准确地讲,他看到的并非某种幻象。那可不是在树上看到了圣母玛利亚,他没有类似的经历,他所感受到的,是脑袋里突然冒出了一句话,告诉他这肯定行得通。多数想法会随时间的流逝而消失或褪色,这句话却是个例外,它一直如此具体,如此明晰。后来,马可尼称其中多少有些神圣色彩,自己仿佛是被这种想法选中了一般。他刚开始还有些不解,为什么偏偏选他,而不是奥利弗·洛奇或托马斯·爱迪生呢?
事情的发生再平淡不过。一八九四年夏,他二十岁时,父母受不了当地的炎热天气,决定一家人去高海拔的凉爽地带避暑。离开博洛尼亚后,他们来到了意大利阿尔卑斯山脚下的比耶拉镇,该镇上方即奥罗帕圣地,一个为黑色圣母而建的建筑群。在小镇生活期间,马可尼刚好买了本名为《西芒托新讯》的科学期刊,在里面读到了海因里希·赫兹的讣告,作者是博洛尼亚大学的物理学教授奥古斯托·里吉。文章中的一些段落仿佛知识的电火花,在马可尼的脑中引起了连锁反应,他的思想瞬间就像洛奇的金属粉末那样重新得到排列。
他后来说:“这个想法并不复杂,其逻辑如此基础、如此简单,很难相信竟然没有人想到将它付诸实践。实际上洛奇的确试过,遗憾的是他和正确答案擦肩而过。对我而言,这个想法再现实不过了,因此,我压根没意识到,它在别人眼中或许是天方夜谭。”
他想做的—— 期望 做的,是利用赫兹的无形波向空中发送信息,实现长距离通信。在当时能够理解的物理学定律中,没有任何东西可以支撑他的这一构想。实际上,在科学界看来,他的想法几乎可与魔法、降灵会归为一类,堪称某种带电的心灵感应。
其时,马可尼最大的优势正是他的无知,以及他母亲对神父的厌恶。
……
无论在古列尔莫·马可尼多大的时候第一次见到他,人们大多会觉得他比实际年龄大不少。他中等身高,长着黑头发,不过看上去还是和多数意大利人有所区别,他那苍白的皮肤和蓝眼睛都遗传自他的爱尔兰母亲。他看上去相当冷静、严肃,笔直的黑眉毛和嘴唇的形状更加深了人们的这一印象,同时,他眉宇间似乎还掺杂了一种厌恶和不耐烦的神情。据熟悉他的人说,他笑起来就像变了一个人,不过,多数人恐怕只有靠想象才能看到他的笑容,一项统计显示,一百张照片里他也就勉强笑了半次,而这种半笑不笑的表情是最招人烦的,因为其中透着一股子轻蔑。
他的父亲朱塞佩·马可尼是名富有的农场主和商人,为人严厉,希望儿子未来可以接他的班,母亲安妮·詹姆森是爱尔兰著名威士忌大亨的女儿,性格相对固执,也更具钻研的劲头。古列尔莫是家里的第二个孩子,出生于一八七四年四月二十五日。他们家族流传着这样一个故事:古列尔莫出生后,一名老园丁看到他的大耳朵,情不自禁地喊道:“Che orecchi grandi ha!”
