1
00:00:00,000 --> 00:00:00,125


2
00:00:00,125 --> 00:00:01,320
现在才真正开始有意思了。

3
00:00:01,320 --> 00:00:06,117
标准：频率越高，传输的能量就越大。

4
00:00:06,117 --> 00:00:14,020
也许有人知道，无线电信号是一种波，但同时它也像一颗小炮弹。

5
00:00:14,020 --> 00:00:19,041
而且频率越高，这东西所蕴含的能量就越大。

6
00:00:19,041 --> 00:00:25,450
好，那我现在终于要为第一位演讲者做开场介绍啦。

7
00:00:25,450 --> 00:00:37,988
他可谓家喻户晓，不仅在我们这个圈子里，而且远在圈外也是如此，
因为我的这位极具亲和力且广受爱戴的MWGFD董事会同事——物理学家维尔纳·贝格霍尔茨教授——

8
00:00:37,988 --> 00:00:45,994
还担任着多个调查委员会的专家委员，例如勃兰登堡州和图林根州关于新冠疫情后续处理的调查委员会。

9
00:00:45,994 --> 00:00:58,017
他曾任不来梅雅各布斯大学电气工程系教授，此前还在慕尼黑和雷根斯堡的西门子工作了17年，担任质量与风险管理专家。

10
00:00:58,017 --> 00:01:15,648
亲爱的维尔纳，我们非常期待你在题为“移动通信技术：
5G的物理基础与技术优势”的主题演讲中，就今天的议题向我们分享哪些内容。在此，我将发言权交给你。

11
00:01:15,648 --> 00:01:19,351
亲爱的罗尼，非常感谢你这番友好的话语。

12
00:01:19,351 --> 00:01:27,030
我确实写过：“物理原理与技术优势”。但是——省略号、省略号、省略号……

13
00:01:27,030 --> 00:01:39,225
我先谈谈基础知识，正如我在新闻资料包中所写的那样，我将从亚当和夏娃讲起。

14
00:01:39,225 --> 00:01:52,224
现在我给大家看一段短视频，视频中有人往水里扔了一块石头，可以看到涟漪如何扩散开来。

15
00:01:52,224 --> 00:01:58,090
这就是无线电波的运作原理，稍后我会对此做些说明。

16
00:01:58,090 --> 00:02:00,361
我们来看看能不能行。

17
00:02:00,361 --> 00:02:06,688
那么，再来回顾一下： 什么是无线电波——让大家对它有个大致的了解。

18
00:02:06,688 --> 00:02:14,548
那么，广播——毕竟我们已经使用它100多年了——与移动通信究竟有什么区别？为什么需要这么高的频率呢？

19
00:02:14,548 --> 00:02:22,940
最重要的是：为什么高频的这些特性并不一定完全无害？

20
00:02:22,940 --> 00:02:27,119
接下来，后续的发言人将就此作进一步说明。

21
00:02:27,119 --> 00:02:30,629
好了，石头马上就要掉了。

22
00:02:39,970 --> 00:02:45,282
好了，我们看到了两件事。这股浪潮正在蔓延。

23
00:02:45,282 --> 00:02:53,007
在这种情况下，它可以说是一种二维波。这就是物质的运动。

24
00:02:53,007 --> 00:02:57,811
而且从这张静止画面中还能看到，那里还有其他波浪。

25
00:02:57,811 --> 00:03:03,654
而这恰恰符合现实，这也正是其危险性所在。

26
00:03:03,654 --> 00:03:18,419
如果我在这样的房间里带着手机——假设我们当时并不是在听讲座——那么可能有2
0人甚至更多的人正在使用智能手机，这意味着这里会形成一种“电磁波大杂烩”。

27
00:03:18,419 --> 00:03:20,394
这就像参加派对一样。

28
00:03:20,394 --> 00:03:28,290
这时大家必须提高投入程度，但这未必是当前应追求的目标。

29
00:03:28,290 --> 00:03:33,992
好，那么，我们看到石头落入水中，水随之流动。

30
00:03:33,992 --> 00:03:36,391
无线电波的情况也大致如此。

31
00:03:36,391 --> 00:03:44,820
天线确实在发射信号，不过现在不是二维的，而是呈球形辐射。

32
00:03:44,820 --> 00:03:53,056
最重要的是，其中不含任何物质，即使在真空中也能正常工作。

33
00:03:53,056 --> 00:03:58,380
而且通常情况下，既看不见，也听不到。

34
00:03:58,380 --> 00:04:23,910
而这种现象之所以存在并得到科学研究，要归功于物理学家海因里希·赫兹——他突然切断了一条大
电流，随后搭建了一个接收器，结果那里蹦出了些许火花，因此这种现象就被称为“funken”。

