少年時期有過不同的愛好,曾經為這些愛好著過迷,但是,最吸引我的,也最能保持長久愛好的,還是業餘無線電製作。
現在已經記不清楚了,是什么機會讓我愛上這門活動的,那是1954年的冬天,我進入小學第二學年不久。
上一學年,我的愛好是製作木工玩具,期中一次學校舉行的兒童業餘製作展覽上,我的作品—一列小火車,受到老師們的表揚。說老實話,這件作品並不完全是我的勞動,其中至少有父親一半的功勞。也記不清楚為什么我會想起去做木工玩意,也許是父親為了鼓勵我多思考才為我想出的愛好。我能記住的,是一本如何做木工玩具的書,書上有各種插圖,把一件件玩具剖分成不同的部件,然後讓製作者依樣畫葫蘆,把每個部件按照上面註明的尺寸,用鋸子鋸成大致的大小,用銼刀粗打磨一陣,再用砂紙磨光,最後,主要用鐵釘和熬好的牛皮膠把各部件固定或者粘和在一起,便大功告成。父親是個謙和、極耐心的人,他捨得花時間來和我一起玩,自己做一部分,讓我做另外的一部分。也許我比較細心,各部件打磨得中規中矩,這件作品放在其它學生的作品之間,更顯得「專業化」,也就贏得了學校的獎狀。
還沒有上小學的時候,父母就讓我練習寫大楷字和小楷字,後來又買了《芥子園畫譜》讓我練習,這些啟蒙藝術訓練也許幫助了我日後在少年科技製作活動裡,保持一種認真和追求美學外觀的精神。童年,是一個精力極其充沛的年代,幾樣愛好同時進行一點都不會感到厭煩和疲倦,何況那個時代的孩子並沒有更多的遊戲去分心。下午四點回家以後,家庭作業差不多完成,有些甚至在課間休息時就完成了。到了晚上,家裡沒有安電燈(直到1956年,家裡才安上電燈),也不會到別家去玩,雖然院子裡還有別的孩子,但大家不過在黑暗裡玩一陣藏貓貓,便被各家大人喊回了家。一直到九點過才上床,這麼長的時間裡自然得有法子來打發。練字,包括磨墨,最多不過半小時,有時寫得興起,也就一個小時的時間,所以父親為我選擇業餘愛好也是讓我過剩的精力有個正當的發洩渠道。
初期的無線電製作活動是從礦石收音機做起,當我開始把興趣從木工製作轉向這個領域的時候,班上還沒有一個同學想到這樣幹,當然,高年級裡已經有人在這上面下工夫了。礦石收音機雖然結構簡單,但對一個稚氣未脫的男孩子說來,畢竟還是艱深了一些,尤其是對我這樣愛刨根問底的頑童,在不知道簡單原理的情況下,很難讓我能夠沉下心去熱愛它,好在有父親的循循善誘。
父親因為在舊政府當過職員,解放初期被政府遣散失了業,在一家無線電修理店打工,他在金陵大學學的是電化教育,基本的電工學知識還是具備的。當他知道我打算做礦石收音機這樣的宏圖時,積極鼓勵我把它付諸實現。修理收音機和擴音機本來是他正在幹的工作,向一個還沒有學過《自然》課程的小學生作最簡單的原理培訓卻也不是那麼容易,然而父親做到了。
礦石收音機的主要結構分四個部分,一個是天線,天線接收傳播在空中的電磁波;一個是調諧電路,由線圈(電感L)和電容器(電容C)並聯的LC迴路,它的目的是使LC迴路的固有振蕩頻率正好調諧到所要接受的無線電信號的頻率(更準確的說,是一個10KC帶寬頻譜的中心頻率),為了保持靈活變動的調諧,電容器要活動可變的,或者線圈圈數要能夠改變,這樣在調諧過程裡,乘積LC才能變化,由此其固有頻率也相應變化。固有頻譜呈現出一條「鐘形」曲線,其峰值處的頻率如果和所接收的電波頻率一致,則所獲得的電波強度最大,反之亦然;一個是檢波器,也就是礦石收音機的核心,它是由方鉛礦石,或者一種叫做自然銅的銅礦石構成,礦石是半導體,它將調製在高頻無線電波上的聲波解調;最後一個部分是發音器,在礦石收音機裡,為了高效率地獲取無線電波,通常採用的是高阻抗耳機,這是因為,礦石收音機不對所接收的電波進行放大,也就是沒有自身能源的無線電接收裝置,放音設備必須十分靈敏。今天,我對礦石收音機各部分的原理當然是懂得的,甚至對其中一些過程,比方LC迴路的微分方程式及其解也背得下來,然而在那個時候,要想讓我理解,肯定花去了父親一番腦力。
父親把LC部分的功能解釋成電波在LC迴路裡來回運動,得以壯大!父親沒有像麥克斯韋當初在引入電容C在電磁場方程式裡所起到的「虛」位移作用來糊弄我,父親確實也不懂麥克思韋方程組,如果那樣的話,也許我將永遠與無線電絕緣。父親解釋的礦石檢波原理也頗為形象,他說它只讓單向的電流流動。電流在LC迴路裡「壯大」了,然後「被迫」單方向流過礦石檢波器,以後流過耳機的線圈。由於耳機的線圈是繞在一個馬蹄形磁鐵上的,電波產生的忽強忽弱的磁場於是便忽強忽弱地吸引著安裝在磁鐵埠的薄鐵片,使之振動而發聲。父親說,假如沒有半導體檢波器的話,那麼,一個方向的電流剛把耳機上的鐵片在某點處吸下去,另一方向的電流立即就趕到,它正好把那地方的鐵片推出去,結果鐵片在那一點還是不動,所以仍然發不出聲來。
許多年以後,當我讀到十九世紀末俄國發明家波波夫在構想和設計他的第一架無線電接收裝置[注1]的科學史記載時,驚異地發現,父親和波波夫都用了相當形象化與簡明的解釋來構思無線電磁波解調的過程。特別地,波波夫把解調過程理解成分布電荷逐漸被「擠」到裝置的尖端,在那裡,一個金屬粉末檢波器把信號抽取出來。其實,理論都是因為數量在精密化以後,被放在精細的符號邏輯體系裡才發展出來的,而在其初,在沒有精密,完備的符號邏輯體系以前,往往科學家們都是用直觀的形象思維來進行思考的,研究麥克斯韋爾方程組解的人未必能夠發明出無線電裝置,事實也是如此。父親的形象解釋培養了我一種寶貴的思維方法,使我後來在從事科學研究,包括抽象的數學研究中受益匪淺。
圖2德國物理學家海因裡希·赫茲
(Heinrich Hertz,1857-1894)
父親從培訓我一開始,便引入了電路圖的概念,而不像許多業餘無線電愛好者那樣,至少在礦石機階段,是按照雜誌或者書上給出的實物接線圖。這一點我以為很重要,它使學習這門知識的人,較容易為進一步深入下去打好基礎。在電路圖裡,礦石機被抽象成很簡單的結構:代表天線的Y字尾巴長長地拖下來,直接連接到螺線管,就是線圈。線圈的另一端連到地線,地線由幾根逐漸變短的橫槓表示。線圈上面並聯到一個電容器(或者天線和地線接在一個線圈上稱為初級線圈,另外再緊挨著繞一個次級線圈),電容器是兩根短平行線,形象地表示了兩塊平行而絕緣的電極。電容器一般是可變的,於是在上面斜劃了一根帶箭頭的短線。礦石檢波器則由一根箭頭線,正好抵著一根短直線段,這是二極體的抽象表示,它抽象地把具有單向導電性質的部件概括了。我在學習電路圖時並沒有感到困難,然而理解其圖像符號的深入意義,卻用了更長的時間。
製作礦石收音機的過程其實是很有趣的,它可深可淺。電路圖雖然簡單,卻也允許對它進行一些花哨的改動,雖然這並非本質意義,對其功能也起不了多大作用,這是我後來為提高接收效果挖空心思在電路圖設計上嘗試若干次以後才得出的結論,然而卻可以啟發少年發明家的想像和激發其創造性思維。