古列尔莫的耳朵确实比人们预期的要大,并且这一外形特点一直伴随着他。安妮听后并不高兴,当即回应道:“他以后肯定能听到空气里的轻声低语。”此外,家族中还流传着一个观点,母亲不仅给了他白皮肤和蓝眼睛,也给了他固执的脾气,他性格中的许多矛盾之处都与母亲的基因有关。多年以后,他的女儿德格娜说他是“矛盾的聚合体,既耐心又暴躁,既客气又严苛,既内敛又好听奉承。他对成果十分执着,但与此同时,他又可以毫不顾及亲人朋友的感受”。这最后一条尤为让德格娜痛苦。
马可尼在家里的格里福内庄园长大,庄园位于雷诺河畔的蓬泰基奥,在博洛尼亚以南大约十几公里。从庄园开始,地形就慢慢抬高了,沿此一路往上走就是亚平宁山脉。跟很多意大利庄园一样,格里福内庄园的主楼共三层,看上去就像巨大的石头盒子,表面粉刷成了秋天的小麦色。主楼正立面的二十扇窗户整齐地排成三排,每扇窗户都装有深蓝色的百叶窗。正门前的平台上摆着不少种着柠檬树的大花盆。凉廊边的地里则栽着泡桐,一簇簇淡紫色的花竞相绽放。正午时分,遥望南方,亚平宁山脉呈现出蓝色的模样,到了黄昏,在落日的映照下,则可以看到山脉逐渐变为粉红色。
马可尼小时候就对电非常痴迷。那个年代,凡是对科学感兴趣的人都会被这个领域吸引,在博洛尼亚更是如此,因为该地区长久以来就和电的发展有着千丝万缕的联系。一个世纪以前,正是在博洛尼亚,路易吉·伽伐尼拿死青蛙做了不少与电有关的恐怖实验,他认为动物的肌肉组织内存在一种叫“动物电”的电流体,为验证猜想,他曾将铜钩插入青蛙的脊髓,将它们挂在铁围栏上,观察它们抽搐的样子。同样是在博洛尼亚,伽伐尼的学界朋友兼对手亚历山德罗·伏特伯爵发明了著名的伏打电堆,他将银、盐水浸湿的布、锌一层层地堆在一起,制造了世界上第一个可以产生稳定电流的电池。
马可尼从小就对电有股占有欲,称之为“ 我的 电”。他对自己的实验越来越投入,花的时间也越来越长。不过,他在实践上的天赋并没有延伸至学术领域,这或许同他母亲的教育观念有关。他的外孙弗朗切斯科·帕雷谢是生活在二十一世纪慕尼黑的物理学教授。帕雷谢这样写道:“长久以来,围绕在马可尼身上的一大谜团就是他几乎没怎么受过正规教育。我想这与安妮对天主教的强烈厌恶有关,她从小接受的是爱尔兰新教的教育,在博洛尼亚的见闻更坚定了她的想法。”当时,博洛尼亚和梵蒂冈有着密切的联系,当地最好的学校均由耶稣会操办,在安妮看来,马可尼决不能去这些学校,她希望竭力确保马可尼“受到我的信仰的正确引导,意大利小孩学到的多是迷信,我的孩子不能受他们影响”。她甚至让丈夫发誓,不会让儿子“受神父的误导”。
安妮选择亲自辅导马可尼或请家庭教师,她接受了他主攻物理和电的想法,但语法、文学、历史、数学因此被耽误了不少。她也教他钢琴。马可尼逐渐对肖邦、贝多芬和舒伯特产生了浓厚的兴趣,并发现自己不仅在读乐谱上颇有天赋,还可以在脑中任意变换音调。此外,她还亲自教马可尼英语,以确保他说得流利无误。
马可尼的求学经历断断续续,地点视家庭的出行计划而定,有时是佛罗伦萨,有时则是意大利的重要港口里窝那(英国人称之为“来航”)。十二岁时,父母将他送到了佛罗伦萨的卡瓦莱罗学院,这是他第一次真正意义上去学校。从小接受一对一教育模式的弊病这时显露了出来,他很内向,不懂得怎样去交朋友或与他人相处,而他的同学早在一年级就学会了这些技巧。他的女儿德格娜写道:“古列尔莫的同学觉得他看上去很孤傲,但实际上,他脸上流露出的优越感不过是为了掩盖自己的内向与紧张。”
在 学院 ,他发现因为忙于学习英语,自己的意大利语退步了不少。校长有天跟他讲:“你的意大利语糟透了。”为了证明自己没说错或者单纯想羞辱小马可尼,校长让他当堂背诵那天刚学的一首长诗,还要求他“背大声点!”。
马可尼只勉强背出了第一句,班上的同学都笑话他。如德格娜所写:“他的同学就像嗅到了猎物的猎犬一般狂吠不止。他们笑得很大声,乐得直拍大腿,有的还夸张地模仿起他支支吾吾说不出话的样子。”
