環球科學朝聖

第三節 赫茲開創無線電的新紀元

　　赫茲出生在德國北部漢堡的一個猶太人家庭裏，父親是律師，母親是法蘭克福大學物理學教授潘弗努肯博士的女兒。從小時候開始，母親就對他進行嚴格的教育。當他六歲剛能拿穩筆時，母親就教他學習雕刻，這不僅可以培養他的動手能力，還能培養他的專心與忍耐性。每天晚飯後，母親都要花一個小時念一篇長文章給他聽，然後鼓勵他發表意見，和他一起討論。赫茲日後能夠形成特立獨行的個性，與母親的這種教育方法是分不開的。

　　赫茲念中學時，在正規的考試中成績總是不好，但是他所顯示出來的能力，卻讓學校裏的老師們無法斷定他的實際水平。比如，他生物課學得不好，但是他能自製出顯微鏡；他化學課學得也不好，但他能自己燒製實驗用的玻璃器皿；他沒有音樂天賦，卻會自己造樂器。有一次上音樂課，同學們正在排練節目，在悅耳動聽的旋律中，突然冒出來一個走調的聲音。老師一追查，這個怪聲是赫茲發出來的，就生氣地罰他站在走廊裏，不準他進教室。這一下倒正中赫茲的下懷，他拿出一本用希臘文寫的書，津津有味地讀起來。他在中學時代就學會了好幾門外語，直到高中，他的語文成績在班上依然名列前茅。

　　每次考試，赫茲都不緊張，也不擔心考試結果會怎麽樣。每個星期六，母親都要親自出題，考一考自己的三個孩子，他們學得怎麽樣，她早就心中有數。如果孩子在學校考試中發揮得不好，她也不會責怪他們。

　　赫茲中學畢業後，不知道該去哪所學校讀書。他先去了一所技術學院念工程係，不久就覺得學工程太枯燥，便轉去念陸軍軍官學校。軍校裏緊張的訓練讓他受不了，父親隻得動用關係把他轉出來，去念數學係。念了半年，他覺得純數學太抽象了，又轉到慕尼黑念建築係，念了三個月又覺得沒意思，再度轉學到柏林大學念物理係。

　　在外人的眼裏，他是個三心二意的學生，不會有什麽出息，隻有母親相信他有出類拔萃的能力。

　　日後證明，赫茲最終選擇的柏林大學物理係對他最合適，他在這裏把對科學的熱情和興趣都發揮出來，投向尚待開發的電磁學領域。1879年，三年級的大學生赫茲參加學校裏組織的論文比賽，以《電流的惰性研究》獲得了第一名。他在給母親的信中這樣寫道：“在精確的實驗與努力裏，絕對沒有什麽叫‘失敗’。如果沒有達到預定的目標，隻要調整向左或向右，都是正麵的結果。”

　　1880年2月，他完成了博士論文，研究的是電子動力學。隨後他留校當了三年博士後，研究的還是電子學。當時，這是一門很超前的學問，沒有多少人懂，再加上他不擅於交際，畢業後居然找不到工作。直到1883年5月，他才在德國北部軍港基爾的工業學校謀到了一份職業，開設機械課。然而，他講的課很不受歡迎，課堂上的學生差不多逃光了，最後隻剩七個人聽他講課。他滿腹牢騷，情緒惡劣，幾乎自殺。

　　1885年3月，他有機會轉到德國西南部邊境的卡爾斯魯爾技術學院，擔任物理係教授。這所學校的實驗經費少得可憐，他便自己動手燒製玻璃瓶，做電池，一點一滴地裝配起一個精密的電磁實驗室。雖然境遇很差，理想在現實中屢屢受挫折，但赫茲卻保持著自己的雄心。他相信自己是這個世界上唯一了解星光是什麽的人，星夜不僅是美麗的，而且有規律地發出不同頻率的電磁波來到地上。在赫茲之前，由法拉第發現麥克斯韋完成的電磁理論，因為沒有得到實驗的證明，隻能是天才的設想。赫茲認為自己的使命就是把電磁波捕捉到，使假說變成現實。

　　學校裏的多爾教授很欣賞這個不凡的年輕人，便把自己的女兒伊利莎白介紹給他。伊利莎白不懂得什麽是電磁波，但她喜歡赫茲的真誠與率直，兩人相識四個月後就結婚了。赫茲找到了愛情的歸宿，便開始了他一生中最著名的實驗。

　　要捕捉到電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁波輻射源還應當有足夠的功率。赫茲的恩師赫爾姆霍茨是一位卓越的物理學家。在他的指導和幫助下，赫茲很快製成了電磁波輻射源，它被稱作赫茲振蕩器。

　　基本設備齊全後，赫茲便真刀真槍地搞起了實驗。當時他的教學任務很重，每周要上20多節課，隻能從課餘擠時間做實驗。一節課上完後，他焦急地等待最後一個學生離開教室，就把講台當成了實驗台。到下節課開始，還有三個小時的時間，這段時間正好可以用來做一次實驗。

　　實驗開始後，他和協助他的技師卡爾立刻忙碌起來，過了一個多小時，還是沒有火花迸發出來，他們已經累得疲憊不堪，隻好先坐下來休息一會兒。這樣的失敗不知道重複多少次了，好像成功與他們無緣似的，但赫茲從來沒有喪失過信心，失敗了就從頭再來。

　　經過反複的探索，不斷地調整思路，赫茲通過調諧電磁輻射源，加大每秒鍾振蕩的次數，終於證明了電磁波具有光一樣的反射性能。在這個成功的鼓舞下，赫茲悉心研究了電磁波的折射、幹涉、偏振和衍射等現象，並且證明了它們的傳播速度等於光速。

　　就這樣，赫茲第一個證實了光從其本質上說也是一種電磁波。

　　1888年，赫茲發表了他的研究成果，立刻震驚了全世界的物理學家。這位解開電磁學謎團的人，不是什麽有名的教授，也不是來自名見經傳的學院，而是一個默默的耕耘者。人們在欽佩他的同時，也把崇高的榮譽送給他。德國皇家科學會授予他金質獎章，著名的波恩大學禮聘他為物理學教授。不過，連赫茲本人也沒有料到電磁波會在後世產生巨大的影響，開創了無線電電子技術的新紀元。就在他發現電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用於無線電通訊，赫茲還不敢肯定。

　　赫茲發現電磁波時，還不滿30歲，人們期望他能為人類文明做出了更大的貢獻。

　　可惜的是，他在1894年元旦因血中毒逝世，年僅37歲。為了紀念他的功績，人們用他的名字來命名各種波動頻率的單位，簡稱“赫”。