(合并大章節(jié))
北大學堂大講堂。
能容納三百人的講堂又一次坐滿了。
與前幾次不同,這次來聽課的不只是學生,還有格物科、算學科的全體教習,墨工坊的十幾位大匠,甚至潛龍衙門里對格物感興趣的幾個年輕官員。
李晨站在講臺上,看著臺下黑壓壓的人群,心中感慨。
幾年前,這里還是片荒地,他對著幾十個流民講怎么堆肥、怎么選種。
現(xiàn)在,他能對著三百多個讀書人,講電磁波、無線電這些近乎玄學的概念。
“同學們,先生們,”李晨開口,聲音透過鐵皮擴音筒傳遍講堂,“今天我要講的,是一個可能十年、二十年都實現(xiàn)不了的東西。但我覺得,必須講。”
臺下鴉雀無聲。
“這個東西,叫無線電報?!崩畛哭D(zhuǎn)身,在黑板上寫下這四個字,“不需要電線,隔空傳訊,千里之外,瞬息可達。”
講堂里響起竊竊私語。
不需要電線?隔空傳訊?這怎么可能?
“我知道你們不信?!崩?/p>
“我說要造不用帆的船,也沒人信,我說要鋪電報線,隔幾百里傳信,也沒人信。但現(xiàn)在,蒸汽船下水了,電報線通了。所以今天我說無線電報,你們可以先不信,但請先聽?!?/p>
李晨拿起一根磁鐵,又拿起一個銅線圈:“格物科的同學們應該都做過這個實驗——磁鐵在線圈里移動,線圈里會產(chǎn)生電流。這叫電磁感應?!?/p>
臺下有學生點頭。
“那么,”李晨放下磁鐵,“如果讓電流在線圈里快速振蕩,會發(fā)生什么?”
沒人回答。學生們面面相覷。
“會產(chǎn)生一種波。”李晨在黑板上畫波浪線,“電和磁的波。電生磁,磁生電,相互激發(fā),在空中傳播。就像石頭扔進水里,水波一圈圈散開。只是這種波,咱們看不見,摸不著。”
講堂里安靜得能聽到呼吸聲。
“這種波,我給它起名叫電磁波?!?/p>
“電磁波傳播不需要介質(zhì),真空中也能傳。速度極快,一眨眼就能繞地球七圈半?!?/p>
“一眨眼繞地球七圈半?”一個年輕教習忍不住驚呼,“王爺,這……這也太快了吧?”
“是快,但我有依據(jù)。”
“閃電打雷,各位都見過。先看見閃電,后聽見雷聲,為什么?因為光跑得快,聲音跑得慢。光是什么?光也是一種電磁波?!?/p>
這話像炸雷一樣在講堂里響起。
光也是電磁波?那太陽光、燭光、火光……都是?
“所以,電磁波無處不在。只是咱們不知道如何產(chǎn)生它,如何控制它,如何接收它。無線電報的原理就是:在這邊產(chǎn)生特定頻率的電磁波,發(fā)射出去;那邊用天線接收,轉(zhuǎn)換成電流,驅(qū)動電報機?!?/p>
講堂里沉默了很久。
一個學生舉手:“王爺,這……太玄了??床灰娒恢臇|西,怎么證明存在?”
“問得好?!崩畛垦劬α亮?,“這就是今天我要說的第二件事——懸賞?!?/p>
李晨從懷中取出一張早已寫好的告示,展開,貼在黑板上。告示用大字寫著:
“懸賞:黃金一百兩。尋找能證明電磁波存在之法。方法須可重復,結(jié)果須可驗證。北大學堂所有學子、教習、工匠皆可參與。截止日期:本年臘月三十?!?/p>
講堂瞬間沸騰!
一百兩黃金!夠普通人家用二十年!
