赫兹吹响了冲锋号

赫兹吹响了冲锋号

麦克斯韦的电磁理论真正得到举世公认，还是在德国青年物理学家赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857—1894）从实验上验证了电磁波确实存在之后。

1857年2月22日，赫兹生于德国汉堡，同麦克斯韦一样，其父也是一名律师，后来当了参议员，并领导汉撒同盟邑的司法局。其母是医生的女儿，家境比较富有。他从小勤奋好学，很喜欢物理学，动手能力较强，曾自制过光谱仪等，表现出非凡的技能和爱好。最初赫兹在私立学校学习，后来到市立学校学习，是班里的优秀生之一。除音乐外，他对各科课程都表现出出色的天资。他的意大利语、法语、英语、阿拉伯语学得都很好，并具有素描画家的才能。

1876年秋，19岁的赫兹作为工程部的大学生，应召在柏林的铁道兵团服一年兵役。20岁时在慕尼黑技术学院学习了一年，第二年考入柏林大学，后来成为亥姆霍兹（Helmheltz H.F.von，182l—1894）的得意门生，在亥姆霍兹研究所工作。在亥姆霍兹的关心下，他着手研究柏林哲学学会提出的电惯性实验问题，1879年取得成果，得到了学会发给的奖章。

1880年3月15日通过了博士论文《旋转球体中的感应》，并通过了课程考试，以“几乎在这些课程的所有方面都是知识非常丰富的”评语，获得了博士学位证书。

亥姆霍兹非常欣赏赫兹的才华，他把这位高材生安置在自己的研究所做一名助手。在两年半的助手期间，赫兹不厌单调的机械工作，经常是“一个接一个地钻孔，敲弯白铁皮，然后再花几个小时去油漆白铁皮”，自己动手制作大功率直流电源，创制测量仪表，如湿度表、电功率计等，体现了他在实验仪器方面的创造发明才能。

1882年冬，他赴基尔大学任数学物理讲师。这是一所学生不到几百人的小型大学，学生的求知积极性不高，他每次上课时只有6—8个学生，有几次竟下降到两个人，赫兹的情绪不是很好。然而正是在这期间，年青的科学家有相当多的时间去思考科学问题和研究科学文献。

1883年5月，他发表了辉光放电的论文。

1884年秋，他高兴地赴卡尔斯鲁高等技术学校应聘物理教授。

1885年3月，他迁居到卡尔斯鲁市。在生命的最后四年里，这里成为了他伟大发现的诞生地。

1886年夏季，赫兹结了婚，妻子是一位同事的女儿。在事业和家庭异常美满的时候，赫兹开始了他放弃了7年的实验研究——是否存在麦克斯韦所预言的电磁波。这也是7年前亥姆霍兹为他提出的一项柏林科学院悬奖课题，其主题是：绝缘体是否影响电动力学的过程？赫兹把其扩展到从实验上验证麦克斯韦所预言的电磁波的存在。他决心向这项高水平的科研题目挑战。

在进行放电实验时，赫兹发现在两个相互靠近的绝缘线圈中，有一个线圈发出了火花。赫兹认为这是电磁共振。经过反复实验，他终于创立了偶极天线的基本形式。这种天线至今仍用在超短波技术中。

1887年11月5日，赫兹给亥姆霍兹寄去《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文。在这篇论文中，他出色完美地解决了1879年科学院的竟赛题。指出绝缘体可成为电磁过程的场所，证实了法拉第和麦克斯韦的电磁作用观点。后来赫兹接二连三地做实验，又把沥青、纸、干木、砂石、硫黄、石蜡等制成厚板，并用橡皮槽盛45千克汽油分别放在感应器附近的不同位置进行观察。当时赫兹只能在课间休息时做那些基本实验，因为教室是他所能支配的房间中最大的空间。

谁能想象，从1886年底至1887年，赫兹就是在这样极其简陋的条件下进行了这一划时代的伟大实验的。

赫兹设计了一台电学仪器，仪器上的感应线圈C是一个特殊的变压装置，它可以把低电压变成高电压。与C相连的A和B是两个金属杆，上面各有两只闪亮的金属球，当两球之间的电压足够高时，空气被击穿，在两球间隙中发生火花放电。这是一台标准的电磁波发生器。在另一张桌上，立着一个装在绝缘架上的硬金属圆环，这是一个几乎闭合的简单圆环，对这个实验来说，这个圆环上的缝隙是整个装置的关键部分。如果赫兹推测的理论正确，奥秘就会从这里被揭开。一切都准备就绪，赫兹合上开关，两个金属小球之间电火花劈劈啪啪响了起来。赫兹赶紧转过头，仿佛看见一团微弱的辉光充满圆环上的缝隙。

是幻觉还是真的看见了辉光？他轻轻旋动缝隙旁的螺旋，推动圆环两端使其逐渐靠拢。间隔越来越小，同时辉光也似乎越来越亮……再接近些，再接近些……缝隙两端几乎碰到了一起，他的心也紧张得几乎蹦了出来……终于，赫兹松了一口气。

