DPZ - 電的旅程

「第九章：電視」
＜技術挑戰 ( 1 )＞
電影或視頻（video）可看成是一張張快速移動的靜止畫面，而每一張畫面又可看成是一個平面的二維光訊號。光訊號在畫面的每一點上，有不同的強度和顏色，如能把畫面上每一點的光訊號傳送到另一處，再把光訊號照次序重新排列顯示出來，理論上是可以輸送畫面的。但要做到這樣，有幾個艱難的技術問題必須解決。第一是如何把二維平面的光訊號，變成一維的電流訊號傳送出去？第二點是在接收到電流訊號後，如何可即時重組二維的畫面？這一切需要在很短的時間內完成，這樣才能看到像電影一樣的動態畫面。把二維的畫面轉換成一維的電流訊號，可看成是電視攝影機的功能，而把一維的電流訊號高速重組成二維的畫面，則是電視接收顯示器（電視機）的功能。……(待續)

「第九章：電視」
＜技術挑戰 ( 2 )＞……續上
把平面二維的光訊號轉變成一維的電訊號，這個技術問題在1884年時，年輕的德國人倪卜可（Paul Nipkow）就有了答案。他發明了一個聰敏的光學組合，用一光源照射過一個快速旋轉的圓碟，碟的周圍開了很多圓洞。這個組合可以快速的用光來一行行掃描一個二維空間。到了1923年，蘇格蘭人貝爾德（John Baird）用倪卜可的技術，加上用硒做的感光器，成功的製成了第一部可以傳送移動畫面的電視機。雖然設備非常簡陋，畫面更是模糊不清，但這個示範，足以喚起大眾的興趣。1925年貝爾德在倫敦的一家百貨公司，第一次示範了他的發明，展示了他伙伴的動態影像，引來一時轟動。
貝爾德的設計有一個致命的缺陷，就是用了倪卜可旋碟技術。用機械方法做掃描，因為慣性的原因，速度是有限的，而畫面的解析度則和掃描的速度成正比，所以貝爾德電視的畫面質素很差，解析度極低，要再進步已不容易。當時在美國電子技術的主流機構，如GE及貝爾實驗室，資深研究員仍頑固的決定繼續發展倪卜可技術，結果走入了歧途，花費了龐大的人力及物力，雖略有進展，不過限於先天上的缺陷，最後還是敗給另一個嶄新的技術。……(待續)

「第九章：電視」
＜技術挑戰 ( 3 )＞……續上
大家還記得在發展真空電子技術的時候，布勞恩在1897年發展了陰極射線管（CRT）嗎？CRT主要原理是用外界的電磁場，來控制真空管內的電子束，包括聚焦及掃描。因電子束幾乎沒有質（重）量，CRT掃描的速度及效率是沒有任何機械系統可比擬的。更方便的是，當掃描的電子束碰撞CRT底部的螢光屏時會發光，而發出的光在每一點的亮度取決於電流當時的強度。這個原理可簡單的用來重組二維的畫面，有效解決了電視接收及顯像的核心問題。
至於電視攝影機需要將畫面上二維的光訊號轉換成一維的電流訊號，CRT也提供了理想的答案，只要將陰極表面感光的「光電效應」與「電子束掃描」兩個功能結合起來，就可達成。
所以CRT的各種性能是發展電視攝影與顯像系統的完美組合。從電視攝影機輸出的高速一維電流訊號，可用改良的寬頻無線廣播技術，把動態畫面高速傳送四方。
早在1911年，蘇格蘭科學家斯溫頓（A. A. Campbell-Swinton）就提出了用CRT來做電視機的構想，但他只是說說罷了，實際上什麼也沒有做。只有俄國科學家羅星（Boris Rosing）在這方面開始做起研究來。……(完)

