塔吊“收音机”

编译 邵峰

塔吊变成“收音机”

塔吊挂钩在说话

地面上的一阵阵电弧传出了播音员字正腔圆的新闻播报和电台节目的伴奏音乐，这一幕发生在2012 年西安的一个建筑工地上。

据了解，工人们是在休息时发现这个奇怪现象的。当时，塔吊的挂钩末端悬在离地面约有1.5 米的空中，工人们在休息时将一根电线挂在了挂钩上，电线在风的吹动下来回摇荡，电线末端在地面上来回划动。此时，在附近休息的几名工人都听到了断断续续的广播节目声音，但又找不到声音的来源。几人找了一大圈，最后才发现声音竟然是电线划在地面时发出的。

按照工人们的指导，记者试着将挂在塔吊挂钩上的电线的末端在地面划动，强烈的电弧从导线末端和地面之间出现，伴随而来的是广播电台主持人的播报声和音乐声。而单独将导线在地面划过并不会出现电弧，也没有声音。这样看来，导线连接吊钩（乃至整个塔吊）与地面才是造成这种现象的原因，整个塔吊就像是一台巨大的收音机。

2022 年，在西班牙巴塞罗那的一个建筑工地，工人发现塔吊的挂钩在接触放在地面的钢板时会产生持续的电弧和火花，其过程中时不时传出电台节目的声音。

其实，历史上还有更神奇的例子。1942 年的一天晚上，美国喜剧演员露西驱车行驶在回家路上，突然听到音乐声传来。她弯下腰去关车载收音机，但发现收音机已经处于关闭状态。直到音乐声越来越大，她才发现那声音来自她的脑袋，更准确地说是从她嘴里发出的。她回忆说：“当时我的牙齿响个不停，鼓点从嘴里不断传出，我差点以为我见鬼了……”没过多久，嘴里的声音逐渐消停，最后再也没有出现。

有科学家猜测，露西之前补牙所用的铅可能形成了一个能够工作的收音电路。此外，1960 年，美国芝加哥一名经历过牙科手术并植入金属套的男子表示，他经常能听到嘴里传出电台的音乐。几年后，该男子取下金属套，这种现象随即消失。

脑袋里竟然传出广播节目的声音？

这些声音来自牙齿

等离子体扬声器

原理何在？

塔吊和人的嘴怎么会化身收音机？要回答这个问题，首先要知道收音机是如何将无线电信号转化成声音信号的。收音机要接收电台发出的无线电信号，至少要满足以下几个基本条件：附近有电台发出的无线电信号；有接收无线电信号的电路；有检波器能够解调无线电中的语音信号；有扬声器播放声音。

在塔吊的例子中，大地、吊车主体、吊车臂、钢缆、挂钩和挂钩上的那段铜导线组成了一个近似闭合的大截面导体框，也就是形成了接收电路。当附近的高频无线电波遇到这个导体框时，就会在框内产生感应电压和电流，使导体框不断地充放电。塔吊挂钩或挂钩上的导线在接触地面时会产生尖端放电现象，并产生电弧。电弧同时起到检波器和扬声器的作用。为什么电弧能发出声音呢？其实，这被称为等离子体扬声器，其发声原理是等离子体振荡空气发声。

牙齿填料可能起到了检波器的作用

那么，牙齿的金属填料有没有可能成为“收音机”呢？有科学家在经过实验后认为，牙齿填料收音机是杜撰的。但也有科学家质疑说，因为实验者的方法是从一名死者的嘴里拔出一颗假牙，在其上钻孔加上金属填料，但真实的口腔环境远比实验更复杂。实际上，收音机接收回路并不复杂，口腔和金属填料确实有可能构成这样的回路。在露西的案例中，车行驶到特定区域时才发生牙齿发声的怪事，这有可能是因为她行驶到了电台发射器附近区域。人体具有导电性，可以作为导体，牙齿中的金属填充物和唾液在一定的情况下能充当检波器（半导体），扬声器则可以是露西口腔中任何可以振动的物体，例如某些松散的填充物。尽管这种情况发生的概率极低，但并非完全不可能。

