劉慶賀

1887年，赫茲首先發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了電磁波的存在。當(dāng)時(shí)年僅29歲。赫茲的重大發(fā)現(xiàn)不但為無(wú)線電通信創(chuàng)造了條件，并且根據(jù)電磁波的傳播規(guī)律，確定了電磁波和光波一樣，具有反射、折射和偏振等性質(zhì)，驗(yàn)證了麥克斯韋關(guān)于光是一種電磁波的理論推測(cè)。

19世紀(jì)60年代，麥克斯韋提出了電磁場(chǎng)的理論，并從理論上推測(cè)到電磁波的存在，可惜他英年早逝，未能用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明自己推測(cè)的正確性。當(dāng)時(shí)，沒(méi)有人能理解麥克斯韋的學(xué)說(shuō)，因此，他的功績(jī)生前并未得到重視，直到他死后近10年，赫茲發(fā)現(xiàn)并證明了電磁波存在后，人們才意識(shí)到麥克斯韋理論的重要性。如果把電磁理論的建立比作一座宏偉的大廈，那么，為這座大廈奠定了堅(jiān)實(shí)地基的是法拉第；在堅(jiān)實(shí)的地基上建成這座大廈的是麥克斯韋；為這座雄偉的大廈進(jìn)行內(nèi)部裝修，使它能夠最后被人們廣泛使用的是赫茲。人們?yōu)榱思o(jì)念這位年輕的科學(xué)家為人類做出的不朽功勛，用他的名字來(lái)命名物理學(xué)和數(shù)學(xué)的一些概念，并采用“赫茲”作為頻率的單位。

1857年2月22日，亨利?！ず掌澤诘聡?guó)漢堡。赫茲在少年時(shí)代就顯示了自己非凡的聰明才智，以及出眾的實(shí)驗(yàn)才能。他特別喜歡做力學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了提高自己的動(dòng)手能力，他利用課余時(shí)間向一位細(xì)木工學(xué)習(xí)手藝，還向車工師傅學(xué)習(xí)車工技術(shù)，練就了一雙靈巧的手。星期天，赫茲從來(lái)不休息，他在學(xué)校里學(xué)習(xí)制圖。有趣的是，后來(lái)當(dāng)他的車工師傅得知赫茲當(dāng)了物理學(xué)教授的消息時(shí)，曾帶著惋惜的口吻贊嘆道：“唉！真可惜！赫茲本該是一個(gè)多么出色的車工??！”

1884年秋，赫茲開始攻克他的導(dǎo)師亥姆霍茲提出的柏林科學(xué)院懸賞獎(jiǎng)的問(wèn)題。即如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)電磁波的存在？他對(duì)這個(gè)難題進(jìn)行了無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，均未取得什么成效。然而，赫茲并沒(méi)有灰心，一直思索著解決這道難題的辦法。他幾乎把全部時(shí)間都耗在了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里。在學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室中，有一種叫黎斯螺線管的感應(yīng)線圈，這種儀器有初級(jí)和次級(jí)兩個(gè)線圈，它們是相互絕緣的。在實(shí)驗(yàn)中，赫茲發(fā)現(xiàn)：若給初級(jí)線圈輸入脈沖電流，次級(jí)線圈的火花隙中便有電火花發(fā)生。這種現(xiàn)象立即引起了赫茲的注意，他敏銳地感到，這是一種與聲共振現(xiàn)象相似的快速電磁共振過(guò)程。他想，電火花的往返跳躍表明在電極間建立了一個(gè)迅速變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，因?yàn)楦鶕?jù)尚未被實(shí)驗(yàn)證明的麥克斯韋的電磁理論，變化的場(chǎng)將以電磁波的形式向周圍空間輻射。赫茲斷定：次級(jí)線圈中火花隙中的電火花，是因?yàn)槌跫?jí)線圈電磁振蕩，次級(jí)線圈受到感應(yīng)的結(jié)果。

為了用實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)麥克斯韋高深莫測(cè)的電磁場(chǎng)理論，驗(yàn)證電磁波的確存在，赫茲精心設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁波發(fā)生器，對(duì)“電火花實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了一系列深入的研究。赫茲用兩塊邊長(zhǎng)40.64厘米的正方形鋅板，每塊鋅板接上一個(gè)30.5厘米長(zhǎng)的銅棒，銅棒的一端焊上一個(gè)金屬球，將銅棒與感應(yīng)圈的電極相連。通電時(shí)，如果使兩根銅棒上的金屬球靠近，便會(huì)看到有火花從一個(gè)球跳到另一個(gè)球，這些火花表明電流在循環(huán)不息。在金屬球之間產(chǎn)生的這種高頻電火花，即電磁波。麥克斯韋的理論認(rèn)為由此電磁波便會(huì)被送到空間去。赫茲為了捕捉這些電磁波，證明它確實(shí)被送到了空間，他用一根兩端帶有銅球的銅絲彎成環(huán)狀，當(dāng)作檢波器。他把這個(gè)檢波器放到離電磁波發(fā)生器10米遠(yuǎn)的地方，當(dāng)電磁波發(fā)生器通電后，檢波器銅絲圈兩端的銅球上產(chǎn)生了電火花。這些火花是怎樣產(chǎn)生的呢？赫茲認(rèn)為：這便是電磁波從發(fā)射器發(fā)出后，被檢波器捉住了；電磁波不僅產(chǎn)生了，而且傳播了10米遠(yuǎn)。

誰(shuí)也沒(méi)有想到，赫茲竟用如此簡(jiǎn)單的自制儀器驗(yàn)證了麥克斯韋如此深?yuàn)W的電磁場(chǎng)理論，赫茲的論文出色地解答了1879年亥姆霍茲提出的懸賞難題，由此榮獲柏林學(xué)院的科學(xué)獎(jiǎng)。從此，電磁波的存在得到了確認(rèn)，再也沒(méi)有人懷疑了。