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第三节 赫兹开创无线电的新纪元

  赫兹出生在德国北部汉堡的一个犹太人家庭里,父亲是律师,母亲是法兰克福大学物理学教授潘弗努肯博士的女儿。从小时候开始,母亲就对他进行严格的教育。当他六岁刚能拿稳笔时,母亲就教他学习雕刻,这不仅可以培养他的动手能力,还能培养他的专心与忍耐性。每天晚饭后,母亲都要花一个小时念一篇长文章给他听,然后鼓励他发表意见,和他一起讨论。赫兹日后能够形成特立独行的个性,与母亲的这种教育方法是分不开的。

赫兹念中学时,在正规的考试中成绩总是不好,但是他所显示出来的能力,却让学校里的老师们无法断定他的实际水平。比如,他生物课学得不好,但是他能自制出显微镜;他化学课学得也不好,但他能自己烧制实验用的玻璃器皿;他没有音乐天赋,却会自己造乐器。有一次上音乐课,同学们正在排练节目,在悦耳动听的旋律中,突然冒出来一个走调的声音。老师一追查,这个怪声是赫兹发出来的,就生气地罚他站在走廊里,不准他进教室。这一下倒正中赫兹的下怀,他拿出一本用希腊文写的书,津津有味地读起来。他在中学时代就学会了好几门外语,直到高中,他的语文成绩在班上依然名列前茅。

每次考试,赫兹都不紧张,也不担心考试结果会怎么样。每个星期六,母亲都要亲自出题,考一考自己的三个孩子,他们学得怎么样,她早就心中有数。如果孩子在学校考试中发挥得不好,她也不会责怪他们。

赫兹中学毕业后,不知道该去哪所学校读书。他先去了一所技术学院念工程系,不久就觉得学工程太枯燥,便转去念陆军军官学校。军校里紧张的训练让他受不了,父亲只得动用关系把他转出来,去念数学系。念了半年,他觉得纯数学太抽象了,又转到慕尼黑念建筑系,念了三个月又觉得没意思,再度转学到柏林大学念物理系。

在外人的眼里,他是个三心二意的学生,不会有什么出息,只有母亲相信他有出类拔萃的能力。

日后证明,赫兹最终选择的柏林大学物理系对他最合适,他在这里把对科学的热情和兴趣都发挥出来,投向尚待开发的电磁学领域。1879年,三年级的大学生赫兹参加学校里组织的论文比赛,以《电流的惰性研究》获得了第一名。他在给母亲的信中这样写道:“在精确的实验与努力里,绝对没有什么叫‘失败’。如果没有达到预定的目标,只要调整向左或向右,都是正面的结果。”

1880年2月,他完成了博士论文,研究的是电子动力学。随后他留校当了三年博士后,研究的还是电子学。当时,这是一门很超前的学问,没有多少人懂,再加上他不擅于交际,毕业后居然找不到工作。直到1883年5月,他才在德国北部军港基尔的工业学校谋到了一份职业,开设机械课。然而,他讲的课很不受欢迎,课堂上的学生差不多逃光了,最后只剩七个人听他讲课。他满腹牢骚,情绪恶劣,几乎自杀。

1885年3月,他有机会转到德国西南部边境的卡尔斯鲁尔技术学院,担任物理系教授。这所学校的实验经费少得可怜,他便自己动手烧制玻璃瓶,做电池,一点一滴地装配起一个精密的电磁实验室。虽然境遇很差,理想在现实中屡屡受挫折,但赫兹却保持着自己的雄心。他相信自己是这个世界上唯一了解星光是什么的人,星夜不仅是美丽的,而且有规律地发出不同频率的电磁波来到地上。在赫兹之前,由法拉第发现麦克斯韦完成的电磁理论,因为没有得到实验的证明,只能是天才的设想。赫兹认为自己的使命就是把电磁波捕捉到,使假说变成现实。

学校里的多尔教授很欣赏这个不凡的年轻人,便把自己的女儿伊利莎白介绍给他。伊利莎白不懂得什么是电磁波,但她喜欢赫兹的真诚与率直,两人相识四个月后就结婚了。赫兹找到了爱情的归宿,便开始了他一生中最着名的实验。

要捕捉到电磁波,就必须建立一个辐射电磁波源,这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位卓越的物理学家。在他的指导和帮助下,赫兹很快制成了电磁波辐射源,它被称作赫兹振荡器。

基本设备齐全后,赫兹便真刀真枪地搞起了实验。当时他的教学任务很重,每周要上20多节课,只能从课余挤时间做实验。一节课上完后,他焦急地等待最后一个学生离开教室,就把讲台当成了实验台。到下节课开始,还有三个小时的时间,这段时间正好可以用来做一次实验。

实验开始后,他和协助他的技师卡尔立刻忙碌起来,过了一个多小时,还是没有火花迸发出来,他们已经累得疲惫不堪,只好先坐下来休息一会儿。这样的失败不知道重复多少次了,好像成功与他们无缘似的,但赫兹从来没有丧失过信心,失败了就从头再来。

经过反复的探索,不断地调整思路,赫兹通过调谐电磁辐射源,加大每秒钟振荡的次数,终于证明了电磁波具有光一样的反射性能。在这个成功的鼓舞下,赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象,并且证明了它们的传播速度等于光速。

就这样,赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波。

1888年,赫兹发表了他的研究成果,立刻震惊了全世界的物理学家。这位解开电磁学谜团的人,不是什么有名的教授,也不是来自名见经传的学院,而是一个默默的耕耘者。人们在钦佩他的同时,也把崇高的荣誉送给他。德国皇家科学会授予他金质奖章,着名的波恩大学礼聘他为物理学教授。不过,连赫兹本人也没有料到电磁波会在后世产生巨大的影响,开创了无线电电子技术的新纪元。就在他发现电磁波的第二年,有人问他,电磁波是否可以用于无线电通讯,赫兹还不敢肯定。

赫兹发现电磁波时,还不满30岁,人们期望他能为人类文明做出了更大的贡献。

可惜的是,他在1894年元旦因血中毒逝世,年仅37岁。为了纪念他的功绩,人们用他的名字来命名各种波动频率的单位,简称“赫”。

  
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