1.2 人类探索利用电磁波的历程
就人类探索利用电磁波的历程，以下3个事件是有里程碑意义的。
（1）1831年，法拉第发现电磁感应。
（2）1864年，麦克斯韦建立电磁方程。
（3）1888年，赫兹验证了电磁波的发射与传播。
麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831—1879）是英国科学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，实现了第一次大综合。麦克斯韦总结了法拉第、安培、高斯、库仑等前人的工作，创立了电磁理论学说，这一学说以他于1864年在英国皇家学会上宣读的论文《电磁场的动力学理论》为标志。这些工作把电、光统一起来，实现了第二次大综合，因此麦克斯韦与牛顿齐名。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对20世纪最有影响力的19世纪物理学家。他的理论开启了第二次和第三次科技革命，对于第二次科技革命，如果没有麦克斯韦方程，就造不出发电机和电动机。对于第三次科技革命，如果没有麦克斯韦方程，也就没有现代无线电技术、微电子技术。麦克斯韦从理论上预测了光也是一种电磁波，并且推导得到了光速的数值。现代常用的麦克斯韦方程微分形式如式（1-1）～式（1-4）所示。
关于式（1-1）～式（1-4）的深入理论解释，可以参考相关文献。其中式（1-1）和式（1-2）是两个散度方程，而式（1-3）和式（1-4）则是两个旋度方程。散度和旋度的概念来源于流体力学，最常见的流体是水，有这样的贴切形容：散度的概念与泉眼密切相关，而旋度的概念与旋涡密切相关。科技史的研究指出，麦克斯韦在创立电磁学方程时，借鉴了当时已经比较成熟的流体力学理论，如图1-3所示。这说明，伟大的创新是有继承的，抽象的理论往往有具体基础。
图1-3 麦克斯韦在创立电磁学方程时，大量借鉴了当时已经比较成熟的流体力学理论
1888年德国科学家赫兹（Heinrich Hertz）完成了著名的电磁波辐射实验，证明了麦克斯韦的电磁理论学说以及电磁波存在的预言。赫兹实验的装置如图1-4所示。为了纪念赫兹的贡献，后世将频率的单位命名为赫兹（Hz）。
图1-4 赫兹实验示意图
此后，意大利的马可尼（Guglielmo Marconi）、俄国的波波夫（Alexander Popov）分别实现了无线电远距离传播，并很快投入商业使用。
一般历史教科书中只记录了马可尼的业绩（如图1-5所示），后有史料表明，俄罗斯科学家波波夫于1896 年3 月在彼得堡大学的两座建筑物之间进行了发送和接收电磁波信号的实验，这比马可尼于1896年6月的实验装置要早。俄罗斯人在科技方面很有民族自尊心，经过努力，国际电信联盟（ITU）在瑞士日内瓦总部大楼的大会议厅被命名为波波夫厅，且悬挂了波波夫的大幅画像和业绩介绍，这是获得国际认可的一种形式。
图1-5 马可尼（1874—1937），意大利工程师，1896年6月在英国进行了14.4km的无线电通信试验，并取得专利。1909年获诺贝尔物理学奖。当时采用一种尺寸很大的方锥天线（右图），电波波长约1000m
波波夫及其发明的电磁波收发装置如图1-6所示。
图1-6 俄罗斯科学家波波夫和他发明的电磁波收发装置
欧洲是早期无线电科学创新活动的中心，涌现出了一大批技术先驱人物，有先驱则占先机，在1896年后的近50年时间里，欧洲公司一直占据无线电产业的前列，也带来了巨大的经济利益。此外，相关的重要科学组织如国际无线电科学联盟（URSI）和国际电信联盟（ITU），其总部也设在欧洲。这充分说明了重大基础创新成果对产业的牵引作用和带来的“先发优势”。