达,经过潜心研究,提出了一种新的观点——蛙腿本身不放电。伏达认为伽伐尼在实验里发现的电流,不应该叫“动物电”,而应该叫“金属电”或者“接触电”。伏达的观点受到了电学家们的支持,而伽伐尼的学说得到了生理学家们的赞同。这两种学说之间的争论一直延续了几十年之久。

作为一个脚踏实地的科学家,伏达并没有去理会大家的众说纷纭,而是决心要让事实来说话。于是,伏达对伽代尼的试验又进行了多次求证,而且伏达还采用不同金属反复试验。最后,伏达发现,把两种不同的金属浸在酸液里,并把外部电路连接起来就会产生相当大的电流。就这样,伏达于1800年发明了靠金属在酸液里的化学反应产生电的“伏打堆”。

这个“伏达堆”就是最早的电池,也是世界上第一种可以控制的制造电流的仪器,它具有重大而深远的意义。对于这项辉煌的成就,伏达曾经说过:“没有伽伐尼的启发自己是不会成功的。”因此,伏达提议把他发明的“电堆”称为“伽伐尼电池”,以此来表达自己对伽伐尼的感激之情。

避雷针

起源:美国 问世年代:1754年 发明人:富兰克林

避雷针,大家都应该听说过,正是因为有了这项发明,才使得人们在雷电交加的天气里,免除了对建筑物等一些设施被雷电袭击的担心。那么,就有人不禁要问了:是谁发明了避雷针呢?告诉你吧,他就是美国的大发明家富兰克林。

富兰克林从40岁开始对电现象进行研究。当时,人们对电的认识是比较肤浅的,只知道除摩擦产生的电外,就是雷电。人们对雷电则始终蒙着一层神秘的色彩,富兰克林从放电实验中看到电火花和听到的响声中,联想到暴雨时的闪和雷声,他认为这两者在本质上是相同的,只是规模的大小不同罢了。富兰克林把这种看法写成论文,但在当时并没有引起科学界的注意和重视。

1752年富兰克林将一只带有铁丝尖端的丝绸风筝放入云层,通过打湿的绳索和拴在末端的金钥匙,将“天电”吸引到储电容器(莱顿瓶)中,这就是震动世界的“费城”实验。在弄清了雷电的本质后,富兰克林就提出了用避雷针来保护建筑物的建议。

1754年富兰克林首先在普兰梯兹城安装了世界上第一根避雷针。避雷针的发明是电学理论的第一个实际应用,它反过来又促进了电学的研究。

蓄电池

起源:美国 问世年代:1909年 发明人:爱迪生

在20世纪初,电力主要靠发电机及蓄电池提供。相比之下蓄电池要小巧、轻便、易携带,但偏偏是个“短命鬼”。于是大发明家爱迪生决定制造一种新型的蓄电池。经过无数次失败后,终于在1904年初,制成了一种新型镍铁碱电池。这种电池没有腐蚀作用,所以完全克服了原来电池那种“短命”的毛病。正当大家兴高采烈,欢呼试验成功的时候,爱迪生却说:“试验并未结束,最大一道难关还在后头!”工作人员一听,心里凉了半截,他们都十分纳闷,新蓄电池样样都好,还有什么“难关”呢?原来,爱迪生认为,任何产品仅仅在实验室中试验成功,并不能算最后的成功,还一定要经受实际考验。

为了试验蓄电池的机械强度和耐久性,爱迪生用新电池装配了6部电动车,叫6个工人,每人开一部,到野外坎坷的道路上每天去跑100英里,直跑到6部电动车,差不多都弄得胎破轴断才结束。而此时的镍铁碱电池,却情况正常,一点毛病也没有。另外,爱迪生还让人把成箱、成箱的蓄电池从二楼、三楼、四楼往下摔,再装到手推车上,以每小时15英里的速度朝大石头上猛撞,要连撞500次才算合格。经过这种种考验,爱迪生终于在1909年制成一种相当理想的镍铁碱电池。

电码

起源:美国 问世年代:1844年 发明人:塞缪尔·莫尔斯

电码是一种时通时断的信号代码,通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。然而,这种高深的通讯技术究竟是怎么诞生的呢?

