电磁波是怎样被发现的

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电磁波是怎样被发现的
科学发展到今天的辉煌,离不开一代又一代科学人的艰苦卓越的奉献,一个个新理论被建立,旧理论被推翻,所谓旧的不去新的不来。

科学的发展历程是一场浩浩荡荡的逐鹿大戏,有愿为知己者死的,有与异见者不共戴天的,有勾心斗角明争暗斗的,有奋斗到死却离成功仅一步之遥却终未有一获者,有站在前人肩膀上顺手牵羊者。

品味近代科学发展史,如品味另一部三国水浒也。

今天的故事从一八八七年的德国的卡尔斯鲁厄说起。

这个靠近莱茵河边宁静雅致的小城,城市中心保存着18世纪著名的的宫殿。

温暖的气候和秀丽风景吸引来了不少游客。

但是再美的景色却一丝也不能分散海因里希鲁道夫赫兹的注意力:因为他正在卡尔斯鲁厄大学的实验室里专心致志地摆弄他的仪器。

那时候,刚满三十岁的赫兹肯定不会想到他即将在科学史上变成和他老师赫耳姆霍兹那样鼎鼎有名的人物,更不会想到他将和卡尔本茨一样也成为这个小城的骄傲。

他的心思完完全全地倾注在他的那套装置上。

那套装置在今天看可以说是十分的简陋:一个电火花发生器和两个相隔很近的小铜球作电容。

赫兹全神贯注地注视着这一对相对而视的铜球,然后闭合上了电路开关。

瞬间,电流的魔力呈现在这个简陋的系统里:看不见的电流穿过装置里的感应线圈对铜球电容进行充电。

赫兹平静地注视着他的装置,心里预测着电容两段电压持续上升的结果。

在电学领域研究了那么久的赫兹知道,随着电压的上升,很快将击穿两个小球之间的空气,整个系统就会形成高频振荡回路。

不过他现在想要观察的却不是这个。

果然几分钟后,随着很微弱的“啪”的声响,在两个铜球之间一束艳丽的的蓝色电花爆开了,整个系统形成了一个完整的回路,微弱电流束在空气中不停舞动,绽放着幽幽荧光。

赫兹却更加紧张的盯着那串电火花和电火花旁边的空气,心里面迅速的出现了一幅又一幅的图景。

他根本不打算看这个装置如何产生火花短路,这个实验的真正目的是为了求证到底存不存在虚无飘渺的“电磁波”。

到底是一种什么样的东西啊,不能看不能摸的,那时候没有人见过,更没有人验证过它是否存在。

但赫兹是坚信它是存在的,它是麦克斯韦理论预言的其中之一。

而麦克斯韦方程式在数学上简直完美得仿佛是上帝的手写下的奇,不能想象它是错误的。

赫兹稳了稳心神:不管理论再怎样无懈可击,必须还得通过实验来验证。

他继续仔细观察,在心里面反复推敲终于认定自己的实验没有问题:麦克斯韦没有那么问题的话,将在铜球之间就应该产生振荡的电场,同时引发向外发射的电磁波。

赫兹扭头走到实验室的另一边,那里放着一个开口的铜环,开口处各镶了一个小铜球,作为电磁波的接收器。

假设麦克斯韦的说的电磁波真实存在,它必然会穿越这个房间来到另外一端,并且在接收器那里一定能感生到振荡的电动势,导致接收器的开口处也会激发出电火花来。

赫兹一动不动地站在静悄悄地实验室里,他的眼睛仿佛已经捕捉到那无形的电磁波在空间穿越。

突然间,充当接受器的铜环上出现异样,赫兹简直要控制不住自己的嘴要大叫一声,他把鼻子凑近到铜环边上,竟然清清楚楚地看见,微弱的火花在两个铜球之间的空气里闪烁飞舞。

赫兹飞快的关上所有灯,所有的窗帘也都拉上,看的更清楚了:浅蓝的电火花在铜环缺口上不断绽开。

不过整个铜环却是一个隔离的系统,没有任何东西给他
供电,没有任何的能量给他,那火花是哪里来的呢?
赫兹又试着把接受器换到其他位置,而结果没有丝毫变化。

赫兹傻傻的凝视的很久,那蓝色的火花舞动的如此迷人。

过一会儿,终于赫兹确定下来了,已经不用再琢磨了,这就是电磁波,他真真实实地存在,就是电磁波激发了接收器上的电火花。

赫兹成功地解决了这个8年前由柏林普鲁士科学院提出悬赏的问题;麦克斯韦的理论也被证明。

物理学的这一新的高峰电磁理论正式建立。

法拉第给它打下了地基,麦克斯韦建造了主体,而赫兹给它完美的封了顶。

赫兹反复测量计算实验数据,算出了电磁波的波长,乘以电路的振荡频率,又计算出电磁波的传播速度精确地等于30万公里/秒,和光速一致。

来电磁波并不神秘,我们见到的所有颜色的光其实也是电磁波,只是处理可见频率范围内,所以能轻易看到。

这是一个伟大发现。

光学终于可以规范在新兴的电磁学里面,而“光是电磁波的一种”终于给争论已久的光本质的问题盖棺定论了,而且看起来也不能被推翻,当然仅仅是当时看起来不能被推翻,后续会有波澜壮阔故事。

随后电磁波的反射、衍射和干涉等等一系列实验马上被完成,所有这些实验数据进一步地证实了光波和电磁波的一致性。

这个巨大的成就,让赫兹的名字可以被永久刻在科学史的名人堂
里。

赫兹只是一个纯的科学家,根本想不到他的实验发现有怎么的商业意义,他想的只是探索大自然的终极奥秘,没有料到会带来一场轰轰烈烈的科技革命。

赫兹还不到37岁就就英年早逝。

就在他去世的同年,20岁意大利青年读到了赫兹电磁波的论文;这个青年两年后在公开场合演示了无线电通讯,不久成立公司还拿到了专利。

赫兹死的7年后,人们已经使用无线电报技术,实现大西洋两岸的实时通讯了。

那个意大利青年就是古格列尔莫马可尼,同时俄国的波波夫也推动了无线电通讯领域的发展。

一场革命的风暴掀起,人类社会步进了一个全新的“信息时代”。

人的天职在于永远探索真理。

作为纯粹的科学家,把对真理的追求当作人生最大的价值。

我想即使赫兹知道电磁波的商业价值,他也会不屑去进行商业应用,因为他不是商人。

赫兹已经成为频率单位,不知道我们研究频率的时候有没有经常打扰他的宁静。

散步在莱茵河边,讨论学术在林间小道,醉心实验在湖边的实验室,看落叶和夕阳,也许这样的人生才属于他。

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