塔吊“收音機(jī)”

編譯 邵峰

塔吊變成“收音機(jī)”

塔吊掛鉤在說話

地面上的一陣陣電弧傳出了播音員字正腔圓的新聞播報(bào)和電臺(tái)節(jié)目的伴奏音樂，這一幕發(fā)生在2012 年西安的一個(gè)建筑工地上。

據(jù)了解，工人們是在休息時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)奇怪現(xiàn)象的。當(dāng)時(shí)，塔吊的掛鉤末端懸在離地面約有1.5 米的空中，工人們在休息時(shí)將一根電線掛在了掛鉤上，電線在風(fēng)的吹動(dòng)下來回?fù)u蕩，電線末端在地面上來回劃動(dòng)。此時(shí)，在附近休息的幾名工人都聽到了斷斷續(xù)續(xù)的廣播節(jié)目聲音，但又找不到聲音的來源。幾人找了一大圈，最后才發(fā)現(xiàn)聲音竟然是電線劃在地面時(shí)發(fā)出的。

按照工人們的指導(dǎo)，記者試著將掛在塔吊掛鉤上的電線的末端在地面劃動(dòng)，強(qiáng)烈的電弧從導(dǎo)線末端和地面之間出現(xiàn)，伴隨而來的是廣播電臺(tái)主持人的播報(bào)聲和音樂聲。而單獨(dú)將導(dǎo)線在地面劃過并不會(huì)出現(xiàn)電弧，也沒有聲音。這樣看來，導(dǎo)線連接吊鉤（乃至整個(gè)塔吊）與地面才是造成這種現(xiàn)象的原因，整個(gè)塔吊就像是一臺(tái)巨大的收音機(jī)。

2022 年，在西班牙巴塞羅那的一個(gè)建筑工地，工人發(fā)現(xiàn)塔吊的掛鉤在接觸放在地面的鋼板時(shí)會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的電弧和火花，其過程中時(shí)不時(shí)傳出電臺(tái)節(jié)目的聲音。

其實(shí)，歷史上還有更神奇的例子。1942 年的一天晚上，美國喜劇演員露西驅(qū)車行駛在回家路上，突然聽到音樂聲傳來。她彎下腰去關(guān)車載收音機(jī)，但發(fā)現(xiàn)收音機(jī)已經(jīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。直到音樂聲越來越大，她才發(fā)現(xiàn)那聲音來自她的腦袋，更準(zhǔn)確地說是從她嘴里發(fā)出的。她回憶說：“當(dāng)時(shí)我的牙齒響個(gè)不停，鼓點(diǎn)從嘴里不斷傳出，我差點(diǎn)以為我見鬼了……”沒過多久，嘴里的聲音逐漸消停，最后再也沒有出現(xiàn)。

有科學(xué)家猜測，露西之前補(bǔ)牙所用的鉛可能形成了一個(gè)能夠工作的收音電路。此外，1960 年，美國芝加哥一名經(jīng)歷過牙科手術(shù)并植入金屬套的男子表示，他經(jīng)常能聽到嘴里傳出電臺(tái)的音樂。幾年后，該男子取下金屬套，這種現(xiàn)象隨即消失。

腦袋里竟然傳出廣播節(jié)目的聲音？

這些聲音來自牙齒

等離子體揚(yáng)聲器

原理何在？

塔吊和人的嘴怎么會(huì)化身收音機(jī)？要回答這個(gè)問題，首先要知道收音機(jī)是如何將無線電信號轉(zhuǎn)化成聲音信號的。收音機(jī)要接收電臺(tái)發(fā)出的無線電信號，至少要滿足以下幾個(gè)基本條件：附近有電臺(tái)發(fā)出的無線電信號；有接收無線電信號的電路；有檢波器能夠解調(diào)無線電中的語音信號；有揚(yáng)聲器播放聲音。

在塔吊的例子中，大地、吊車主體、吊車臂、鋼纜、掛鉤和掛鉤上的那段銅導(dǎo)線組成了一個(gè)近似閉合的大截面導(dǎo)體框，也就是形成了接收電路。當(dāng)附近的高頻無線電波遇到這個(gè)導(dǎo)體框時(shí)，就會(huì)在框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流，使導(dǎo)體框不斷地充放電。塔吊掛鉤或掛鉤上的導(dǎo)線在接觸地面時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖端放電現(xiàn)象，并產(chǎn)生電弧。電弧同時(shí)起到檢波器和揚(yáng)聲器的作用。為什么電弧能發(fā)出聲音呢？其實(shí)，這被稱為等離子體揚(yáng)聲器，其發(fā)聲原理是等離子體振蕩空氣發(fā)聲。

牙齒填料可能起到了檢波器的作用

那么，牙齒的金屬填料有沒有可能成為“收音機(jī)”呢？有科學(xué)家在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為，牙齒填料收音機(jī)是杜撰的。但也有科學(xué)家質(zhì)疑說，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)者的方法是從一名死者的嘴里拔出一顆假牙，在其上鉆孔加上金屬填料，但真實(shí)的口腔環(huán)境遠(yuǎn)比實(shí)驗(yàn)更復(fù)雜。實(shí)際上，收音機(jī)接收回路并不復(fù)雜，口腔和金屬填料確實(shí)有可能構(gòu)成這樣的回路。在露西的案例中，車行駛到特定區(qū)域時(shí)才發(fā)生牙齒發(fā)聲的怪事，這有可能是因?yàn)樗旭偟搅穗娕_(tái)發(fā)射器附近區(qū)域。人體具有導(dǎo)電性，可以作為導(dǎo)體，牙齒中的金屬填充物和唾液在一定的情況下能充當(dāng)檢波器（半導(dǎo)體），揚(yáng)聲器則可以是露西口腔中任何可以振動(dòng)的物體，例如某些松散的填充物。盡管這種情況發(fā)生的概率極低，但并非完全不可能。