「第九章：電視」
＜鄉下青年與白俄移民 ( 1 )＞
1921年在美國猶他州的鄉下，有個十五歲的中學生名叫法斯沃（Philo Farnsworth），對電視機的構想著了迷，努力的學習任何有關電視的知識。他自稱，有一天對著一大片長方形的麥田沉思，看著一架拖拉機來回耕耘，給了他掃描的啟示。他正確認識到CRT是發展電視機最理想的辦法，於是就開始設計整個全電子（沒有機械掃描成分）的電視系統，包括電視攝影機及顯像器。他的朋友們籌集了六千美金資助他發展電視技術。開始的時候，他把設計圖拿去專門吹玻璃的工坊照著做，不過他對製成品的品質不滿意，於是就自己去學吹玻璃，不久成了最好的吹玻璃專家。後來他向舊金山的一個銀行家籌集到了25,000美金，於是就搬到舊金山繼續發展他的夢想。
1927年，法斯沃成功完成了全電子的電視攝影機及顯像器，並申請了多項專利，當時法斯沃才二十一歲，是歷史上所有重要發明家中最年輕的。第二年，他正式向外界示範他新發明的電視機，第一個顯示的畫面是「$」記號，回敬投資者經常喋喋不休對他的研究經費支出的抱怨。法斯沃的電視技術雖然還不夠成熟，但功能已遠非用倪卜可旋碟的產品可比。大家都可以清楚看到，這個用CRT技術的電視系統有著無限的發展前途，猶他州鄉下小子的路走對了！……(待續)

「第九章：電視」
＜鄉下青年與白俄移民 ( 2 )＞續上
就在法斯沃專注發展電視技術的同時，另一個人也在做同樣的研究，他的名字叫曹利金（Vladamir Zworykin）。剛才提到，俄國科學家羅星一直以來都在研究CRT技術，曹利金就是他的學生。
曹利金是一個白俄，在1922年從俄國逃離內戰，移民到了美國，受雇於西屋電氣。在西屋電氣他雖然做著交流電及電器產品的工作，但心思一直放在用CRT發展電視這個目標上。他不斷向西屋管理階層請求公司投資發展電視技術。開始時公司默許他小規模的做一些實驗，曹利金便把他的一些想法在1923年申請了專利。兩年後他把結果示範給管理階層看，但效果不佳，概念上也有缺陷。西屋電氣分析了情形，決定不再投資電視技術，同時介紹曹利金到RCA去繼續做他的研究。當時西屋電氣擁有RCA約20%的股份，而收音機及電視機正是RCA發展的重點，所以這個決定完全合理。
RCA的沙諾夫對發展電視也興致勃勃，因為當時收音機及無線電廣播的發展已非常成功，他正在思考下一步策略。電視的可能性及潛在的影響力，完全符合他的長遠想法，再加上兩人都從俄國來，情感上很接近，於是一拍即合。沙諾夫問曹利金需要多少資金，曹利金回答要十萬美元。在當時這是一個很大的數字，也是法斯沃得到資金的四倍，但沙諾夫答應了。他不知道最後的投資遠遠不止這個數目──到1939年RCA正式宣布開始電視廣播時，一共花了五千萬美元！對一家私營企業投資發展一個新技術來說，這是天文數字，由此可看到沙諾夫的魄力。……(完)

「第九章：電視」
＜空中傳來的視頻 ( 1 )＞
曹利金和他RCA的團隊在1931年示範了全電子的電視系統，比法斯沃晚了三年。在1930年曹利金還曾去參觀過法斯沃的實驗室，得到一些啟發。曹利金的電視技術和法斯沃的技術有很多相似之處，但電視攝影機的靈敏度略勝一籌。其實法斯沃赤手空拳可以取得這樣的成果，已是非常不易。但一個大型計畫的成敗取決於很多因素，大多數成功因素法斯沃的公司並不具備。
曹利金示範了電視系統後，RCA繼續大量投資，包括將FM技術整合到電視的音響系統中去。同時又「幫助」聯邦通訊局共同制定了電視轉播的規格標準（稱作NTSC），結果當然完全傾向於RCA的設計。沙諾夫更令旗下的NBC廣播公司，做好第一次電視實地轉播的準備。在1939年紐約舉辦的世界博覽會中，RCA第一次推出了電視機，並由NBC現場轉播了羅斯福總統的開幕詞，視頻從空中傳播四方，開啟了電視廣播時代。……(待續)

