通個信丨是誰點燃了文明的電火花？

科技日報社、世界5G大會、未來移動通信論壇奉上我國首檔通信領域科普節(jié)目《通個信》，中國科學院物理研究所研究員曹則賢在首期節(jié)目中向我們講述了通信領域一些鮮為人知的歷史故事。

無論是眼神等肢體語言的近距離溝通，還是聲音、官方驛站等遠距離的交流，亦或煙火、旗語等指向更具體的信息傳遞，從遠古時代開始，通訊就是人類主要的生產(chǎn)生活手段，有些方式直到現(xiàn)在還在沿用，比如旗語。

曹則賢說：“不要以為今天的通訊方式有多聰明，在利用電磁波之前，人類已經(jīng)發(fā)展出了一整套相當有效且巧妙的通訊方式，從通訊模式、編碼、載體的運用，到如何保密等要素，該有的都有了?！?/p>

盡管如此，電磁波的誕生，才是點燃人類文明的那束電火花，通信技術服務人類與社會由此起步。

在這個歷史進程中，電和磁這兩種現(xiàn)象是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？

靜電的發(fā)現(xiàn)源自于古希臘的貴婦人穿著綢緞衣服在家吸貓。

1600年前后，一個叫威廉·吉爾伯特的人創(chuàng)造了電（electricus）這個詞。

正如伏特是電動勢的測量單位一樣，磁動勢的測量單位是吉爾伯特，從中可以看到，吉爾伯特非凡人，他的偉大磁學研究“德馬格內特”，首次合理解釋了指南針指向南北的神秘能力，揭示了地球本身就是一個大磁場。

磁的發(fā)現(xiàn)則應該歸功于今天敘利亞一帶的一個放羊娃，當他拄著底端包鐵皮的棍子滿山攆羊時，發(fā)現(xiàn)這根棍戳到有些石頭啥事沒有，戳到有些石頭拔起來卻費勁。

1831年，邁克爾·法拉第驗證了“電磁感應現(xiàn)象”后，人們認識到電和磁是一家，電能產(chǎn)生磁，磁也能產(chǎn)生電。

曹則賢說：“也就是說，不靠電池，讓水流推著一個線圈在磁場里轉，或者拴個毛驢在那兒轉圈，就能持續(xù)產(chǎn)生電?！?/p>

那一年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋帶著歷史使命出生了，他所建立的電磁場理論，將電學、磁學、光學統(tǒng)一起來。造福于人類的無線電技術，就是以電磁場理論為基礎發(fā)展起來的。

抱著給法拉第的理論“提供數(shù)學方法基礎”的初衷，麥克斯韋列出了表達電磁基本定律的四元方程組，準確描繪出電磁場的特性及其相互作用的關系，把混亂紛紜的現(xiàn)象歸納為統(tǒng)一完整的學說。此后，英國科學家泰特將并不簡單的麥克斯韋方程組簡化，就成了我們在教科書上見到的樣子。

1865年，麥克斯韋預言了電磁波的存在，推導出電磁波的傳播速度等于光速，并得出結論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。

1887年，大神級天才海因里?！?shù)婪颉ず掌澴隽诉@樣一個實驗，一條金屬絲連起兩端的鋅金屬小球，按下開關，金屬球啪啪打火，遠處，同樣的裝置也隔空打火。

“兩組裝置之間跑的是麥克斯韋方程組推導出的電磁波。”曹則賢說，“這個簡單的電路，就是我們近代物理的出發(fā)點，是影響我們人類的偉大裝置?！?/p>

1888年，赫茲公布了實驗驗證電磁波存在。由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結的電磁理論，至此取得決定性的勝利。

赫茲沒有想到他的這一成果將開創(chuàng)無線電電子技術的新紀元，如曹則賢所言，“科學的發(fā)現(xiàn)將產(chǎn)生怎樣的重大成果，許多時候就差一個窗戶紙，得有人把它捅破?！?/p>

實驗成功后，赫茲的助手曾問他：“您這個實驗好像影響很大，它有什么意義？還有什么用？”

赫茲說：“可能真沒什么用。證明麥克斯韋很偉大就是這個實驗的意義?！?/p>

而在阿爾卑斯山旅游的小男孩伽利爾摩·馬可尼聽到這個實驗結果的消息時，心里咯噔了一下，那年才十四、五歲的馬可尼意識到這個實驗的落地價值，電磁波可以傳遞信息，產(chǎn)生電火花的開關，就是電報機的雛形。

幾年后，馬可尼證明了這些不可見光波可以用于無線電通訊，無線電隨之問世。

曹則賢說：“今天高水平通信技術帶給人類的福祉，有賴于物理學、數(shù)學等基礎科學的步步推動。”