手機無線電通訊,聲音究竟是怎樣傳播的?佩服科學的發展之迅速

2021-01-09 科學領航號

上世紀一位名叫尼古拉·特斯拉的科學家,預言了一百年後的今天,每個人手中都將有一個無線通訊設備,並且距離多遠都能進行交流,而事實證明他的預言實現了,現在我們都將其稱之為手機。沒錯,無線通訊是手機發展至今不變的初衷,但是它曲折的發展歷史卻很有可能顛覆你的認知。1864年,一位英國物理學家麥克斯韋提出了麥克斯韋方程,首次將電和磁進行了統一,他認為電場變化時,會產生磁場,而變化的磁場會激發電場,兩者統一構成了電磁場。

他預言了電磁波的存在,電磁波只可能是橫波,並推導出電磁波的傳播速度等於光速,同時得出結論,光是電磁波的一種形式,揭示了光現象和電磁現象之間的聯繫,時間來到1886年,德國物理學家赫茲通過實驗證明,光確實是一種電磁波,此時還沒有人知道,一種名為無線電通訊的偉大發明即將誕生,科學家開始思考,既然光能從一處傳遞到另一處,且光是電磁波,那麼信息是否也能通過電磁從而傳達到另一處呢,這樣無線通訊不就實現了嗎?

1890到1900年間,科學家們繼續在無線通訊方面進行研究,發明了眾多無線通訊設備,但是由於各種各樣的原因,想要遠距離傳輸始終無法實現。一位名叫洛奇的科學家,從赫茲的實驗電路找到了靈感,製作了一個電磁波接收器,能夠接收800米以外的電磁波信號,但是800米根本解決不了任何通訊問題,想要無線通訊能夠實現,需要更遠的距離。而真正能讓電磁波遠距離傳輸的科學家,就是被公眾認為是神的男人,他就是特斯拉。

1893年,特斯拉在美國密蘇裡州首次展示了無線電通訊,他描述並演示了無線電通信的基本原理,他所製作的儀器包含電子管發明之前,無線電系統的所有基本要素,並利用手稿申請了專利,遺憾的是當時手稿過於簡單,加上特斯拉也沒有資金將無線通訊裝置量產,錯失了無線電通訊的專利,也錯過了諾貝爾獎。要知道一般來說第一發明人並不為人所知,但是讓這項發明流行起來的人常常會永垂不朽,而實現大規模推廣無線電通訊的人是馬可尼。

他解決了無線通訊的關鍵問題,就是超遠距離傳輸,加上批量生產,到了1897年,馬可尼已經可以實現跨越英吉利海峽的無線電通信,並建立了馬可尼無線電報公司,此時他年僅23歲,無線電通訊的技術也讓他獲得了諾貝爾獎,而當時的無線電報很少有人能用上,高昂的造價與笨重的身軀,使得當時只是作為戰爭的信息傳輸工具,直到第二次世界大戰結束,隨著經濟社會的快速發展,信息的傳遞似乎變得越來越重要,信息傳輸設備也越來越輕便,直到世界上第一臺手機的出現。

手機的出現就印證了特斯拉的猜想,即每個人都會擁有一臺無線通訊設備,而5G、藍牙、導航、廣播都與特斯拉有著密不可分的聯繫。無線電專利在特斯拉去世後,美國法院將其重新授予了他,這也是特斯拉的最後一個專利。21世紀的現在,無線網絡已經像空氣一樣成了我們離不開的基本資源。我們知道不管是1G、3G還是5G,都是通過無線電磁波傳輸,而無線網絡發展的方向就是一個字「快」,但4G的速度已經夠快了,5G的出現有什麼用呢?

但如果回到5年前,4G時代剛興起時,若問出同樣的問題,4G有什麼用呢?有誰能預測短視頻的爆發,直播行業興起,行動支付普及,反觀現在5G網絡,5nm晶片為5G發展做了更好的鋪墊,網速更是達到了4G的十幾倍。預測都跳脫不出當下技術的思維和限制,如果你問100年前的人未來是什麼樣?他可能會告訴你,汽車在天上跑,100年過去了,汽車沒有上天,可手機、計算機、信息技術卻得到了爆發式的增長。現在處於5G通訊時代的風口,未來又將發展出什麼技術?還得靠新一代年輕人來描繪。

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