无线电波所到之处，但凡是遇到导体，都要把它的能量分出一小部分来，在导体内产生电压和电流。正是由于这个原因，现今世界上的每一个人，不管是总统还是平民，都是一个个的人肉发电机。但是你也不用害怕，除非你身处于能量非常强大的发射机旁边，一般情况下，你身体的感应电流非常微弱，真的是非常非常微弱，就更不要提产生火花了。即使是在今天，类似于这样的检测器也有存在的价值。要是你在电视台的发射机房里随便找一根电线，把它的两端接上灯泡，就能把它点亮。

　　高压打火和闪电都可以产生很强的电磁波，但是这也太吓人了。难不成要得到电磁波，就非得冒着火花、噼噼啪啪，还得让我们战战兢兢地？要是这样的话，哪个还敢把手机贴在耳朵上打电话？
　　探究电磁波的成因是个有趣的话题，尽管这是事后诸葛亮。但是，即使是事后诸葛亮，我们也不那么称职。说实话，要生成电磁波，用产生电火花的方法是最原始、最简单的，但恰恰也是最难解释的，在很长一段时间里，大家众说纷纭，解释得一沓糊涂。
　　在闪电和高压发生器那里，由于高压的存在，有一部分空气被击穿②而放电。放电的瞬间，在电流的作用下，那些空气分子急遽升温而发光，这就是那个明亮的火花。同时，在高温的作用下，分子高速运动互相碰撞引起空气扰动，这产生的动静我们的耳朵认识，而且一下子就听出来那是“啪”的一声。刚开始的时候，参与电流传导的只是一部分空气分子，电流较小；很快地，温度越来越高，有更多的空气分子参与进来，电流也达到最大。然后，电流又逐渐变小，最后火花消失，响声不再，电流也变为零，一切恢复如初，整个过程只是一瞬间。在这一瞬间里，电流的变化并非平滑地——就象交流电那样——从零到最大，又从最大到零，而是抖动着、颤栗着。

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　　注② 在高压的作用下，空气分子被迫变成导体。这时候说明空气已经被击穿了。
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　　这意味着——就象百多年前人们已经知道的那样——当电流变化得非常厉害的时候，就会产生电磁波。
　　说到电流的变化，这倒让我们想起了交流电。我们在前面已经见过交流电的图形，知道它象是一条弯弯曲曲的蛇，显示出其电压随时间变化的特征。不过，在一个固定的电路中，当电压改变的时候，电流也会跟着改变，就象是在管道中流动的水，当水压高的时候，水流很急，水压低的时候，水流也会变得缓和。所以通常情况下，交流电电流的图形和电压的图形应该是一样的。

　　这就是说，我们有充分的理由相信交流电是可以产生电磁波的。没错儿，这是真的。这应该是一个好消息，但也有可能引起那些注重生活质量的人的担忧。因为他们知道，我们的日常生活离不开交流电，我们家里用的就是交流电，办公室也一样。每天晚上，我们在交流电的陪伴下入眠，早上又匆匆赶到办公室里继续与之亲密相处。在这个信息化的时代，他们已经接受了权威人士的观点，即电磁辐射对人体是有害的。现在，他们又得知交流电能产生电磁波，这会不会让他们晚上失眠呢？

　　这种担心（如果有的话）是不必要的。要产生电磁波，我们平时所使用的交流电当然是最为理想的选择，但是，哎呀，它变化的速度太慢了，以致于只能在输电线路的周围产生变化的磁场，根本无法辐射到哪怕是稍远一点的地方。
　　问题是，多快才算快呢？的确，这需要有一个衡量的尺度。蚂蚁缘槐夸大国，这厮从树根爬到树梢，爬一个小时是爬，爬一天也是爬，这是个快与慢的问题。当我们把导体放在磁场中旋转的时候，它一秒钟内能转多少圈，这同样是一个非常重要的指标。而且，因为交流电的电压和电流是从零逐渐升到最高，又逐渐降到零，周而复始，所以，导体在磁场中旋转的快慢直接影响到电压和电流的变化速度。要是太慢，你家里的灯泡就会慢慢亮起来，然后又慢慢暗下去，周而复始，而所有的电器也无法正常工作。要是这样的话，这个世界上象我这样的近视眼肯定又会增加许多。

