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读趣网 > 历史军事 > 饥荒年代:我要养村里30个女人 > 第673章 大小姐证明电磁波的存在
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第673章 大小姐证明电磁波的存在

(合并大章节)

北大学堂大讲堂。

能容纳三百人的讲堂又一次坐满了。

与前几次不同,这次来听课的不只是学生,还有格物科、算学科的全体教习,墨工坊的十几位大匠,甚至潜龙衙门里对格物感兴趣的几个年轻官员。

李晨站在讲台上,看着台下黑压压的人群,心中感慨。

几年前,这里还是片荒地,他对着几十个流民讲怎么堆肥、怎么选种。

现在,他能对着三百多个读书人,讲电磁波、无线电这些近乎玄学的概念。

“同学们,先生们,”李晨开口,声音透过铁皮扩音筒传遍讲堂,“今天我要讲的,是一个可能十年、二十年都实现不了的东西。但我觉得,必须讲。”

台下鸦雀无声。

“这个东西,叫无线电报。”李晨转身,在黑板上写下这四个字,“不需要电线,隔空传讯,千里之外,瞬息可达。”

讲堂里响起窃窃私语。

不需要电线?隔空传讯?这怎么可能?

“我知道你们不信。”李

“我说要造不用帆的船,也没人信,我说要铺电报线,隔几百里传信,也没人信。但现在,蒸汽船下水了,电报线通了。所以今天我说无线电报,你们可以先不信,但请先听。”

李晨拿起一根磁铁,又拿起一个铜线圈:“格物科的同学们应该都做过这个实验——磁铁在线圈里移动,线圈里会产生电流。这叫电磁感应。”

台下有学生点头。

“那么,”李晨放下磁铁,“如果让电流在线圈里快速振荡,会发生什么?”

没人回答。学生们面面相觑。

“会产生一种波。”李晨在黑板上画波浪线,“电和磁的波。电生磁,磁生电,相互激发,在空中传播。就像石头扔进水里,水波一圈圈散开。只是这种波,咱们看不见,摸不着。”

讲堂里安静得能听到呼吸声。

“这种波,我给它起名叫电磁波。”

“电磁波传播不需要介质,真空中也能传。速度极快,一眨眼就能绕地球七圈半。”

“一眨眼绕地球七圈半?”一个年轻教习忍不住惊呼,“王爷,这……这也太快了吧?”

“是快,但我有依据。”

“闪电打雷,各位都见过。先看见闪电,后听见雷声,为什么?因为光跑得快,声音跑得慢。光是什么?光也是一种电磁波。”

这话像炸雷一样在讲堂里响起。

光也是电磁波?那太阳光、烛光、火光……都是?

“所以,电磁波无处不在。只是咱们不知道如何产生它,如何控制它,如何接收它。无线电报的原理就是:在这边产生特定频率的电磁波,发射出去;那边用天线接收,转换成电流,驱动电报机。”

讲堂里沉默了很久。

一个学生举手:“王爷,这……太玄了。看不见摸不着的东西,怎么证明存在?”

“问得好。”李晨眼睛亮了,“这就是今天我要说的第二件事——悬赏。”

李晨从怀中取出一张早已写好的告示,展开,贴在黑板上。告示用大字写着:

“悬赏:黄金一百两。寻找能证明电磁波存在之法。方法须可重复,结果须可验证。北大学堂所有学子、教习、工匠皆可参与。截止日期:本年腊月三十。”

讲堂瞬间沸腾!

一百两黄金!够普通人家用二十年!

“王爷!”一个格物科学生站起来,“这……这怎么证明啊?电磁波看不见……”

“所以我悬赏,给你们出题,也给你们时间。可以组队,可以合作。需要什么器材,报给墨工坊,优先提供。需要什么理论指导,格物科教习全力配合。”

“但是,”李晨话锋一转,“电磁波频率极高,现在的仪器测不了。电流振荡太快,现在的电池做不到。天线要多长?不知道。接收电路怎么设计?不知道。这些都是你们要解决的难题。”

讲堂里的热情被浇灭了一半。

这么多不知道,怎么搞?

“正因为不知道,才要探索,以前谁知道蒸汽机能推船?谁知道电流能传信?都是不知道,都是摸索出来的。今天我把种子种下,能不能发芽,看你们的了。”

下课了,学生们围在悬赏告示前,议论纷纷。

“一百两黄金啊!可这电磁波……怎么证明?”

“王爷说光也是电磁波,要不……从光入手?”

“光怎么入手?咱们又不会造光。”

杨素素站在讲堂后排,看着丈夫在台上侃侃而谈,眼中满是自豪。这些天她心情好些了,虽然孩子的事还没着落,但王爷对她温柔体贴,她也渐渐放下焦虑。

“素素,”李晨走过来,“讲得怎么样?”