多年后,一位老师接受采访时说:“论日常表现,他是模范标兵,至于他的脑袋瓜,我觉得还是少说为妙。他不止一次两次被体罚,手掌都被打肿了,不过,他接受惩罚的态度倒是非常好,就像个小天使。他上学那会儿什么都记不住,我甚至觉得他没救了,我从没碰见过记忆力这么差的孩子。”老师们称马可尼为“小英国人”。
之后他还上过几所学校,跟过几位家庭教师,其中一位还是在里窝那颇有声誉的电学教授。在里窝那期间,他还结识了退休电报员内洛·马尔凯蒂,二人很快熟络起来,马尔凯蒂教他莫尔斯码以及如何发报,作为回报,马可尼会读书给视力一天比一天差的马尔凯蒂听。
多年以后,许多科学家都有和马可尼一样的困惑,为什么偏偏是马可尼?那个时代有那么多伟大的头脑,怎么就是他?自然,二十一世纪的人们会觉得他的想法很简单,没什么特别的,也很容易理解。但在时人看来,他的想法实在难以想象,有人甚至说他是喜欢吹牛的大骗子,更恶毒一些的则称他是 外国 骗子,而他前行的道路也因众人的质疑而变得障碍重重、凶险无比。
他的想法在当时到底有多新奇?如果想切身体会这一点,我们就要踏入历史长廊,回到过去,进入德格娜所说的“广阔的寂静地带”。
……
最初,电磁能量所穿行的无形世界是空白的。这种能量确实存在,太阳、闪电或其他形式的自然电火花都会放射电磁波,但它们都以光速匆匆而过,并不具有任何含义。人类或许是在自己周边区域被雷劈得一片焦黑时最早遇到电火花,他们并不知道其本质或背后的原理是什么,唯一的体验就是这种能量之强悍,完全不同于世界上的其他存在。在多数历史学家看来,人类对电现象最初的懵懂认知可追溯至古希腊哲学家泰勒斯的发现——琥珀摩擦以后可以吸引胡子、头发或线头之类的细小物品。“琥珀”一词在希腊语中正是elektron
。
科技概念逐渐形成后,人类开始发明仪器,制造属于自己的电火花。不论是手动的还是机械的,这些最初的仪器的原理,都是让两个物体摩擦产生静电电荷(或称静电),直至足够生成可靠的人造电火花,电气工程师的术语叫“击穿放电”。一开始,对出生于一六四三年的艾萨克·牛顿和那个年代的科学家而言,能制造出一个电火花就很令人满足了,但科技很快就取得了进展,到一七三〇年,斯蒂芬·格雷设计出一个引人注目的实验,创意或噱头堪称史无前例。他给一个小男孩穿上了厚厚的衣服,确保其绝缘,但手、头、脚露在外面。格雷用不导电的粗绳将小男孩吊到空中,然后用带电的玻璃管去碰他光着的脚,紧接着,人们就看到电火花从他的鼻孔飞射而出。
一七四五年,莱顿瓶问世,它可以收集并放大静电,其出现极大促进了电学研究。来自德国和荷兰莱顿的两个人几乎在同一时间发明了这一仪器,二人的名字都很绕口,分别是埃瓦尔德·于尔根·冯·克莱斯特和彼得·范·米森布鲁克。法国科学家阿贝·诺莱给这项发明起了个简洁的名字:莱顿瓶。但此后一段时间,一些将其奉为本国专利的德国人依旧坚持叫它“冯·克莱斯特瓶”。最知名的莱顿瓶版本就是一个内外壁都包裹着金属箔的玻璃瓶。要想储存静电,使用者需要另找一台以摩擦发电为原理的静电发电装置给莱顿瓶供电。当导线将内壁的金属箔和外壁的金属箔相连时,瓶内的能量就会以醒目的电火花形式释放出来。为了扩大科学的影响力,阿贝·诺莱常常会聚集一群人用莱顿瓶做些奇怪的实验,有一次,他邀请了两百名修道士,让他们手拉手,然后把莱顿瓶拿到排头的修道士手上放电,在场的修道士几乎同时突然愤怒地拍打起长袍来。
此后,一场竞赛自然而然地拉开了序幕,大家都想看看究竟谁的电火花长度最长、威力最大。生活在俄罗斯的瑞典研究员耶奥里·里克曼以一种悲剧的方式获得了领先地位。一七五三年,他试图驾驭闪电来给他的静电装置充电,巨大的电火花从中弹出,砸到了他的头顶,他由此成为历史上第一位触电而亡的科学家。一八五〇年,海因里希·D.鲁姆科夫改进技术后发明了感应线圈,即在铁芯上先后缠绕一层原边线圈和一层副边线圈。这一发明可以轻松制造出强大、可靠的电火花,同时也推动了人类第一个汽车点火线圈的出现。几年后,英国研究者制造出了功能强大的鲁姆科夫线圈,喷射的电火花长达四十二英寸。一八八〇年,哈佛大学的约翰·特罗布里奇将这一纪录刷新至七英尺。
