1909 年的諾貝爾物理奬授予一項我們視為理所當然的科技——長距離無線電通訊。得奬者是古列爾莫・馬可尼（Guglielmo Marconi）和卡爾・布勞恩（Karl Braun），兩人平分奬金。

無線電能做什麼？赫茲：我也不知道

人類有史以來的 98% 時間都只能進行緩慢近距離通訊，而跨越城市甚至國家的通訊必需花更長時間。即使發明了汽車、飛機、電話等現代科技，即時通訊仍只限於鋪設了電話線的地區。跨越海洋的通訊仍然非常緩慢。

赫茲在 1886 年成功產生電磁波。他在實驗室的一端放置一個傳送器，另一端的課室放置接收器。傳送器和接收器都有一個用來製造火花的縫隙。當縫隙兩邊的電勢差足夠高，電流就可以穿過縫隙並形成火花，產生電磁波。電磁波穿過實驗室到達接收器造成電勢差，接收器的縫隙亦同樣會出現火花。

當時，赫茲並未意識到無線電傳送技術會對後世有非常巨大的影響。他有一次在課堂上示範這個實驗，其中一個學生問他這樣做有什麼用途。赫茲的回答是：「一點用都沒有。」他並不知道在今天，無線電通訊已取代食物，成為現代生物邏輯層最底層的必需品。

面對跨越距離的電報，你準備好了嗎？

義大利工程師馬可尼看到了這一點。他在 1890 年代初開始發展無線電技術，希望能以無線電報作為通訊工具。馬可尼的家人非常支持他的研究，他的父親甚至變賣家財給馬可尼買電線。1895 年，馬可尼尋求義大利政府資助研究，可是義大利政府對無線電通訊技術不感興趣。

然而，有洞察力的英國政府看到無線電通訊的潛力，願意資助馬可尼的研究。1896 年，馬可尼與母親一起到英國，並在兩年間取得了巨大研究進展。1897 年 5 月 13 日，馬可尼成功發送人類首個跨越布里斯托灣（Bristol Channel）的電報。渡過海洋的電報內容是：「Are you ready？」

另一方面，物理學家布勞恩則從物理原理著手，改良馬可尼的無線電發射和接收器。馬可尼的發射器使用最簡單的方法，把連續的電磁波動發射出去。這樣做的弱點在於電波能量會隨距離快速衰減；根據波動干涉原理，其訊號亦易受其他頻率的無線電波干擾。

布勞恩細心研究馬可尼的設計後，找到方法使發射出去的無線電波能量衰減率減至最小。他亦改良了接收器，令其只對特定頻率的無線電波反應。另外，布勞恩設計的發射和接收器不再需要與天線連接，大大減低了受雷擊的危險。1899 年，布勞恩成功發送電報跨越英倫海峽。1901 年，馬可尼使用布勞恩設計的發射和接收器由英國發送電報至加拿大，完成史上第一次跨大西洋電報通訊，永遠改變人類文明發展。

經常聽到的一個問題「科學研究有什麼用？」赫茲的答案告訴我們，探研自然世界的源動力是純粹的好奇心。1912 年，鐵達尼號沉沒，一千五百多人葬身大海。然而，存活下來的七百多人能夠及時得救，得歸功於長距離無線電通訊。諾貝爾曾說過：「如果我有一千個構思而其中只有一個行得通，我已經滿意。」誰知道這一個構思，能帶領人類走得多遠？

Are you ready?

本文摘自《物理雙月刊》39 卷 8 月號 ，更多文章請見物理雙月刊網站。

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• 作者 / 梅林．謝德瑞克
• 譯者 / 周沛郁

我們目前還不清楚菌根關係最初是怎麼形成的。有些人大膽提出，最初的相遇溼黏而沒有條理──藻類被沖上泥濘的湖岸和河岸，而真菌在這些藻類體內尋找食物和庇護。有些則主張，藻類來到陸地時，體內已經帶著真菌夥伴了。里茲大學（University of Leeds）教授凱蒂．菲爾德（Katie Field）解釋，不論如何，「它們很快就變得依賴彼此」。

菲爾德是一位傑出的實驗者，投入多年的時間研究現存最古老的植物支系。菲爾德用生長箱模擬遠古的氣候，並用放射性示蹤劑，測量生長箱裡真菌和植物之間的交換作用。真菌與植物的共生方式提供了線索，讓我們了解植物和真菌遷移到陸地的最早階段是怎麼互動的。化石也讓我們一瞥這些早期的聯盟。最精細的樣本來自大約四億年前，含有明確的菌根菌痕跡──羽狀瓣和今日一模一樣。菲爾德讚歎道：「你可看到真菌居然就長在植物細胞裡。」

最早的植物幾乎只是一坨綠色組織，沒有根或其他特化的結構。而這些植物逐漸演化出粗糙的肉質器官來容納真菌同伴，真菌則搜尋土壤中的養分和水。最初的根演化出來時，菌根關係已經存在五千萬年了。菌根菌是陸地上後續所有生命的根源。菌根（mycorrhiza）這個詞真是取得好。根（rhiza）隨著真菌（mykes）存在於世。

數億年後的今天，植物演化出更細、生長更快、更能見機行事的根，這些根表現更像真菌。不過即使是這些根，探索土壤的表現也無法超越真菌。菌根的菌絲比最細的根細了五十倍，長度可以超越植物根部達一百倍，比植物根部更早出現在植物上，延伸到根系之外。有些研究者更進一步。我的一位大學教授向一班吃驚的學生吐露：「植物其實沒有根，只有真菌根，也就是菌根。」

菌根菌太多產，菌絲體占土壤中活生物量的二分之一到三分之一。根本是天文數字。全球土壤表層十公分之中，菌根菌絲的總長度大約是我們銀河系寬度的一半（菌絲長 4.5 × 10¹⁷ 公里，銀河系寬度 9.5 × 10¹⁷ 公里）。如果把這些菌絲熨成一片，總表面積是地球上乾燥土地面積的二點五倍。然而，真菌不會停滯不動。菌根菌絲迅速死去、再度生長（一年十到六十次），一百萬年後，累積的長度會超過已知宇宙的直徑（菌絲長 4.8 × 10¹⁰ 光年，已知宇宙直徑是 9.1 × 10⁹ 光年）。菌根菌已經存在了大約五億年之久，而且不限於土壤表層十公分的地方，所以這些數字顯然低估了。

植物和菌根菌在彼此的關係中產生一種極化現象──植物的莖處理光與空氣，真菌和植物的根則處理周圍的土壤。植物把光和二氧化碳打包成醣類和脂質。菌根菌則把固著在岩石裡的養分拆開，分解物質。這些是真菌在雙重棲位下的情況──真菌一部分的生命發生在植物體內，一部分在土壤中。菌根菌駐紮在碳進入陸生生命循環的入口，牽起大氣和土地的關係。時至今日，菌根菌就像擠進植物葉和莖裡的共生真菌，會幫助植物應付乾旱、炎熱和其他許多陸地生命一開始就有的逆境。我們稱為「植物」的，其實是演化成來栽培藻類的真菌，以及也演化來栽培真菌的藻類。

——本文摘自《真菌微宇宙：看生態煉金師如何驅動世界、推展生命，連結地球萬物》，2021 年 8 月，果力文化。

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