SOSとはどういう意味ですか?ラジオを発明したのは誰ですか?

戦争映画では、無線通信士が「ピーピー」という音を出して電報を送っている場面がよく見られます。 SOS が遭難信号であることも多くの人が知っています。ところで、電信の仕組みはご存知ですか？無線通信の発明に貢献したのは誰ですか?なぜ人々はSOSを遭難信号として使うのでしょうか?

1. マクスウェル: 電磁波の予測者

ファラデーは電磁誘導現象を発見し、磁場を通して電流を発生させ、発電機を発明したと前に述べました。しかし、なぜ磁場は電流を発生させるのでしょうか?ファラデーはそれをよく考えていませんでした。ファラデーは幼い頃、家族が貧しかったため、わずか2年で小学校を中退した。彼の偉大な業績は、科学に対する愛情と勤勉な精神によって達成されました。したがって、ファラデーは数学があまり得意ではありませんでした。彼は常に物理法則を比喩的に表現することを好んだが、偉大な発見を数学的な言葉で説明するのは困難だと感じていた。

この頃、もう一人の偉人、マクスウェルが登場しました。

マクスウェル

マクスウェルはファラデーより40歳若かった。マクスウェルは23歳でケンブリッジ大学を卒業したばかりの頃、ファラデーの科学論文を読みました。彼はファラデーの深遠な思想に魅了され、数学を使ってファラデーの欠点を補おうと決意した。 1年後、彼は電磁気学に関する最初の論文を発表し、ファラデーと徹底的な議論を行った。

ファラデーは偉大な科学者であり、特に若い学者に心を配る高潔な人物でした。彼はマクスウェルにこう言った。「私の考えを数学的に説明するだけにとどまらず、革新的になってください。」マクスウェルは、先輩世代の科学の巨匠たちの励ましを受けて、ついにマクスウェル方程式の提唱に成功し、ニュートンとアインシュタインの間に君臨する最も偉大な物理学者となった。

マクスウェルは、電流の形成は電荷の移動によるものであり、電界のみが電荷を駆動できると考えました。彼は、変化する磁場が直接電流を発生させるのではなく、周囲の空間に電場を発生させることを痛感しました。電界の近くに導体があれば、電流が形成されます。

マクスウェルはさらに、電気と磁気は密接に関係しており、変化する磁場が電場を生成できるため、変化する電場も磁場を生成できるはずだと考えました。たとえば、2 枚の金属板で構成されるコンデンサを交流で接続すると、交流の電圧が繰り返し変化することで、コンデンサ内に変化する電界が生成されます。

さらに驚くべきことは、変化する電場によって生成される磁場がさらに変化している場合、さらに電場を生成するということです。このようにして、振動する電場と磁場は互いに励起し合い、遠くまで伝播して、電磁波と呼ばれる波のような物質を形成します。

マクスウェルは、電磁波の速度が光の速度とまったく同じであると計算し、光は電磁波であると大胆に予測しました。残念ながら、彼は自分が予測した電磁波を個人的に確認しませんでした。 1879年、マクスウェルは48歳でケンブリッジで病気のため亡くなりました。そしてその年、20世紀最大の科学者であるアインシュタインが生まれました。

2. ヘルツ：電磁波の実験的確認

科学のバトンはドイツの科学者ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツに渡されました。

ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツ

ヘルツはベルリン大学在学中、指導者ヘルムホルツの指導の下でマクスウェルの電磁気学理論を学び、実験を通じてマクスウェルの見解を確認しようと決意した。 1888年、ヘルツは実験装置を設計し、波の波長、周波数、その他の情報を注意深く研究しました。彼は波の速度は光の速度に等しいと結論付けたが、それはマクスウェルの予測と完全に一致していた。この時点で、電磁波は人間によって完全に確認されています。ヘルツの実験はマクスウェルの電磁気学理論を裏付けただけでなく、ラジオ、テレビ、レーダーの開発への道も発見した。今日、私たちの生活に欠かせない携帯電話は、電磁波を通じて情報を伝達します。

信号を送信するために無線を使用すると多くの利点があります。たとえば、機械波は真空中では伝播できません。私たちが宇宙で叫んでも、他の人には聞こえません。しかし、電磁波は真空中でも伝わります。そのため、月面上の宇宙飛行士は、たとえ非常に近い距離にいても無線通信を使用する必要があります。無線信号は非常に速く送信されます。アメリカのニューヨークから文章を叫んだ場合、たとえそれが妨害なく送信されたとしても、北京の人々がそれを聞くには9時間かかります。しかし、電波は光速で伝わり、ほぼ瞬時に世界中に伝達することができます。さらに、電気信号は機械信号よりも増幅や処理が容易です。電磁波が発見された日から、人々は通信に無線を利用する方法を研究してきました。