在此过程中,科学家开始猜想,这转瞬即逝的炫目火花是否还掩藏着许多不为人知的秘密。一八四二年,普林斯顿大学教授、未来的史密森学会主席约瑟夫·亨利提出,电火花可能并非一次性的能量释放,而是能量的高速连续释放和振动。不少科学家认同他的观点,其中,贝伦德·费德森最终凭借捕捉到这一现象的照片消除了质疑的杂音。
不过,真正意义上改变电学发展格局的,当数詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。他在一八七三年出版的专著《论电和磁》中提出,上述振动会产生肉眼不可见的电磁波,并用一系列著名公式对其特征做出了描述。他还认为电磁波和光有许多共通之处,两者的传播媒介均为以太。当时的物理学家都相信以太这种神秘隐形物质的存在,但从未有人真的采集到样本,尽管如此,麦克斯韦依旧设法计算出了以太的相对密度。据他估算,密度为水的936/1,000,000,000,000,000,000,000。一八八六年,海因里希·赫兹在实验室成功验证了电磁波的存在,并发现其传播速度等同于光速。
与此同时,有些科学家观察到了一种奇怪的现象,即电火花可以改变金属粉末的导电性能。其中,法国的爱德华·布朗利为了提升实验效果将金属粉末装进了玻璃管,他发现,只需轻敲一下玻璃管,金属粉末就会重新回到绝缘的状态。一八九一年,他公开发表了自己的成果,但没有提到这一发明可以探测电磁波。他倒是给它起了个很有预见性的名字:无线导体。刚开始,并没有什么人关注他的成果,洛奇等人是第一批反应过来的,他们猜测或许正是赫兹的电磁波让金属粉末变成了导体。洛奇进而改进了布朗利的玻璃管,制造了金属粉末检波器,并在皇家研究院展示给了公众。
从洛奇讲座的发言来看,他并不觉得赫兹的电磁波有多大的实用价值,更没有想过将其用于通信。在他看来,电磁波传播不了多远,上限可能就是半英里
。一八九四年夏,要想和视线以外的世界打交道,有线通信仍是人们唯一的途径,而线路触及不到的地方则有些与世隔绝的意味,远洋航行尤其如此。后世的人早已习惯了短波通信和移动电话,世界对他们而言总是触手可及,恐怕难以体会这一曾经的生活事实。
一八九九年,布尔战争前夕,年轻的温斯顿·丘吉尔作为战地记者随英军总司令乘“邓诺特堡号”军舰前往开普敦,此次经历让他切身感受到了与陆地失联的滋味。他写道:“和平与战争仅一线之隔,两者微妙的平衡随时都可能被打破,一声枪响,就足以让一切发展到无法挽回的地步,我们却偏偏在这个当口起航,驶往了七月的风暴。那个年代,海上自然没有无线电通信,因此,局势再紧张,英军总司令也只能眼巴巴地看着自己与世界失联。军舰出航四天后曾途经马德拉,但我们在那里并没有收获任何新消息。‘邓诺特堡号’就这样继续在寂静中航行,十二天以后,也就是军舰抵达开普敦的前两天,我们才发现了一艘来自‘信息大陆’的轮船,不消说,船上的人肯定了解最近动态。我们当即给这艘轮船发送信号”——可视信号——“询问信息,轮船船员看到信号后调整航向,向军舰靠近,当两船距离不到一百码
时,船员举起一块黑板,上面写着:‘三场战役。佩恩·西蒙兹牺牲。’接着,轮船就开走了。总司令麾下的军队已然卷入战争,他却对此毫不知情,只能看着这简短、晦涩的信息,陷入沉思。”
……
为了早日实现自己的想法,马可尼从阿尔卑斯山回来后立即投入工作,设计仪器。当时,他没有任何范式可循,也没有导师可尊,唯有内心一股劲作为指引,他坚信自己可以成功。母亲也察觉到了他的变化,马可尼一直喜欢捣鼓玩意儿,但这一次,他有了明确的方向。她并不了解他具体要做什么,只对儿子的愿景有个模糊的概念,但她可以看出他需要一个专门做实验的场所。她设法说服丈夫,将三楼阁楼的一部分借给儿子做实验室。马可尼的祖先曾在这间房里养过桑蚕,而现在,他在里面绕着线圈,制作着可以释放蓝色电能的莱顿瓶。
天一热,阁楼实验室就如同宁静的撒哈拉沙漠一般。马可尼日渐消瘦,面色更为苍白。母亲开始担忧起来。她每天都会把餐盘放到阁楼门外的平台上。父亲的脸色越来越难看。在朱塞佩眼中,儿子的做法扰乱了家庭的正常秩序,他觉得儿子着魔了。为了让生活重回正轨,他缩减了儿子的实验经费,这笔钱本来就不多,缩减后更是少得可怜。“朱塞佩为了惩罚马可尼,把能想到的办法都用了。”德格娜写道,“很明显,钱在他看来是一种强大的武器。”为了凑钱买电线和电池,马可尼甚至卖掉了自己的一双鞋,不过,他的实际情况并没有那么拮据,这一象征性的行为只是为了博取母亲的同情——马可尼的鞋子很多,不差那一双。
