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《我的少年无线电往事》(一)从木工玩意到矿石收音机
送交者: 愚人 2004年02月25日18:44:10 于 [茗香茶语] 发送悄悄话

少年时期有过不同的爱好,曾经为这些爱好着过迷,但是,最吸引我的,也最能保持长久爱好的,还是业余无线电制作。

现在已经记不清楚了,是什么机遇让我爱上这门活动的,那是1954年的冬天,我进入小学第二学年不久。

上一学年,我的爱好是制作木工玩具,那学期期中一次学校举行的儿童业余制作展览上,我的作品—一列小火车,受到老师们的表扬。说老实话,这件作品并不完全是我的劳动,其中至少有父亲一半的功劳。也记不清楚为什么我会想起去做木工玩意,也许是父亲为了鼓励我多思考才为我想出的爱好,我能记住的,是那一本如何做木工玩具的书,书上有各种插图,把一件件玩具剖分成不同的部件,然后让制作者依样画葫芦,把每个部件按照上面注明的尺寸,用锯子锯成大致的大小,然后用锉刀粗打磨一阵,再用砂纸磨光,最后,主要用铁钉和熬好的牛皮胶把各部件固定或者粘和在一起,便大功告成。父亲是个谦和、极耐心的人,他舍得花时间来和我一起玩,自己做一部分,让我做另外的一部分,也许我比较细心,各部件打磨得中规中矩,这件作品放在其他作品之间,更显得“专业化”,也就赢得了学校的奖状。

还没有上小学的时候,父母就让我练习写大锴字和小锴字,后来又买了《芥子园画谱》让我联系,这些启蒙艺术训练也许帮助了我日后在少年科技制作活动里,保持一种认真和追求美学外观的精神。童年,是一个精力极其充沛的年代,几样爱好同时进行一点都不会感到厌烦和疲倦,何况那个时代的孩子并没有更多的游戏去分心。下午四点回家以后,家庭作业布置得不算多,有些甚至在课间休息时就完成了。到了晚上,家里没有安电灯(直到1956年,家里才安上电灯),也不会到别家去玩,虽然院子里还有别的孩子,但大家不过在黑暗里玩一阵藏猫猫,便被各家大人喊回了家。一直到九点过才上床,这么长的时间里自然得有法子来打发。练字,包括磨墨,最多不过半小时,有时写得兴起,也就一个小时的时间,所以父亲为我选择业余爱好也是让我过剩的精力有个正当的发泄渠道。

初期的无线电制作活动是从矿石收音机做起,当我开始把兴趣从木工制作转向这个领域的时候,班上还没有一个同学想到这样干,当然,高年级里已经有人在这上面下工夫了。矿石收音机虽然结构简单,但对一个稚气未脱的男孩子说来,毕竟还是艰深了一些,尤其是对我这样爱刨根问底的顽童,在不知道简单原理的情况下,很难让我能够沉下心去热爱它,好在有父亲的循循善诱。

父亲因为在旧政府当过职员,解放初期被政府遣散失了业,在一家无线电修理店打工,他在金陵大学学的是电化教育,基本的电工学知识还是具备的。当他知道我打算做矿石收音机这样的宏图时,积极鼓励我把它付诸实现。修理收音机和扩音机本来是他正在干的工作,向一个还没有学过《自然》课程的小学生作最简单的原理培训却也不是那么容易,然而父亲做到了。

矿石收音机的主要结构分四个部分,一个是天线,天线接收传播在空中的电磁波;一个是调谐电路,由线圈和电容器并联的LC回路,它的目的是使LC回路的固有振荡频率正好调谐到所要接受的无线电信号的频率(更准确的说,是一个10KC带宽频谱的中心频率),为了保持灵活变动的调谐,电容器(电容C)要活动可变的,或者线圈(电感L)圈数要能够改变,这样在调谐过程里,乘积LC才能变化,由此其固有频率也相应变化。固有频谱呈现出一个“钟形”曲线,其峰值处的频率如果和所接收的电波频率一致,则所得到的电波强度最大,反之亦然;一个是检波器,也就是矿石收音机的核心,它是由方铅矿石,或者一种铜矿石构成,矿石是半导体,它将调制在高频无线电波上的声波解调;最后一个部分是发音器,在矿石收音机里,为了高效率地获取无线电波,通常采用的是高阻抗耳机,这是因为,矿石收音机不对所接收的电波进行放大,也就是没有自身能源的无线电接收装置,放音设备必须十分灵敏。今天,我对矿石收音机各部分的原理当然是懂得的,甚至对其中一些过程,比方LC回路的微分方程式及其解也背得下来,然而在那个时候,要想让我理解,肯定花去了父亲一番脑力。

父亲把LC部分的功能解释成电波在LC回路里来回运动,得以壮大!父亲没有像麦克斯韦当初在引入电容C在电磁场方程式里所起到的“虚”位移作用来糊弄我 (父亲确实也不懂麦克思韦方程组),如果那样的话,也许我将永远与无线电绝缘。父亲解释的矿石检波原理也颇为形象,他说它只让单向的电流流动,结果电流虽然“壮大”了,却不能顺畅地通过电容器,只好“被迫”让单方向电流流过矿石检波器,然后流过耳机的线圈。由于耳机的线圈是绕在一个马蹄形磁铁上的,电波产生的忽强忽弱的磁场于是便忽强忽弱地吸引着安装在磁铁端口的薄铁片,使之振动而发声。父亲说,假如没有半导体检波器的话,那么,一个方向的电流刚把耳机上的铁片在某点处吸下去,另一方向的电流立即就赶到,它正好把那地方的铁片推出去,结果铁片在那一点还是不动,所以仍然发不出声来。

许多年以后,当我读到十九世纪末俄国发明家波波夫在构想和设计他的第一架无线电接收装置(注1)的科学史记载时,惊异地发现,父亲和波波夫都用了相当形象化与简明的解释来构思无线电磁波解调的过程,特别地,波波夫把解调过程理解成分布电荷逐渐被“挤”到装置的尖端,在那里,一个金属粉末检波器把信号抽取了出来。其实,理论都是因为数量在精密化以后,被放在精细的符号逻辑体系里才发展出来的,而在其初,在没有精密,完备的符号逻辑体系以前,往往科学家们都是用直观的形象思维来进行思考的,研究麦克斯韦尔方程组解的人未必能够发明出无线电装置,事实也是如此。父亲的形象解释培养了我一种宝贵的思维方法,使我后来在从事科学研究,包括抽象的数学研究中受益匪浅。

注释

1.世界上第一架无线电接受装置是赫兹的发明(1888),但灵敏度非常低,是用来接受几米外电火花发生器产生的电磁波。其后,英国人洛奇的接收器比赫兹的稍微改进一些。波波夫的发明是无线电接收(也包括发送)技术上第一个有实际意义的装置(1895),这台装置并没有LC部件,当然,由于电路里潜在的分布LC参数(包括天线和地线之间的分布电感与电容),使得它同样具有一个固有的振荡频率,由于该设备被用来接收频带非常宽的电火花信号,所以仍然能够接收落入固有频率那一部分电波。而且,这架接收机也不用高效率矿石检波器,用的是低效率的金属粉末检波器。第二年,波波夫用改进了的接收装置首次发送莫耳斯电码,传播距离达250米。稍后,意大利人马可尼将可接收人造无线电信号的距离提高到2.7公里(1896)。

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