“王爷讲得很好,就是……太深了。妾身都听不太懂。”

“听不懂正常,走,回家。今天破虏该学新字了,我去看看。”

夫妻俩走出讲堂,却看见一个小小的身影蹲在墙角,用树枝在地上画着什么。

是李清晨。

小姑娘扎着两个羊角辫,穿着北大学堂特制的小号学生服,蹲在地上画得认真。地上是一堆复杂的符号——有数字,有图形,还有奇怪的等式。

“清晨,”李晨走过去,“画什么呢?”

李清晨抬头,眼睛亮晶晶的:“爹爹!清晨在算那个波!”

“波?”

“就是爹爹刚才讲的电磁波!”李清晨指着地上的算式,“爹爹说电磁波是电和磁互相激发产生的。那电和磁的关系,可以用方程表示吧?”

李晨愣住了。这丫头……在试图用数学描述电磁现象?

“清晨,”李晨蹲下身,“你怎么想到用方程的?”

“因为所有东西都可以用方程表示呀!清晨算过水流,算过物体运动,算过热量传递……都能用方程。电和磁,应该也可以。”

杨素素也蹲下来,看着地上那些复杂的符号。她是数学教习,能看懂一部分——那是偏微分方程,北大学堂高年级学生才学的。

“清晨,”杨素素轻声问,“这些方程……谁教你的?”

“没人教呀。”李清晨歪头,“清晨自己想的。杨姨娘不是讲过吗?自然界有规律,规律可以用数学描述。清晨就想,电和磁的规律是什么?”

李晨心中震撼。

这就是天赋吗?七岁的孩子,自发地用数学工具探索物理规律?

“清晨,”李晨认真地问,“你想证明电磁波存在?”

“想!”李清晨点头,“但不是为了一百两黄金。清晨是觉得……那个波一定存在。就像风吹过,树叶会动。电磁波吹过,应该也会让什么东西动。”

“让什么东西动……”李晨喃喃重复。

对啊!电磁波是能量,能量传递,应该会引起可观测的效应!不一定非要直接测波,可以测效应!

“清晨,”李晨眼睛亮了,“你有什么想法?”

李清晨指着地上的一个方程:“爹爹看,这是清晨推出来的。如果电和磁真的互相激发,那变化的电场会产生环形磁场,变化的磁场会产生环形电场。这样一环套一环,波就传出去了。”

方程写得歪歪扭扭,但逻辑清晰。

李晨仔细看,那竟然是麦克斯韦方程组的雏形——虽然不完整,但核心思想有了!

“那怎么证明呢?”李晨追问。

李清晨想了想:“清晨觉得……可以用共振。”

“共振?”

“对!”李清晨兴奋地站起来,“爹爹说电磁波有频率。如果咱们做一个能振荡的电路,频率是固定的。再做一个同样的电路,放在远处。如果第一个电路发射电磁波,第二个电路接收到,就会共振——就像两个音叉,一个振动,另一个也会跟着振。”

李晨目瞪口呆。

这丫头……提出了调谐接收的概念!

“清晨,”李晨声音发颤,“你能做出来吗?”

“需要器材,需要能快速振荡的电路,需要能检测微弱电流的仪器,还需要……很大的空地,因为波可能传不远。”

李晨站起身,看向杨素素。

杨素素眼中也满是震惊。

“素素,”李晨道,“从今天起,清晨可以不上常规课。她想做什么实验,你全力配合。墨工坊那边,我打招呼,她要什么给什么。”

“王爷,”杨素素担心,“清晨还小……”

“不小了。”李晨看着女儿,“天才不分年龄。清晨,爹爹给你三个月时间。如果你能证明电磁波存在,一百两黄金归你。另外……爹爹答应你一个条件,任何条件。”

李清晨眼睛瞪得圆圆的:“任何条件?”

“任何条件,只要爹爹能做到。”

“那……”李清晨想了想,“清晨想坐蒸汽船,去南洋,去看大鲸鱼!”

“好!如果你证明成功,爹爹亲自带你下南洋!”

从那天起,北大学堂多了一个特殊的实验室。

实验室里堆满了线圈、电容、电池、各种仪表。李清晨每天泡在实验室里,画图、计算、做实验。

杨素素成了女儿的助手兼保镖,寸步不离。

墨工坊派来两个年轻工匠,专门按李清晨的要求制作零件。

其他学生也受到鼓舞,组了七八个团队,尝试各种方法。

有的想用光验证,有的想用热验证,有的想设计复杂的天线……但都卡在了第一步——怎么产生高频振荡电流?

