WEBVTT

00:00.125 --> 00:01.320
现在才真正开始有意思了。

00:01.320 --> 00:06.117
标准：频率越高，传输的能量就越大。

00:06.117 --> 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。

00:14.020 --> 00:19.041
而且频率越高，这东西所蕴含的能量就越大。

00:19.041 --> 00:25.450
好，那我现在终于要为第一位演讲者做开场介绍啦。

00:25.450 --> 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——

00:37.988 --> 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。

00:45.994 --> 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。

00:58.017 --> 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。

01:15.648 --> 01:19.351
亲爱的罗尼，非常感谢你这番友好的话语。

01:19.351 --> 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……

01:27.030 --> 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。

01:39.225 --> 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。

01:52.224 --> 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。

01:58.090 --> 02:00.361
我们来看看能不能行。

02:00.361 --> 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。

02:06.688 --> 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？

02:14.548 --> 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？

02:22.940 --> 02:27.119
接下来，后续的发言人将就此作进一步说明。

02:27.119 --> 02:30.629
好了，石头马上就要掉了。

02:39.970 --> 02:45.282
好了，我们看到了两件事。这股浪潮正在蔓延。

02:45.282 --> 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。

02:53.007 --> 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。

02:57.811 --> 03:03.654
而这恰恰符合现实，这也正是其危险性所在。

03:03.654 --> 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”。

03:18.419 --> 03:20.394
这就像参加派对一样。

03:20.394 --> 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。

03:28.290 --> 03:33.992
好，那么，我们看到石头落入水中，水随之流动。

03:33.992 --> 03:36.391
无线电波的情况也大致如此。

03:36.391 --> 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。

03:44.820 --> 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。

03:53.056 --> 03:58.380
而且通常情况下，既看不见，也听不到。

03:58.380 --> 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”。

04:23.910 --> 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。

04:38.585 --> 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。

04:46.657 --> 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。

04:58.752 --> 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。

05:11.776 --> 05:19.916
也就是300,000,000米/秒，快了一百万倍。

05:19.916 --> 05:24.704
这对于实际应用来说当然非常重要。

05:24.704 --> 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。

05:41.055 --> 05:44.524
如果同样的情况发生在太阳上，则需要八分钟。

05:44.524 --> 05:50.366
这只是为了说明太空中的距离有多大。

05:50.366 --> 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。

06:07.456 --> 06:13.152
大致可以这样比喻：一波又一波的浪潮从身边涌过。

06:13.152 --> 06:20.089
也就是说，频率越高，波长就越短。

06:20.089 --> 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。

06:36.635 --> 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。

06:43.240 --> 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）

06:54.103 --> 06:57.968
范围，即每秒100万次振荡。

06:57.968 --> 07:01.443
好，关于一些基本事项，先说这些。

07:01.443 --> 07:07.808
所以我们要记住：电磁波既听不到，也看不见。

07:07.808 --> 07:10.920
有些人能感受到，大多数人感受不到，我也不例外。

07:10.920 --> 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。

07:18.451 --> 07:22.763
哎，广播这玩意儿我们已经有了“好久好久”了。

07:22.763 --> 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。

07:36.904 --> 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。

07:47.640 --> 07:51.973
这也就引出了一个问题：

07:51.973 --> 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。

08:05.152 --> 08:06.625
所以，我得为此付钱。

08:06.625 --> 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。

08:27.687 --> 08:31.406
我稍后会再谈谈高频为什么如此重要。

08:31.406 --> 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

08:42.816 --> 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。

08:51.684 --> 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。

08:56.036 --> 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。

09:02.239 --> 09:06.543
顺便说一句，这可以像联邦预算那样来理解：

09:06.543 --> 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。

09:16.753 --> 09:20.074
这样一来，我就能为200万到300万的项目提供资金了。

09:20.074 --> 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。

09:27.346 --> 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。

09:33.260 --> 09:42.272
举个典型的例子，早期的模拟电视带宽大约为5 MHz。

09:42.272 --> 09:47.712
数字部分只剩下大约1 MHz，再加上一点点。

09:47.712 --> 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。

09:58.969 --> 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。

10:11.226 --> 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。

10:21.608 --> 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。

10:35.428 --> 10:38.375