35
00:04:23,910 --> 00:04:38,585
还有一点巨大的区别，这对实际应用来说非常重要：正如我们所见，水波的传播速度约为20厘米/秒。

36
00:04:38,585 --> 00:04:46,657
声波，我们也熟悉，速度为300米/秒，每个人在雷雨天都曾体验过。

37
00:04:46,657 --> 00:04:58,752
人看到闪电后，根据闪电出现的位置不同，需要1到10秒——甚至更久——才能听到雷声，声速为300米/秒。

38
00:04:58,752 --> 00:05:11,776
电磁波的速度略快一些，即不是300米/秒，而是300,000公里/秒。

39
00:05:11,776 --> 00:05:19,916
也就是300,000,000米/秒，快了一百万倍。

40
00:05:19,916 --> 00:05:24,704
这对于实际应用来说当然非常重要。

41
00:05:24,704 --> 00:05:41,055
不过，为了让大家有个概念：如果有人在月球上打开激光器，大约需要一秒钟，我们这边才能看到。

42
00:05:41,055 --> 00:05:44,524
如果同样的情况发生在太阳上，则需要八分钟。

43
00:05:44,524 --> 00:05:50,366
这只是为了说明太空中的距离有多大。

44
00:05:50,366 --> 00:06:07,456
目前唯一的公式是：波长与光速 c 有关，即 300,000 公里/秒除以频率。

45
00:06:07,456 --> 00:06:13,152
大致可以这样比喻：一波又一波的浪潮从身边涌过。

46
00:06:13,152 --> 00:06:20,089
也就是说，频率越高，波长就越短。

47
00:06:20,089 --> 00:06:36,635
也就是说，目前的5G波长就在这个范围内，而以前还使用过中波，波长大约是1000米或1600米。

48
00:06:36,635 --> 00:06:43,240
所谓的短波波长为49米，当时频率仍处于千赫（kHz）范围内。

49
00:06:43,240 --> 00:06:54,103
直到进入FM（超短波）
时代——虽然当时人们称之为“超短波”，但以今天的标准来看，这个波段当然也还算相对较长——才真正进入了兆赫（MHz）

50
00:06:54,103 --> 00:06:57,968
范围，即每秒100万次振荡。

51
00:06:57,968 --> 00:07:01,443
好，关于一些基本事项，先说这些。

52
00:07:01,443 --> 00:07:07,808
所以我们要记住：电磁波既听不到，也看不见。

53
00:07:07,808 --> 00:07:10,920
有些人能感受到，大多数人感受不到，我也不例外。

54
00:07:10,920 --> 00:07:18,451
而且它们的传播速度极快，而波长或频率也并非完全不重要。

55
00:07:18,451 --> 00:07:22,763
哎，广播这玩意儿我们已经有了“好久好久”了。

56
00:07:22,763 --> 00:07:36,904
当时有一个中央发射站——“永远加三天”大约相当于100年——有很多接收器，但正如前所述，只有一个发射站，信息流动仅是单向的。

57
00:07:36,904 --> 00:07:47,640
尤其是中波，其带宽较小，因为当时主要传输的还是质量一般的语音或音乐。

58
00:07:47,640 --> 00:07:51,973
这也就引出了一个问题：

59
00:07:51,973 --> 00:08:05,152
如果我想传输信息——无论是语音、音乐数据还是视频——这不仅需要一个频率，还需要一定的带宽。

60
00:08:05,152 --> 00:08:06,625
所以，我得为此付钱。

61
00:08:06,625 --> 00:08:27,687
在移动通信领域，我们不再谈论千赫兹，起初是兆赫兹，现在则是吉赫兹——5G的频率范围最高可达6或8 GHz。

62
00:08:27,687 --> 00:08:31,406
我稍后会再谈谈高频为什么如此重要。

63
00:08:31,406 --> 00:08:42,816
那么现在说说移动通信，很明显，
我们有一个发射器，即基站，通常距离一公里或几公里——在5G网络中，这一距离甚至可能只有

