@ 2015.03.26 , 17:00
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路由器最佳摆放位置,物理学告诉你

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电磁辐射这个东西听起来好像是最好能避免接触的东西,但各种电磁波实际上能增强我们感知、与世界的互动的能力。从你阅读屏幕上的文字光辐射进眼睛到给电脑或手机带来wifi信号的微波,这些辐射从来没有真正被我们隔离过。

现代通信或多或少都需要以各种电磁波形式的方式运载,它们通过车上的天线极速传送,每次想打电话时都会穿过墙壁,最后又莫名其妙地被上层大气折射。

这是因为高海拔的大气会成为等离子气体,等离子气体是被分离的原子,电荷与母核分开的状态。等离子具有一些有趣的性质,会对电磁场有非常强烈的反应。所以当等离子气体层低到一定程度就有可能反弹无线电信号,让它们的波长范围变大。

我(原作者)和我的团队研究的就是高性能电磁波与等离子态之间的有趣互动。世界最强的电磁波已经在高功率激光脉冲中发现,英国牛津郡搞过一些最强激光系统,观念相同的利用电磁波让粒子加速运动的原理也在欧洲核子研究中心发明的欧洲大型强子对撞机(Large Hadron Collider)中应用。

我们可以用麦克斯韦方程组(Maxwell's equations)准确预测强烈的电磁波与等离子体的相互作用,麦克维斯方程组是19世纪电和磁物理学巨大成功,证明了光是电磁波的一种形式。

手算麦克维斯方程组是件麻烦事,但20世纪60年代发明的一个聪明的算法可以让这个复杂的运算交给电脑轻松完成。知道麦克维斯方程组和解决问题的方法之后,我最近又把注意力转移到了一个更简单却普遍存在的问题上,那就是怎么提高我住的公寓wifi信号接收强度。“强大”的学术意识常常意味着成千上万处理器、超级电脑要同时并行运行,这种情况下,你需要一个足够强大的计算机为了智能手机而运行程序。这时,你需要一个麦克斯韦。

从无线路由器的天线放射出的电磁辐射是由一个小电流振荡(2.4GHz,每秒24亿次)引起的,在我的模型里引入了这样一种电流,并让它振动起来,麦克斯韦方程组决定它会如何产生电磁波流。通过绘制我的公寓各面墙所在的实际位置,我可以根据不同的虚拟路由器位置绘制出wifi信号强弱图。

第一点很明显:wifi信号在自由空间的传播速度比墙壁好,所以理想的路由器位置是放在你使用wifi的地方视野范围内。

有时候路由器会出现电磁波不变的情况一直在同一个地方闪烁,这是驻波的现象,wifi反射重叠并相互抵消。地图上的黑点表示wifi信号弱,而且有几厘米间隔。最近有个跟我一样狂热的分子成功在三维图中把这一现象画了出来,请看下图:

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那么第二点来了,这个不那么明显但是更有意思:如果在某个特定位置接收很差,路由器只要稍微挪一点位置也能让信号强度显著改善,信号图的黑点也会变动。

当我把观察结果公布出来以后,被大量急于做自己的模拟实验的人吓到了。我曾经为了传播这个电磁福音在一个安卓APP里面捆绑了这个模拟让其他人能利用电磁波原理解决常见的路由器问题:无线路由到底放哪好?

我想过会有点人对这个感兴趣,但却低估了人数——这个APP在几个小时里就引来了几千山寨版,并在社交媒体上广为流传。虽然这些应用的销售量在逐步减少,但在这背后我们可以清楚地看到:电磁波不仅令人着迷,在计算上讲究并且极为有用。它们能让你的生活更轻松,让网络连接更稳固甚至还能帮你赚点小钱。

本文译自 mashable,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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    打错字,我说high altitudes。如果高海拔空气会变成等离子体,西藏人还怎么活?原文说的是电离层。

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