「第九章：電視」
＜空中傳來的視頻 ( 2 )＞續上
在發展電視的過程中，沙諾夫早就瞭解到，法斯沃所擁有的電視技術專利在商業上是他最大的潛在威脅，所以一方面堵塞法斯沃和其他公司合作的機會，另一方面收購了歐洲各國的電視相關專利，充分做好準備，要在法庭上擊潰法斯沃。
在1933年，RCA和法斯沃在智慧財產權上的訴訟案展開了。法斯沃在技術上的成就及先發性不容置疑，RCA的律師群雖出盡各種辦法，但在最關鍵的專利權上，法斯沃還是在1935年贏得了勝利。但RCA繼續上訴，並用了拖字訣，不肯罷休，不停消耗法斯沃的精力和有限的財力。到1939年初，法斯沃的財務狀況已到了崩潰邊緣，RCA只花了一百萬美元（分十年付款）就收購了法斯沃所有36項專利。面對RCA在資源、市場及影響力上的絕對優勢，法斯沃無能為力，在心灰意冷之際，完全退出了電視這個領域。
法斯沃下半生患上精神憂鬱症，情形就像另一個沙諾夫的對手阿姆斯壯一樣。隨著法斯沃的消沉，RCA的公關部門更是大肆宣揚公司對電視技術的貢獻，聲稱電視是RCA的曹利金在1923年獨創的，令人覺得法斯沃根本不存在。成者為王，扭曲歷史，古今中外皆然。可惜後人常為所愚。……(待續)

「第九章：電視」
＜空中傳來的視頻 ( 3 )＞續上
電視轉播雖在1939年博覽會時已成功示範，但因二次大戰爆發，產品延遲到戰爭結束後、於1946年才正式推出。在大戰期間，RCA電視機團隊不斷的改良CRT在雷達訊號顯示屏上的應用。雷達專用的CRT在戰時需求量很大，為戰後電視機生產技術奠下了基礎。沙諾夫本人在戰時也參加了美國陸軍，協助大西洋兩岸的無線通訊系統發展，榮任陸軍准將。
在1946年電視機面世的第一年，RCA就售出了17萬台電視機，當時售價是每台375美元，相當昂貴；從通貨膨脹率來說，這個價錢相當於今天的3,340美元。到1948年，全美國電視機銷量已超過100萬台；到1950年更達700萬台。RCA市場佔有率超過50%，其他廠商也需向RCA繳交各項專利費用，RCA當初用於發展電視技術的五千萬元投資，在短短幾年間就全部回收了。用CRT技術的電視機稱霸市場整整六十年，直到二十一世紀初，才被高解析度平面液晶顯示器取代。
另一方面，在廣播媒體上，NBC等廣播網也由無線收音機廣播，漸漸轉型成以電視為主導，而觀看電視節目更很快成為全世界人類日常生活中重要的一部分。
沙諾夫在1970年退休，把RCA總裁的位子傳給了兒子。第二年沙諾夫就逝世了，享年八十歲。其後RCA經營不善，跨足了很多與電子無關的行業，在消費電子及電腦市場競爭中又遭慘敗，最後在1984年被GE重新低價收購。當時RCA的主要市值只是NBC傳播媒體而已，其他的價值已很低。沙諾夫是一個眼光獨到的商業奇才，它早已看到收音機及電視機等硬體只不過是價值鏈上的一部分，更可持續的價值必然來自對廣播媒體的控制，所以他在RCA時，大部分精力用在發展廣播電台及網路，名副其實的成為傳媒大亨。
時至今日，做硬體的RCA已不存在。今天電視機工業生根在亞洲，生機勃勃。不過在美國，NBC及ABC仍是意氣風發，對億萬人的日常生活發揮著巨大的影響。…… (完)