64
00:08:42,816 --> 00:08:51,684
100米——许多手机充当接收器，同时也有许多手机充当发射器，这一点我之前已经简要提过。

65
00:08:51,684 --> 00:08:56,036
当大家同时都在做些什么的时候，场面就会像波浪般起伏，十分美妙。

66
00:08:56,036 --> 00:09:02,239
而且我总是需要更大的带宽和更高的数据传输速率。

67
00:09:02,239 --> 00:09:06,543
顺便说一句，这可以像联邦预算那样来理解：

68
00:09:06,543 --> 00:09:16,753
那是在1950年左右，也就是我出生那会儿，当时的人口规模在1亿左右，也就是几亿。

69
00:09:16,753 --> 00:09:20,074
这样一来，我就能为200万到300万的项目提供资金了。

70
00:09:20,074 --> 00:09:27,346
现在我们谈论的是数十亿的数目，所以当然需要5000亿左右的国家预算。

71
00:09:27,346 --> 00:09:33,260
这里的情况也差不多，如果我想传输高数据速率，就需要更多的带宽。

72
00:09:33,260 --> 00:09:42,272
举个典型的例子，早期的模拟电视带宽大约为5 MHz。

73
00:09:42,272 --> 00:09:47,712
数字部分只剩下大约1 MHz，再加上一点点。

74
00:09:47,712 --> 00:09:58,969
至于GHz，这取决于我使用的是哪种带宽，以及当前需要传输多少数据，而这些都是动态调整的。

75
00:09:58,969 --> 00:10:11,226
那么再谈谈带宽的问题，其实我刚才已经提过了：模拟广播容易受到干扰，而数字电视和广播则具有很强的抗干扰能力。

76
00:10:11,226 --> 00:10:21,608
不过我只是顺便提了一下，数字电视存在一些微小的系统性错误。

77
00:10:21,608 --> 00:10:35,428
如果我们当中有人是足球迷，请注意：
当一名身材矮小的球员——也许还穿着红色球衣——在绿茵场上奔跑时，只要仔细观察，就会发现他周围总有一道细线。

78
00:10:35,428 --> 00:10:38,375
这虽然是个错误，但并不太引人注目。

79
00:10:38,375 --> 00:10:43,700
从数学角度来说，这就是所谓的吉布斯现象——关于这一点，我就不再多说了。

80
00:10:43,700 --> 00:10:47,756
那么，关于传输，我刚才已经说明了为什么需要这么高的频率。

81
00:10:47,756 --> 00:10:55,919
每次传输都需要占用一定的频谱资源，即一个频段。

82
00:10:55,919 --> 00:10:58,778
这不能与其他内容重叠。

83
00:10:58,778 --> 00:11:07,461
而且，如果我拥有很多频道，那么我需要的带宽自然就更多；如果我想传输大量数据，需要的带宽就更多了。

84
00:11:07,461 --> 00:11:13,976
所以是视频，就像我之前说的，MHz，数据量很大，10到100 MHz。

85
00:11:13,976 --> 00:11:16,735
视具体情况而定，可能还能做得更多。

86
00:11:16,735 --> 00:11:23,952
如果是6G的话肯定没问题——当然，这也要看你当时具体有什么需求。

87
00:11:26,571 --> 00:11:37,500
好的，我之前已经口头简单提过这一点了，这是故意的，因为如果我只是口头讲述，人们会比一边看一边听时更专注。

88
00:11:37,500 --> 00:11:49,554
也就是说：100 MHz 大致相当于——我需要数十亿欧元的预算，或者我需要以吉赫兹为单位的频谱预算。

89
00:11:49,554 --> 00:12:14,974
而在图表的右侧，可以看到各种频段的带宽，例如UMTS（即3G）
所需的带宽，随后LTE的带宽已经明显更大，而现在的5G则需要更大的带宽。

90
00:12:14,974 --> 00:12:22,935
正如刚才所说，这要视具体情况而定，处理上会比较灵活，但大致就是大家所想象的那样。

91
00:12:22,935 --> 00:12:33,348
好了，现在我们可以说已经掌握了基础知识，接下来要讲的，姑且称之为关键要点。

92
00:12:33,348 --> 00:12:38,925
以上就是目前的基础知识。下面再次展示这些光谱。

93
00:12:38,925 --> 00:12:48,714
可以看出，5G所需的资源远比4G或LTE多。顺便提一下，LTE是“Long Term Evolution”（长期演进）的缩写。

