发现空气的导电性，虽说是意外，但是也在情理之中。很多年前我做了一场特殊的实验。那是在1889年，为了研究超高速电振**的某些可能性，我决心专门为此设计一些特殊机器。因为一些特别的要求，这些机器的制造过程非常困难，耗费了我大量的时间和精力；但是这项工作最终换来了丰厚的回报，正是借助这些机器，我取得了一些重大的突破。我的第一个发现就是，超高频率的电振**在人的肌体上有着非同寻常的表现。比如，那时人们认为数十万伏的电流绝对致命，然而我的实验证明，让它通过人体不会造成任何的伤害，也不会有任何的不良反应。在我将这些电振**的特殊生理反应公之于众后，就立刻被资深的医生采纳，并进一步研究。这个新领域硕果累累，超出预期。在过去几年里，这项技术已经发展成医学领域的一个重要的标准体系。现在的一些通过电振**的方法就可轻松获得的结果，在当时都是匪夷所思的事情。很多当时无法想象的实验现在都可以通过这些方法轻松完成。我仍然记得九年前的愉快经历，那时我在科学学会前演示，让大功率电磁线圈释放的电流通过我的身体，来证明超高速的振**电流是相对安全的。我现在仍能回想起观众们讶异的表情。现在，我可以让尼亚加拉瀑布发电机组的全部40000到50000马力的电能，通过我的身体，而且与那次实验相比，这次我更没有什么顾虑。先前我曾制造过这种强度的电振**，它们通过我的双臂和胸口，并且融化了我握在双手上的电线，但我仍没有感到任何异样。我曾把这个振**电流连接到一个粗铜线的回路上，因为能量巨大，这团金属被融化了，甚至是放在电线附近的物体，特别是比人体组织更大的电阻，都在高温下融化了，并常常伴随着爆炸，但在这个可怕的灾难现场，我反复地戳着头，却没有感受到任何异样，也没有任何的后遗症。
我的另一个发现是，这种振**提供了一种新型、经济的照明方式，为开发理想的真空管电力照明系统铺平了道路，未来不再需要更换灯泡或白炽灯灯丝，并且很可能不再需要室内电线。这种照明的效率与电振**的频率成正比，因此它的商业成败取决于能否以经济的方式生产超高频的电流。在这个方向上，我已取得了可喜的成果。相信这种新型照明系统距离投入实际运用已指日可待。
这项研究还让我取得了很多其他非常有价值的发现和成果，其中最重要的是，证明了可以通过一根没有回路的导线传输电能。起初，这种新办法只能传输非常少量的电能，但我在这个方向上的努力最终收获了同样巨大的成功。
如后图的图注所示，这是真实的电力传输情况，是通过运用下述的其他实验中的设备实现的。1891年，我第一次在科学学会前展示，那时我的设备还仅能够点亮一盏灯（在那时被认为是了不起的），而现在，我可以通过这种方式轻而易举地点亮四百到五百盏灯，再多一些也无妨。由此可见，这些电气设备经历了怎样的改进。事实上，通过这种方式传输的电能没有上限，可以支持各种电气设备的运行。
证明了这种输电方式的可行性之后，我自然而然地想到要利用地球作为导体，从而实现无线传输。无论是什么样的电流，它实际上就像是不可压缩的流体，而地球可以被视为一个巨大蓄电池。在我看来，可以通过合理设计的电气设备对它有效地干扰。因此，我的下一步工作就是开发一种特殊的设备，让它可以对地球内的电流形成有效的干扰。这是个全新的方向，进展势必非常缓慢，过程让人非常沮丧，但最终，我专门为此开发出了一种新型的变压器或者说是感应线圈。这样一来，不仅可以按照我一开始设想的那样，传输少量的电流来运行精密的电子仪器，而且可以传输较大功率的电流。如下图所示，这是采用了相同的设备做的实验，取得了非凡的实验结果，线圈的顶端没有安装任何电线或金属板来放大其效果。
“无线”电报——调频的秘密——赫兹研究中的错误——异常灵敏的接收器