線圈是用十幾號的漆包線繞制在一隻事先做好的紙筒,或者竹筒上。礦石機接收廣播波段(即通常所說的中波,大約從525KHz到1600KHz),為了保證市售的可變電容器C的改變範圍,它的電感L有一定的大小,因此,隨螺線管的直徑大小,相應的圈數也不同,可以通過試驗來確定圈數。一般說來,導線的直徑對電感的影響是不大的,但是,為減少LC迴路對電流的損耗,應該使用較粗的漆包線。可變電容器很難自己做,市售的通常有兩種,一種是用雲母作電介質的,另一種是空氣做電介質,前者較後者便宜,大約只要五毛錢就可以買到,後者卻要一塊五以上才能買到,窮家的孩子一般只好買雲母電容器了。據書上說,雲母的損耗大,Q值因素不高。自己做可變電容器的人很少。標準的礦石收音機電路圖上,耳機插頭兩端會並聯一隻250微微法(微微法指百萬分之一的法拉第,即電容基本單位)的固定電容器,說是為了過濾掉經過礦石檢波器後殘存的高周率電流對檢拾出來的聲頻信號的幹擾,其實是可以省略的,因為耳機線包裡所存在的分布電容也起到了同樣的作用,一隻這樣大小的固定電容當時大約賣一毛多錢。
礦石檢波器市售有兩種,一種是玻璃管外套的,一端固定了一小塊兩顆綠豆大小的方鉛礦結晶體,另一端固定在球形軸承上的磷銅絲撥針,準確地說,礦石檢波器是由磷銅絲與方鉛礦晶體的接觸產生的半導體效應。用磷銅絲,是因為它具有較好的彈性,以便使銅絲和方鉛石晶體較緊密的接觸,之所以要讓磷銅絲旋轉,是因為需要隨時撥動銅絲,使之在晶體表面上找到一個最佳檢波點。稱為活動檢波器的這玩意兒大約要賣三毛錢一隻。另一種叫做固定檢波器的只要一毛五就可以買到,小如浙江產山核桃的圓柱面上有一個小孔,可以用針穿過孔撥動裡面的一根磷銅絲彈簧,使它的尖端與方鉛礦的接觸調整到最佳檢波效果,但調整很費力。一般初學者可以自己做,方鉛礦可以在小販的攤上買,也可以找來一塊鉛(比如印刷用的鉛字)和硫磺塊,將鉛在坩堝裡溶解後放入硫磺作用,冷卻後就成了鐵灰色閃光的礦石了。另外還可以在煤塊裡尋找一種銅的化合物,簡稱「自然銅」,但做出來的檢波器效果不好。自己做的檢波器就不再遵守管狀了,有時用粗銅絲把一小塊方鉛礦固定住。再在板上固定一根磷銅絲彈簧(鋼絲也可以,但和方鉛礦組成的檢波效果不好),想辦法壓住礦石就行,但自己做的檢波器常常不易調整,也很容易鬆脫,所以還是去買的多。
一開始,父親在他的店裡找了只舊的低阻抗耳機給我,所謂低阻抗,意味其線包的圈數不多,線徑也較大,低阻抗耳機主要用於電話,能通過較大強度的電流。靈敏度不高。市售高阻抗耳機價格達六元以上。窮困家庭是很難提供出來的,那時候,我家還不算窮困,每個月也最多獲得五毛錢的零花錢,我後來只好自己試作耳機。
有些耳機部件可以買,比如說耳機的一對聽筒外殼,可以在本城當時唯一的供應業餘愛好者製作組件的市場,人民商場後門外十幾家小地攤處買到,也可以用萬金油小盒代替,但因萬金油小盒空間狹窄,所以難度很大。每隻聽筒裡有一隻馬蹄形磁鐵,也能在地攤上買到。有人請工廠裡工作的父兄用鋼條做成,但還得想法用強力直流電上磁。聽筒上的振動鋼片自己不太好做,一般也在小攤上買到,都不貴。自己要做的事情只有兩件:一、繞制磁鐵外面兩隻對稱的線包,兩隻聽筒共四隻;二、將所有組件組裝成兩隻聽筒。不要以為組裝很容易,其實最困難,也是耳機靈敏度的關鍵工作。假定一切都準備好了,你必須非常認真地用小螺絲釘和附加固定片把磁鐵固定在外殼內,為了保證振動片與磁鐵的距離最小,但又不能接觸上,你得用紙片墊在磁鐵的下方,必須經過反覆的調試,才能找到最佳高度,以使耳機的靈敏度最高。線包是由繞在塑料支架上的線圈完成的,用四十四號的漆包線繞數百圈,四十四號漆包線比頭髮絲還要細,手工繞制時常常中途折斷,而且容易繞得不均勻。我利用父親店裡的繞線機繞線包,繞線機較不容易把線扯斷,且繞制美觀、均勻。當然,繞線機所需要的繞制技術,也不是一學就掌握了的。順便說一下,我掌握了這門技術以後,後來又用來繞制真空管收音機裡的電源變壓器,如果用手繞來做電源變壓器的話,做出來的線包是相當差勁的,而且使用時很危險。
一種檢驗耳機靈敏度的方法是,帶上聽筒,把耳機的引出線插頭端在地面上擦,好的耳機的聽筒裡會發出較大的「霍、霍」聲,但自製的耳機往往聲音不大,原因是多方面的。我們院子裡一個轉業軍人有一付解放前的美國軍用耳機,他的耳機所發出的聲音是我聽過的耳機,包括國產新耳機裡最大聲音的。
所有零件或是購買,或是自製都齊備以後,就可以正式安裝礦石收音機了。許多新手用銅絲作連接線,把連線接頭扭結在一起,長久使用,會因潮溼生銅綠而使收音機的性能降低。我利用父親店裡的電烙鐵,用焊錫把連接線焊上。焊錫也是一門技術,需要有焊錫絲或焊錫塊,外加焊藥或者拉二胡的松香作去氧化劑。電烙鐵需要加熱到較高溫度,方能保證焊點處不「虛焊」,收音機的性能不好,很多時候都是由於虛焊所致。好的焊接點處,焊錫頭要小巧光潔。45瓦電烙鐵需要十多塊錢一把,很多業餘製作者都因為無錢購買又借不到而放棄錫焊,有些人用火烙鐵來焊錫,但火烙鐵的缺點是很難在狹窄的機子上操作,必須非常細心。火烙鐵的優點在可以焊接大零件,如可變電容器上的焊點,一般45瓦電烙鐵因溫度不夠高常常導致虛焊。最好的電烙鐵是75瓦的,我在1958年以後買了一把舊的45瓦電烙鐵,我把它的機心取出來,折斷一半長度的電阻絲,於是功率加大一倍,效果很好。另一個辦法是,購買500歐的帶陶瓷管的電阻(一般用在交流收音機上,作為電源整流的濾波電阻),在陶瓷管裡插上一根紫銅柱作為烙鐵芯,大約相當於100瓦的電烙鐵,效果不錯。
整個機子由一張面板和一個底版構成,也可以再做一個木盒,把橫側為L形的機子推進盒子裡。機子面板上,有一個礦石檢波器,有一隻被固定住的可變電容器,可以在電容器軸外繪上刻度。有耳機插銷,有天線、地線插銷。經過調試,就可以用來正式收音了。
1、 經濟雖然比解放前發展了,但是,這是計劃經濟,勞動人民的購買能力並未增加;
2、 安裝電子管收音機是有一定政治冒險的。電子管收音機裡使用的強放真空管可以輕易地改裝成短波無線電發射機,向國外發送消息。在那個極端強調政治,和西方陣營以及臺灣對恃的形勢下,這是很敏感的問題。即使不敢偷著改裝發射機,放大能力很強的再生式或者超外差式電子管收音機,也容易用來接受XX之音或者XX中央廣播電臺YY中國之聲的敵對廣播。這樣的事兒各地都有發生,當事人將受到坐班房的懲罰。因此,五十年代早期,購買超外差式收音機或者強放管,需要向當地公安機關提出申請,在備案的情況下,方可被允許購買。
而礦石收音機卻恰恰因為:一、廉價,易自己製作;二、其接受距離有限,一般只能接收方圓幾十公裡範圍內的電臺中波廣播,不但可以避免接受反動勢力的蠱惑,而且也是接受正面革命教育的好途徑,所以當局是提倡的;三、也可以用來普及科學技術知識。除此之外,那時娛樂活動較少,能夠經常聽見廣播裡的節目和音樂,也是一件了不起的享受,實際上,很多人一旦裝好礦石機以後,就不再發展無線電愛好活動,原因在滿足於收聽廣播,所以說,那時熱心做礦石機的人中,至少有一半人是為了增加業餘文化生活的目的。這也就是為什麼在五十年代,製作礦石收音機成為熱潮的基本動力,它可能是我國有史以來,得到最廣泛參與的一項群眾業餘科技活動。
假設時光倒流五十年,讓我們大家乘坐一架小型飛機,飛臨五十年代中期的中國大城市上空,我們將看見什麼呢?
