加感线圈发明人 充满“反转”的求学历程

科学史话

武夷山

　　加感线圈是指在架空明线或是电缆上每隔一定距离串接一个额外的电感线圈，使线路的电感量增加，从而使线路衰耗降低、通信距离得以延长的装置，其发明人是出生于塞尔维亚的美国科学家Mihajlo Idvorski Pupin（米哈约·艾德沃斯基·普平，后名迈克尔·普平）。

　　普平1858年10月9日生于塞尔维亚的艾德沃，父母都不识字。他小时候在山间牧场做过牧童。在打发时间时，他发现将随身带的木柄长刀深深插进土里，晃一晃，刀就在地下产生了轻微的振动，由此可判断牲口在远处的位置。土越硬，声音振动传得越远。这一观察对他日后的发明作出了贡献。

　　普平母亲虽不识字，但很重视教育，将他送到邻村的小学读书。在学校了解到的富兰克林的风筝实验，激发了他最初的科学想象。14岁时，本地教会派他去捷克首都布拉格求学。布拉格离家乡很远，在多瑙河上要走两天的水路，再从匈牙利首都布达佩斯出发乘一天火车，方能到达。在布拉格期间，普平的父亲突然去世，家道中落致使他只得放弃布拉格的求学之路。放弃求学后，普平想回乡照料母亲，但遭到了母亲的拒绝。此时他偶然在报纸上看到一则关于乘坐“威斯特伐利亚号”轮船从德国汉堡到美国纽约的最便宜统舱票的广告，普平就毅然卖掉了自己所有值钱的东西，买了张单程票，经过两周的海上颠簸，于1874年3月来到纽约。此时他兜里的钱只有5美分。

　　一到美国，普平就去特拉华州的一家农场打工，同时向农场主的女儿学说英语。秋天，他回到纽约，白天做铲煤等各种杂活，晚上他在免费的夜校学习，或是在图书馆阅读。在图书馆的墙上有一幅油画《成就者》，描绘了美国19位发明家，给普平留下了深刻印象。

　　普平性格温和，善于交友。一位有学问的年长朋友在教他学习希腊文和拉丁文时，建议他报考哥伦比亚大学。迎考的阶段，普平白天在新泽西州打工割草，晚上学习希腊文和拉丁文直到深夜。到参加入学考试时，他已经能够背诵希腊史诗《伊利亚特》的头两卷和古罗马雄辩家西塞罗的4篇拉丁文演讲。凭借着这样的努力，普平1879年轻而易举地通过了入学考试，被哥伦比亚大学哥伦比亚学院录取，并且免四年学费。

　　入校后，由于希腊语和数学的成绩优秀，他获得100美元奖学金。长期打工劳动，让普平身体结实，他不仅获得过哥伦比亚大学重量级摔跤比赛冠军，而且划船也很棒。大三的时候他被选为班长，1883年他获得学士学位，同年获得美国公民资格。美国著名天文学家刘易斯·莫里斯·卢瑟福的儿子也在哥伦比亚念书，学习吃力，在普平的热情帮助下才得以毕业，为感谢普平的热情帮助，卢瑟福决定赞助他去英国剑桥大学读数学专业的研究生。

　　但普平觉得剑桥大学的标准化数学教学法不具有挑战性，所以选择到德国柏林大学去读具有挑战性的电气工程专业。在柏林大学求学期间，他师从著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹，在其指导下完成了博士论文《渗透压及其与自由能的关系》。拿到博士学位后普平回到美国。1889年，他受聘于哥伦比亚大学哥伦比亚学院下属的矿学院电气工程系，担任数学物理学讲师，不久晋升为副教授，1901年成为教授。期间，他在载波探测和电流分析方面做出了开创性的研究。

　　1894年，他发明了被称为“普平线圈”的加感线圈，使得电话通信距离大大延长。普平就此发明申请了专利。普平毕生共有34项发明，他为绝大多数发明申请了专利。1901年，美国电话电报公司（AT&T）和几位德国人买下了普平的长途电话通信专利权。其实，AT&T的发明家乔治·坎贝尔也发明了类似的技术，AT&T之所以将普平的专利权买下是为了彻底控制这项技术。

　　1895年11月8日，伦琴发现了X射线，普平迅速跟进，在X射线的医学应用方面做了最早期的尝试。1896年，普平发现，原子在入射X射线激发下会释放出次级X射线（荧光）。

　　塞尔维亚王国政府很看重普平的学术声誉，1911年请他担任塞尔维亚驻纽约的领事。1918年1月8日，时任美国总统威尔逊在参众两院联席会议前发表了题为“十四点”的著名演讲。1月18日，普平围绕威尔逊的“十四点”演讲的观点在美国国会发表了演说。威尔逊听后深受鼓舞，他坚持给予塞尔维亚和黑山独立地位，赋予奥匈帝国统治下的人民以自治权。

　　1920年，普平由于在数学物理学领域的贡献获得电气电子工程师学会（IEEE）爱迪生奖章。普平不仅爱做实验和数学推演，也喜欢写作。1923年，他发表自传《从移民到发明家》，该书于1924年获得普利策奖。该书的塞尔维亚语版是1929年出版的，书名为《从牧场到科学家》。1927年，他发表了著作《新改革：从物理现实到精神现实》。1930年，他又发表了《机器之罗曼史》一书。

　　普平于1888年结婚，婚后育有一女。1935年3月12日，普平由于心脏病和肾衰竭在纽约去世。他去世后，哥伦比亚大学将物理实验室大楼命名为“普平堂”。月球上有一个陨石坑也是用普平的名字命名的。

　　（图片来源：Mishkin Studio）