「第十章：雷達」
1930年代，美國正忙著發展無線電廣播、電視及電影工業，在歐洲則是戰雲密布，同盟及軸心各國都為戰爭做著準備。英國國防部一位官員讀了特斯拉晚年對於發展「無線電死光」（death ray）做為武器的想法，很感興趣；同時又收到情報說德國有可能在發展這種新武器，於是寫了封信給當時英國在這方面研究的權威，華生－瓦特（Robert Watson-Watt），他是蒸汽機發明人瓦特的後代。
華生－瓦特在回信中坦誠指出，用無線電發展「死光」在技術上是不切實際的，但可以發展用無線電波來遙測遠方的目標，包括飛機及軍艦。華生－瓦特在1935年提出了他對雷達系統的基本想法及詳細的設計。除了偵察目標外，還可從發射雷達電波到接收反射訊號的時差中，推算出目標的距離。雷達的英文字radar就是radio detection and ranging（無線電探向及測距）的簡寫。
雷達其實不是什麼新的概念，赫茲在他的實驗中已證明無線電波可被金屬板反射，就像光被鏡子反射一樣。在1904年，有一個德國人用無線電波的反射，探測到遠在8公里外的船，還拿了專利，不過這個發明沒有受到重視。1922年馬可尼曾發表演講，提出可用無線電波的反射來遙測遠方物體。在1930年代初，已有很多國家開始研究雷達技術，但大家沒有意識到它的重要性。

「第十章：雷達」
＜千里眼 ( 1 )＞
英國政府在1937年批准了華生－瓦特的建議，開始建造一個高度機密的雷達系統，代號Chain Home (家鏈)，專門用來遙測德國飛機的入侵。雷達的設計牽涉到很多技術，要探測遠距離的物件，發射出去的無線電波功率必須很高，因為只有一小部分訊號會反射回來，而且這訊號要走來回路程，消耗及散射的程度很大，為此，接收器的靈敏度也很重要。另一個條件是無線電波的頻率必須很高（波長很短），這樣才能用較小的天線，而同時又能對目標有高的解析度。這種高頻率的電磁波統稱「微波」（microwave），比一般無線通訊電磁波的頻率要高10倍以上。但是在1930年代，根本沒有可發出高功率的微波技術。
華生－瓦特退而求其次，就用高功率真空三極管技術，發出頻率較低的無線電波，當作雷達的波源，基本上借用了無線電通訊技術。因為所用電磁波頻率低，他把雷達的天線做得很大，高達75至105公尺。Chain Home這個系統可偵測到110公里外在歐陸上空集結的德國飛機。雖然解析度很低，無法知道德國軍機的精確數目或入侵方向，但能提早探知敵機到來的時間及大概方向，這已給英國皇家空軍提供了極大的幫助，英國空軍可以逸待勞，在選定的地點夾擊來犯的德機，以少勝多。Chain Home雷達這套千里眼在1940年的不列顛空戰中，為英國空軍的勝利立下了汗馬功勞。……(待續)

「第十章：雷達」
＜千里眼 ( 2 )＞……續上
1940年秋夏間，不列顛空戰已近尾聲，但戰事仍緊，尤其是德國的潛艇神出鬼沒，襲擊盟軍在北大西洋的運輸船隊，屢屢得手，給歐洲戰場的補給線造成了巨大的困難。對此大家有一個想法：是否可把高解析度的雷達裝到飛機上去？如果可以的話，那麼潛艇在茫茫大海中就日夜都無所遁形了。只要一露出水面，哪怕只是潛望鏡，也會被盤旋在附近上空的偵察機發現。但要發展機載雷達，技術上必須要有所突破，尤其是需要一個可產生高功率的微波能源，這樣才可縮小雷達體積，裝在飛機上。
共實前一年冬天，英國已經動員了國防科技研究機構及各大學的物理、電機教授，一起苦思良策，發展微波雷達。其中伯明罕大學教授欒道（John Randall）和他的研究生布特（Henry Boot）重新評估了當時所有已知的微波能源基本技術，包括「磁控管」及「調速管」，這些原理都源出於真空管中電子束與電磁場的交互作用。但這些器件在當時最高只能產生5到6瓦特的高頻率微波，頻率是夠高了，但功率遠遠不足。欒道及布特再細讀了馬克士威及赫茲對電磁波的著作，他們的結論是磁控管的設計大有改進空間，尤其是可加入「共振腔」（resonant cavity）效果。……(待續)