首先映入眼帘的,自然是一片低矮的,灰黑色或者土黃色的瓦屋。再仔細看,瓦屋之間除了有許多綠樹以外,便是無處不在的天線樹林!這些「樹林」的樹木都是一根根向上直立的竹竿,或者木竿。大多數天線竿頂端,固定著一個「蜘蛛網」,少數是由兩根天線之間懸線構成的天線。前者叫做蛛網式天線,後者叫做「倒L式」天線。蛛網式天線的骨架是一個十字架,上面螺旋式盤著一圈圈銅絲或鐵絲;倒L式天線是由電源線或銅絲系在天線竿兩端,再在一側連接引入線進屋,狀如倒L形。
對於礦石收音機來說,天線的高度對於增益有著至關重要的意義,其它條件的改進都是次要的。按照無線電電子學的理論計算,當天線長度接近四分之一電波波長時,其增益最高。由於廣播波段的波長很長,一般居民的天線很難達到這個長度,因此,儘量在力所能夠辦到的情況下增加天線的高度和長度,將使你接收到的信號強度最大程度得到增強。小學三年級時,當我對礦石收音機已經進行了大量幾乎絕望的改進以後,有一天,學校自然教師黃老師聞說我已經成了「專家」,特邀我到他的寢室裡參觀他的機子。
說來也不相信,他的機器竟然僅僅接了天線和地線,在天線和地線之間串聯著耳機,耳機兩端並聯著礦石檢波器,其它什麼線圈、可變電容器統統省略!我承認,他的耳機是一付軍用耳機,靈敏度肯定比我的好,但是,他的耳機居然掛在臥榻旁邊的牆壁上,發出雖然微弱的「吱吱」聲,卻是可以辨認出來的話語!我的機器根本達不到這樣的成績。黃老師是個獨身,作息規律混亂,年近三十歲的男人,他的寢室在樓上,窗口面對著學校大院。這當兒,仿佛看出了我的窘態,他微笑地用手指向屋外,屋外高高一圈大殿(我們學校是由前山西會館改建的)似的屋頂上,高高聳立著一圈天線,既高又長,怪不得他那最簡單的機器能夠發出如此強大的聲音!
一般人肯定沒有黃老師的條件,後來,我上初中時的同學吳子林、吳子明兄弟採用兩架高倒L式天線接收到自北京發送的中央人民廣播電臺的信號,效果很好。黃老師後來正兒八經做了一臺礦石機,也收到了中央臺的廣播。黃必須做能調諧的機器不可,否則,他的最簡陋的接收機再靈敏,再能把中央臺微弱的信號捕捉到,在無選擇性的接收下,也會被本地電臺的強大信號所淹沒。而我的耳機裡,除了本地兩家省市臺以外,壓根兒沒有其它任何外地臺的影子。
圖12 倒L式天線如果耳機已經能夠做到不帶就能聽得見聲音的話,那麼可以使用高阻抗高音喇叭來放送,效果會更好一些。五十年代晚期,出現了晶體喇叭,這是用一種酒石酸納晶體的壓電效果來產生聲音的器件,增益比普通電磁式喇叭高,但音質不好。最後,住在強力發射臺附近的愛好者可以用提高增益的方法來點小燈泡,我去參觀過,效果不錯,需要檢波和更強有力地濾波,以保證穿過燈泡的電流平穩而不至於使燈光閃爍。
當然,還有其它竅門可作一些改進。比方地線也很講究,有人用家裡一隻廢銅鍋埋在地下,和良好的天線配合起來,更是錦上添花。至於其它零件的選擇處理上,可以改進線圈的質量,使用所謂「脫胎」線圈,即無骨架的線圈,這樣就可以避免骨架的介質損耗以提高Q值。此種線圈用很粗的銅絲繞成,本身強度很大。或者全盤取消可變電容器,因為其介質損耗頗大,採用滑鍵在線圈上滑動,原理如可變電阻,使用線圈的圈數變化,因而電感量變化來進行調節,確實可以提高一些增益。電路上最大改進莫過於採用所謂「倍壓檢波」式的檢波,即採用兩隻檢波器,並行分配到耳機的兩側。從理論上講,它可以把電波曲線上下兩面的電波分別檢出聲波再分別送到左右聽筒裡,似乎可把接收到的能量增加了一倍,但其實效果不大,或者根本沒有什麼差別,至今我都不明白這樣的理論到底什麼地方和實踐脫了節?這個新穎然而基本無用的設想文章最早出現在當時最暢銷的雜誌之一《無線電》上,以後又有類似的設計出現在另一本雜誌《無線電愛好者》上。
在《無線電》雜誌上,有人還討論過製作短波礦石收音機,我也試過,線圈只繞幾圈,根本不可能收聽到短波廣播。我曾經設想,如果把接收短波信號的線圈的線徑加大,一直加大到十幾公分粗的紫銅管(利用電流的趨膚效應,實心的銅線實際上是不必要的),同時把線圈直徑加大到水桶般粗,只繞幾圈,說不定使用這種線圈的礦石收音機真的能夠接收到短波信號?我當時稀少的電子學知識不可能精確地算出這種線圈的電感量,而且我家的經濟條件也不允許我做這樣的實驗。
最令人吃驚的事是,吳家兄弟居然用改進後的機器和良好的天、地線接收到臺灣和XX之音的廣播,那已經是大饑荒時期(1960)的故事了。
我的第一架礦石收音機終於做好了。由於我的木工技能比較過關,機身和機匣打磨得很光潔,上面還塗了一層清漆。幾根簇新的接線柱,上面的紅綠色塑料和鍍了一層閃閃發光的克羅米柱身真是愛煞人。調諧按鈕下面,帖著我用水彩劃的刻度盤。除了等分半圓弧的刻度盤以外,還用一顆小紅圓圈標明四川人民廣播電臺的位置。說起來也可憐,1954年時不但沒有中央人民廣播電臺可以接收節目,甚至連市一級的廣播電臺都沒有。那一天,家裡頓時熱鬧起來,全家總動員,準備安裝天線。父親找來兩根竹竿,把它們用勁扎在一起,使得竹竿的高度大約達到七米,在其頂端,我們還紮好一架木十字架,上面等間隔地釘上鐵釘,鐵釘的外面,盤著銅絲,一直盤到中心,在中心處,我們找來一根廢皮線,把它和銅絲焊接起來,然後垂下來。天線必須高出地面很多,正好院子裡有兩棵高大的蘋果樹,弟弟自告奮勇,爬上了蘋果樹。他自小就很頑皮,尤其喜歡爬樹,現在英雄有了用武之地。母親站在樹下指揮,不斷嘮叨著提醒他注意「謹防把腳杆拌斷!」(四川方言:小心把腿摔斷)。
天線引入線上必須安裝避雷針,否則,在雷雨季節,一架良好的天線正好充當了引雷角色。避雷針並不難製作,只要用一塊小木塊,上面固定好兩片廢鋸片,它們的齒相對,儘量靠近,但不接觸就行了。天線在引入時先在半路上與鋸條連接,然後再把要引入的地線也連接到另一片鋸片,這個避雷裝置便竣工了。天地線從窗戶縫裡接到室內,一直拖到我床邊的小靠几上,那上面就放著我的傑作。
我接好了天線、地線,和一架單聽筒的低阻抗電話用耳機,然後旋轉調諧按鈕,耳機裡開始出現了清脆的說話聲,我激動起來,還能沉住氣,仔細地撥弄著礦石檢波器的栓頭,一陣沙沙聲以後,話聲加大了。我大聲向爸爸媽媽說「成功了!」他們一個個跑過來試聽,老屋裡充滿了喜氣洋洋。
說話聲音過後,接著是悅耳的音樂,仿佛天籟之音,從屋外青翠的蘋果樹梢傳下來,從藍天白雲裡傳下來,這是一首當時流行的優美兒歌〈小白船〉:
一九五八年初,我被學校選進了新成立的成都市少年之家(經過改建以後,現在叫少年宮)。
我之所以能進少年之家,並不是我有什麼突出的成績。不錯,我在班上成績一貫第一,但一個年級六個班,班班都有高才生,何況我雖然成績在班上突出,卻比較調皮搗蛋,在小學五年級第一期時還沒有加入組織,老師評語常常是「驕傲」,「希下學期改正」之類。但我有兩樣技巧卻可以傲視同年級其他班的高才生:一是毛筆字寫得好,班上牆報我是主抄者;二是我的無線電業餘製作技能在四年級時名聲已經響遍全校,一些想做礦石機的同學都慕名前來求教我。除了這兩點原因以外,我竟然鬼使神差地,及時在五年級第二學期時臨時火線入「黨」, 成了一名光榮的少年先鋒隊員,否則,一個不入隊的學生是沒有資格進少年之家的。
還有一個東風,對我進入市少年之家意義重大。那就是新成立的少年之家佔有了學校,學校原來佔用了山西會館,現在少年之家又把學校趕到附近一條小巷裡。少年之家為了答謝學校,特意在首批進入「家」的少先隊員名單裡撥出最大比例給本校,這樣,擴大後的名單裡我才會忝列其間。諸多因素加在一起,決定了我在少年時代的記錄裡將留下一點值得記憶的驕傲。
在進入少年之家以前,我已經擠身於電子管收音機製作階段。說實在的,隨便礦石機的製作如何精益求精,畢竟還屬於業餘無線電活動的初級階段,礦石、線圈、耳機幾個簡單零件撥弄來,撥弄去,也撥弄不出什麼新鮮玩意兒來。既然現在已經成了「專家」,專家得比一般人多一兩樣殺手鐧,這件殺手鐧就是新近我試驗成功的一燈真空管收音機。
把電子管收音機叫做真空管收音機,並簡稱為幾燈收音機,是業餘無線電界沿用我國解放前的習慣稱呼。一燈收音機只能是直流真空管收音機,那時市場上還沒有整流二極(晶體)管供應,因為一枚電子管已經擔任了對信號電流進行放大,就不能再擔任其他用途了。
這枚電子管可以在地攤上買到,它屬於解放前留下的舊電子管,其中一些質量比較高。質量高的電子管是美制的,也可以去交電商店買到北京電子管廠和南京電子管廠生產的仿蘇序列產品。全市最大一家交電商店—春熙路交電商店可以買到繞過巴黎統籌委員會暗地運到中國的美制真空管,但價格奇貴,一般業餘愛好者買不起,第二等是捷克制的歐式產品。一般說來,一燈機要求管子比較好,因為它既承擔高頻放大,又承擔低頻放大,其中,強放管最為適宜。
有一種直流真空管外形較小,如拇指頭大,所以蘇聯稱之為拇指管,而美國則稱之為花生管。它的燈絲電壓為2.4伏,可以使用普通一號電池兩節供電。這樣的真空管是直熱式的,意味著它的燈絲通過電池燒熱直接發射電子,然後被屏極接收[注1]。最適宜作一燈機,起到強放大效果的真空管是美制3S4,這是一種性能優良的強放管。記得父親給我提起3S4時,眼睛裡有一股虔誠的光芒。3S4在春熙路交電商店裡有售,價格相當昂貴,而且購買時需要憑公安局開的證明註冊。一般人多買北京電子管廠生產的仿蘇放大管2Π2Π(後來用國產同類型管2P2),價格不高,只要2元多就能買上。
直接對高頻電波進行放大再檢波的一燈機的效果並不很好,必須採用一種電路上的革命才能使一隻管子的作用發揮到極致,這個工作由所謂再生式放大[注2]來進行。再生式放大,或稱正反饋放大的原理是,在真空管屏極的輸出線路裡,串接一隻小線圈,這隻小線圈和接收原始電波的調諧線圈挨在一起,如果線圈的方向符合,否則,顛倒一下線圈的接頭便可以了,則通過屏極電路裡殘餘的高頻電流被正反饋回到調諧線路,從而極大地加強了放大作用。可以在再生圈兩端並聯一隻可變電阻,漏掉多餘的反饋電流,以完成對反饋量的調節。再生式放大原理的推廣,即當正反饋量超過一定量,則收音機就變成了一架發射機,它所產生的電波頻率由其調諧迴路參數所決定,產生的高頻電波反過來通過天線被發射出去。一隻3S4按這樣的原理做成的短波發射機足以把電波送到境外,所以購買3S4要在公安局登記就不奇怪了。另外,為了讓真空管工作,還必須給屏極(陽極)加上適當的直流電壓,它是由九節一號電池構成的12伏電壓(或者用24伏,放大能力更好)。
這樣的單管機由於用一隻管子同時擔任高頻、低頻放大與檢波,效果雖然比礦石機大大增強,然而畢竟有限,所以還得用耳機來收聽廣播。我當初做單管機時,沒有想到做短波,所以只能接收到北京中央臺的廣播和少數幾家外省電臺的廣播(其實,在深夜是可以偷聽到敵臺的)。記得剛一裝好機器,帶上耳機,便聽見聽筒裡刺耳的尖叫聲(這個尖叫聲也被發射到空中!),根本聽不見廣播,按照書上的教導,我開始調節再生量的大小,同時調諧電臺的正確位置,很快便聽見鳥叫聲(chirping),我把旋鈕固定到一個位置,鳥叫聲的音調逐漸變低,直到尖銳的高聲變成了「咕,咕」聲,再一次減少再生量,咕咕聲終於變成了說話聲。
再生式收音機對礦石收音機的一個顯著進步就在於有了信號放大,現在,耳機裡已經有了洪亮的聲音,這是對聲波的低頻放大。同時,它的高頻放大作用使得一些外地電臺得以被捕捉進了機器。除此以外,由於強烈的正反饋作用,使得選擇性變得非常好(甚至超過了更先進的超外差式接收)。如果你在再生剛好發生多一點時,滿度盤旋轉旋鈕,便會在聽筒裡聽見一聲聲「啾、啾、啾」的鳥叫。如果鳥叫聲挨得很近,就是說,不同電臺的頻率靠得很近,倘若你的礦石收音機都能接收到,一定會出現電臺打架的嚴重幹擾現象,而再生調節卻可以把它們輕易地分開。因為這個原因,使用再生機在本地電臺,或者幹擾臺電力強大的情況下,收聽電力相對弱附近的電臺效果極佳。
一進入電子管時代,我的無線電道路就被打開了一扇門。要學的東西很多,要做的事情更多,而興趣卻更大。常常是,徹夜安裝不斷改進中的機器,或者為了排除故障而絞盡腦汁。我的桌子上堆滿了用零用錢買的《無線電》、《無線電愛好者》雜誌,上面沾滿了焊藥的褐色汙點,一隻從院子裡另一位大朋友那裡買來的舊電烙鐵,一盒子電阻、電容,各種螺絲釘、引接線、焊錫絲和鉗子、鑷子、起子之類工具。書籍裡最重要的經典是馮報本編寫的業餘無線電製作的書,還有一本解放初期由陸鶴壽編著的《真空管的精義》。那時候,在我們這群少年無線電愛好者的心裡,外國科學家只有愛迪生,愛因斯坦的沒有,高斯的沒有,齊奧科夫斯基的沒有,波波夫有一點;中國科學家裡,華羅庚的沒有,錢學森的沒有,李四光的沒有,孟昭英[注3]的沒有,只有一個馮報本[注4]!
