電磁波真的存在嗎?—— 赫茲與人類資訊時代的起源
現在,海因裡希·魯道夫·赫茲就站在卡爾斯魯厄大學的一間實驗室裡,專心致志地擺弄他的儀器。
1887年,那時候,赫茲剛剛30歲,新婚燕爾,也許不會想到他將在科學史上成為和他的老師亥姆霍茲一樣鼎鼎有名的人物,不會想到他將和汽車大王卡爾·本茨一起成為這個小城的驕傲。
現在他的心思,只是完完全全地傾注在他的那套裝置上。
它的主要部分是一個電火花發生器,有兩個大銅球作為電容,並通過銅棒連接到兩個相隔很近的小銅球上。導線從兩個小球上伸展出去,纏繞在一個大感應線圈的兩端,然後又連接到一個梅丁格電池上,將這套古怪的裝置連成了一個整體。
赫茲全神貫注地注視著那兩個幾乎緊挨在一起的小銅球,然後合上了電路開關。
在電學的領域攻讀了那麼久,赫茲對自己的知識是有充分信心的。他知道,當電壓上升到2萬伏左右,兩個小球之間的空氣就會被擊穿,電荷就可以從中穿過,往來於兩個大銅球之間,從而形成一個高頻的振蕩迴路。
但是,他現在想要觀察的不是這個,他不是要看這個裝置如何產生火花短路。
他這個實驗的目的,是為了求證那虛無縹緲的「電磁波」的存在。
到那時為止誰也沒有見過、驗證過它的存在。
可是,赫茲對此是堅信不疑的,因為它是麥克斯韋理論的一個預言,而麥克斯韋理論……哦,它在數學上簡直完美得像一個奇蹟!仿佛是上帝之手寫下的一首詩歌。這樣的理論,很難想像它是錯誤的。
如果麥克斯韋是對的話,那麼每當發生器火花放電的時候,在兩個銅球之間就應該產生一個振蕩的電場,同時引發一個向外傳播的電磁波。
赫茲轉過頭去,在不遠處,放著兩個開口的長方形銅環,在接口處也各鑲了一個小銅球,那是電磁波的接收器。
如果麥克斯韋的電磁波真的存在的話,那麼它就會飛越空間,到達接收器,在那裡感生一個振蕩的電動勢,從而在接收器的開口處也同樣激發出電火花來。
赫茲睜大了雙眼,他的心跳得快極了。
一次,兩次,三次,赫茲看清楚了:雖然它一閃即逝,但上帝啊,千真萬確,真的有火花正從接收器的兩個小球之間穿過,而整個接收器卻是一個隔離的系統,既沒有連接電池,也沒有任何的能量來源。
良久良久,終於赫茲揉了揉眼睛,直起腰來:現在一切都清楚了,電磁波真真實實地存在於空間之中,正是它激發了接收器上的電火花。
他勝利了,成功地解決了這個8年前由柏林普魯士科學院提出懸賞的問題;同時,麥克斯韋的理論也勝利了,物理學的一個新高峰——電磁理論終於被建立起來。
偉大的法拉第為它打下了地基,偉大的麥克斯韋建造了它的主體,而今天,他——偉大的赫茲——為這座大廈封了頂。
根據實驗數據,赫茲得出了電磁波的波長,把它乘以電路的振蕩頻率,就可以計算出電磁波的前進速度。這個數值在可容許的誤差內恰好等於30萬公裡/秒,也就是光速。
麥克斯韋驚人的預言得到了證實:原來電磁波一點都不神秘,我們平時見到的光就是電磁波的一種,只不過普通光的頻率正好落在某一個範圍內,而能夠為我們的眼睛所感覺到罷了。
無論從哪一個意義上來說,這都是一個了不起的發現。
到了1901年,赫茲死後的第7年,無線電報已經可以穿越大西洋,實現兩地的實時通信了。一場革命的風暴,把整個人類帶進了一個嶄新的「資訊時代」。