又一個開掛的猶太人,他還是捕捉電磁波的天才

2020-09-05 維也納陽光


如果可以穿越歷史,親眼見證人類文明的誕生,我們一定會驚異於,這短短一百多年來,科技的蓬勃發展,例如如今我們無法離開的,無線通信技術,在一百多年前,根本就是無法想像的神仙操作,而每每先人一步,將這種不可能變為現實的,是敢於提出,敢於實驗的科學家們,無線通信技術的核心是看不見,摸不著的電磁波,它的發現,是人類科技文明發展史中,極為重要的一塊裡程碑。


驗證了電磁波的存在,雖然才活了短短37歲,但其成就將閃耀千萬年之久的,著名物理學家,赫茲的傳奇一生,赫茲,1857年2月22日出生在,德國漢堡,一個改信基督教的猶太家庭,也不知道是不是,赫茲的基因十分優秀,他的父親是一名顧問,母親也是醫生的女兒,受家庭影響,赫茲的學習能力也很逆天,赫茲從小就展現出,良好的科學與語言天賦,喜歡學習阿拉伯語和梵文,原本立志要成為,一位出色工程師的赫茲。


在慕尼黑工業學院讀書時,突然發現自己更感興趣的,是自然科學,於是在父親的支持下,他又轉學到了柏林大學,學習物理和數學,不僅成績優異,而且動手能力還強,很快就從眾多同學中脫穎而出,獲得博士學位,1883年,赫茲收到基爾大學的邀請,出任該校理論物理學講師,由於其突出的貢獻,基爾大學準備升赫茲為副教授,但同時,卡爾斯魯厄工業大學,也向他伸來橄欖枝,意聘請赫茲為物理學教授,這成了赫茲人生。


最為重要的分水嶺,一邊是純理論物理學家的崗位,熟悉的環境有著熟悉的朋友,一邊是地處遙遠,孤身一人,但卻具備做物理實驗條件的陌生大學,最終,選擇了卡爾斯魯厄工業大學,剛到卡爾斯魯厄的赫茲有些不適應,也倍感孤獨,唯一得以慰藉自己的,就是工作,當時很多學校對於學生的教育,都側重於理論學習,這讓赫茲十分不解,他認為不通過實驗,是無法接觸到真相的,為了讓學生,能更加直白得認識物理,赫茲開始動手。


改良學校的實驗室,雖然學校的實驗經費並不多,他還是一點一滴的,造出了一間精密的電磁實驗室,有人不能理解這個年輕人的矯情,有人卻看出了他身上的光芒,系裡教授三角學的,多爾教授很欣賞赫茲,並把自己的女兒伊莉莎白介紹給他,兩個年輕人互相吸引,不到四個月就步入了婚姻殿堂,抱得美人歸的赫茲,事業上也迎來了好的機遇,這還得從,他大學時的老師女姆霍茲說起,1873年,英國物理學家麥克斯韋,發表了電磁通論,在本書中,麥克斯韋系統的總結了。


人類在19世紀中葉前後,對電磁現象的探索過程,並概括了本人,建立了一個完整的,電磁理論體系,這猶如一場狂風颳進了科學界,一直後力不足,進展緩慢的電磁學,完全攤開在物理學家們面前,自然引來了無比激烈的討論,雖然誰也不曾見過電磁波,但麥克斯韋的理論與公式,都十分清晰,物理學家們大多默認了,電磁波的存在,只不過他們對於,電磁波的傳播速度存有爭議,有的人認可麥克斯韋,關於電磁波傳播速度的計算公式,有的人則認為電磁波。


具有超距作用,不需要時間就可直接傳達,如果一定要用,現代化的詞語來形容,就是閃現,而赫茲的老師女姆霍茲,就是閃現派裡的代表人物,為了證明究竟哪種說法是對的,亥姆霍茲還下了血本,重金懸賞,只要能證明麥克斯韋理論,是否正確,就可以獲得100杜卡特,當然,對這筆錢心動的人很多,對電磁波傳播真相好奇的人也不少,只是這個問題如果這麼好解答,物理界也不會爭執不休了,這時,亥姆霍茲想到了。


自己的得意門生赫茲,於是給他去信,邀請他也參與,研究麥克斯韋的電磁理論,赫茲也絲毫不含糊,他研究了一番,並在大腦中甄釀出,可行的實驗方案,依照麥克斯韋理論,電擾動能輻射電磁波,於是赫茲根據電容器,經由電火花隙,會產生振蕩原理,設計了一套電磁波發生器,這個在如今看來,十分簡單的機器,在當年卻解決了,物理界的一大難題,不僅如此。


赫茲還在這個實驗的基礎上,改進了一下,測出了電磁,是以波的形式存在,並且最終證實了麥克斯韋理論,也就是說,赫茲證實了,電磁波的傳輸是需要時間的,並非亥姆霍茲認為的超距作用,赫茲的實驗,奠定了電磁學的地位,也令無線電通訊,從可能變為可行,年僅31歲的赫茲一戰成名,可能有人質疑,赫茲的實驗並沒有什麼創新性,畢竟真正提出電磁理論的,是麥克斯韋,赫茲充其量只是一個,動手能力極高的實驗鬼才。


其實不然,物理學的理論與實驗,都是相輔相成的,是在麥克斯韋的理論上進行實驗,但並不代表,他沒有自己的思考與總結,在實驗過程中,赫茲還發現電磁波,具有與光類似的特性,同時證實了在直線傳播時,電磁波的傳播速度與光速相同,他的實驗不僅全面驗證了,麥克斯韋電磁理論的正確性,還進一步完善了,麥克斯韋方程組,使它更加優美,值得一提的是,在做這個實驗的時候,赫茲還有另一個,意想不到的收穫。


在做電磁實驗時,為了更好的觀察火花,赫茲拿一個箱子罩著接收器,卻發現原本出現的火花,更加微弱了,憑藉著物理學家的敏感,赫茲又進行了一系列實驗,最終發現了光電效應,當時赫茲,並不能很好的解釋這個現象,但他直覺這個現象,一旦被解釋出來,很有可能會給物理界,帶來翻天覆地的變化,赫茲對於,光電效應,可他不知道的是,死神並沒有給他留下,那麼多的時間去等待答案。


因為敗血症在波恩去世,一代天才就此隕落,他沒能等到無線電通訊的實現,沒能等到光電效應的解答,也沒能等到屬於他的諾貝爾獎,雖然在多年後,無線電通訊,成為了十分普遍的科技,光電效應也被愛因斯坦解釋了,成了家喻戶曉的頻率單位,但對於我們來說,依舊遺憾,如果他的壽命稍長一些,更早一點由他親手完成,也許我們的科技會前進好幾十年,有人說赫茲洩露了天機,所以英年早逝,但我認為,赫茲是上帝派來人間的特使,完成了他的任務後。

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