亮閃閃玻璃花生管的2Π2Π在暗夜裡發出微弱的紅光,它正在吸收來自遙遠地方的電波,電波在線圈、銅線和管子間穿梭奔跑,終於在耳機裡砰然而出,變成了有意義的聲音的溪流,追逐聲音的行動,從此把我的一生帶進了自然科學的廟堂。
龐老師是一個高高的白面書生,國字形臉,鼻上架著一副金絲眼鏡,表情矜持。他分管少年之家無線電小組,這個新成立的小組一共十來個人,有初中一年級學生,最小的屬於我這種小學五年級的學生。無線電小組新成立的第一天,各組成員在指定的小組活動室裡接受各組指導老師的訓話,無非是說黨和政府給大家創造了這麼良好的條件,希望大家珍惜這樣的機會,在課餘時間裡積極發揮自己的聰明才智,學習更多的知識,將來長大做個這方面的專家。
龐老師講話完畢,為了測試大家對無線電知識的掌握情況,依次叫每個人上去講講自己原來做的無線電機器的原理。我站起來講了自己做的一燈再生式收音機的原理,講這個我是不怕的,原因是經常有同學來請教我礦石收音機的做法,我不滿足於給他們講竅門,常常賣弄我對原理的「深入」理解,這樣反覆講的結果,自己的條理也逐漸理清,同時給人留下了吃得透的印象。龐老師對我的無線電知識大為賞識,他指出其他幾個少年雖然誇說自己已經做了多少燈的收音機,卻囁嚅著談不清楚道理,他認為水平高不在做了多少「燈」,而在於應該有一個扎紮實實的理論基礎。
測試完畢,就是分組。由於我的表演深得他的嘉許,他把我分在兩個初中生所在的小組,這個小組直接從二管電子管收音機做起,而不像大部分其他組的學生,只能從礦石收音機做起,炒回鍋飯。他接著把這個活動室裡的大儲藏櫃用鑰匙打開,哇!一抽屜,一抽屜嶄新的閃閃發光,大小不一的玻璃電子管、綠色和彩環的電阻[注1],各色電容器,各種可變電容器,亮黑矽鋼片的電源變壓器,我的眼睛都大了。
先是個人自己試做二管直流電子管收音機一臺,使用仿蘇電子管2К1П(遙截止五極管)和2П2П做一臺再生式加低放的收音機,推動一隻小紙盆喇叭,電源電壓24伏,燈絲電壓3伏。這臺收音機本質上和我做過的一燈再生式收音機一樣,只不過現在騰出了2П2П作為低放(低頻放大),由於在低放後面沒有功率放大,因此,輸出功率並不大,也只能推動直徑大約6公分的小型揚聲器了。做這臺收音機考人的地方,是必須自己動手,繞制揚聲器的輸出變壓器。用人工繞制變壓器不是件容易的事情,使用繞線機也還要熟悉幾個小時的時間。首先必須製作木胚,木胚是一個方木塊,它的軸向中心要用木鑽打一孔,這個孔正好穿過繞線機的軸,然後用螺絲固定,再在木胚上裹上絕緣紙,就可以用手轉動繞線機上的柄繞了。繞一層墊一張絕緣紙。繞線機最大的好處就在能自動記錄下圈數,用手繞很容易記錯。另外的好處是繞在木胚上的漆包線既緊又整齊,繞熟了會繞得非常快,惟其快,才輕重均勻,線與線之間緊緊靠著,不留一絲縫。質量上乘的變壓器的線面上會呈現出微凹,就是說線面的中央微微凹下去,而邊緣卻略高,即使線圈的邊緣已經挨近了木胚的邊緣,這樣繞的線圈也不會垮下去。倘若用人工繞,一般情況下,線面呈現凸形,很容易塌下。如果繞的是電源變壓器,則塌下去的漆包線很容易和矽鋼片接觸,造成電源短路(大量圈數的是初級圈,初級圈接電源220伏)。最後是把塗上絕緣漆的E字形矽鋼片交互插在繞好後的線包上,再增加I字形矽鋼片[注2],就大功告成了。
這臺二燈機由大家分做,大約用一個月的時間,每個星期活動三次,便做好了。調試也是容易的,只要細心,別把燈絲電源和屏極電壓接反了。我弟弟在文革期間,自個兒試製單管收音機,不小心把電源接反了,只見一道白光,管子自然報廢了,從此結束自己的業餘無線電愛好。我比較細心,製作無線電活動的十年間,沒有一次燒毀真空管。
小組三人裡,有一個初中生叫彭紹楣,他來自本市當時最好的中學--四中,我對他特別崇拜。他很聰明,經驗豐富,而且人比較瀟灑。有一次,他偷偷告訴我:他在家裡曾用一隻電子管試做短波收音機,收到了美國之音和臺灣電臺的廣播。他這麼一說,引起了我很大的興趣。他告訴我短波線圈的圈數,分成兩種,一種圈數大約二十多圈,這涵蓋了短波1範圍,另一種只有幾圈,這覆蓋了短波2範圍。我在自己家裡改裝原來的收音機以後,效果並不是很好,但確實收到許多國外短波電臺的信號,其中,臺灣電臺的聲音比較大。
有時候小組還請工程師、高中的物理老師,也是學校無線電小組的指導教師來給大家作報告,或者討論。日子過得飛快,我們已經從二管機而三管機,從再生式到超再生式[注3],到外差式,到超外差式。
正當大家忙著準備集體製作一臺五燈交流收音機的時候,龐老師通知大家:暫停手邊的活,為參加《全國少年業餘無線電製作競賽》製作參賽作品。這是一九五九年年初開學後不久的事,那個寒假,無線電小組一直在為這忙乎準備。
我被分配做的作品名叫「無線遙控路燈」,它的原理是用超高頻信號感應一隻連接有閉環的1.5伏電筒小燈泡發光。具體原理是:用一隻功放管6V6產生超短波振蕩,同時以5Y3對交流電源整流,振蕩通過只有一圈半的粗銅絲線圈迴路,然後從線圈上串接的銅絲扭成的一隻小型「回」形天線發射出去。在一塊木板上,用一根木棍和其他材料做成一個「路燈竿」,頂端做個模型街燈。街燈罩裡的燈,就是那種圓圓的小玻璃珠,它的兩極上焊著一圈閉合的粗銅絲圈,直徑大約4公分,這就是它的接受「天線」!
