無線電報誕生1.4.1 無線電報的理論基礎和需求
無線電報的需求
人類發明了電報和電話後，信息傳播的速度不知比以往快了多少倍。電報、電話的出現縮短了各大陸、各國家的距離感，使得商業組織的全球擴展成為可能。但是，當初的電報、電話都是靠電流在導線內傳輸信號的，這使通信受到很大的局限。譬如，要通信首先要有線路，而架設線路受到客觀條件的限制。高山、大河、海洋均給線路的建造和維護帶來很大的困難。況且，極需要通信聯絡的海上船舶，以及後來發明的飛機，因它們都是會移動的交通工具，所以是無法用有線方式與地面人們聯絡。因此能夠低成本和不確定地點的溝通和通信需求還是很強烈的，尤其在地點不是很確定的軍事領域以及不能部署電纜的專用市場，比如海運。
無線電報的理論基礎
麥克斯韋
從1820年丹麥教授奧斯特發現通電能夠影響磁針，再到1831年法拉第發現電池感應定律，從實驗學的角度證明了磁場和電流之間存在一定的關係，但是這些主要還是一些現象的發現，只是論述了電和磁之間的關係，基本沒有涉及到電磁波。
在前面已經提到過，麥克斯韋在電磁學上面的成就，麥克斯韋出生於蘇格蘭愛丁堡，是英國註明的物理學家、數學家，經典電動力學的創始人。
麥克斯韋
1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理，1850年轉入劍橋大學學習，1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金，畢業留校任教。麥克斯韋的電學研究始於1854年，當時他剛從劍橋畢業不過幾星期。他讀到了法拉第的《電學實驗研究》，立即被書中新穎的實驗和見解吸引住了。1855年麥克斯韋發表了第一篇關於電磁學的論文《論法拉第的力線》，隨後的幾年，他繼續研究，《論物理的力線》（1861至1862年）；《電磁場的動力學理論》（1864年12月8日），已經基本形成了電磁學的基本框架。1865年，麥克斯韋辭去了皇家學院的教席，開始潛心進行科學研究，系統地總結研究成果，撰寫電磁學專著，並在1873年出版了科學名著《電磁理論》，系統、全面、完美地闡述了電磁場理論。
《電磁學通論》是一部經典的電磁理論著作，可與牛頓的《數學原理》（力學）、達爾文的《物種起源》（生物學）相提並論。從奧斯特，安培、經法拉第最後到麥克斯韋，通過幾代人的不懈努力，電磁理論的宏偉大廈，通過麥克斯韋方程組終於建立起來。麥克斯韋在電磁學上取得的的成就被譽為繼艾薩克·牛頓之後，「物理學的第二次大統一」（愛因斯坦在紀念麥克斯韋誕辰100周年時的評價）。科學史上，稱牛頓把天上和地上的運動規律統一起來，是實現第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統一起來，是實現第二次大綜合，因此應與牛頓齊名。而第三次統一則是愛因斯坦的相對論。
麥克斯韋方程的最大優點在於它的通用性，它在任何情況下都可以應用。在此以前所有的電磁定律都可由麥克斯韋方程推導出來，許多從前沒能解決的未知數也能從方程推導過程中尋出答案。這些新成果中最重要的是由麥克斯韋自己推導出來的。根據他的方程可以證明出電磁場的周期振蕩的存在。這種振蕩叫電磁波，一旦發出就會通過空間向外傳播。根據方程，麥克斯韋就可以表達出電磁波的速度接近300000公裡（186000英裡）/秒，麥克斯韋認識到這同所測到的光速是一樣的。由此他得出光本身是由電磁波構成的這一正確結論。
