對高中生來說，能看懂收音機的線路圖，也能分辨出各個部分的功能：高放，外差變頻，中放，檢波，功放，電源整流等等，還能粗略說出為什麽有這些功能。根據這些淺近的理解，就可以換零件，改裝，重組，試圖達到自己的目的。這是高中生的玩兒法。它同初中生的玩兒法——按圖裝配聽個響兒——已大不相同。
對於我和一些小組成員，最不明白的是天線。天線的功能當然是接受電磁波信號（收音機），或產生電磁波信號（發射機）。但是，天線為什麽能接受和發射? 通俗無線電書籍上就語焉不詳了。語焉不詳還不要緊，就怕誤導。
有的書籍，在天線之上畫上幾條曲線。其形狀就像小人書裏武俠們身後的螺旋狀曲線，表示武俠們翻幾個筋鬥, 駕著雲就來了，或走了。用武俠的來去比喻電磁波的來去，當然是100% 誤導。
有的書較認真，多說了幾句：天線杆上有電荷，也有電流，可以產生電場和磁場，電磁波就是由電場和磁場構成的。這有道理。
好，那我們也來認真一下。杆狀天線上的電流是沿杆方向的，所以磁力線應是圍繞天線杆的圓環，即磁力線垂直於天線杆，這在許多書上都有。又，天線上如有電荷，應是沿天線杆方向分布的，它們的電力線應是是垂直於天線杆，沿徑向方向的，這在許多書上也有。這樣，天線杆外的電場與磁場相互垂直。很好，電磁波的電場和磁場就是處處相互垂直的。書上又說，電磁波的傳播方向垂直於電場及磁場。這樣，天線外電磁波的傳播方向應是平行於天線杆的。亦即，沿杆向上，或沿杆向下。
這個推論隻基於四個垂直關係：磁場與天線杆垂直；電場與天線杆垂直；電場與磁場相互垂直；電磁波傳播方向與電場磁場二者垂直。這在很多普及讀物上都有，不需要任何中學以上的知識。
如果電磁波真是沿天線杆方向發射，杆狀天線就應指向接受者所在的方向。
這個結論顯然不對。四中西邊的官園裏，就有高大的杆狀天線，指向天空。難道它的目的是發射給天上的接受者？當時（1949年），還沒有人上太空，連飛機都很少。
我業餘無線電小組的成員決定去清華大學電機係去請教。當時，清華大學電機係的聲望，在北京的中學生裏，絕對是排名第一的，超過物理係。許多同學的大學目標是清華電機係。
無線電小組中，五六個有自行車的成員，找了一個好天，結伴直奔清華園。當時的北京城外（即如今二環以外）極少公共汽車，也沒有像樣的柏油路麵。北京城裏的學生上街遊行，“反饑餓，反內戰”，少有清華和燕京的學生參加，就因為進城交通不便。
電機係並不重視我們訪問。也難怪，幾個中學生嘛，懂什麽？接待我們的是一位年輕教師，也許隻是個研究生。接待者的專長大概是電路。他總是用電路來解釋電磁波，一直不提電場磁場。好像電磁波與電場磁場無關。他說，天線是個開放電路，所以能把電磁波發射出去。這種解釋，甚至說不清“垂直-垂直-垂直-垂直”是否有錯，錯在那裏。有點糊弄人，似是而非。不算100% 誤導，就算99.9% 吧。
乘興而來，敗興而歸。
到了高一第二學期，無線電的玩兒興頓然消失，我最終退出了無線電小組。
高二開始有物理課，講課教師是四中的鎮校之寶——張子諤老師。張老師的課，生動，有趣。說到雷電的時候，張老師特別提醒大家，不要學屈原。正在公演的郭沫若的話劇“屈原”裏，有名的“雷電頌”一場，是屈原在雷電交加時指天發誓：“電啊！你這宇宙中最犀利的劍呀！……你劈吧，劈吧，劈吧！把這比鐵還堅固的黑暗，劈開，劈開，劈開！”。很多同學喜歡用歇斯底裏腔調朗誦。教室裏一片“劈呀” “劈呀”。
幸好，屈原最終沒有被劈到。張老師說那是因為屈原命大。命不夠大的人，千萬別在打雷時指天發誓，少跟雷電逗著玩兒。