我在这个方向上的第一个有价值的实验结果就是无线电报系统，1893年2月和3月的两次科学报告中，我都做了相关的描述。下图是其机械图解，图的上部显示了我那时描述的电气布置情况，而图的下部显示了机械类比情况。整个系统的原理非常简单。想象有两个音叉F和F1，分别是置于发送站和接收站里，每一个下端的叉齿上都有一个小活塞p，并安装在气缸中。这两个气缸与一个大的储液器R相通，R的四壁富有弹性，假定R是密闭并装有轻质的非压缩性流体。不断地敲击其中一个音叉F的叉齿，那么下面的小活塞就会发生振动，并通过整个流体，传播到远处的F1音叉，那它就被音叉F“调谐”了，或换句话说，它与后者的音符相同。现在音叉F1开始振动，通过远程音叉F的持续作用，最终F1的上段的叉齿大幅摆动，并最终与一个固定的触点c’建立了电气连接。基于这种方法，便可以通过一些电气设备或其他设备来记录信号。通过这种简单的方式，两个站点间便可以信息交流，为实现这一目的，在音叉F的上端叉齿附近设置一个相似的触点c’，两个站点就可以轮流地发送和接收信息了。
在上图中展示的电气系统的原理与之完全一致，两条竖立的电线或者说电路ESP和E1S1P1，代表了这两个装有活塞的音叉。这个电路通过金属板E和E1接地，另外与架高的金属片P和P1连接，能够储存电能，从而大幅度地放大效果。而那个拥有弹性四壁的密闭的储液器R，在这里被地球取代，而**则是电流。就像那两个音叉一样，这两个电路就被“调谐”了。这回在发射站里不是敲击音叉F，而是在电路上S的作用下，竖直发射线或导线ESP中产生了电流振**，通过地面传导至远处的竖直接收电线E1S1P1，激发了相同的电流振**。后者的电线或电路包括一个灵敏的接受装置S1开始运转，启动了继电器或其他的装置。当然，每个站点都可以装备电流振**源S和灵敏的接收器S1，制定简单的规则，让两条电线轮流地发送和接收信息。
两个电路的精确调谐让它们具备了极大优势，事实上，这在系统的实际应用中至关重要。在这方面，普遍存在着一些误区。涉及这个主题的技术报告普遍认为，电路和电气设备本身具备这些优势，但从本质上看，明显是不可能的。为了获得最好的效果，每一根电线或者说电路，从接地连接处到顶端的长度必须等于电路中的电流振动波长的1/4，或者等于该长度的奇数倍，这一点至关重要。如果不遵守这一原则，基本就不可能避免干扰，也没法保证信息安全，这就是调谐的秘密。为了获得最佳效果，必须采用低频的电振动。赫兹火花装置一般是实验人员采用的装置，可以产生非常高的振**频率，但不能够有效调谐，轻微的干扰就会导致信息交换的崩溃。但是设计科学的高效设备便可以做到完美地调节。下图展示了运用这种改进的设备所做的实验，图示已做了充分说明。这个改进的装置已被反复使用，该实验旨在说明它的这一特点。
我已简述了无线电报的一些基本的原理，我经常注意到，有人用同样的特性和元素来解释，并显然认为，信号是通过“赫兹”辐射远距离传输。而这种想法只是这位可悲的物理学家的研究所引起的诸多误解之一。大约三十三年前，麦克斯韦[35]受到法拉第[36]1845年的实验的启发，推导出一个简单理想的理论，这个理论把光、热辐射和电现象紧密地联系了在一起，认为它们都源于一种假想的无比稀薄的**乙醚的振动。这一理论一直没有通过实验得到证实，直到赫兹在赫尔姆霍茨[37]的建议下，做了一系列的实验才得以验证。赫兹凭借非凡的才智和洞察力，获得了一些进展，但是他几乎没有在老式的电气改进上投入任何精力。结果，他在实验中，没有注意到空气的重要作用，我后来发现了这一点。我重复了他的实验，但得出了不同的结果，所以我在此斗胆指出这个疏漏。赫兹支持麦克斯韦理论的证据关键在于，他要对所运用的电路振动频率做出正确判断，但是我确信，他不可能获得他自认为的这个频率值。一样的仪器，一般来说，振动要慢很多。这主要是因为存在空气，空气会对快速振动的高压电路产生阻滞作用，就像在音叉振动中，流体也会产生这种作用。然而，就从那时起，我发现了导致这一错误的其他原因。很久以前，我就不再将他的实验结果视为对麦克斯韦理想化理论的实验性证据了。赫尔姆霍茨，这位伟大的德国物理学家的成果对现代电学研究产生了巨大的推动作用，但是同样在某种程度上，人们过度迷信这一理论，从而麻痹了科学的头脑，妨碍了独立研究。这个理论被套用在每一个新发现上，很多时候，真相就在不知不觉间被扭曲了。