因此，麥克斯韋方程不僅是電磁學的基本定律，也是光學的基本定律。的確如此，所有先前已知的光學定律可以由方程導出，許多先前未發現的事實和關係也可由方程導出。在此基礎上，麥克斯韋認為光是頻率介於某一範圍之內的電磁波。這是人類在認識光的本性方面的又一大進步。正是在這一意義上，人們認為麥克斯韋把光學和電磁學統一起來了，這是19世紀科學史上最偉大的綜合之一。
可見光並不是唯一的一種電磁輻射。麥克斯韋方程表明與可見光的波長和頻率不同的其它電磁波也可能存在。這些從理論上得出的結論後來被海因利茨·赫茲公開演示證明了。赫茲不僅生產出而且檢驗出了麥克斯韋預言存在的不可見光波。幾年以後，伽格利耶爾摩·馬可尼證明這些不可見光波可以用於無線電通訊，無線電隨之問世。今天我們也用不可見光為電視通訊。X線、γ線、紅外線、紫外線都是電磁波輻射的其它一些例子。所有這些射線都可以用麥克斯韋方程來加以研究。
因此毫不誇張的說，麥克斯韋的電磁理論是我們現在所有一些無線的基礎，廣播，電視，無線電報，無線電臺，雷達，微波，衛星通信，無線通信等等，不一而足。
1879年11月5日，麥克斯韋因病在劍橋逝世，年僅48歲。
赫茲
1857年2月22日赫茲出生在德國漢堡一個改信基督教的猶太家庭。父親是漢堡城的一名顧問，母親是一位醫生的女兒。
赫茲
他曾經在德國德勒斯登、慕尼黑和柏林等地學習科學和工程學。他是古斯塔夫·基爾霍夫和赫爾曼·范·亥姆霍茲的學生。1880年赫茲獲得博士學位。1885年，赫茲到卡爾斯魯厄工業大學，任物理學教授。當時德國物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時傳送的理論，但是麥克斯韋認為電磁波應該是和光有相同的速度。到1885年，赫茲開始決定以實驗來驗證韋伯與麥克斯韋理論誰的正確。
電磁震蕩和檢波器
依照麥克斯韋理論，電擾動能輻射電磁波。赫茲根據電容器經由電火花隙會產生振蕩原理，設計了一套電磁波發生器，赫茲將一感應線圈的兩端接於產生器二銅棒上。當感應線圈的電流突然中斷時，其感應高電壓使電火花隙之間產生火花。瞬間後，電荷便經由電火花隙在鋅板間振蕩，頻率高達數百萬周。這個也就是最早的電波發生器。同時，赫茲又設計了檢波器來探測此電磁波。通過實驗結果並經過理論計算，赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預測的一樣，電磁波傳播的速度等於光速。1888年，赫茲的實驗成功了，而麥克斯韋理論也因此獲得了無上的光彩。
在赫茲的實驗中，檢波器和電磁振蕩器相距了10米，既然能夠傳播10米，那麼就可以傳播20米，100米，這才有了後來馬可尼發明了無線通信。
至此，無線電報的理論已經基本完成。
馬可尼的教育背景
1874 年4月25 日，古利莫·馬可尼（GUGLIELMO MARCONI）誕生在義大利北部的波隆那（BOLOGNA）。馬可尼家中富有，父親吉西比（GIUSEPPE）是位成功的商業家，第一任妻子生一男孩時，因難產而逝世； 第二任妻子是位美麗溫柔的愛爾蘭籍音樂教師安妮（ANNIE），安妮生二男孩，大孩名叫阿方索（ALPHONSO），次男便是馬可尼，二人相差9歲，所以馬可尼就成了安妮的寵兒。
