捕捉电磁波的人——赫兹

"光是一种电磁现象，可见光是一种电磁波."1888年初春的一天，在柏林德国科学院的大厅里，一位31岁的德国科学家海因里希·鲁道夫·赫兹刚刚放低了声音，所有的观众都震惊了。

接下来，赫兹不慌不忙地阅读了论文《论动电效应的传播速度》，并详细介绍了他自己的电磁波实验。观众欣喜若狂。

“这就是我捕捉电磁波的方式。此时此刻，我敢向全世界宣布，麦克斯韦提出的电磁波是真实的。”赫兹轻松地结束了他的演讲。

良久，雷鸣般的掌声响起。

赫兹是如何捕捉电磁波的？说来话长。

一个伟大的老师培养出一个优秀的学生

赫兹出生在德国汉堡的一个基督教犹太家庭。他从小就努力学习，擅长语言和科学科目。年轻时，他在慕尼黑和柏林学习工程和物理。1878年，赫兹在朋友和亲戚的帮助下进入柏林大学。他跟随赫尔曼·范·亥姆霍兹教授学习电学，直到1883年成为基尔大学的理论物理讲师。

当时，世界上只有少数科学家能够接受和支持麦克斯韦的电磁波理论。亥姆霍兹是其中之一。他是德国著名的生物物理学家和数学家，也是“能量守恒定律”的创始人。他在生理学、电动力学、热力学等领域做出了巨大贡献。一方面，亥姆霍兹为柏林科学院证明电磁波的实验提供了巨额奖励。另一方面，他发现学生赫兹在电磁学方面有特殊天赋，并鼓励他申请。

科学家的亥姆霍兹形象。(网络图)

赫兹长期以来一直被麦克斯韦的电磁理论所吸引，并多次研究麦克斯韦关于电磁理论的系统的、全面的和完美的阐述——“电磁理论”，对书中的内容赞不绝口。“电磁场的变化会像水波一样向四面八方扩散。我称之为电磁波。虽然我仍然无法通过实验证明它的存在，但我坚信它一定存在。”麦克斯韦说这段话，赫兹已经反复研究过了。他坚信电磁波的存在，就像他坚信从未谋面的老人一样。

结果，赫兹欣然接受了顾问的建议，投身于电磁波的研究达十年之久。

捕捉电磁波

赫兹的第一项工作是制造电磁波。很长一段时间，他都在努力寻找一种方法来产生快速变化的电磁场。一天，赫兹正在实验室专心工作。他发现，当一根两端为矩形的铜线连接到感应线圈上进行放电实验时，一个小火花在缝隙中快速来回跳动。赫兹立即意识到这个跳动的小火花可以产生一个变化的电场和磁场。

那么你是如何接收电磁波的呢？他感到困惑。当他从各种各样的想法回到麦克斯韦的电磁理论时，他突然意识到既然电磁波向四面八方传播，难道电流不应该在其传播空间的导体中产生吗？

自然，观察导体中是否有电流是相对容易的。

赫兹的实验装置。(来自互联网)

赫兹开始了实验。他的装置很简单，两块锌板，每块都连接到一根铜棒上，铜棒的一端有铜球，这两个铜球非常接近。两根铜棒分别与高压感应线圈的两个电极相连，高压感应线圈是电磁波发生器。电磁波探测器位于离发电机10米远的地方。它是一根铜棒，弯曲成环形，两端有铜球。两个铜球之间的距离可以通过螺旋调节。

赫兹把门窗紧紧盖住，以防止任何光线进入。当他关上电源开关时，发射器的两个铜球之间闪着耀眼的火花，发出噼啪声。但这不是赫兹的目标。他紧张地调整探测器的螺丝，使两个铜球靠得更近。突然间，两个铜球之间的空隙也随着微弱的电火花跳动起来。

这是电磁波！

后来，赫兹通过其他实验证明，电磁波像光一样，可以以与光速相同的速度反射和折射，光速为每秒30万公里。

1888年1月，赫兹整理了他的理论和实验报告，并在柏林科学院做了上述报告。从那以后，没有人再怀疑电磁波了。正如爱因斯坦所说:“在现代物理学家眼里，电磁波就像他坐的椅子一样真实。”

赫兹发明的电磁波发射器和探测器是无线电发射器和接收器的开端。他的实验真正开启了无线电应用的序幕。

电磁波发射器和探测器仿真图。(来自互联网)

电子时代的到来

当赫兹走出柏林科学院时，他全心全意致力于电磁波的研究，并决心再次攀登科学高峰。然而，疾病经常折磨着他。诊断后，发现他感染了韦格纳肉芽肿病。这种疾病也称为韦格纳肉芽肿，简称GPA。它是一种坏死性肉芽肿性血管炎，属于自身免疫性疾病。据统计，大多数患有这种疾病的人都是中年人。1894年，赫兹在德国波恩死于这种疾病，享年36岁。为了纪念赫兹对世界科学界的贡献，人们用他的名字作为国际单位制中的频率单位，缩写为“赫兹”。一赫兹是每秒周期性变化的重复次数。

纪念赫兹的邮票。(来自互联网)

值得一提的是，受其精神的影响，他的侄子古斯塔夫·路德维希·赫兹也喜欢科学，获得了1925年诺贝尔物理学奖。古斯塔夫的儿子卡尔·赫尔姆斯·赫兹开创了现代超声成像医学。

赫兹捕捉到电磁波后，世界各地的科学家都敏锐地意识到了这个机会。如何将电磁波应用到人类生活和工作中？为了回答这个问题，科学家们竭尽全力进行了一场激烈的竞争。顶尖科学家之一是将无线电技术应用于实际的波波夫。要实现他的葬礼，请参阅“电磁系列的终结:波波夫与他的心在他的生活中的无线电技术”。