当我提出这个电报系统时，我满脑子都在想要通过地球或环境媒介来实现任何距离的通讯，我认为它的实际运用极其重要，这主要是考虑它在世界范围内所产生的道义上的影响力。作为实现这一目标的第一步，我提议采用配有调谐电路的中继站，那时我使用的设备功率只有中等水平，但仍希望将信号发送到遥远的地方。我坚信，未来只要采用设计得当的设备，就能把信号传输到地球上的任何一个位置，无论远近，而无需再使用这样的中继站点。我的这一信念源自我的一个发现，这是一种特别的电学现象。1892年初，我在国外的科学学会的演讲中介绍了这一现象，我把它称之为“旋转刷”。它是在一定条件下，在真空灯泡中产生的一束光，对磁场和电场都非常敏感，可以说，它近乎是超自然的现象。这种光在地球磁场的作用下快速旋转，达到每秒20000次，旋转方向却与其所在的南半球的正常旋转方向相反，而在赤道区，它本不应该旋转。在它最敏感的状态下，虽说这种状态很难实现，它对电场和磁场的反应达到了匪夷所思的程度。站在一定距离以外的观测人员，因手臂肌肉僵硬导致身体内部轻微的电流变化，都能对它造成显著的影响。当它处于这种高度敏感的状态的时候，它能用以指示地球上发生的最轻微的磁电的变化。这个奇妙的现象让我印象深刻，通过这个方法可以轻松实现任何距离的通信，只要发明一种设备，能够让地球或环境介质中的电磁状态发生改变即可，无论多微小都无妨。
新原理的发展——电子振**器——制造巨大的电运动——地球对人类的回应——可能实现的星际通信
我当时决心集中精力来做这项富有挑战性的工作，这需要付出巨大的努力。难度非常大，我希望能花上几年的时间将它完成。这意味要推迟我本想全身心投入的其他的工作，但是我确信，我的精力花在了最有用的地方，因为我认为，制造出特殊用途的、强大的电子振**装置是解决其他一些重要的电力问题和事实上人类问题的关键。它不仅为任何距离的无线通信提供了解决方案，并且可以用来解决很多类似的问题，比如，大量的能源传输、燃烧空气中的氮、有效发电等问题，并能带来很多其他具有不可估量的科学和工业价值的成果。不管怎样，通过运用新的原理，我最终圆满地完成了这项工作。新的原理是基于电容器的奇妙特性。电容器的特性之一是，它能在极其短暂的时间内，释放或者引爆自身所储存的能量。因为这一特性，它的爆炸威力无与伦比。炸药与它相比，简直就是沧海一粟。它可以用来制造最强大的电流、最高的电压，造成介质最激烈的振**。它的另外一个特性，同样非常有价值，那就是，它释放的电流可以根据需要，产生每秒高达数百万次的振动。
之前我通过其他的方式再也无法获得更高的振动值，就在这时，一个绝妙的主意出现在了我的脑海里，那就是借助电容器。我准备了一台机器，用几圈粗电线作为变压器或者说是电磁线圈的初级线圈，交替快速充电和放电。每次电容器放电的时候，电流就会在初级线圈上振动，并在次级线圈上引发相应的振**。依据一个新的理论，我开发出了一个变压器或者说是电磁线圈，我把它称为“电振**器”，它与电容器的其他特性一起，可以取得通过其他方法无法实现的结果。之前制造任意性质和任意强度的电效应是根本无法想象的事，现在通过发明的这个设备就可以轻松实现。这种装置常被用到，它的主要部件如上图所示。有时为了一些特定的目的，需要强烈的电感效应；有时则需要最大可能的突变；有时需要极高的振动频率或极高的压力；而有时基于其他某些目的，则需要大规模的电运动。下图是这种振**的实验照片，展示了它的一些特性和它的实际效果。这些图片的标题非常完整，无需再对此做进一步的说明。