　　取决于开始测量并绘制电压或电流的图像时，导体在磁场中当时所处的位置，它旋转一周的图像也不一样。下面就是三个特殊的例子，如图4.33。
　　
　　尽管导体还会一直不停地旋转，但毫无疑问，它以后的图像都是这些单个图像中，某一个的不断重复。在电学里，重复速度称为频率，它的单位是赫兹，用“Hz”来表示，为的是纪念赫兹先生为我们发明了第一个吓人的电磁波发生器和接收器，封住了那些对电磁波持怀疑态度的人的嘴。如果在1秒钟里重复了1次，就称它的频率是1Hz，如果重复了100次，就是100Hz。

　　“频率”不是一个新名词，也不是专门为交流电而创造的名词。事实上，频率这个词用得很广泛，如果你在外地上学，偏偏又是个恋家的人，经常往家跑，大家会说你“回家的频率很高”。上回我在网上看到有人发了一个帖子①，主题是“大家来说说《红楼梦》里出现频率最高的词有哪些”。在这里，“频率”指的是文字内容出现次数的多少。大家的回复还挺多，什么“好妹妹、小蹄子、这会儿子、使不得”，等等。这还没什么，问题是其它使用频率很高的词还有“宝二爷、看我不撕烂你的嘴、仔细你的皮、打折你的腿”，等等等等。我长这么大，头一回发现这《红楼梦》也忒吓人了。

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　　注① 在网络上，所有的人都可以发表观点、参与讨论。他们所留下的文字和图片等其它内容称为帖子。比如发帖子、回复帖子等等。
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　　在我国，政府对电力供应的各项指标有统一的规定，其中要求交流电的频率必须是50Hz。这意味着，我们平时所用的电，它在1秒钟之内要经历50次的正负极翻转和电压起伏。也许在下次你要用电的时候，你会对它有新的感受。
　　50Hz是一个低得可怜的频率，就连我们平时说话的声波的频率都比它高得多。这样低的频率，事实证明，它只能在导线的周围产生变化的磁场，根本辐射不出去。要远距离辐射电磁波，除了加大能量之外，还需要提高频率。现在，我们用收音机收听到的无线电广播，它的频率在500,000Hz以上，接收和发送手机信号的频率则在800,000,000Hz以上。看得出来这样表示很不方便，所以通常还使用下面的换算单位：

　　1 KHz（千赫）=1000 Hz
　　1 MHz（兆赫）=1000 KHz
　　1 GHz（吉赫）=1000 MHz
　　记住，下次你再用蓝牙耳机打电话、听MP3，或者用蓝牙技术在手机之间传送铃声的时候，不要忘了蓝牙使用的频率是2.4GHz。
　　尽管赫兹本人对电磁波的应用前景并不看好，但这并没有影响到世界上第一个无线电报的诞生，以及今天全世界都笼罩在无线电波下的事实。在以后，我们将继续讲述人类通信史的后续发展。不过不要忘了，就在赫兹等人忙着让电磁波现形的时候，那些整天为研制自动计算机器而殚精绝虑的人们也从亨利、莫尔斯、爱迪生、赫兹这些人那里看到了他们需要的东西。现在，是计算机走到前台的时候了。

　　第五章勇士之困
　　加紧干吧，还有什么能比证明你是个天才更重要？
　　在经历了漫长的电子通信之旅后，我们还是要回到这个运算部件，不，确切地说是加法机的制造工作中。现在我们已经拥有了二进制的知识，也学会了用开关将电流表示成二进制比特，为了欣赏到这些比特，我们还使用了灯泡。看起来开端不错，现在的核心工作就是搞清楚这个加法机的内部构造。这不是一件容易的事儿，我们需要好好规划一下，毕竟不能指望吹口仙气就能完成这项杰作。

　　我们人类在做加法方面的本领很强、造诣很高。不过，也许是太聪明了，所以有时候反而会把自己人都给弄糊涂。下面就是一个例子，说是——
　　笼子里有一只山羊。动物管理员又放进去一只狮子，请问现在笼子里一共有几只动物？
　　关于这个问题，每个人的回答可能都不一样，出这个题的人给出的答案是1只。因为狮子把山羊给吃了，所以只剩下1只。你可能觉得心有不甘，但又无法与之争辩。说实话，这个答案合情合理，而题目本身也的确很有趣。
　　与这样的脑筋急转弯不同，我们今天要制造的加法机只用于纯粹的、严格意义上的数学计算。就象1+1=2，在数学领域里，这个等式是永远成立的，永远。幸亏在这方面一提起来大家都明白它只是个玩笑，要不然的话，非得把古今中外的数学大家们都气出个好歹来。
　　4.1 十进制加法