由於超短波是直線傳播的,所以只要調整好發射機的回形天線,使其回形面保持與小燈泡天線面一定的角度,這時啟動發射機工作,於是電波就從3米遠的距離傳輸到小燈泡天線迴路,激勵出電流,使得小燈泡發光,這便是所謂「無線」點燈的奧秘。關熄街燈也很容易,只要調整發射機端上,控制正反饋量大小的可變電阻調得使發射能量減少,以至使振蕩熄滅就行了。這樣的調整甚至使路燈的燈光強弱也得到控制,所以又是遙「控」的 [注4]。
這件作品被少年之家送到首都參加比賽,我沒有去。後來龐老師通知我,該作品獲得全國業餘無線電製作三等獎,這是我第一次獲得全國性的榮譽,它鼓勵我繼續無線電製作的興趣直到高中畢業而不衰。
實際上沒有時間把製作五燈超外差式交流電子管收音機的項目付諸實現了,當大家把參賽作品交給少年之家時,學習已經臨近期終考試,我面臨著小學畢業。那一年小學考初中採取分片,沒有重點學校供考生選擇,也好,就不會花腦力了。秋天,我進入了離家不遠的一所初級中學。
進入初中的時候,剛好是三年困難時期的開始,肚皮逐漸一天天收緊,少年之家的正常活動也受到了影響,實際上是停止活動了。雖然無線電小組和其他小組的活動業已停頓,但奇怪的是,無線電活動在社會上卻並未中斷,而且在某種程度上,更向深入發展。這裡有一個客觀原因。
原來,在1956年,蘇聯為支援中國的工業建設,提供了156項重點工程,其中包括了在成都建設電子工業基地,也包括了建立成都電訊工程學院(即今成都電子科技大學) [注1],許多七機部和四機部的工廠在成都東郊先後建成試產。過了1959年,有些工廠生產的電阻電容和其他一些電子零件,包括雷達用的軍用顯像管逐漸投入生產。一些廢次品被工廠投放到市場上作為民用零件賣,被稱為「處理品」,價錢非常便宜,例如電阻、小型電解質電容便宜到甚至可以用斤秤來賣。同時當局把北門外城隍廟開闢為各種處理電子元件的集散地,成都遂一躍而成了全國另一個電子元件生產基地,如同上海福州路電子元件市場一樣,成都城隍廟也成了業餘無線電愛好者們星期天朝聖的地方[注2]。
李定清是我在少年之家交下的朋友,他比我晚一學年進入少年之家。他進來的時候,我已經變成了「元老」,不知什麼原因,我和他變成了一對好朋友。我進中學的時候,他還在小學,「自然」災害停頓了少年之家的各項活動,卻沒有停頓我和他在課餘時間繼續在業餘無線電製作的道路上摸索著前進。那時候,他經常在星期天來我家,約我去北門大橋附近新建立的城隍廟元件市場逛逛,看能不能買點便宜貨?我最遺憾的事,就是在五十年代居然沒有去過成都當時這個最熱鬧,最刺激的陰間歷史藝術展覽館,接受一次深刻的畏天命,畏因果報應的教育。現在,城隍廟裡當年那些拉大鋸、下油鍋陰森森的景物早已蕩然無存,廊廡依舊,只是被東郊各國防工廠切割成一間間處理品門市部,玻璃櫃裡擺滿了各種元件,這些元件明顯地比前幾年商店裡賣的元件要先進一些,甚至可以發現一種直徑只有六、七釐米的超小型花生管!還有各種胖乎乎的仿蘇拇指管,其中有些管子上面蓋著一個「J」,意味著這些玩意兒是軍用級別被淘汰者,至於各種儀表和電阻電容,則琳琅滿目。
我們去城隍廟的活動,大部分次數是以兩手空空而歸,卻樂此不疲,仿佛現在的婦女逛衣物、化裝品商店一樣。不過有些時候,確實也會買到些好東西,例如,我曾經買了一隻非常好的電流表頭,我用它配置了一個萬用表,這是無線電裝配調試過程中必不可少的儀器。後來,當鳥槍進一步換大炮的時候,我還安裝了一臺真空管電壓表[注3]。
李定清的家在一條骯髒狹窄的小巷裡,破敗的瓦屋裡一張舊式方桌上堆滿了各種零件、漆包線、電阻、電容,一隻正冒著青煙的電烙鐵,他的腦袋像是要沉進一架鐵皮機座裡。人生活在世界上,喜怒哀樂都是憑感覺而來,興趣也是如此。正因為憑感覺,感覺是一個相對的概念。我常想,要是我們那時和現在都市裡的孩子們一樣,錦衣玉食,電視節目、電腦遊戲玩不輟手,哪還能有什麼興趣去搞什麼無線電撈什子?唯其家徒四壁,唯其破屋敗牆,才陪襯出經過努力做出的無線電作品的智慧光芒。
我真佩服李定清對無線電的熱忱,我更佩服他那老父靠給人挑自來水掙得一點錢,省下來支持兒子的愛好。那時候,我們常常在我家,在他家,一起切磋心得,或者互相觀摩安裝和焊接藝術。我們正在分別製作一架五燈交流超外差式收音機[注4],我們自己繞制電源變壓器,我們自己繞制「蜂房式」線圈。蜂房式線圈的繞制很困難,它必須先特製模子,用特殊的方法進行繞制[注5]。這架收音機裝好以後,修修改改,後來一直用到我高中畢業離開老家。
後來我還先後幫助同學裝置兩臺超外差式電子管收音機,效果都不錯。在快要初中畢業的時候,我開始試作擴音機。
回憶那個飢餓時代的無線電製作活動的開展是饒有興趣的,儘管糧食定量了,肚子常常是空空的,但社會上開展無線電活動卻比過去更紅火。我許多小學同學原來不曾安裝過礦石收音機,現在也加入到這個熱潮裡。也許一些人因為飢餓,對政府產生不滿,想通過收聽更多的信息來排解內心的迷惑。也許黨和政府忙於解決饑荒,對群眾的政治思想控制也適當地放鬆。無論如何,困難時期的小陽春是出現了,而且持續了三年。
我至今不明白,為什麼在這個困難的三年,許多一般家庭能夠掏出錢來購買在五十年代視為比較昂貴的電子元件?難道收入都增加了?我不認為如此,我想,一個可能的解釋是,中國從六十年代初自己生產的電子元件大批上市了,價錢也相應地降低。
李定清在我考進普通高中的第二年,考入了省郵電學校,也許以後他把一生完全獻給了電信事業,我和他因無線電製作而建立起的友誼一直保持了許多年。
1962年秋天,我考入本市一家重點高中。那時,困難時期已近尾聲,供應豐富起來了,學生們的臉頰也紅潤起來。這是一個振奮人心時代的開始,學校裡一片朗朗讀書聲,雖然剛剛傳達了《九評》的內部文件,似乎有加強政治思想工作的趨向,但同時又傳達了鄧小平、陳毅在廣州接見知識分子的講話與高校工作會議紀要的精神,在傳達裡,強調了過去一些年在對待知識與知識分子的問題上,有左的傾向,黨中央和政府要糾正過去犯的錯誤,給教育和科研創造更寬鬆的環境。
學校非常認真地重視了教育質量,這所中學本來就在全市高考記錄上名列前茅,現在更是三天一小試,半月一大考。在這種氛圍下的中學生,個個興奮莫名,時間抓得很緊。還在進入高中以前,我已經把對無線電的興趣逐漸轉向了數學、物理,好像這種轉向還和業餘無線電愛好有關。雖然小學時我的「算術」、「自然」成績不差,也有一定的興趣,卻多少是為了和同學們比成績,比高下去推動努力學習的,並非發自內心的熱愛。進入初中以後,因為肚皮問題造成同學們沒有心思讀書,即使成績好點,也是敷衍。
有一天,在和幾個業餘無線電愛好者朋友閒聊時,突然覺得數學很有用處,比方計算電源變壓器初級圈數、損耗率,就要用到一些公式,而我們只能去書裡找公式來用,為什麼要那樣算?記得有一次在書店裡翻一本書,那上面一篇文章向讀者介紹國外如何使用電子計算機計算:給定一定發射頻率、一定功率、一定波束半徑的雷達脈衝波束,在雨中發射時的有效反射距離。這個問題之吸引我的興趣在於,它讓我知道,高精尖的無線電技術並不是我們現在這樣半定量式的,憑經驗能夠實現的,它需要計算(簡化)電磁場方程式,它需要考慮一滴假定是一個橢球的雨滴對電磁場的作用,然後是一大片降雨區甚至風向對波傳播的衰減(雨水對電波的吸收和橢球面對電波的散射)。這樣的問題對一個初中學生說來,仿佛是天書奇譚,根本不可能理解(恐怕對現在學偏微分方程專業數學或者理論物理的大學生來說,也未必那麼輕鬆),但因文章只是簡單介紹解決思路,卻使我大致理解了解決問題的核心方法。更重要的是,它使我第一次知道,知識的道路之遙遠莫測,也第一次使我知道電子計算機是怎樣應用到科學計算上的,如果沒有計算機把每一滴雨滴對電波的作用算出來,這個問題靠專家拉計算尺,憑公式計算,絕對不可能在三五天內拿出結果來的。
在當時我們這些懂得一點電子學知識的少年心中,電子計算機無疑是無線電技術的最高發展階段。不是嗎?它那些寄存器、單雙穩態觸發器不過就是兩隻真空管對稱式地「盤扭」在一起,造成強烈的正反饋而致「雪崩」,無非是把再生式收音機電路裡的「再生」原理應用到極致而已。所以要想使自己的知識不斷充實,前瞻式地學習比單純無線電知識更玄乎的數學、物理知識實屬必要。