这些成果看起来已非同凡响，但若是跟另一些设备取得的效果相比，就不值一提了，这些设备都基于相同的原理。我曾制造出了一次放电，从头至尾的实际长度可能超过了100英尺；但如果想获得一百倍的长度也不难。我还制造了功率约为10000马力的电运动，而100万、500万或1000万马力也是可以轻松实现的。之前没有任何人可以取得与此媲美的效果，然而与未来相比，这些还只是一个雏形而已。
通过这一装置在地球的任意位置实施无线通讯一定是可行的，我的一个发现更是充分证明了这一点。通俗地解释一下就像这样：当我们大声呼叫，听到回声，我们就知道发出的声音一定在远处遇到了一面墙，或者是一个边界，被它们反射了回来。与声波一样，电波也会被反射，声波被反射的证据是回声，而电波的证据就是一种被称为“驻”波的电现象——就是一种具有固定的波节和波腹的波。我不是将声音振动发送至远处的墙，而是将电振动发射到了地球的边界，不是墙而是地球做出了回应。我获得的不是回声，而是电的驻波，从遥远的地方反射回来的电波。
地球上的驻波不仅仅意味着可以实施任何距离的无线通讯。它们还可以让我们做到一些其他手段都无法实现的事情。比如，我们可以利用它们，通过发射站，在地球的任意指定区域制造电效应；我们可以确定一个移动物体的位置和路径，比如海上的船只的航行距离或航速；我们还可以在地球上发射任意速度的电波，可以慢如龟行，也可快如闪电。
这些进展让我们有理由期待，在不远的将来，大多数的越洋电信都可以不再通过电缆传输。近距离的情况下，我们可以采用无需专业操作的“无线”电话。距离越远，就越需要无线通讯。电缆不仅易损而且价格昂贵。而且因其自身结构形成的某些电气特性，也限制了我们的传输速度。一台设计科学的无线通讯设备要比电缆的容量大很多倍，同时费用要低得多。我相信，用不了多久，在电缆通讯还没完全淘汰之前，就可以通过这种新方法实现更为快捷、经济、安全的信息传输了。而且我已经发明了一些新方法，可以进行信息隔离，能够几乎完美地保护隐私安全。
到目前为止，我只在600英里的范围内观测到上述的效果，但是由于这种振**器能够产生的振动功率几乎没有限制，我确信，这种设备在越洋通讯中也能取得成功，而这并非全部。我的测量和计算显示，根据这些原理，完全可以在地球上制造某个量级的电运动，而且完全可以让它在我们临近的星球上，像在金星和火星上，被接收到。之前星际通讯仅仅是一种设想，现在已充满了可能。事实上，我们毫无疑问可以通过这种新的方法，即干扰地球电场的方法，对这些星球产生显著的影响。这种通讯方式与之前科学家提出的所有其他的方式有着本质的区别。根据之前的方法，到达那个星球的能量中，假定的观测人员只能够通过它的仪器获得其中很小的一部分，这主要取决于反射器能聚集多少能量，但通过我的方法，他的仪器可以收到传输能量中很大的一部分，那么对后者的影响也提高了数百万倍。
除了能制造任意功率的振**机外，我们还需要一些精密仪器，让它能显示地球受到的细微影响。为此，我也研究出了一些新方法。通过这些方法，我们可以发现很远距离以外的冰山或海面上的其他物体。除此之外，我还发现了地球上的一些无法解释现象。我们肯定可以向一个星球发送信息，也有可能会收到回复：在无垠的宇宙中，人类并不是唯一具有思想的物种。
任意距离的无线电力传输——目前可行——推动人类进步的最佳方法