这虽然是个错误，但并不太引人注目。

10:38.375 --> 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。

10:43.700 --> 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。

10:47.756 --> 10:55.919
每次传输都需要占用一定的频谱资源，即一个频段。

10:55.919 --> 10:58.778
这不能与其他内容重叠。

10:58.778 --> 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。

11:07.461 --> 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。

11:13.976 --> 11:16.735
视具体情况而定，可能还能做得更多。

11:16.735 --> 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。

11:26.571 --> 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。

11:37.500 --> 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。

11:49.554 --> 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。

12:14.974 --> 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。

12:22.935 --> 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。

12:33.348 --> 12:38.925
以上就是目前的基础知识。下面再次展示这些光谱。

12:38.925 --> 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。

12:48.714 --> 12:54.831
这东西挺没来头的，还有不同的阶段。

12:54.831 --> 13:03.571
现在，这对于生物学或潜在危害来说就变得有趣了。

13:03.571 --> 13:13.473
有一个标准：频率越高，传输的能量就越大。

13:13.473 --> 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。

13:31.282 --> 13:38.380
而且频率越高，这东西所蕴含的能量就越大。

13:38.380 --> 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。

13:53.709 --> 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。

14:09.067 --> 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。

14:17.329 --> 14:19.962
这简直是最糟糕的事情了。

14:19.962 --> 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？

14:27.078 --> 14:36.389
由此可见，频率越高，穿透深度就越小。

14:36.389 --> 14:41.693
这是穿透深度，这是频率——两者都是对数表示。

14:41.693 --> 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。

14:51.720 --> 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。”

14:56.473 --> 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。

15:06.411 --> 15:14.223
那时我了解到，穿透深度越浅，效果就越差。为什么呢？

15:14.223 --> 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。

15:22.860 --> 15:30.722
穿透深度越小，单位体积内储存的能量就越多。

15:30.722 --> 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。

15:42.674 --> 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。

16:05.256 --> 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。

16:08.960 --> 16:14.170
穿透深度小并非好事，而是坏事。

16:14.170 --> 16:21.360
那么，在左侧我们可以看到一幅典型的5G示意图。

16:21.360 --> 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。

16:48.089 --> 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。

16:54.697 --> 16:58.902
在准备这次演讲时，我起初也得先学一学。

16:58.902 --> 17:01.011
我之前也大概是这么想象的。

17:01.011 --> 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。

17:14.303 --> 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”。

17:32.447 --> 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。

17:44.516 --> 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。

17:53.539 --> 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。

18:03.560 --> 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。

18:12.624 --> 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。

18:21.764 --> 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！”

18:44.832 --> 18:50.947
所以，如果是在农村地区，我就选用低频段。

18:50.947 --> 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。

19:02.941 --> 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。

19:14.205 --> 19:17.856
此外，还有中等范围和较窄范围。

19:17.856 --> 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。

19:25.333 --> 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。

19:41.020 --> 19:43.518
毕竟这也要花点钱。

19:43.518 --> 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。

19:56.185 --> 20:03.254
总体而言，我感到缺少所谓的“预防原则”。

20:03.254 --> 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。

20:19.940 --> 20:22.183
在美国，情况则恰恰相反。

20:22.183 --> 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。

20:32.252 --> 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。

20:45.120 --> 20:50.165
就连我们前联邦总理都曾说过：“我们都是实验品。”

20:50.165 --> 20:57.756
但我确信，在座的各位中，很少有人会甘愿当小白鼠。

20:57.756 --> 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。

21:10.759 --> 21:14.212
而且我几乎完全准时完成了这20分钟。

21:14.212 --> 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。

21:23.860 --> 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。

21:28.149 --> 21:33.709
不过，正如我刚才所说，预防原则实际上是适用的。

21:33.709 --> 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。

21:45.179 --> 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。

21:57.538 --> 22:00.796
是的，就这些。谢谢。

22:05.105 --> 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