只有李清晨,从数学出发,设计了一套巧妙的方案:她用多个电容和线圈组成振荡电路,用手摇发电机供电,通过齿轮调节转速,控制振荡频率。接收端用同样的电路,但加了微电流检测器——这是墨工坊的最新成果,能测到极微弱的电流。

八月,第一次实验。

实验室外的空地上,两个木架相距十丈。一个木架上摆着发射电路,一个摆着接收电路。李清晨亲自调节齿轮,手摇发电机开始转动。

“频率……大概一千赫兹。”李清晨盯着转速表,“爹爹说电磁波速度极快,这个频率的波长应该是三百里。但咱们距离太近,可能检测不到……”

杨素素握着她的手:“清晨,试试看。”

李清晨深吸一口气,合上开关。发射电路开始振荡,但肉眼什么都看不到。

接收电路那边,微电流检测器的指针……一动不动。

失败了。

李清晨咬咬嘴唇:“频率太低。需要更高。”

“更高要多高?”杨素素问。

“至少十万赫兹。”李清晨计算,“但手摇发电机最快也就几千转……不够。”

实验陷入僵局。李清晨把自己关在实验室三天,不吃不喝地算。杨素素急得不行,去找李晨。

“王爷,清晨这样不行……会累坏的。”

李晨却笑了:“素素,天才就是这样。给她时间,给她空间。咱们要做的,是相信她。”

第三天夜里,李清晨冲出实验室,跑到墨工坊,敲开值班工匠的门。

“叔叔!我要石英!要水晶!要压电材料!”

工匠睡眼惺忪:“小小姐,什么……压电?”

“就是受压会产生电的石头!”李清晨比划,“爹爹说过,有些晶体受压会产生电荷!用这种材料,也许能产生高频振荡!”

工匠挠头:“压电材料……工坊好像有石英片,是磨镜片剩下的。”

“拿来!全拿来!”

那一夜,李清晨在实验室里折腾到天亮。她用石英片、电池、线圈,搭了一个奇怪的结构——石英片在电场中会振动,振动频率极高,达到百万赫兹级别!

第二次实验。

还是那片空地,但发射端换成了石英振荡器。李清晨紧张地调节电压,石英片开始振动,发出人耳听不到的超声波。

接收端,这次加了一个小灯泡——如果接收到足够强的信号,灯泡会微微发亮。

合上开关。

接收端的小灯泡……闪了一下!虽然微弱,但确实闪了!

“成了!”李清晨跳起来,“杨姨娘!看到了吗?灯泡闪了!”

杨素素也激动得眼泪直流:“看到了!看到了!”

但灯泡只闪了一下就灭了。而且,距离只有十丈,太近。

“还不够……”李清晨冷静下来,“要改进。要放大信号,要增加距离。”

接下来的一个月,李清晨不断完善方案。设计了多级放大电路,改进了天线——用铜线绕成螺旋状,增加接收面积。距离从十丈增加到三十丈、五十丈、一百丈……

北大学堂全体师生聚集在操场上。

李清晨的发射端和接收端相距一百五十丈,中间隔着好几栋房子。

李晨、杨素素、楚玉、柳轻颜……王府的妻室们都来了。墨问归带着工坊大匠,格物科教习带着学生,所有人都盯着那两端的设备。

李清晨深吸一口气,合上开关。

发射端的石英片振动,产生高频电磁波。

一百五十丈外,接收端的小灯泡……稳定地亮了起来!虽然不亮,但在白天也清晰可见!

操场上爆发出震天的欢呼!

“成功了!真的成功了!”

“电磁波!真的存在!”

李晨冲过去,一把抱起女儿:“清晨!你做到了!”

李清晨小脸通红,眼睛亮得像星星:“爹爹!电磁波真的存在!清晨证明了!”

杨素素泪流满面,抱住丈夫和女儿。

墨问归老泪纵横:“王爷……七岁……七岁的孩子……”

李晨放下女儿,走到接收端,看着那盏发光的小灯泡,心中涌起滔天巨浪。

电磁波,真的被证明了。

虽然还很粗糙,虽然距离还很短,虽然离实用差得远。

但种子,发芽了。

李清晨跑过来,拉着李晨的手:“爹爹,一百两黄金,清晨不要。清晨要坐蒸汽船,去看大鲸鱼!”

李晨蹲下身,郑重地说:“好。爹爹答应你。明年开春,爹爹亲自带你去南洋,看最大的鲸鱼。”

李清晨又补充:“还要带杨姨娘去!杨姨娘说她也想看大海!”

杨素素愣住了,随即眼泪又涌出来。

李晨点头:“好,都去。”

操场上,欢呼声久久不散。

而李晨知道,今天这一幕,将载入史册。

七岁的李清晨,用数学和实验,证明了电磁波的存在。

无线电报的大门,被推开了一条缝。

虽然离真正走进去,还有很远的路。

但至少,方向对了。

路,就有了。

李晨望向天空,笑了。

这一世,他种下的种子,开始开出意想不到的花。

而未来,会有更多的花,更多的果。

等着他去摘。