“王爺!”一個格物科學生站起來,“這……這怎么證明???電磁波看不見……”
“所以我懸賞,給你們出題,也給你們時間??梢越M隊,可以合作。需要什么器材,報給墨工坊,優(yōu)先提供。需要什么理論指導,格物科教習全力配合?!?/p>
“但是,”李晨話鋒一轉(zhuǎn),“電磁波頻率極高,現(xiàn)在的儀器測不了。電流振蕩太快,現(xiàn)在的電池做不到。天線要多長?不知道。接收電路怎么設計?不知道。這些都是你們要解決的難題?!?/p>
講堂里的熱情被澆滅了一半。
這么多不知道,怎么搞?
“正因為不知道,才要探索,以前誰知道蒸汽機能推船?誰知道電流能傳信?都是不知道,都是摸索出來的。今天我把種子種下,能不能發(fā)芽,看你們的了?!?/p>
下課了,學生們圍在懸賞告示前,議論紛紛。
“一百兩黃金啊!可這電磁波……怎么證明?”
“王爺說光也是電磁波,要不……從光入手?”
“光怎么入手?咱們又不會造光。”
楊素素站在講堂后排,看著丈夫在臺上侃侃而談,眼中滿是自豪。這些天她心情好些了,雖然孩子的事還沒著落,但王爺對她溫柔體貼,她也漸漸放下焦慮。
“素素,”李晨走過來,“講得怎么樣?”
“王爺講得很好,就是……太深了。妾身都聽不太懂?!?/p>
“聽不懂正常,走,回家。今天破虜該學新字了,我去看看?!?/p>
夫妻倆走出講堂,卻看見一個小小的身影蹲在墻角,用樹枝在地上畫著什么。
是李清晨。
小姑娘扎著兩個羊角辮,穿著北大學堂特制的小號學生服,蹲在地上畫得認真。地上是一堆復雜的符號——有數(shù)字,有圖形,還有奇怪的等式。
“清晨,”李晨走過去,“畫什么呢?”
李清晨抬頭,眼睛亮晶晶的:“爹爹!清晨在算那個波!”
“波?”
“就是爹爹剛才講的電磁波!”李清晨指著地上的算式,“爹爹說電磁波是電和磁互相激發(fā)產(chǎn)生的。那電和磁的關(guān)系,可以用方程表示吧?”
李晨愣住了。這丫頭……在試圖用數(shù)學描述電磁現(xiàn)象?
“清晨,”李晨蹲下身,“你怎么想到用方程的?”
“因為所有東西都可以用方程表示呀!清晨算過水流,算過物體運動,算過熱量傳遞……都能用方程。電和磁,應該也可以?!?/p>
楊素素也蹲下來,看著地上那些復雜的符號。她是數(shù)學教習,能看懂一部分——那是偏微分方程,北大學堂高年級學生才學的。
“清晨,”楊素素輕聲問,“這些方程……誰教你的?”
“沒人教呀。”李清晨歪頭,“清晨自己想的。楊姨娘不是講過嗎?自然界有規(guī)律,規(guī)律可以用數(shù)學描述。清晨就想,電和磁的規(guī)律是什么?”
李晨心中震撼。
這就是天賦嗎?七歲的孩子,自發(fā)地用數(shù)學工具探索物理規(guī)律?
“清晨,”李晨認真地問,“你想證明電磁波存在?”
“想!”李清晨點頭,“但不是為了一百兩黃金。清晨是覺得……那個波一定存在。就像風吹過,樹葉會動。電磁波吹過,應該也會讓什么東西動。”
“讓什么東西動……”李晨喃喃重復。
對?。‰姶挪ㄊ悄芰?,能量傳遞,應該會引起可觀測的效應!不一定非要直接測波,可以測效應!
“清晨,”李晨眼睛亮了,“你有什么想法?”
李清晨指著地上的一個方程:“爹爹看,這是清晨推出來的。如果電和磁真的互相激發(fā),那變化的電場會產(chǎn)生環(huán)形磁場,變化的磁場會產(chǎn)生環(huán)形電場。這樣一環(huán)套一環(huán),波就傳出去了?!?/p>
方程寫得歪歪扭扭,但邏輯清晰。
李晨仔細看,那竟然是麥克斯韋方程組的雛形——雖然不完整,但核心思想有了!
“那怎么證明呢?”李晨追問。
李清晨想了想:“清晨覺得……可以用共振?!?/p>
“共振?”