雷擊問題，很像天線問題。天線收到電磁波信號，就如同電磁波信號“劈”到了 天線。雷電交加時，收音機嘎嘎亂響，那就是閃電發射的電磁波在“劈” 天線。
那末，發射機呢？似乎應當反過來，是天線主動在“劈”。“劈”誰？誰被“劈”？如果屈原拿著一台無線電發射機指天發誓，在雷雨交加時，發射機天線是不是會多“劈”出點電磁波？我沒敢去問。張老師是長輩，威望太高，有點令人望而生畏。
高二代數課老師是王景鶴，年輕，隨和，風趣，不修邊幅，安徽人，口音不重，和學生混得很熟。得知王老師是西南聯大物理係畢業的，我就到他的單身宿舍問他天線如何發射，也談到高一時的清華之行。王老師聽後哈哈大笑：“你們是跑錯了衙門，這種問題，你們應當去找物理係。”他還說，清華物理係的教授，很多是從西南聯大回來的，他認識。
王景鶴老師告訴我：“你說的‘垂直-垂直-垂直-垂直’關係都對，天線周圍是有你說的那種電磁場，不過，那種電磁場不是電磁波。電磁波裏的電場是由振蕩的磁場產生的，而磁場又是由振蕩的電場產生的。‘垂直-垂直-垂直-垂直’電磁場是所謂的靜場，或近場。不存在沿著天線杆向上或向下發射的電磁波。”這一段話，簡單否定了“官園天線”的目標是太空人。
王老師又說：“杆狀天線周圍的電場不僅有你說的垂直於天線杆的電場，而且有平行於天線杆的電場。”第一次聽到！
“如果電荷有加速度，電信號的傳播速度有限（不是無限），就會產生平行於天線杆的電場。” ——為——什——麽？
王老師拿出一張紙，畫上一條直線：“如果這是一條繩子，你握住一端，另一端拴在樹幹上，拉緊，繩子是直的，同你豎直的身體垂直。繩子相當於靜場。
“如果你的手突然上提，或上下晃一晃，繩子上會有一段打彎。”王老師畫了一個彎。
“打彎的的一段繩子，並不同你的身體垂直，它有平行於你身體的分量。打彎的一段不是靜止的，它會從你的手的一端，一直跑到樹幹。繩子拉得愈緊，‘打彎’跑得愈快。”這不難懂，找一條長繩，再找一棵樹，就容易驗證。
“如果繩子很長，打彎的一段一直在向外傳播，同你徹底脫離關係。這就是‘發射’
“再，如果繩子被拉得無限緊，繩子永遠是直的，不會打彎，因為這種繩子上的信號傳播速度是無限大。實際上，繩子不可能被拉得無限緊。拉得太緊，繩子早就斷了。但是，物理就是要思考極端情況，才容易弄明白。”
“物理就是要思考極端情況，才容易弄明白。”有道理。
繩子相當於電力線，“手突然上提”或“上下晃一晃”（振蕩一下）相當於天線中電荷的加速運動。如果電信號沿電力線傳播速度有限（繩子不是被無限拉緊），就一定有一段電力線“打彎”，不再同你的身體垂直，而有平行分量，它向外傳播。這就是“有加速度的電荷會發射電磁波”的原因。
“所以，發射電磁波是由於天線中（或閃電中）的加速運動電荷‘劈’到了天線周圍的靜場或近場，產生了電磁波的電場和磁場。”
後來知道，以繩子“打彎”（或稱kink）說明電磁波的產生和傳播，是湯姆孫（J.J.Thomson，英）首創的。他注意到電力線的一些性質類似於被拉緊（不是無限緊）的繩子。加速運動電荷會使電荷本身的靜場（近場）的電力線打彎，產生了電磁波 [1]。電荷周圍的靜電場，永遠跟著電荷走。所以，隻要電荷有加速運動，就會“劈”到電場，發射電磁波。
插幾段有關電磁波的曆史。
1865年，麥克斯韋（J. Maxwell，蘇格蘭）建立了電磁學的基本方程後，預言有電磁波存在。
直到二十年後，1886年，才有赫茲（H. Hertz，德）證實電磁波的存在。赫茲證明，人造的放電（實驗室裏的的閃電），能發射電磁波。據傳，當時有人問赫茲，你這個發明有什麽用？他說，沒什麽用，除了在表演時，會令在場仕女們驚奇和尖叫。