圖28 電晶體雙穩態觸發器電路圖初三時換了班,來了一個同學,大家叫他唐娃,他也是個老跑城隍廟的信徒。那唐娃以神童自居,傲得不得了,平常在班上,出口就是高中的「三、幾、代」嚇唬人,其實這些初淺的「本錢」,我也在私下裡預先抓了點,只不過因官拜過班主席,比他多懂一點政治,不敢過於在同學們面前露出驕色。那個時代的學生,從初中到高中,無一不把「學好數理化,走遍天下都不怕」當成自己的座右銘,只是文科成績好不過是一種退而求其次的安慰。如果由無線電而數理科成績好,則被視為多才多藝的才子,其自豪感可想而知。所以唐娃也在暗中和我較勁,畢竟,我少年之家「科班」出身,他自學成材,還需要加把勁。在我眼裡,唐娃並不可怕,因為他那時不過才剛試製成功三燈機,成績不太踏實,有點浮[注1]。怕就怕在我已經無線電聲譽在外,盛名之下,其實難符。這就促使我必須在數理(那時的化學比較簡單,往往臨考試前背過幾小時便可達標)上刻苦努力。初中二年級時來了一個優秀的幾何老師劉信含,她把平面幾何簡直教活了,在她的淳淳誘導下,我才對數學有了真切的熱愛,而不是為了和同學爭輸贏。幾十年以後,每當我回憶起當年學習時的追逐、比賽,就覺得好笑,爭取成績好固然是對的,但真正使自己終身受用,或許在機遇來臨時能做出一點成績,卻不是靠讀書時期比高低奠定的基礎。
高中的學習雖然抓得很緊,但課外活動也開展得很普遍。學校物理教研室穆老師組織的無線電小組活動尤其活躍。穆老師交給我的任務是試製一臺示波器,電路圖穆老師已經為我準備好了,使用的示波管是5SJ38,這是一隻小得不能再小的示波管,它那圓面的螢屏只有6釐米直徑,由於電子束最大偏角不大,因此所要求的第二陽極高壓並不高,記得只有1千伏。其實示波器的電路並不複雜,不過是多級低放(主要使用三極體6N1),只是對每一級都要用兩隻管子同時對上下波形進行對稱放大(頗似電晶體電路的推挽放大,但不是用兩隻PNP和NPN電晶體,因為電子管沒有這樣相應的特點)。最後將放大後的輸入連到示波管的柵極便成了。
這臺示波器雖然小,卻非常有趣。它那螢光屏上晃動著綠瑩瑩的正弦波曲線,像蛇似地扭動著,有時若分別從X軸和Y軸輸入正弦波交流電壓,它們還會形成橢圓,或者四葉、五葉等花瓣(因此由此法,可以測定被測交流電的頻率),在屏幕上慢悠悠地滾動。
我在無線電小組一共活動了兩年時間,在這期間,我國業餘無線電活動正從真空管向分離式電晶體電路轉型,我與時俱進地參與了電晶體超外差式收音機的試製。以後,又使用示波管和真空管安裝簡易電視機[注2],收視試播不久的成都電視臺節目。
1964年,成都電訊工程學院主辦下的四川省青少年業餘無線電製作競賽給了這臺電子示波器以一等獎,同年春天舉行的成都市中學生數學競賽裡,我獲得了名列前茅的獎勵。
大約從二十世紀二十年代開始,到七十年代文化大革命結束,中國業餘無線電製作活動[注1]共經歷了整整半個世紀之久,一批一批的青少年前赴後繼地投身到這個活動裡,為中國現代科學技術知識的普及,起到了不容低估的作用,然而至今,我們還沒有看到相關的科普史或專門的研究書籍文章全面地評價這場影響深遠活動的意義。今天,隨著技術的進步和物質生活的改善,這個當年喧囂一時的熱潮早已悄然離開了社會的視界,離開了當代青少年主流業餘活動的舞臺,但是,回過頭去仔細思考它,再把它和現在的業餘科技活動進行比較,我們仍然能夠從逝去的過去裡總結出許多珍貴的經驗和借鑑,它們對於科學教育以及青少年教育心理的研究,都有著重要的意義。
比較過去和現在的青少年業餘科技活動,我以為無線電製作活動具有三個迄今為止其他業餘科技活動所不具備的長處:
1、 無線電製作活動具有最廣泛參與的人群。雖然今天吸引青少年參與的電子計算機編程活動可以和它相比,卻大約不會超過它的參加人數,因為至少目前農村地區的青少年問津計算機編程活動的人數還寥寥無幾,而當日的礦石機製作活動裡卻不乏農村穎秀青年的投入。這是因為,無線電製作活動的最初投入是從礦石收音機的製作開始,而礦石收音機製作所需要的經濟支持,按照當時老百姓的經濟收入的水準來衡量,相對比現在人們要想編程,首先得購買一臺家用電腦的支出要少得多。在當時和現代,另一個較廣泛參與的青少年科技活動是業餘航模製作,我在小學時也曾經短暫參加過,雖然所要求的經濟條件比高級階段的無線電製作活動要少得多,但參與的人數卻遠遠少於無線電活動,其原因我們將在後面作進一步的分析。我們可以毫不誇張地說,業餘無線電製作活動是中國有史以來,人數最多,最廣泛參與的群眾性科技活動。
2、 無線電製作活動具有循序漸進發展的特點。六十年代以前的無線電製作活動的投入主要從礦石收音機的製作開始,除了較昂貴,或者較難製作的耳機以外,其他的材料都很廉價,也很容易變成收音機裡的零件。礦石收音機的電路結構原理可以很簡單地得到解釋,使初學者能夠很快理解和掌握。從完成礦石收音機製作的第一步出發,業餘愛好者以後能夠一步一步向更高級階段攀登,在這條探索道路上通過自己的實踐,逐步深入學習無線電電子學、通信科學以及電子聲學的知識,而在學習這些科學知識的同時,也附帶加深了對物理、數學等基礎自然科學的理解。對於電腦程式編制業餘活動來說,雖然它的入門比較無線電製作活動更簡單容易,但是,卻缺乏無線電活動的一環環相扣的明晰區別階段,從掌握微機的操作著手,進入簡單程序的編制(例如BASIC語言的程序編制),以後基本的道路是拓展學習者的知識,比方作業系統的熟悉,學習更高級的語言,以至資料庫知識等等。由於當代計算機科學的發展快速,大量紛雜的知識不斷出現在這門科學及其分支裡,使得學習計算機知識在掌握基礎的技能和知識以後,前進的方向變得十分雜亂,業餘愛好者無法選擇出適宜自己知識結構和發展前途的支路。當然,計算機技能的掌握不像無線電製作技能的掌握,它已經成為將來進入中層以上社會必要的,基本的謀生技能,也因此多少顯得不那麼「業餘愛好」了。其次在知識的吸收上,學習計算機也存在一些問題,我們可以分開成兩個方面討論:(一)硬體方面,愛好者只能購買組件來組合裝配,他/她無法自己製造零件,這就決定了他/她無須像無線電製作那樣要更深入理解零件在實現電路結構功能裡的物理原理;(二)軟體方面,愛好者所要掌握的知識是鮮明的邏輯關係,抽象的邏輯概念是學習數學的基礎,從這方面看,它應該使愛好者比學習無線電知識得到更良好的基礎數學思維的訓練,但是,它也容易使愛好者僅僅停留在這一點上,實際上,當代計算機軟體科學的許多前沿領域的創立,都是數學工作者參與的結果。這個事實說明了為什麼我們說「僅僅停留在這一點上」,即到此止步的道理。至於航模活動,它從製作簡單的橡皮筋彈射的微型滑翔機開始,到較大的滑翔機,到乙醚驅動單缸發動機的小型模型飛機,到無線電遙控的模型飛機[注2],或者更進一步製造小型固體燃料火箭(我高中時期的航模小組曾經試飛一隻約一米長的火箭)。它所掌握的知識主要是空氣動力學原理(例如,在打磨微型滑翔機機翼的橫截面上,需要儘量將其銼磨成所謂儒可夫斯基函數的圖形),它所涉及的知識面沒有無線電製作那麼廣泛,也沒有那麼明晰的知識階段的劃分。
3、 從手腦結合的角度看,無線電製作活動是最好的業餘科技活動。這個方面,航模製作活動大約可以和它旗鼓相當,而計算機業餘活動則相形見絀。繞制線圈、變壓器以至焊接技術的提高顯然遠非僅僅只用手插硬體組件所及,而軟體不過是敲擊鍵盤而已。今天,我們在美國的WAL-MART商店裡,所能發現的培養青少年動手能力訓練的,不過是由廠商專門製造的各種汽車、房屋玩具的零件拼拆的組合售品,或者乾脆就是拆開的一臺收音機的各種零件套件(RADIO SHACK可能有賣),設計這樣產品的思路固然是為了幫助青少年提高動手能力,可這種「動手」訓練,既不徹底,又很快使青少年感到厭倦,道理很簡單,依樣畫葫蘆,按著模子套的動手怎能使青少年滿足於創造性手腦結合的體驗?