在这些研究中，最重要的发现就是，大气对具有超大电动势的电脉冲会产生异常反应。实验中，常压下的空气变得明显导电。这为远距离传输大规模工业用电提供了美妙的可能，曾几何时，这只是被认为是一个科学梦想而已。进一步的研究显示，数百万的电脉冲让空气富有导电性，强度随着空气稀薄程度的加强而不断增强，所有的实验证据显示，对这种电流来说，易于到达的中间层大气是最佳的传导线路，比铜线都好。
大气的这个新的属性的发现，不仅为无线传输大量能量提供了可能，而且更为重要的是，它也证明了，可以通过经济的方式传输能量。在这个新系统中，传输距离是几英里还是几千英里都没有什么影响——事实上，距离无关紧要。
但是我迄今还没有通过这个新的方法实现远距离大量的电能传输，而这一点对工业领域来说意义重大。但我对几座模型电厂实行了操作，运行条件与此类大型电厂完全相同，其可行性基本得到了证实。总而言之，实验结果显示，通过两座海拔高度为30000到35000英尺的终端，在1500万到2000万伏的高压下，数千马力的电能可以被远程传输到数千英里开外的地方。但我希望能够大幅降低现有的终端高度，对此，我已有了初步的想法，未来这个目标很可能会得以实现。当然，人们对运用数百万伏的电压，普遍存在一种偏见，认为这可能会导致数百英尺长的电火花四处乱飞。但是，看似荒谬，但实际上如我在发表的科技文章中所描述的那样，这个系统比大多数现有的普通输电电路还要安全。我跟进这项实验很多年，我和我的助手都没有受到过任何伤害，这在一定程度上也证明了这一点。
但要将这个系统付诸实施，还需要满足一些重要的条件。仅仅开发出实现传输的设备是远远不够的。这台机器还必须能够在非常经济和可行的条件下转化和传输电能。此外，必须为那些从事自然能源工业开发（如水力）的人一点**，保证投资回报高于当地房地产开发的回报。
比较容易到达的低层大气可以导电，这一点与之前的认知完全相反，自从人们认识到这一点后，无线输电就理所当然地成了工程师们重中之重的任务。若实践成功则意味着，人们可以在地球的任何地方使用能源，而且还不是一星半点，不像是用设计精良的机器从周边介质中提取出的那么少，而是从瀑布中提取的、可以说是无限量的能源。电力出口将成为很多地势条件优越的国家，比如美国、加拿大、中南美洲、瑞士和瑞典的主要收入。人们可以居住在任何地方，给土壤施肥、灌溉不费吹灰之力，可以将贫瘠的沙漠变成花园，整个地球将为之改变，成为一个更适合人类居住的家园。如果火星上有智慧生命，那很有可能他们早已实现了这个梦想，天文学家注意到的火星表面有些改变，这可能就是其中的原因。火星的大气比地球的大气稀薄得多，在那里实施起来要简单很多。
我们很快就有可能拥有自动热力引擎，能从周边介质中获得相当的能量。还有一种可能，虽然可能性比较小，那就是我们或许可以直接从太阳中获取电能。如果麦克斯韦的理论是正确的话，这就能实现。依据他的理论，任何频率的电流振动都是源自太阳，这个课题我还正在研究中。威廉·克鲁克斯爵士的出色发明“辐射计”，表明可以通过机械碰撞产生射线，这为利用太阳光提供了新的重要启示。我们可能会打开其他能源的大门，也可能找到汲取太阳能的新方法，但是所有的这些以及类似的成就，其重要性都不及通过自然介质远程传输能源。似乎只有这个方法才能最有效地促进人类的融合，并能最大程度地增加或节约人类的能量，我想不出比这更好的办法了。这是推动人类发展的最佳方案，将带来根本性的变革，仅仅在人道方面的作用就无法估量。从另一方面看，如果在地球的任何地方都可以通过自动热力引擎获得一定量的能量，其实跟以前没什么区别。人类能效增加，但彼此还是陌生人。
显然可以预见，任何对此没有做好准备的人，需要相当长的时间对此有所认知，而且会认为这些事与现实还有相当长的一段距离。在人类的进步中，这种保守甚至是反对的声音与迅速热情的接受，都是有益和必要的。因为质量一开始会是种阻力，一旦开始运动，则会增加运动的能量。科学家不会着眼于眼前，他不会寄希望于自己先进的思想会被轻易地接受。他的工作就像是耕耘者一样——着眼于未来。他的职责是为未来的人打好基础，指明方向。他的生活、工作和发明就像是诗人写的那样：