「第十章：雷達」
＜千里眼 ( 3 )＞……續上
欒道及布特的時間不多，因為每日每夜無數的盟國貨輪葬身北大西洋海底。從1939年11月開始，他們盡快做了必要的計算，完成新的設計。為了節省時間，就用實驗室中完成將近一半的普通磁控管加以改裝。幾個星期後，新設計的磁控管完成了。在1940年2月21日第一次測試時，難以想像的事發生了──新磁控管輸出的功率竟然達600瓦特，比以前的最高紀錄多了整整100倍！這種巨大的技術跳躍，在科技發展史上不多見，充分顯示了在發展一個新科技時，如能對基本物理原理有徹底的瞭解，再加上出色的設計，就有可能釋放出這個技術的巨大潛力。
幾星期後，再經過仔細微調，一個可放在掌上的磁控管竟然可發出1,000瓦以上的持續性微波功率，甚至10,000瓦高峰的脈衝式微波。機載雷達微波的功率如能達到這個程度，已可有效偵測方圓11公里海面上露出的潛望鏡。
磁控管當時還有一個基本技術問題，不容易在短期內解決，就是發出的頻率不穩定。但欒道及布特想到了一個聰敏而取巧的辦法，就是不停的測試磁控管所發出的微波頻率，然後用「反饋」方式自動即時調節接收器的頻率，來沖銷差距。欒道及布特及時做了實驗，充分證明了可行性。在1940年7月，用新的共振腔磁控管組成的微波雷達示範裝置完成了，在第一次試驗時，就可偵測到16公里外公路上的腳踏車，功能遠遠超過了低頻雷達。整個微波雷達發展計畫，由始至終只用了不到九個月，進展速度之快，只有在極端緊迫的戰爭期間才會發生。……(完)

「第十章:：雷達」
＜最珍貴的行李 ( 1 )＞
雖然機載雷達最基本的關鍵技術有了答案，但要盡快的發展產品及進入量產，仍是一個極大的難題，需要巨大的投資和大量的專才。英國當時全副精力都在應付歐洲戰事，根本沒有能力自身來發展這個新技術。分析結果，首相邱吉爾毅然決定，把磁控管的技術無條件和美國分享，然後一起盡快發展機載雷達共用。（當時美國還沒有參戰，理論上還是中立的。）
1940年8月26日，一個祕密的英國代表團，由國防科技高官鐵查德（Henry Tizard）領隊，帶著一個黑箱子來到了美國，箱內裝著一枚看起來平平無奇的短銅柱，上面鑽了很多孔。就是這件金屬元件，在某種程度上改變了戰爭的平衡。這箱子後來有人稱是歷史上「最珍貴的行李」。
美國工程師很快測試了英國的共振腔磁控管，功率之高，令人吃驚。美國欣然同意和英國一起發展新的雷達。軍方很快就在麻省理工學院旁邊，建立了新的「輻射實驗室」（Radiation Lab），徵用了全國各地最優秀的科技人才。在這些人當中有電機工程師、物理教授、數學家，有些來自全國最頂尖的學府，有些來自高科技企業的研發部，人才濟濟，齊心合力，分秒必爭，從各方面著手，高速發展嶄新的高功能雷達。多個團隊分工合作發展磁控管的生產技術，設計新的天線和超靈敏的微波接收器，同時發展了新的雷達訊號處理方法。在短短的一年多時間內，就針對各種戰場上的需求，發展出了一系列的高性能雷達，包括專門偵測潛艇的機載雷達。很多企業從軍方取得訂單，開始大量生產新雷達，源源不絕的安裝到飛機上去。……(待續)

「第十章:：雷達」
＜最珍貴的行李 ( 2 )＞續上
果然不出眾人所料，隨著機載雷達的服役，再加上裝有聲納追蹤功能的深水炸彈的發展，以及通訊密碼的破解，德國潛艇被大量消滅。到1942年初，在北大西洋已少見德國潛艇出沒，商船隊可通行無阻，把大量物資源源不絕的運往歐洲，做好了諾曼地登陸的準備。當時德國海軍還不完全明白潛艇失利的原因。
除了對付潛艇外，機載雷達可用來控制高精確度的投彈轟炸，在空戰中，也能不分日夜在長距離外先發現敵蹤，讓盟軍戰機群做出更好的戰術配合，占據空中優勢。雷達對空軍非常重要，但從海軍角度來說可能更重要。在茫茫大海中，無論有濃霧或在黑夜裡，艦上的雷達可清楚的偵測出附近海域的所有船隻。幾千年來，靠水手站在桅杆上用肉眼遙望敵艦的情景，永遠消失了。艦上的雷達覆蓋範圍愈大、測程愈遠、對目標位置及速度的偵測愈精確，基本上就立於不敗之地，所以現代軍艦上都有幾十套不同的雷達，各有作用。雷達的優劣在海戰中，可能比船隻的性能更重要。……(完)