業餘無線電活動作為一個整體的群眾科技活動,早在七十年代末期就已經進入了它的式微階段,要想再恢復當年它的熱潮是不可能的了。它是一個時代科學技術水平和文化的產物,也是一個時代社會生活的見證。到目前為止,我們尚未發現有如此廣泛參與,有如此循序漸進,有如此手腦結合的群眾性科技活動。就我個人的感受來說,它可能是最吸引我興趣的科技活動。
然而,不能不遺憾地指出,從五十年代開始,到六十年代為止的業餘無線電製作活動裡培養出的大批青少年愛好者裡,很少有愛好者把他們在活動裡學會的技能和知識繼續發展到更加職業化的生產和研究領域。從1964年開始的極左階級路線(即講出身,講成分的升學、就業),把很多已經掌握了這門知識,有一定技能的愛好者排斥在外,到了十年文革期間,學習無線電知識僅僅變成了個人的興趣愛好。換句話說,從五十年代末期開始的,部分由官方在少年宮以及一些中小學組織的業餘無線電活動所培養的專門人才基本上被浪費了,對比當時美蘇對這方面取得一定成績的業餘愛好者的態度,可以認為,這是對國家發展一項極大的損失。今天,雖然業餘無線電活動的高潮已經成為往事的回憶,但是這樣埋沒人材的教訓不應該再在未來發生。
1965年,我因為家庭出身和個人爭取所謂「進步」的消極,被高中班主任定為「走白專道路」,在學校向高校錄取部門遞交的內部鑑定上被定性為「建議不予錄取」[注3],從而失去了進入重點高校和有關無線電專業[注4]學習的機會。從此以後,我永遠結束了少年時期伴隨我十年的業餘愛好活動,但是,這門業餘活動如此深深地給我的童年打下了難以磨滅的烙印,我永遠都忘不了它給我帶來的歡樂和追求,我也永遠忘不了它給予我的基本科學訓練,這些訓練實際上都以思維的方式,幫助我日後在曲折的道路上理解科學。
1973年,我參加了一項模擬計算機[注5]的驗收和後來的維修工作,我的同事裡,有無線電專業的老大學生,他們曾經都不是業餘無線電愛好者,但是,在一起工作的日子裡,我發現他們學習的理論基礎不足以使他們在工作中靈活自如地發揮自己的專業長處,反而是我這樣過去的業餘愛好者能夠較快地發現出技術問題的解決方案。我想,這大概得力於十年無線電製作活動裡獲得的較為豐富的經驗。至今,我還能不靠書籍的幫助,純粹靠記憶繪出五燈電子管超外差式收音機的電路圖。由此我想到,要是像我這樣的業餘無線電愛好者能夠不因政治表現而繼續進行專業上的理論深造,將對工作有多大的裨益啊!
(全文完,寫於2004年4月,北京西郊蘭園小舍。2019年12月修改)
注 釋
1、同名無線電活動裡,還有另一項活動,即今天被戲稱為「火腿」(HAM)的無線電活動。火腿活動本來和無線電製作是緊密聯繫在一起的,所謂「火腿」,就是業餘製作電臺,然後依靠電臺和其他同好在空中進行聯繫和交流。國際無線電標準委員會為火腿愛好者規定了一定的頻率範圍,讓他們能夠在這個頻率範圍裡自由利用其頻率資源為自己的電臺確定頻率。火腿活動從一開始就出現在業餘無線電製作活動裡,它比單純製作接收廣播波段的收音機及其伴生的聲音放大裝置內容更廣泛。火腿愛好者們對現代通信技術最重要的貢獻就是發現了短波的長距離傳播。原來當初的無線電傳播專家們根據大地對近地面電磁波傳播,按照波長愈短,傳播時衰減愈大的規律,錯誤地認為短波通信沒有實際工業意義,而將這個頻段留給火腿愛好者們去撥弄。然而,短波愛好者們卻意外地發現,短波能夠通過電離層的折射和反射,將低功率的信號通過跳躍方式越洋送到另一方的聽筒裡。火腿活動從開展以來,在西方一直持續到現在,仍然有少數愛好者們在那裡通過改進自己的電臺發射和接受能力而孜孜不倦地鑽研。火腿活動的一個推進動力是通過電臺的聯繫方式,和遠方不相識的人建立友誼,這是二十世紀末葉網際網路建立以前如Skype、Wechat、聊天室方式的先驅。中國的火腿活動大約始於二十世紀二十年代,到了抗戰前夕,在以上海為首的大城市裡,已經出現了一批愛好者,他們利用短波通訊,和國內國外的愛好同人之間建立了友誼。解放以後,由於眾所周知的原因,火腿活動被禁止了(改革開放以後,當局已經取消了火腿活動的禁令)。以後出現了無線電測向運動,這項運動被納入到國家體委的運動項目裡。無線電測向運動被簡稱為無線電運動,這個簡稱常常與無線電製作活動混淆起來。無線電測向運動類似於火腿活動,它的電臺是用超短波頻率發射的,也因此傳播距離是安全的。參加這項運動的運動員們手拿一個測向機,用戴在頭上的聽筒去追逐一個未知電臺的位置。比賽是按照哪個人或哪個隊最先發現未知電臺的位置來確定勝利者的,所以,無線電測向運動比賽時除了敏銳的方向判斷,還得繼之以奔跑來實現,因此也就成了一項體育運動。敏銳的方向判斷自然得進行對接收機進行改進(我不知道被允許改進的限制有多大,因為顯然,純然利用無限制的技術改進將使這項運動失去運動的意義),但參加這項運動的人只能改進接收機,而不做發射機。我在高中時曾經接觸過省體委的老楊,也去看過運動員們的比賽,但我對這項運動沒有興趣,原因在它不過是在規定的超短波頻率上的接收機,而無線電製作活動的內容比它廣泛得多。
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