用物理学告诉你路由器放哪儿信号最好

我们经常担心无线路由器信号太弱，无论如何移动都无法解决问题。贾森·科尔，英国伦敦帝国理工学院的博士研究生，通过实验展示了路由器的最佳位置，并写了一篇文章。全文如下:

电磁辐射听起来很可怕，大多数人都避免它。然而，各种电磁波已经建立了我们的感官和世界之间的相互作用。从让你看到面前这些单词的光波，到将这些单词传输到笔记本或手机的无线信号，电磁波都在起作用。

几乎所有形式的现代通信都是通过电磁波传输的。这些电磁波将被传输到你的汽车天线，并穿过墙壁，所以你可以在室内打电话，电磁波将被地球的高空大气反射回来，而地球的高空大气似乎什么都没有。

这是因为大气层在高海拔(离地球80到1000公里的电离层)变成了等离子体。在这种状态下，原子将分离，原子的外层电子将脱离原子核，成为*电子。等离子体对电磁场有非常强的响应，这将产生一些有趣的特性，例如它将反射无线电信号并扩大无线电传输的范围。

高功率电磁波和等离子体之间的相互作用非常有趣。世界上最强的电磁波是高功率激光脉冲。欧洲核研究委员会使用电磁波来加速大型强子对撞机中的粒子。他们正是利用高功率电磁波和等离子体之间的相互作用。

我们可以精确地预测强电磁波和等离子体之间的相互作用，因为它的基本物理过程遵循麦克斯韦方程。麦克斯韦方程是19世纪物理学的重要发现，证明了光是电磁波的一种形式。

麦克斯韦方程的手工计算既繁琐又复杂，但1960年底发明的一种巧妙算法可以使这种计算相对容易，只要需要一台性能足够强的计算机。

在了解了麦克斯韦方程和它们的计算方法之后，我最近把注意力转向了一个更简单但却很常见的问题，那就是如何使用计算机模拟来解决我公寓里的无线信号弱的问题。学术意义上的“足够强大”意味着几台拥有数万个处理器的超级计算机同时工作。在这里，我们只需要一部智能手机来提供足够强大的计算能力。

从无线路由器天线发出的电磁波是由一个频率为2.4千兆赫的小电流引起的。我把这种电流引入我的模型，使它振动。麦克斯韦方程决定了产生电磁波的方向。我在图上标出了公寓墙壁的实际位置，然后我就可以根据虚拟路由器的不同位置标出无线信号强度图。

第一点是显而易见的，无线信号在无障碍空间比通过墙壁更容易传播，所以最理想的路由器位置应该在你的视线范围内。

有时电磁波会停止变化并在同一位置闪烁，这是一种驻波现象。此时，无线信号将会重叠并相互抵消。图中的黑点(可能不称为点)表示无线信号微弱，这些黑点之间的间隔为几厘米。

然后是第二点，不太明显但更有趣:如果某个位置的信号接收不佳，稍微移动路由器可能会显著提高信号强度，因为移动路由器后，所有信号黑点也会移动。