「第十章:：雷達」
＜精確的導航定位 ( 1 )＞
另一個和雷達很有關係的重要技術，在戰時也得到迅速發展，就是無線電導航。在英國華生－瓦特發展雷達的團隊裡，還有一位無線電專家，名叫狄丕（Robert Dippy）。他提出了一個概念，就是用三個或更多的高功能無線電發射站，一起同步傳送一組電波。在任何一個可接收到這些電波的地點，收到各組訊號的時間會有極小的差異，因為電波傳播的速度是光速，而每一個發射站到接收地點的距離不一樣，所以電波到達的時間也會有快慢。如果每一個發射站的位置可以預先精確知道，電波發出的時間也能極精確的控制，那麼從數學上可從每一個訊號到達的時差，推算出接收點的位置。
這個原理講起來很簡單，但要做到精確就絕不簡單了。就在發展雷達的同時，狄丕用了很多當時頂尖的雷達和無線通訊技術，示範了無線導航的可行性。不久他的團隊發展出一個最高機密的導航系統，稱為「GEE」。在1942年底，英國空軍成功使用「GEE」作導航，第一次轟炸了德國工業城市埃森。從此在飛機上除了羅盤外，又多了一項導航機制，使得導航能更精確可靠。當時高精確度的慣性羅盤非常昂貴，只能安裝在少數飛機上，而較廉價的羅盤，準確度又不夠。有了無線電導航後，因接收器成本不高，很快就廣泛應用，到大戰後期，大多數飛機都安裝了無線電導航設備。…… (待續)

「第十章:：雷達」
＜精確的導航定位 ( 2 )＞續上
1940年的鐵查德訪問團，除了雷達外，也和美國分享了狄丕的無線導航技術，因此美國「輻射實驗室」在發展雷達的同時，也發展了長距離無線電導航系統（long range navigation），稱作LORAN，後來在太平洋戰爭中起了很大的作用。從航空母艦起飛的飛機，為了減輕重量，油箱都很小，航程很短，而太平洋無邊無際，海上又很少可辨識位置的標誌，導航稍有失誤，就無法返航。在這種情況下，無線電導航更是不可缺少。戰後經過不斷的改良，演變成LORAN-C導航系統，民用飛機也大量應用；在1980年代，更演變成了利用21顆衛星星座的「全球定位系統」（global positioning system），簡稱GPS。價廉的GPS接收器，今日已裝進了車子與手機！……(完)

「第十章:：雷達」
＜微波世界 ( 1 )＞
雷達技術因戰爭需要而誕生，在發展過程中，政府在財力、物力及人力上的投入，規模之大，在電子歷史上沒有發生過，RCA在戰前投資五千萬美元發展電視技術，比較起來就如小巫見大巫了。美國戰時對發展雷達的投入，在國防科研中僅次於發展原子彈的「曼哈頓」計畫。雷達的高速研發、量產及應用，對盟軍的勝利貢獻很大。這些新的技術及產品，在戰後也發揮了巨大的作用，戰時集組的技術團隊，在戰後電子技術高速發展時期中，更形成了人才的中堅。
雷達成功最大的原因之一，是欒道和布特重新設計的磁控管。一個小小的磁控管，不單可發出高頻率的微波，而產生的功率可達一千瓦以上。早期做實驗時就有人發現，把香菸放在磁控管的微波出口處，很容易點著火，把濕衣服放在磁控管前，也很快就烤乾。這些應用後來發展成微波爐。隨著磁控管造價不斷降低，微波爐已是日常生活廚房裡不可缺少的設備，這大概是欒道及布特當初沒有想像到的應用。現代磁控管可把電能的40%以上轉變成微波能量，而在微波爐中，幾乎所有的能量都被食物中的水份吸收，變成熱量，所以微波爐是效率最高的爐子之一。…… (待續)