我们的双手日夜劳作，
带来纯粹的快乐！
永远不要迟疑！
不要！没有白做的梦，
瞧！这些树，看似只有光秃的枝丫，但终会结出果实，带来一片阴凉！[38]
[27]赫伯特·斯宾塞（Herbert Spencer，1820年4月27日—1903年12月8日），英国哲学家、社会学家、教育家，被称为“社会达尔文主义之父”，所提出的一套学说把进化理论适者生存应用在社会学上尤其是教育及阶级斗争上。主要作品包括《社会静力学》《社会静态论》《人口理论》《心理学原理》《教育论》《人对国家》等。
[28]约翰·威廉·德雷珀（John William Draper，1811年5月5日—1882年1月4日），英裔美国科学家、哲学家、医生、化学家、历史学家和摄影师，于1840年拍摄了第一张清晰的女性面部照片和第一张详细的月球照片。他还是美国化学学会（1876—1877）的第一任主席和纽约大学医学院的创始人。
[29]圣艾尔摩之火（St. Elmo's Fire），暴风雨时，在船只桅杆顶端之类的尖状物上，产生如火焰般的蓝白色闪光，其实是一种冷光冠状放电现象，是由于雷雨中强大的电场造成场内空气离子化所致。
[30]弗里德里希·维勒（Friedrich W?hler，1800年7月31日—1882年9月23日），德国化学家。1827年维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。维勒还用同样的方法发现了铍（1828年）、钇，并且命名了铍。
[31]尼古拉·莱昂纳德·萨迪·卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot，1796年6月1日—1832年8月24日），法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人，是热力学的真正的理论基础建立者。
[32]卡罗尔·斯坦尼斯拉夫·奥尔泽夫斯基（Karol Stanislaw Olszewski，1846—1915），波兰化学家、数学家和物理学家。1883年，与他人一道首次在稳态下将大气中的氧气、氮气和二氧化碳液化。
[33]拉乌尔·皮埃尔·皮克特（Raoul–Pierre Pictet，1846—1929），瑞士物理学家，首此成功将氮气液化。
[34]卡尔·林德（Carl Linde，1842—1934）德国制冷工程师、低温实验学家，发明了人类历史上第一台制冷机，制冷科学的奠基人。1895年利用焦耳-汤姆逊效应和逆流换热原理发明了空气液化装置，从而使大规模生产液态空气成为可能。林德是巴代利亚科学院和维也纳科学院院士。
[35]詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831年6月13日—1879年11月5日）是苏格兰数学、物理学领域的科学家。他最显著的成就是提出了电磁辐射的经典理论，首次将电、磁结合在一起，光是作为同一现象的不同表现形式。麦克斯韦的电磁方程被称为“物理学中的第二大统一”，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）实现了第一次的统一。
[36]迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日—1867年8月25日）是英国科学家，主要从事电磁和电化学的研究。他的主要发现包括电磁感应、抗磁性和电解的基本原理。
[37]见注释26。
[38]出自歌德的诗歌《希望》。