“對!”李清晨興奮地站起來,“爹爹說電磁波有頻率。如果咱們做一個能振蕩的電路,頻率是固定的。再做一個同樣的電路,放在遠處。如果第一個電路發(fā)射電磁波,第二個電路接收到,就會共振——就像兩個音叉,一個振動,另一個也會跟著振?!?/p>
李晨目瞪口呆。
這丫頭……提出了調(diào)諧接收的概念!
“清晨,”李晨聲音發(fā)顫,“你能做出來嗎?”
“需要器材,需要能快速振蕩的電路,需要能檢測微弱電流的儀器,還需要……很大的空地,因為波可能傳不遠?!?/p>
李晨站起身,看向楊素素。
楊素素眼中也滿是震驚。
“素素,”李晨道,“從今天起,清晨可以不上常規(guī)課。她想做什么實驗,你全力配合。墨工坊那邊,我打招呼,她要什么給什么?!?/p>
“王爺,”楊素素擔心,“清晨還小……”
“不小了。”李晨看著女兒,“天才不分年齡。清晨,爹爹給你三個月時間。如果你能證明電磁波存在,一百兩黃金歸你。另外……爹爹答應你一個條件,任何條件?!?/p>
李清晨眼睛瞪得圓圓的:“任何條件?”
“任何條件,只要爹爹能做到?!?/p>
“那……”李清晨想了想,“清晨想坐蒸汽船,去南洋,去看大鯨魚!”
“好!如果你證明成功,爹爹親自帶你下南洋!”
從那天起,北大學堂多了一個特殊的實驗室。
實驗室里堆滿了線圈、電容、電池、各種儀表。李清晨每天泡在實驗室里,畫圖、計算、做實驗。
楊素素成了女兒的助手兼保鏢,寸步不離。
墨工坊派來兩個年輕工匠,專門按李清晨的要求制作零件。
其他學生也受到鼓舞,組了七八個團隊,嘗試各種方法。
有的想用光驗證,有的想用熱驗證,有的想設計復雜的天線……但都卡在了第一步——怎么產(chǎn)生高頻振蕩電流?
只有李清晨,從數(shù)學出發(fā),設計了一套巧妙的方案:她用多個電容和線圈組成振蕩電路,用手搖發(fā)電機供電,通過齒輪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,控制振蕩頻率。接收端用同樣的電路,但加了微電流檢測器——這是墨工坊的最新成果,能測到極微弱的電流。
八月,第一次實驗。
實驗室外的空地上,兩個木架相距十丈。一個木架上擺著發(fā)射電路,一個擺著接收電路。李清晨親自調(diào)節(jié)齒輪,手搖發(fā)電機開始轉(zhuǎn)動。
“頻率……大概一千赫茲?!崩钋宄慷⒅D(zhuǎn)速表,“爹爹說電磁波速度極快,這個頻率的波長應該是三百里。但咱們距離太近,可能檢測不到……”
楊素素握著她的手:“清晨,試試看。”
李清晨深吸一口氣,合上開關(guān)。發(fā)射電路開始振蕩,但肉眼什么都看不到。
接收電路那邊,微電流檢測器的指針……一動不動。
失敗了。
李清晨咬咬嘴唇:“頻率太低。需要更高?!?/p>
“更高要多高?”楊素素問。
“至少十萬赫茲?!崩钋宄坑嬎悖暗謸u發(fā)電機最快也就幾千轉(zhuǎn)……不夠?!?/p>
實驗陷入僵局。李清晨把自己關(guān)在實驗室三天,不吃不喝地算。楊素素急得不行,去找李晨。
“王爺,清晨這樣不行……會累壞的。”
李晨卻笑了:“素素,天才就是這樣。給她時間,給她空間。咱們要做的,是相信她?!?/p>
第三天夜里,李清晨沖出實驗室,跑到墨工坊,敲開值班工匠的門。
“叔叔!我要石英!要水晶!要壓電材料!”
工匠睡眼惺忪:“小小姐,什么……壓電?”