94
00:12:48,714 --> 00:12:54,831
这东西挺没来头的，还有不同的阶段。

95
00:12:54,831 --> 00:13:03,571
现在，这对于生物学或潜在危害来说就变得有趣了。

96
00:13:03,571 --> 00:13:13,473
有一个标准：频率越高，传输的能量就越大。

97
00:13:13,473 --> 00:13:31,282
也许有人知道，无线电信号是一种波，但同时它也像一颗小炮弹或一个光子——就光而言，人们也称其为光子。

98
00:13:31,282 --> 00:13:38,380
而且频率越高，这东西所蕴含的能量就越大。

99
00:13:38,380 --> 00:13:53,709
如果这股5G电磁波被我的皮肤或眼睛吸收，它会达到一定的穿透深度，并被完全吸收。

100
00:13:53,709 --> 00:14:09,067
假设我现在说的是100 MHz与8 GHz的对比，那么作用在我身上的每个能量包所携带的能量是后者的80倍。

101
00:14:09,067 --> 00:14:15,555
它既是波，又像一个包裹，这取决于你从哪个角度来看。

102
00:14:17,329 --> 00:14:19,962
这简直是最糟糕的事情了。

103
00:14:19,962 --> 00:14:27,078
我曾在某次讲座或演示中听到过这样一句话：“是啊，这真不错”，或者我们看到了什么？

104
00:14:27,078 --> 00:14:36,389
由此可见，频率越高，穿透深度就越小。

105
00:14:36,389 --> 00:14:41,693
这是穿透深度，这是频率——两者都是对数表示。

106
00:14:41,693 --> 00:14:51,720
否则，如果它是线性的，我们就什么也看不见了，我们只需记住：频率越高，穿透深度越小。

107
00:14:51,720 --> 00:14:56,473
画面中这样描述道：“这很好嘛，这样就不会深入到里面去了。”

108
00:14:56,473 --> 00:15:06,411
此外，我还接受过辐射防护方面的专业培训，因为我从事放射性物质相关工作已有多年。

109
00:15:06,411 --> 00:15:14,223
那时我了解到，穿透深度越浅，效果就越差。为什么呢？

110
00:15:14,223 --> 00:15:22,860
能量密度——无论是非电离辐射还是电离辐射，都无关紧要。

111
00:15:22,860 --> 00:15:30,722
穿透深度越小，单位体积内储存的能量就越多。

112
00:15:30,722 --> 00:15:42,674
我认为这一点不难理解：单位体积内进入的能量越多，就越有可能引发问题并造成损害。

113
00:15:42,674 --> 00:16:05,256
人们其实曾相当天真地认为：
是的，电离辐射当然会造成伤害，这是显而易见的，但事实就是——后续发言者肯定会更详细地阐述这一点——这种非电离辐射同样存在问题。

114
00:16:05,256 --> 00:16:08,960
所以，这可能就是整场演示中最重要的一张幻灯片了。

115
00:16:08,960 --> 00:16:14,170
穿透深度小并非好事，而是坏事。

116
00:16:14,170 --> 00:16:21,360
那么，在左侧我们可以看到一幅典型的5G示意图。

117
00:16:21,360 --> 00:16:48,089
并非所有的5G——也就是说，偏远农村地区并没有5G——但在建筑密集的区域，其工作原理是：
不再使用单根天线，而是通过所谓的“天线阵列”（例如8×8个发射器），借助电子技术手段生成一个波束。

118
00:16:48,089 --> 00:16:54,697
但说到“光束”，人们可能会联想到手电筒或激光，其实并非如此。

119
00:16:54,697 --> 00:16:58,902
在准备这次演讲时，我起初也得先学一学。

120
00:16:58,902 --> 00:17:01,011
我之前也大概是这么想象的。

121
00:17:01,011 --> 00:17:14,303
但不是的，情况并非如此， 它们也被称为“铅笔射线”，而是更像这样：这是一种所谓的极坐标图。

122
00:17:14,303 --> 00:17:32,447
这显示了当有若干根独立天线以协调方式发射信号时，信号强度在哪个方向上
最高；而我们观察到的0度方向，就是主波束——这些波束也被称为“波束”。