馬可尼自幼心中崇拜二位英雄。其一是美國開國元勳兼科學家的富蘭克林，他以用風箏引電而著名；第二位是英國電磁學先驅法拉第，有一回，馬可尼模仿富蘭克林的試驗，用風箏將天上的電引下來，不慎將整排當絕緣子用的名貴瓷餐碟打碎，父親氣得半死。他最得意的就是自製的玩風雨預告警鈴，這是一具用鋅製的架子，放置在屋頂上，用來吸收暴風雨前的靜電，再用電線引至一個電鈴上，在暴風雨來襲前後，鈴聲會大作。
馬可尼到12 歲時，才上正統的學校，他有些害羞，不時隨母親回英國娘家，以致義大利語說得不太好，經常受同學欺侮，不久便退學去考海軍，而未被錄取，馬可尼的父親望子成龍，父親指責馬可尼的「玩具」是荒廢學業的禍源，見之便毀棄不誤。到13歲時，幸而進了利富樂技術學院（LIVORNO TECHNICAL INSTITUTE）。此時他才正式接觸物理和化學的課程，且深深愛上了這兩門科目。就在這時，又巧遇一位年老的盲眼報務員，而學會了摩斯電碼，這一技能對馬可尼日後發展無線電通信幫助極大。隨後馬可尼投考波隆那大學，又是名落孫山和挨老父一頓臭罵。
馬可尼雖然沒有上正式學校很多，可是他的學識不輸給任何人。他因為經常躲在他父親的私人圖書館中，博覽群書，增加了不少知識，奠定了往後的發展。為了要躲避父親的責罵，馬可尼在花園中找到一個秘密地點，作為他的試驗室。每當試驗有成果時，會喜不自禁的報告給母親知道。安妮對他的試驗雖然一竅不通，但見到兒子的成就，也就同享其樂，並且瞞著丈夫，在閣樓上覓一隱閉的房間給馬可尼做實驗室，這房間只有馬可尼和安妮可以進去。
安妮的另一高招是說服一位在波隆那大學教物理，名叫利菲教授（PROF.RIGHI）的鄰居，給馬可尼予以指導。利菲教授允許馬可尼使用學校的實驗室，和將儀器借回家，亦可使用學校的圖書館。馬可尼趁此良機，一口氣將館內全部有關電學的書籍閱畢。
馬可尼的電報起點：赫茲的論文
1894 年，馬可尼尚不足20歲，和他哥哥一道去阿爾卑斯山度假時，讀到德國物理學家赫茲關於如何以實驗的方法證明電磁波的存在，並以光速傳播，並且可以穿透真空，空氣，液體和固體。年輕聰明的馬可尼立即領悟到，這個電磁波可以作為傳遞信息之用。隨即匆匆結束假期，趕回家中的實驗室，動腦筋設法將這構想付諸實施。他的第一步驟是重複赫茲的實驗，雖然也經過多次失敗，最後竟給他成功了，這帶給他莫大的鼓勵，雖然通信距離只有可憐約二、三公分而已。
這對收發機經馬可尼不斷地改良，通信距離增加到隔壁的房間，再從樓上到樓下，並可按響一電鈴和啟動用於有線電報的摩斯電碼印碼機。下一步便是將接收機移至室外，馬可尼在閣樓上發，他哥哥阿方索則在外面收。距離越來越遠，唯有打旗號表示收到信號；後來距離遠至隔一小山，只得用槍聲來表示收到。雖然傳播的距離已經夠，但是離實用性還有很大的差距。
馬可尼實用性突破的兩個關鍵技術：
在當時，馬可尼所遭遇的最大困難是接收機的靈敏度不夠高，隨後，法國一位物理學家白蘭利發明了一個「凝聚檢波器」（COHERER）- 這是一內裝金屬粉末的玻璃管，兩端接電線，平時電不通，當受電波影響時，就會通電，管內的粉末也會凝聚，馬可尼將之改良來替代接收機上的火花隙，因而靈敏度大增。
當時對電波的理論觀念是波長短的電磁波，只能直線放射，而且距離有限，波長長的電波則可以繞山越嶺。電波之所以能在空中進行，是因為太空中有一種叫以太（ETHER）的東西存在。長的電波理所當然要用大而長的導體，才能有效地發射出去。所以馬可尼用一大片金屬，接在火花隙的一端，並高高的掛在樹上，火花隙的另一端則接在地上，電波的強度竟增加數倍，距離超過二公裡之遙。這個就是天線的起源。自從有了天線之後，馬可尼進度神速，效果驚人。