又過了十年，馬可尼（G. Marconi，意）開始建造天線，愈造愈大，逐步證實，電磁波信號可以傳遞數十，數百，上千公裏。他創建了第一個商用無線電報公司。這是電磁波實用之始，其勢頭至今未減。
天線一詞（Antenna，意為昆蟲的觸角）可能就是馬可尼等首用的。
盡管如此，直到那時，為什麽放電（或閃電，或天線）能發射電磁波？還沒有一個完整的理論。馬可尼設計天線，還是用經驗公式，如馬可尼律：電磁波的有效傳播距離正比於杆狀天線高度的平方。
1898 – 1900年，A. Lienard（法）和E. Wiechart （德）前後獨立地得到了完整的運動電荷的電磁場解。 Lienard – Wiechart （L-W） 公式嚴格分清了與加速度無關的近場（“垂直”場），和加速度產生的輻射場（電磁波）。
L-W 公式為電荷電流發射電磁波奠定了理論基礎。馬可尼律等不過是它的推論。 L – W 公式的計算過程很繁複，不易普及（不過，早在60年代，費曼在他稱之為“普及水平”的物理中，已開始用L – W公式解釋電磁波了 [2]）。
1903年，湯姆孫在耶魯大學作演講時，用電力線的打彎說明加速電荷如何發射電磁波。“打彎”圖像不但能正確地區分近場和輻射場，也能證明近場不參與能量傳輸，而輻射場攜帶能量。J.J. Thomson的“打彎”圖像甚至還可以部分地得到L – W公式 [3]。所以，“打彎”解釋雖然簡潔易懂，但不失嚴謹有效 [3]。這遠遠不是“開放LC電路產生電磁波”的說法所能比的。
以下一項，也容易查實：1949年，在清華園裏誤導我們的“開放電路”說，迄今仍流傳於一些中文的百科網站，甚至高中教材上。
後來，王景鶴老師還借給我一些通俗的量子論讀物，其中介紹原子是如何產生輻射的，即如何發光，發X-射線等等，原子沒有天線，也沒有LC 回路，但與天線發射電磁波有相通的道理，都是由於電荷的加速運動。
上大學後，我還回四中看望過王景鶴老師。他同我在北大的第一位物理老師——黃昆教授——在西南聯大是同學，他們講起物理來，有一種類似的“味道”。
西南聯大之後，黃先生遠赴英倫留學，1950年回國。王老師則過海去台北教中學，1949年回大陸。
肅反運動後，再去四中，就沒有見到王老師了。因台灣一段曆史，王老師被當局懷疑為暗藏的反革命分子，離開了四中。數年之後，又聽說，王老師已被調到北京師範學院教數學了。
不過，我再也沒有見到過他。也不知他是否還保持著當年的風趣，瀟灑和智睿……
從四中出來的人不少，回憶文章也很多，但很少提到王景鶴老師。我曾受惠於王景鶴老師，特別忘不掉他的一條繩子的啟蒙。故草此文以記之。
[1] J.J.Thomson, Electricity and matter, （Charles Scribner’s Sons，1904）.
[2] R. Feymann, Lectures on Physics (CIT，1963).
[3] J. Tessman，1967, American Journal of Physics，35, 523; H. Padmanabhan, ibid, 2009, 77, 151.
2012， Tucson
《科大瞬間》文學城編輯部
許讚華 803 | 陶李 8112
劉揚 815 | 黃劍輝 815
滕春暉 8111 | 陳錦雄812 | 餘明強 9115
陳風雷 786 | 沈濤 822 | Jay Sun 836
吳鈞 856 | 王
9015 | 林菁 8616