123
00:17:32,447 --> 00:17:44,516
这种辐射并非局限于特定区域，也并非定向的，但与我们之前在球面波中看到的全向辐射相比，它在实际应用中显然要好得多。

124
00:17:44,516 --> 00:17:53,539
它会精准地作用于需要它的人，并稍微影响其周围环境，而其他人则不会再受到太大影响。

125
00:17:53,539 --> 00:18:03,560
这当然是个好现象，但处于辐射范围内的那个人——不仅是那个人，可能还包括偶然站在他旁边的人——自然也会受到影响。

126
00:18:03,560 --> 00:18:12,624
但正如我之前所说，更大的危险其实来自自己的设备，至少当你像这样使用它时是如此。

127
00:18:12,624 --> 00:18:21,764
如果使用免提功能，把手机拿在手里并这样握着，体验会好得多，所以我强烈推荐。

128
00:18:21,764 --> 00:18:44,832
好吧，5G的频段是700 MHz，这里写着最高26
GHz，所以据我所知，5G的最高频段只有8 GHz——就像埃里温广播电台说的：“看情况！”

129
00:18:44,832 --> 00:18:50,947
所以，如果是在农村地区，我就选用低频段。

130
00:18:50,947 --> 00:19:02,941
为什么？因为这些信号几乎不会被空气吸收，所以我不需要在这个区域设置基站。

131
00:19:02,941 --> 00:19:14,205
如果我想使用定向波束，也就是最高频段，那么粗略估算一下，大概需要100个较小的基站。这可要贵得多。

132
00:19:14,205 --> 00:19:17,856
此外，还有中等范围和较窄范围。

133
00:19:17,856 --> 00:19:25,333
情况大概就是这样。维尔斯比堡这个地方不算特别大，我觉得它大概属于中等规模吧。

134
00:19:25,333 --> 00:19:41,020
而且，如果我们在一个大城市，那里很可能会有5G——不管是在今天还是不久的将来——毕竟要实现5G的技术部署，总需要一定的时间。

135
00:19:41,020 --> 00:19:43,518
毕竟这也要花点钱。

136
00:19:43,518 --> 00:19:56,185
好，那么现在——我这么说吧——我刚才只介绍了技术方面的情况，并稍微提到了可能存在的问题。

137
00:19:56,185 --> 00:20:03,254
总体而言，我感到缺少所谓的“预防原则”。

138
00:20:03,254 --> 00:20:19,940
事实上，在欧盟，迄今为止的一贯做法是：只有在通过合理的风险分析和风险评估，确信某项新技术确实安全可靠之后，才会将其引入。

139
00:20:19,940 --> 00:20:22,183
在美国，情况则恰恰相反。

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00:20:22,183 --> 00:20:30,300
先做再说，然后观察情况，如果发生什么事，就及时采取措施加以控制。

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00:20:32,252 --> 00:20:45,120
我们亲爱的主持人罗尼刚才也提到了新冠疫苗，在那方面，“预防原则”早已不再适用。

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00:20:45,120 --> 00:20:50,165
就连我们前联邦总理都曾说过：“我们都是实验品。”

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00:20:50,165 --> 00:20:57,756
但我确信，在座的各位中，很少有人会甘愿当小白鼠。

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00:20:57,756 --> 00:21:10,759
因此，在移动通信领域，我认为在某些方面，预防原则并未得到遵守。

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00:21:10,759 --> 00:21:14,212
而且我几乎完全准时完成了这20分钟。

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00:21:14,212 --> 00:21:23,860
那么再总结一下：无线电波是肉眼看不见的，它们在真空中传播，而且速度极快。

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00:21:23,860 --> 00:21:28,149
而且，移动通信无疑有其实用价值，罗尼之前也提到过这一点。

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00:21:28,149 --> 00:21:33,709
不过，正如我刚才所说，预防原则实际上是适用的。

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00:21:33,709 --> 00:21:45,179
频率越高，能量输入就越大；对于密集建筑区，目前存在或将来会出现定向辐射。

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00:21:45,179 --> 00:21:57,538
一方面，这确实不错，因为整体辐射量会稍微降低一些；但另一方面，这又不太好，因为处于辐射束中的人所承受的辐射量就会稍微多一些。

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00:21:57,538 --> 00:22:00,796
是的，就这些。谢谢。

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00:22:05,105 --> 00:22:13,578
手机和Wi-Fi辐射会危害人类、动物和环境。我们需要无辐射区！asza.org