赫茲與電磁波

故事要從1887年的德國開始。位于萊茵河邊的卡爾斯魯厄是一座風景秀麗的城市，在它的城中心，矗立著著名的18世紀的宮殿。郁郁蔥蔥的森林和溫暖的氣候也使得這座小城成為了歐洲的一個旅游名勝。然而這些怡人的景色似乎沒有分散海因里希·魯道夫·赫茲的注意力：現在他正在卡爾斯魯厄大學的一間實驗室里專心致志地擺弄他的儀器。那時候，赫茲剛剛30歲，也許不會想到他將在科學史上成為和他的老師赫耳姆霍茲一樣鼎鼎有名的人物，不會想到他將和卡爾·本茨一樣成為這個小城的驕傲。現在他的心思，只是完完全全地傾注在他的那套裝置上。

赫茲的裝置在今天看來是很簡單的：它的主要部分是一個電火花發生器，有兩個相隔很近的小銅球作為電容。赫茲全神貫注地注視著這兩個相對而視的銅球，然后合上了電路開關。頓時，電的魔力開始在這個簡單的系統里展現出來：無形的電流穿過裝置里的感應線圈，并開始對銅球電容進行充電。赫茲冷冷地注視著他的裝置，在心里面想象著電容兩段電壓不斷上升的情形。在電學的領域攻讀了那么久，赫茲對自己的知識是有充分信心的，他知道，隨著電壓的上升，很快兩個小球之間的空氣就會被擊穿，然后整個系統就會形成一個高頻的振蕩回路(LC回路)，但是，他現在想要觀察的不是這個。

果然，過了一會兒，隨著細微的“啪”的一聲，一束美麗的藍色電花爆開在兩個銅球之間，整個系統形成了一個完整的回路，細小的電流束在空氣中不停地扭動，綻放出幽幽的熒光。

赫茲反而更加緊張了，他盯著那串電火花，還有電火花旁邊的空氣，心里面想象了一幅又一幅的圖景。他不是要看這個裝置如何產生火花短路，他這個實驗的目的，是為了求證那虛無飄渺的“電磁波”的存在。那是一種什么樣的東西啊，它看不見，摸不著，到那時為止誰也沒有見過，驗證過它的存在。可是，赫茲是堅信它的存在的，因為它是麥克斯韋理論的一個預言。而麥克斯韋理論……哦，它在數學上簡直完美得像一個奇跡！仿佛是上帝的手寫下的一首詩歌。這樣的理論，很難想象它是錯誤的。赫茲吸了一口氣，又笑了：不管理論怎樣無懈可擊，它畢竟還是要通過實驗來驗證的呀。他站在那里看了一會兒，在心里面又推想了幾遍，終于確定自己的實驗無誤：如果麥克斯韋是對的話，那么在兩個銅球之間就應該產生一個振蕩的電場，同時引發一個向外傳播的電磁波。赫茲轉過頭去，在實驗室的另一邊，放著一個開口的銅環，在開口處也各鑲了一個小銅球。那是電磁波的接收器，如果麥克斯韋的電磁波真的存在的話，那么它就會穿越這個房間到達另外一端，在接收器那里感生一個振蕩的電動勢，從而在接收器的開口處也激發出電火花來。

實驗室里面靜悄悄地，赫茲一動不動地站在那里，仿佛他的眼睛已經看見那無形的電磁波在空間穿越。銅環接受器突然顯得有點異樣，赫茲簡直忍不住要大叫一聲，他把自己的鼻子湊到銅環的前面，明明白白地看見似乎有微弱的火花在兩個銅球之間的空氣里閃爍。赫茲飛快地跑到窗口，把所有的窗簾都拉上，現在更清楚了：淡藍色的電花在銅環的缺口不斷地綻開，而整個銅環卻是一個隔離的系統，既沒有連接電池也沒有任何的能量來源。赫茲注視了足足有一分鐘之久，在他眼里，那些藍色的火花顯得如此地美麗。終于他揉了揉眼睛，直起腰來：現在不用再懷疑了，電磁波真真實實地存在于空間之中，正是它激發了接收器上的電火花。他勝利了，成功地解決了這個8年前由柏林普魯士科學院提出懸賞的問題；同時，麥克斯韋的理論也勝利了，物理學的一個新高峰--電磁理論終于被建立起來。偉大的法拉第為它打下了地基，偉大的麥克斯韋建造了它的主體，而今天，他——偉大的赫茲——為這座大廈封了頂。

赫茲小心地把接受器移到不同的位置，電磁波的表現和理論預測的絲毫不爽。根據實驗數據，赫茲得出了電磁波的波長，把它乘以電路的振蕩頻率，就可以計算出電磁波的前進速度。這個數值精確地等于30萬公里/秒，也就是光速。麥克斯韋驚人的預言得到了證實：原來電磁波一點都不神秘，我們平時見到的光就是電磁波的一種，只不過它的頻率限定在某一個范圍內，而能夠為我們所見到罷了。

無論從哪一個意義上來說，這都是一個了不起的發現。古老的光學終于可以被完全包容于新興的電磁學里面，而“光是電磁波的一種”的論斷，也終于為爭論已久的光本性的問題下了一個似乎是不可推翻的定論。電磁波的反射、衍射和干涉實驗很快就做出來了，這些實驗進一步地證實了電磁波和光波的一致性，無疑是電磁理論的一個巨大成就。

赫茲的名字終于可以被閃光地鐫刻在科學史的名人堂里。可是，作為一個純粹的嚴肅的科學家，赫茲當時卻沒有想到他的發現里面所蘊藏的巨大的商業意義。在卡爾斯魯厄大學的那間實驗室里，他想的只是如何可以更加靠近大自然的終極奧秘，根本沒有料到他的實驗會帶來一場怎么樣的時代革命。赫茲英年早逝，還不到37歲就離開了這個他為之醉心的世界。然而，就在那一年，一位在倫巴底度假的20歲意大利青年讀到了他的關于電磁波的論文；兩年后，這個青年已經在公開場合進行了無線電的通訊表演，不久他的公司成立，并成功地拿到了專利證。到了1901年，赫茲死后的第7年，無線電報已經可以穿越大西洋，實現兩地的實時通訊了。這個來自意大利的年輕人就是古格列爾莫·馬可尼。與此同時俄國的波波夫也在無線通訊領域做了同樣的貢獻。他倆掀起了一場革命的風暴，把整個人類帶進了一個嶄新的“信息時代”。（摘自《量子物理史話》）