第673章 大小姐证明电磁波的存在

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……”

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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。”