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人們的眼睛能看到東西,是因為光波的作用;耳朵能聽見聲音,是因為聲波的作用。還有一種波,人們眼睛看不見,耳朵聽不到,手也摸不著,但它就像空氣一樣瀰漫在我們的周圍,無時不刻地不在為人類服務,而且在發揮著巨大的妙用,這就是電磁波,或稱為無線電波。其實電波是高速(每秒30萬公里)運動著的物質,它雖然沒有靜止的質量,不像其它物質那樣可以稱重,但各種頻率的電波卻充滿了整個地球上空。

電磁波無所不在

人類發現電磁波的存在距今只有100多年,這在人類歷史的長河中只是一瞬間而已。1864年,英國科學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)在研究各種火花放電等電磁現象的基礎上,第一次提出電磁波的存在,並建立了初步的電磁波理論。23年後(1887年),德國物理學家海因裡希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz)用試驗證實了電磁波的存在。透過這個實驗,他得出了電磁能量可以越過空間進行傳播的結論。赫茲的發現,為人類利用電磁波開闢了無限廣闊的前景。之後不久,無線電技術的奠基人義大利發明家伽利爾摩.馬可尼(Marconi,Guglielmo)透過試驗證明了光也是一種電磁波,並發現了各種形式的電磁波本質完全相同,只是波長(頻率)各有差別而已。

第一臺無線電發報機(莫爾斯)

1896年,亞歷山大.波波夫製作了第一臺無線電發報機和接收機,並在接收機上使用了天線,在一千多人的注視之下成功地進行了人類第一次莫爾斯電碼傳送和接收表演。雖然當時的通訊距離僅為250米,它卻開啟了人類利用電磁波在廣闊的宇宙空間進行資訊傳輸和無線通訊的方式,從此開創了無線電電子技術的新紀元。

最早期的廣播電臺

自上個世紀以來,無線電通訊技術的飛速發展不僅對人們的生活帶來了翻天覆地的變化,各種資訊充斥在人們的生活當中,還在極大地影響著人們的思想和行為。與此同時,無線電技術已經廣泛地應用到了航空、航海、軍事、生產、科學研究以及太空探索等眾多領域,在經濟發展和社會進步中起著越來越大的推動作用。

無線電技術的在各領域的應用

在剛剛過去的100年裡,人類除了自身廣泛使用電磁波進行無線通訊之外,美國科學家還曾無數次透過無線電以廣播的形式向宇宙深處發出訊號。1974年曾朝距地球25000光年的M13球狀星團方向發出了第一個無線電訊號,這意味著人類的無線電訊號要在24955年後才能到達M13星團。

向M13星團傳送無線電訊號

向宇宙深處傳送人類資訊

學過電子技術的人都知道通訊距離公式:D=√P(D為距離;P為發射功率),人們早期利用無線電廣播或通訊只能在幾百至幾千公里的範圍內進行。如今人類可以與億萬公里之外的探測器進行數字通訊,隨著深空探測的需要以及科技的發展,人類或將能夠將無線電波傳送到宇宙的邊緣(宇宙牆)。儘管電磁波的訊號強度會隨著距離增加不斷衰減,但無窮小永遠不是“零”,只要接收端有足夠的靈敏度,同樣可以拾取有實際意義的資訊。

真空中電磁波的速度

除了人類研製的發射裝置可以發出無線電波,美國科學家卡爾·詹斯基(Karl Jansky)的一個偶然發現曾驚爆科學界,那就是宇宙本身自然就能產生無線電波。於是天文學家開始不斷改進天文望遠鏡的技術以探尋宇宙無線電波的來源,並試著解開宇宙的奧秘。藉助無線電波的望遠鏡,科學家能夠探測到不同的宇宙事件---比如黑洞、恆星的誕生與湮滅、行星的形成以及更多類似資訊。因此,運用不同的天文望遠鏡,人類可以觀測到不同的“波”,從無線電波到可見光再到伽馬射線,最終繪製出更加完整的宇宙圖景。

宇宙中的電磁爆

​ 1931年卡爾·詹斯基(Karl Jansky)在一些干擾訊號中,發現一種每隔23小時56分4秒出現最大值的無線電干擾,經過他的仔細分析,在1932年斷言這是來自銀河系中心方向的射電輻射,由此開創了用射電波研究天體的新時代。中國天眼於2019年9月建造完成後,曾收到過數十個宇宙深處的無線電訊號,其中一個訊號的源頭距離地球30億光年,這遠在銀河系及超星系團之外。科技的發展速度往往超乎人們的想象,可以預見未來若干年後,人類或許還會發現更快的無線通訊方式,或許能找到遠超光速的新型電波,屆時或許能揭開宇宙的奧秘。

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