收音機(jī)的原理并不復(fù)雜

赫茲首次發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在

無線電具有優(yōu)秀的穿透性，可以穿透大部分材料

礦石收音機(jī)

無線電的發(fā)現(xiàn)對人類文明具有劃時(shí)代的意義。1888 年，德國科學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了電磁波的存在。1906 年，全世界首個(gè)無線電臺(tái)成立，從此人類進(jìn)入了無線電時(shí)代。

所有物體都會(huì)向外釋放電磁波，例如，人體時(shí)刻都向外發(fā)散紅外線。紅外線、無線電波、微波和我們能看到的可見光一樣，都屬于電磁波。只不過，可見光的波長較短，在穿過大部分障礙物（比如墻壁和我們的身體）后會(huì)迅速衰減，無法繼續(xù)傳播；而波長較長的無線電的穿透能力遠(yuǎn)高于可見光，能以較小衰減的代價(jià)穿過人體和一定厚度的建筑物，因此非常適合用來傳輸廣播信號。

廣播電臺(tái)發(fā)出的無線電信號被收音機(jī)接收后，會(huì)在收音機(jī)電路內(nèi)部形成感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的強(qiáng)弱變化可以被解調(diào)成聲音信號，這就是收音機(jī)的基本原理。人類制造的最早的收音機(jī)是一種不需要電池的設(shè)備，這種收音機(jī)很快被電子管收音機(jī)替代，但因其制作簡單，許多無線電愛好者依然對其充滿熱情，這種設(shè)備就是礦石收音機(jī)。

礦石收音機(jī)的結(jié)構(gòu)很簡單：一副金屬天線、一塊晶體礦石、一根細(xì)金屬針和一個(gè)耳機(jī)。其中，蛛網(wǎng)狀的金屬天線接收無線電信號，晶體礦石（最常用的是方鉛礦）起檢波器的作用。電臺(tái)將聲音信號調(diào)制成無線電信號，而檢波器將無線電信號解調(diào)成聲音信號。通過調(diào)整金屬針接觸礦石的位置和壓力，耐心多試幾次，如果成功解調(diào)無線電信號，就能聽到耳機(jī)里傳出清晰的電臺(tái)節(jié)目聲音。

調(diào)制解調(diào)器名稱的由來

我們上網(wǎng)需要使用的“貓”，其中文名稱為“調(diào)制解調(diào)器”。使用收音機(jī)只需要下載信號，因此收音機(jī)只有解調(diào)功能；而上網(wǎng)需要同時(shí)下載并上傳數(shù)據(jù)，因此既需要調(diào)制，也需要解調(diào)。

開啟信息時(shí)代

通信是人類自古以來的需要，西漢時(shí)期樹立在敦煌戈壁上的一個(gè)個(gè)烽燧（烽火臺(tái)）里飄出的狼煙，是古人對遠(yuǎn)距離快速通信的嘗試。在非洲的一些部落中，鼓聲通常被用作召集的信號。在歐洲殖民者對非洲發(fā)起萬惡的黑奴貿(mào)易期間，非洲某些部落之間每隔一段距離設(shè)置一個(gè)鼓站，用接力敲鼓的方式將殖民者來犯的信息在部落之間快速傳遞。

調(diào)頻電臺(tái)的頻段多在100 兆赫茲左右，這個(gè)波段的電磁波的特點(diǎn)是雖然穿越障礙能力弱，但無障礙時(shí)傳播遠(yuǎn)，即所謂“視距傳播”，所以當(dāng)發(fā)射天線足夠高時(shí)，其覆蓋范圍大，一座城市只需要幾個(gè)基站就能做到信號全域覆蓋，早年用微波廣播的電視要修建高高的電視發(fā)射塔。無線電傳輸技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)進(jìn)入5G 時(shí)代，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G 網(wǎng)絡(luò)使用的是450 兆赫茲～6 吉赫茲和24.25 吉赫茲～52.6 吉赫茲這兩個(gè)頻段，雖然傳輸帶寬非常大，但信號傳輸距離短，穿越障礙物能力不強(qiáng)。要想全面覆蓋5G 信號，就需要足夠密集的5G 基站網(wǎng)絡(luò)的支持。

烽燧（烽火臺(tái)）

中國“天眼”就是靠無線電頻段的電磁波探索宇宙的

將無線電可視化后的城市

1901 年，意大利人馬可尼成功地進(jìn)行了第一次無線電通信，僅僅100多年后的今天，世界就實(shí)現(xiàn)了高速無線通信。今天的地球被無線電的“海洋”包圍，我們生活在其中。除了我們熟知的廣播，手機(jī)、對講機(jī)、WiFi，公交卡、門禁卡和身份證也應(yīng)用了基于無線電原理的射頻識別或近場通信技術(shù)，我們乘坐地鐵時(shí)每刷一次地鐵卡就完成了一次無線電通信。不僅如此，就連飛機(jī)、高鐵、遠(yuǎn)洋船甚至航天器都離不開無線電通信。通過無線電通信，我們甚至可以遙控火星探測器。位于貴州省黔南布依族苗族自治州的“中國天眼”是一部直徑500 米的射電天文望遠(yuǎn)鏡，它接收的是來自深空的無線電信號。

無線電不僅實(shí)現(xiàn)了天涯若比鄰的夢想，也幫助人類探索宇宙。

飛機(jī)的定位和通信離不開無線電