3. 無線電信の発明

電磁波が発見される前から、人々は有線電信を使用していました。しかし、この方法は電線の敷設やメンテナンスなど多くの問題を抱えていたため、多くの科学者やビジネスマンが無線電信の検討課題に挙げました。無線電信の発明に貢献した科学者は3人います。セルビア系アメリカ人の科学者ニコラ・テスラ、イタリアの科学者マルコーニ、ロシアの科学者ポポフです。

1893年、ニコラ・テスラは米国ミズーリ州セントルイスで初めて無線通信を公に実演し、1897年に米国で無線技術の特許を取得しました。しかし、米国特許庁は1904年に特許を取り消しました。これは、テスラが人類に利益をもたらすために電気エネルギーを無線で送信する新しい技術の夢に執着しすぎて、資本家が無線電信を切実に必要としていることを無視したためだと言われています。これらの資本家とはトーマス・エジソン、アンドリュー・カーネギー、モルガンなどであり、彼らは新しい科学者であるイタリアのマルコーニに和解の手を差し伸べた。

1901年、マルコーニの無線メッセージはイギリスからカナダのニューファンドランドまで大西洋を横断することに成功しました。 1909年にラジオが初めて使用されるようになりました。蒸気船は衝突により破壊され、海の底に沈んだ。無線のおかげで、乗組員のほとんどは救助されました。同年、マルコーニはノーベル賞を受賞した。マルコーニはラジオの父として世界に知られていました。

ほぼ同時期に、ロシアの科学者ポポフも無線機器、つまりラジオを発明しました。彼はラジオにアンテナも設置しました。これは人類史上初のアンテナでした。 1896年、ポポフはロシア物理化学協会の年次総会でラジオを通じて公式にメッセージを送信しました。メッセージの内容は、ヘルツへの敬意を表すため「ハインリッヒ・ヘルツ」でした。

ラジオを最初に発明したのは誰かについては、国によって意見が異なります。同じ国の中でも、発言は変わり続けます。たとえば、米国は 1904 年にテスラの特許を取り消して代わりにマルコーニに特許を与えましたが、数十年後の 1943 年に米国最高裁判所はマルコーニの特許を取り消しましたが、それでもテスラがラジオの発明者であるとの判決を下しました。いずれにせよ、彼らは私たちの世界に限りない利便性を提供してくれた偉大な科学者たちです。

4. モールス信号

無線通信の基本原理は非常に単純です。送信機を電源に接続すると、さまざまな長さの電磁パルスが生成されます。電磁波が受信端まで伝播した後、受信機によって検出されます。元々の無線信号はすべてモールス信号の形で送信されていました。これは、モールス信号が英語の文字と数字を点と線の 2 つの状態にエンコードするためです。エンコードはシンプルで送信も簡単です。戦争映画では、無線通信士が「ピー、ピー」とボタンを押している場面がよく見られますが、これはモールス信号を使用して電報を送信しているのです。

よく知られている遭難信号 SOS は、モールス信号で非常に単純に 3 つの点、3 本の線、そして再び 3 つの点で表される以外、それ自体に意味はありません。そのため、国際無線電信条約機構はこれを国際的に認められた遭難信号として指定しました。

電信技師はまず情報をモールス信号に変換し、次にヘルツの実験で使用されたものと同様の電信装置を通じて、一定の規則に従って長い信号と短い信号を送信しました。受信機は同じデバイスを使用して信号を受信し、信号コードを手動でテキスト情報に変換します。明らかに、この情報伝達方法はあまり効率的ではありませんが、100年前にはすでに最も先進的な通信方法でした。 20 世紀には、電報を送るには電信局に列に並ばなければならず、料金は文字数によって決まっていたため、内容はできるだけ簡単に書く必要がありました。

20 世紀の終わりまで、我が国の一部の地域では通信手段として電信がまだ使用されていました。 21世紀に入り、電話やインターネットなどの通信手段の普及に伴い、電信は徐々に民間通信の分野から撤退していきました。

今日では、モールス信号と無線電信は一部の愛好家の玩具となっており、モールス信号を使って通信することをとてもファッショナブルだと感じる人もいます。

終わり

出典：李永楽氏