收音机的原理并不复杂

赫兹首次发现了电磁波的存在

无线电具有优秀的穿透性，可以穿透大部分材料

矿石收音机

无线电的发现对人类文明具有划时代的意义。1888 年，德国科学家赫兹发现并证实了电磁波的存在。1906 年，全世界首个无线电台成立，从此人类进入了无线电时代。

所有物体都会向外释放电磁波，例如，人体时刻都向外发散红外线。红外线、无线电波、微波和我们能看到的可见光一样，都属于电磁波。只不过，可见光的波长较短，在穿过大部分障碍物（比如墙壁和我们的身体）后会迅速衰减，无法继续传播；而波长较长的无线电的穿透能力远高于可见光，能以较小衰减的代价穿过人体和一定厚度的建筑物，因此非常适合用来传输广播信号。

广播电台发出的无线电信号被收音机接收后，会在收音机电路内部形成感应电流。感应电流的强弱变化可以被解调成声音信号，这就是收音机的基本原理。人类制造的最早的收音机是一种不需要电池的设备，这种收音机很快被电子管收音机替代，但因其制作简单，许多无线电爱好者依然对其充满热情，这种设备就是矿石收音机。

矿石收音机的结构很简单：一副金属天线、一块晶体矿石、一根细金属针和一个耳机。其中，蛛网状的金属天线接收无线电信号，晶体矿石（最常用的是方铅矿）起检波器的作用。电台将声音信号调制成无线电信号，而检波器将无线电信号解调成声音信号。通过调整金属针接触矿石的位置和压力，耐心多试几次，如果成功解调无线电信号，就能听到耳机里传出清晰的电台节目声音。

调制解调器名称的由来

我们上网需要使用的“猫”，其中文名称为“调制解调器”。使用收音机只需要下载信号，因此收音机只有解调功能；而上网需要同时下载并上传数据，因此既需要调制，也需要解调。

开启信息时代

通信是人类自古以来的需要，西汉时期树立在敦煌戈壁上的一个个烽燧（烽火台）里飘出的狼烟，是古人对远距离快速通信的尝试。在非洲的一些部落中，鼓声通常被用作召集的信号。在欧洲殖民者对非洲发起万恶的黑奴贸易期间，非洲某些部落之间每隔一段距离设置一个鼓站，用接力敲鼓的方式将殖民者来犯的信息在部落之间快速传递。

调频电台的频段多在100 兆赫兹左右，这个波段的电磁波的特点是虽然穿越障碍能力弱，但无障碍时传播远，即所谓“视距传播”，所以当发射天线足够高时，其覆盖范围大，一座城市只需要几个基站就能做到信号全域覆盖，早年用微波广播的电视要修建高高的电视发射塔。无线电传输技术发展至今，已经进入5G 时代，即第五代移动通信技术。5G 网络使用的是450 兆赫兹～6 吉赫兹和24.25 吉赫兹～52.6 吉赫兹这两个频段，虽然传输带宽非常大，但信号传输距离短，穿越障碍物能力不强。要想全面覆盖5G 信号，就需要足够密集的5G 基站网络的支持。

烽燧（烽火台）

中国“天眼”就是靠无线电频段的电磁波探索宇宙的

将无线电可视化后的城市

1901 年，意大利人马可尼成功地进行了第一次无线电通信，仅仅100多年后的今天，世界就实现了高速无线通信。今天的地球被无线电的“海洋”包围，我们生活在其中。除了我们熟知的广播，手机、对讲机、WiFi，公交卡、门禁卡和身份证也应用了基于无线电原理的射频识别或近场通信技术，我们乘坐地铁时每刷一次地铁卡就完成了一次无线电通信。不仅如此，就连飞机、高铁、远洋船甚至航天器都离不开无线电通信。通过无线电通信，我们甚至可以遥控火星探测器。位于贵州省黔南布依族苗族自治州的“中国天眼”是一部直径500 米的射电天文望远镜，它接收的是来自深空的无线电信号。

无线电不仅实现了天涯若比邻的梦想，也帮助人类探索宇宙。

飞机的定位和通信离不开无线电