1832年的秋天,一艘从法国开往美国的邮客轮上,一个青年医生在讲解电磁铁的功能:“最近许多实验表明,缠绕在线圈上的电线越多,电流通过电线时,电磁的吸引力也就愈强。实验还同时证明了不论电线有多长,电流都可能瞬息通过。不久科学将产生创造电的奇迹”。在坐的美国人塞缪尔·莫尔斯牢记住了这些话。他联想起自己所看到的法国信号机体系:它每次传送的距离只有凭视力所及的数英里。如果用电流传输电磁讯号,应该是可以在瞬息之间把消息传送数千英里之遥。没想到这个想法让莫尔斯的生活从此发生了根本的转变。

莫尔斯于1791年出生在美国一个牧师家庭,他青年时研究绘画和雕刻,历任过艺术团体的负责职务,而他最终抛却了铺着荣誉地毯的艺术之路,转向尚处于幼年时代的电学,他冒着失败的风险,在崎岖不平的科技之峰上努力攀登。在试验过程中,莫尔斯的生活极为困苦,以至于1836年,他不得不重操艺术家的旧业,以解决生计问题。但他始终没有中断研究工作。

坚持不懈的努力和友人的帮助,终于使莫尔斯获得了成功。他利用使电流交替通电和切断所产生的不同讯号,编制了代表字母和数字的电码,即著名的莫尔斯电码。并于1844年5月24日,在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅中,向40英里以外的巴尔的摩城发出了历史上第一份长途电报。

邮票

起源:英国 问世年代:1840 发明人:罗兰·希尔

邮票,曾经为人们传递信息,互通有无,立下过汗马功劳。那么,你知道世界上第一枚邮票是怎么来的吗?他的发明者,又是谁呢?

提起邮票,它起源于英国,它的发明者是罗兰·希尔。这其中的缘由还得从1840年说起。

有一天,英国邮政大臣罗兰·希尔爵士在乡间的小路上散步,忽然听见有人争吵。他走上前去一看,原来是一个送信的邮差与一名乡下少女为邮费在争论。信差告诉罗兰·希尔,说他走了许多路,为这位少女送来了信,但这们少女看了信封一眼后就把信退还给了他,并说:“我没有钱收信。”(当时的邮资是由收信人支付的)罗兰·希尔觉得其中必有缘由,就替少女付了钱,送走了信差。

少女对罗兰·希尔十分感激并对他说出了其中的缘由:“我未婚夫外出做工了,这信是他写来的,我家很穷,付不起邮费,在他离家前我们就约定好,如果他一切顺利,就在寄给我的信封上画两个圆圈,表示他一切平安。”

少女的话以及她的行动使罗兰·希尔陷入了沉思,经过认真思考,他向英国政府建议:废除邮件与邮资另付的票据分家方式,而发行一种邮票,由发信人出钱购买,并将邮票贴在信封上,作为邮资已付的凭据。

英国政府很快就采纳了罗兰·希尔爵士的建议。并于1840年5月6日,正是发行了首批邮票。这批邮票有两种,一种是印有英国女王头像,面值一便士的“黑便士”,另一种是面值为两便士的“蓝便士”。这就是世界上最早的具有现代意义的邮票。

电话机

起源:美国 问世年代:1876年 发明人:贝尔

电话的诞生,为人们的沟通与交流提供了前所未有的便利与快捷。哪怕两个人相隔天涯海角,只要一个电话打过去,对方的声音就会亲切的回响在你的耳畔,如在身边一样。那么,你知道是谁创造了这个伟大的奇迹吗?你的回答应该是肯定的。对了,他就是贝尔。但是电话发明的过程以及其中出现的趣事,你可能就不太了解了。

那是在1871年的时候,贝尔从苏格兰回到美国,开始潜心研制一种多路传输的电报系统。时光荏苒,转眼到了1875年。

有一天,贝尔和他的助手沃森分别在两个房间配合做一项试验,由于机件发生故障,沃森负责看管的发报机上,有一块铁片在电磁铁前不停地振动,这一振动产生了波动的电流,电流沿着导线传播,使邻室的一块铁片也产生了同样的振动,振动发出了微弱声音,正巧被贝尔听到了,这一发现引起了他极大的注意与思考。贝尔也因此受到了新的启发。

1875年6月贝尔和沃森利用电磁感应原理,试制出世界上第一部传递声音的机器——磁电电话机。然而,这台机器真正开始工作是在1876年3月10日这一天。当时,贝尔正在做实验,不小心把硫酸溅到脚上,他痛得不禁对着话筒向正在另一房间里的沃森大叫:“沃森,快来帮帮我!”不料,这一声求助竟成为世界上第一句由电话机传送的话音,沃森从听筒里清晰地听到了贝尔的声音,世界上第一台真正的电话就此诞生了。

手机

起源:美国 问世年代:1973年 发明人:马丁·库珀

如今的手机可谓花样翻新、层出不穷。但不知你想过没有,第一部手机是什么样子呢?能够制造出如此了不起的机器,这个天才的发明家究竟是谁呢?要想解开这些疑问,还必须从20世纪60年代说起。

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