现在不会有疑问了：微小而清晰的电火花正横穿过金属圆环的缝隙。再重复一遍，结果还是一样。

就是用这种简单的方式，人类第一次通过实验有意识地检测到了一个无线电信号。赫兹这个划时代的实验，使法拉第、麦克斯韦等人的研究工作得到举世公认。但是赫兹深深知道，仅仅这一个实验还不够，因而他决定进一步做实验，证明电磁波具有像光一样的反射性能。

新的实验又开始了。赫兹在百忙中一遍又一遍地做着实验，但是一次又一次地失败了。问题出在哪里呢？赫兹苦苦思索着……

反射波，回声……

赫兹忽然想到自己儿时对着远处大山呼喊，期待着回声反射时的情景……

“要捕捉反射波，这个房间太小了！”赫兹恍然大悟。

沉浸在对童年甜蜜回忆中的赫兹，不由自主地默诵起自己最喜欢的《可兰经》里的一句名谚：

“既然山不能向穆罕默德走去，那么，穆罕默德就应该向着山走去。”

这句谚语说的是这样一个故事：先知穆罕默德想要创造奇迹，他对信徒们说，要命令大山向他走来。结果大山没有走过来，他就走过去了。这一箴言告诉人们，要在自然界里创造奇迹，就要学习适应自然。

童年的回忆，开通了赫兹新的思路，“既然我们没有大房间，那么我们就应当改变反射波的波长”。

按着新的思路，赫兹调谐了电磁辐射源的内部要素，加大了每秒振荡的次数，实验终于成功地证明了电磁波具有光一样的反射性能。赫兹乘胜前进，又悉心地研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象，并进一步证明了它们的传播速度等于光速，使他成为世界上第一个证实光从本质上说也是一种电磁波的人。

1887年，当赫兹证实电磁波存在的实验完成后，他又开始了电磁波传播特性的实验研究。

赫兹发现，电磁波可以毫无困难地越过墙壁，但却通不过一块薄薄的金属片；通过抛物面反射镜，可以将分散的电磁波会聚在一起，从而得到能量集中的电磁波，这与探照灯的光束十分类似。

赫兹写出了关于电磁波传播特性的实验报告。他通过改变电磁波发生器中变压器次级线圈的匝数，获得了不同波长的电磁波。

他发现：不管电磁波的波长多么不同，它们的传播速度总是相同的，并且等于当时从实验上测得的光的传播速度。1888年1月，他完成了《论电动效应的传播速度》论文，证实了20年前麦克斯韦预言的“光波是电磁波的一种”，从实验上揭示了光与电的内在关系。

赫兹的实验研究具有深远的历史影响，至今仍闪烁着其耀眼的光辉。今日的巨型射电望远镜，仍显现着赫兹在小小实验室制作的抛物镜的原理。正是由于他的工作成果，导致了电磁波应用的开发和无线电技术及无线电电子学这一新领域、新学科的创立。

赫兹的发现公布以后，犹如在物理学上空响起一声惊雷，全世界的科学家立刻行动起来。从那时起，物理学家们对这种无形的波动感到十分好奇，表现出对电磁波研究的浓厚兴趣，很多人都转向了赫兹的实验，人们不再怀疑电磁波的存在了。一些有远见的科学家意识到赫兹对电磁波的发现，不但在理论上有重大意义，而且在实用上也有很大的价值。工程技术人员更是被赫兹波（当时电磁波被人们称为赫兹波）吸引住了。

赫兹的伟大发现，吹响了开发电磁波应用的进军号。怎样利用这种奇妙的“赫兹波”呢？1888年，很多人都在考虑这个问题。

1889年，德国一个不太出名的工程师胡布尔，提出了利用赫兹波来进行无线电通信的设想。胡布尔是赫兹的好朋友，他对自己的设想在技术上能不能过关没有把握，就写信给赫兹征求意见。

赫兹和麦克斯韦一样是搞理论物理研究的。他探测电磁波的目的，是为了检验麦克斯韦的理论，对电磁波能不能在实际中应用考虑不多。他在给胡布尔的回信中说：“如果要用电磁波来进行无线电通信，大概得有一面像欧洲大陆那样的巨型反射镜才行。”很遗憾，有着伟大发现的赫兹，没有看到另一个伟大设想的价值。在当时，这个回答等于否定了胡布尔的设想。实际上，对电磁波能否获得实际的应用，绝大多数人都持怀疑或否定意见。

然而，电磁波传递信息的现象在个别场合早已表现出来了，只是没有引起人们足够的注意而已。1884年，美国发生了这样一件事：在离地面24.4米高的架空电话线上，有人惊异地收听到了通过埋在地下的绝缘导线拍发、报道的新闻稿电文。这是由于埋在地下的电报电路辐射的电磁波传播到了架空电话线的缘故。这是一种感应通信方法。1892年，英国的普利斯爵士曾应用这种方法把电文发送出去，通信距离达5千米左右。

1894年，36岁的赫兹不幸在外科手术中死去。后人都为他英年早逝而感到无比惋惜！

赫兹的一生虽然短暂，但是他发现了电磁波，还发现了“光电效应”，他在物理学上的功绩是永垂不朽的！