「第十章:：雷達」
＜微波世界 ( 2 )＞……(續上)
戰爭期間，雷達技術發展的一個重要方向是將波源頻率不斷提升，也就是微波的波長愈來愈短，到後期更達到了1公分以下，發展的目的是為了增加對目標的解析度，同時又可縮小天線的體積。在這個過程中，工程師發現有些波長在空氣中的測距變短了。在戰爭時，大家無暇去明白這些問題，戰爭結束後，有很多剩餘物資，包括各種在研發階段的雷達，都由政府捐給了大學，作繼續研究之用。當時很多教授在戰時都曾參加過雷達發展工作，對雷達技術都非常熟悉，回到學校後，有更寬裕的時間來做基本研究。
不久大家發現，各種波長的微波在空氣中傳播，是一個非常複雜的現象。空氣中混雜著很多不同的氣體，除了氧及氮外，還包括水蒸氣、二氧化碳等，這些氣體都會有選擇性的吸收微波中特定的波長，這種波長和氣體分子結構中的共振能量相關。譬如說空氣潮濕，充滿了水氣，那麼水氣可吸收的微波波長，在空氣中傳送的距離就變短，因為能量都給吸收了。這個學問後來演變成「光譜學」，對現代化學和物理的研究有極大的助益；同時這技術又是現代「大氣科學」的基本工具。運用微波技術，科學家可測量空氣中各種現象，包括現時極受重視的空氣污染及排碳程度。…… (待續)

「第十章:：雷達」
＜微波世界 ( 3 )＞……(續上)
從雷達發射出的微波被目標反彈時，如果目標在移動，反射的微波頻率會根據「都卜勒效應」而有變化。從這個頻率的變化中，可測出目標移動的速率及方向。在和平用途上，都卜勒雷達可用來測定車子的速度，高性能的車子裝上雷達，可以自動避免撞車。氣象雷達利用都卜勒效應，測量雨滴在空氣中的分布與轉動方向。電視上天氣預報少不了用氣象雷達畫面，顯示各地降雨的強弱及分布。很多飛機的前端都安裝了小型的氣象雷達，目的是預示前方的風暴或不穩定氣流，可讓機師改變航道，盡量減少乘客所受的顛簸。
在二次大戰結束後，美蘇兩大陣營對峙，發生了歷時四十多年的冷戰。雷達系統的發展在其間沒有停歇過，主要目標之一，是要用雷達監視空中所有飛行物位置的瞬息變化，包括導彈及飛機。這個系統性的能力，很快被應用到民航管理上；現今空中每一架飛機的位置、航速、方向，都在地面控制員和他的電腦掌控之下，再經地面和飛機駕駛員以無線電聯絡，把空中交通管理得井井有條，保持了航空系統的安全。…… (待續)

「第十章:：雷達」
＜微波世界 ( 4 )＞……(續上)
此外，很多大學教授在戰後用雷達做起天文研究來。早期有人改良了雷達，增加了功率及接收靈敏度，然後把月球當作一個目標，結果準確的量度了月球和地球間的距離。隨著接收器的靈敏度愈來愈高，有人發現很多星球散發著微弱的微波訊號。於是「電波天文學」應運而生。
馬克士威告訴我們，微波和可見光其實是一樣的電磁波，只不過波長有異而已。一個熱的物體會放射出各種波長的電磁波來，包括微波。所以用微波來觀測星球，不過是用另一個肉眼看不到的「顏色」來觀察而已，而微波更適宜於觀測宇宙中低溫的物體和各種氣體的分布，大幅開拓了人類對宇宙的視野。在技術發展過程中，由於很多星球的訊號極度微弱，科學家把接收器的靈敏度提高到了一個前所未聞的境界。其中最大的創新是湯斯（Charles Townes）教授在1957年首次使用的「邁射」接收器，這個技術充分利用了量子力學裡的新理論，是雷射的先驅。幾年後，援用同樣的原理，第一個雷射就面世了。
雷達是應戰爭的需要而大力發展出來的。在電子發展的歷史上，沒有哪一個項目有雷達的規模之大及發展速度之快。雷達改變了現代戰爭的面貌，而戰後雷達的推廣及應用，影響力更是超過任何人的預期。…… (完)