阁楼实验室里,马可尼一直在和不利的实际情况做着斗争。简言之,实验结果跟他的预期出入很大。根据理论知识,马可尼大致清楚自己要打造的是个什么样的装置:一个用于产生所需要电火花的莱顿瓶或鲁姆科夫线圈,一个与布朗利所设计、洛奇所改进的仪器相似的金属粉末检波器,再将作为接收机的后者与测量电流的电流计连在一起。
但事情并不顺利,马可尼可以轻而易举地获得电火花,但检波器丝毫没有反应。作为改进,他缩短了洛奇的玻璃管的长度,反复调整金属粉末的颗粒大小和组成成分,检波器总算有了反应,但依旧很不稳定。据马可尼记录,有时候,它“离发报机三十英尺,也会有反应”,但“有时候,只有三四英尺也毫无动静”。
这实在令人抓狂。他更瘦了,面色也变得更差,但依旧在不断尝试。正如他所写:“我并没有气馁。”但也像德格娜所说的:“这葬送了他的青春。”根据德格娜的描述,从此以后,他整个人都变得沉默寡言了。
马可尼需要的是距离。要想实现无线电通信,必须能让信号传输至少数百英里,但在阁楼实验室里,他的接收机有时连相隔一臂远的电火花都没有反应。根据当时的理论,电磁波的长距离传播,也就是所谓的超视距传播,根本不可能实现。以洛奇为代表的正统物理学家认为电磁波的传播方式与光相同,也就是说,即使人类有能力将电磁波发送至数百英里以外,它也会以光速沿直线前行,没多久就摆脱地球曲面了。
换作别人,或许会同意那些物理学家的判断,认为长距离通信并不现实,但马可尼却不会因别人的想法限制自己的行动。他继续做着实验,不断地试错。他非常投入,可以说近乎癫狂。这种工作模式会成为他未来十年的常态,是他追求自己目标的方式。理论家提出公式,解释现象;马可尼则拿着电线去剪、去缠、去绕,他一遍遍地拼装出新设备,通上电,检查效果。他的做法看似有些盲目,却有着坚定的信念作为支撑,他确信自己是对的。随着研究的深入,他逐渐找到了门道,比方说,他意识到金属粉末的构成对检波器的性能至关重要。他购买、收集了各种金属,用凿子凿成不同的大小,并将其中一部分混在一起。他用过的金属包括镍、铜、银、铁、黄铜和锌,尝试过各种数量和组合方式。他配好粉末后,会小心地将混合物放入一根脆弱的玻璃管中,然后在两端加上银插头,封好后再接入接收电路。
他反复尝试每一种混合物。当时,监测发送信号的强弱或状态的仪器并不存在,因此,他全凭直觉和运气做判断。他就这样一天天、一周周地试着。在为检波器找到理想的混合物之前,他一共尝试了四百种组合。最后,他选定了如下的最佳配方:百分之九十五的镍、百分之五的银,碾成非常细小的粉末,再加上一点点水银。
马可尼起初试着用发报机敲响实验室角落的铃铛,但时而成功,时而失败。他将此归咎于布朗利的玻璃管,称它“太不可靠”,根本不实用。每次使用后都要用手指敲一下玻璃管,才能让金属粉末恢复到不导电的状态。他试图缩小玻璃管的体积。他把温度计倒空,通过高温加热,将剩下的玻璃壳重新加工至不同形状。他尽可能缩短玻璃管两个银插头的距离,好让电流经过的金属粉末相应地短一些。最终,他做出的检波器长约一点五英寸,宽则与三英寸钉子大致相同,马可尼后来回忆,单单做这么一个检波器,就花了足足一千个小时。正如他后来的同事所说,他的确拥有“长时间持续工作的能力”。
马可尼越来越执着于距离。他将铃铛挂到了隔壁房间,观察电磁波能否顺利穿过障碍物。随着工作不断推进,他时常感受到的一种担忧与日俱增,几乎成了一种恐惧——他害怕自己有天一觉醒来,突然发现有人先他一步做到了他想做的事情。他很清楚,随着电磁波研究的推进,别的科学家、发明家、工程师随时都可能想到他之所想。
这并非多虑。要知道,当时全世界的科学家都在做与电磁波相关的实验,只是他们的焦点暂时还都集中在电磁波的光学性质上。洛奇是最接近马可尼思路的人,不过,令人费解的是,他并没有继续研究下去。