“就是受壓會產(chǎn)生電的石頭!”李清晨比劃,“爹爹說過,有些晶體受壓會產(chǎn)生電荷!用這種材料,也許能產(chǎn)生高頻振蕩!”
工匠撓頭:“壓電材料……工坊好像有石英片,是磨鏡片剩下的?!?/p>
“拿來!全拿來!”
那一夜,李清晨在實驗室里折騰到天亮。她用石英片、電池、線圈,搭了一個奇怪的結(jié)構(gòu)——石英片在電場中會振動,振動頻率極高,達到百萬赫茲級別!
第二次實驗。
還是那片空地,但發(fā)射端換成了石英振蕩器。李清晨緊張地調(diào)節(jié)電壓,石英片開始振動,發(fā)出人耳聽不到的超聲波。
接收端,這次加了一個小燈泡——如果接收到足夠強的信號,燈泡會微微發(fā)亮。
合上開關(guān)。
接收端的小燈泡……閃了一下!雖然微弱,但確實閃了!
“成了!”李清晨跳起來,“楊姨娘!看到了嗎?燈泡閃了!”
楊素素也激動得眼淚直流:“看到了!看到了!”
但燈泡只閃了一下就滅了。而且,距離只有十丈,太近。
“還不夠……”李清晨冷靜下來,“要改進。要放大信號,要增加距離?!?/p>
接下來的一個月,李清晨不斷完善方案。設計了多級放大電路,改進了天線——用銅線繞成螺旋狀,增加接收面積。距離從十丈增加到三十丈、五十丈、一百丈……
北大學堂全體師生聚集在操場上。
李清晨的發(fā)射端和接收端相距一百五十丈,中間隔著好幾棟房子。
李晨、楊素素、楚玉、柳輕顏……王府的妻室們都來了。墨問歸帶著工坊大匠,格物科教習帶著學生,所有人都盯著那兩端的設備。
李清晨深吸一口氣,合上開關(guān)。
發(fā)射端的石英片振動,產(chǎn)生高頻電磁波。
一百五十丈外,接收端的小燈泡……穩(wěn)定地亮了起來!雖然不亮,但在白天也清晰可見!
操場上爆發(fā)出震天的歡呼!
“成功了!真的成功了!”
“電磁波!真的存在!”
李晨沖過去,一把抱起女兒:“清晨!你做到了!”
李清晨小臉通紅,眼睛亮得像星星:“爹爹!電磁波真的存在!清晨證明了!”
楊素素淚流滿面,抱住丈夫和女兒。
墨問歸老淚縱橫:“王爺……七歲……七歲的孩子……”
李晨放下女兒,走到接收端,看著那盞發(fā)光的小燈泡,心中涌起滔天巨浪。
電磁波,真的被證明了。
雖然還很粗糙,雖然距離還很短,雖然離實用差得遠。
但種子,發(fā)芽了。
李清晨跑過來,拉著李晨的手:“爹爹,一百兩黃金,清晨不要。清晨要坐蒸汽船,去看大鯨魚!”
李晨蹲下身,鄭重地說:“好。爹爹答應你。明年開春,爹爹親自帶你去南洋,看最大的鯨魚?!?/p>
李清晨又補充:“還要帶楊姨娘去!楊姨娘說她也想看大海!”
楊素素愣住了,隨即眼淚又涌出來。
李晨點頭:“好,都去?!?/p>
操場上,歡呼聲久久不散。
而李晨知道,今天這一幕,將載入史冊。
七歲的李清晨,用數(shù)學和實驗,證明了電磁波的存在。
無線電報的大門,被推開了一條縫。
雖然離真正走進去,還有很遠的路。
但至少,方向?qū)α恕?/p>
路,就有了。
李晨望向天空,笑了。
這一世,他種下的種子,開始開出意想不到的花。
而未來,會有更多的花,更多的果。
等著他去摘。
聽竹書屋 致力于提供 李不破城《饑荒年代:我要養(yǎng)村里30個女人》全本閱讀體驗。本章 第755章 大小姐證明電磁波的存在 已結(jié)束,請繼續(xù)下一章。
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