有了初步的成功，馬可尼就將實驗成果展示給父親看，當父親看到了這個新奇的裝置，把以前憋在肚子裡的火氣和不滿都拋到九霄雲外，再也不叫他「不切實際的空想家」了。並開始慷慨解囊拿錢出來給兒子買器材，讓他一心搞實驗。馬可尼原先的計劃是想將發明獻給義大利政府，但是義大利政府卻致力於架設陸上電線和海底電纜，並認為無線電這玩意見太虛玄，不實用而推辭，這件事予馬可尼和父親打擊很大。
實用性推廣
失望之餘，馬可尼的愛爾蘭籍母親安妮認為，去英國較有更多的機會。乃於1896年，母子二人帶了一大批古離古怪的器材，啟程去英國。
馬可尼很有商業頭腦，害怕他人會竊取他的發明，所以馬上便去申請專利。1896年2 月，取得有史以來，有關無線電的第一張專利證，號碼是12039，跟著於1896成立「無線電報及信號有限公司」，後更名為「馬可尼公司」（MARCONICOMPANY），並發行股票上市。
馬可尼到英國之初，默默無聞，幸賴他母親的人事關係，得以在名流貴族前，表演他的新發明，觀者讚不絕口，尤以英國郵政局的總工程師布利司（WILLIAMPREECE），獨具慧眼，認為此玩意見大有作為，前途無量。答應全力支持並廣為演說宣傳，也讓馬可尼在郵政總局的屋頂上架設天線。馬可尼在英國的表演，很為成功，美中不足的是所有表演都在英國本土的陸地上進行，若能超越海洋作國際通信，豈不是更可顯示無線電的功能。
終於在1899年3 月間，成功地自英海岸多佛市（DOVER）東北角的一個名叫南福倫（SOUTH FORELAND）的懸崖燈塔內，和距離45公裡的法國永莫銳（WIMEREAU）完成通信。這次示範，發送了數百封電報，也震驚歐陸，引起更多公候名士，絡繹不絕前往參觀設在南福倫的電臺。
在二十世紀初期前，越洋交通主要是靠輪船，從歐洲到美洲，行程約需一星期至十天之久，尤有甚者，輪船一出海即音信全無，一直要等到抵達目的地後，乃將消息經海底電纜傳回出發點。萬一中途遇上狂風暴雨、冰山而出事，可真是呼救無門，或就此永遠失蹤，所以在當時，坐船出海是一件冒著生命危險的大事，而無線電的發明無異是海上的救星。最先裝無線電的是英國軍艦，就在馬可尼公司通越英法海峽的同一年，有兩艘軍艦通信的距離可達120公裡之遙。
真正的致勝法寶
雖然馬可尼已經有了初步的電報發明，但是在同時期，也還有德國電報公司和美國的李迪福斯系統公司和馬可尼進行競爭，馬可尼公司並沒有和他們的系統有多少差異。英國科學家洛奇爵士在1894年發現使用電容器和線圈，可以變更赫茲電磁波的波長，也就是今日我們所說的諧振線路，馬可尼靈機一動，將這線路應用在他的無線電報機上，果然，數臺發射機可同時發射，各有各的頻率，互不幹擾。一經試驗成功，馬可尼立即申請專利，專利證是7777號，時間為1900 年4 月26日。這便是極其著名，俗稱「四個七日」（FOUR SEVENS）的專利。這一成就，是無線電設計上的一個大突破，也使得馬可尼公司獨霸市場。
馬可尼發明的諧振式火花發射機和接收機。兩者要調至同一頻率才能通信，使用多架收發組合，可各用各的頻率來通信，不會互相干擾，也同時保密性相對更好，這著名的7777號專利，令馬可尼強大的競爭者，毫無招架之力。這個諧振線路在一百年後的今天，仍然在用。
至此，實用性的無線電報完成了發明。