◎電磁波之謎

1875年2月22日，亨利希·赫茲誕生於德國漢堡一個中產階級家庭裏。中學畢業後，他繼續在德累斯頓高等技術學校學習工程學。當時，他的理想是成為一名建築工程師。1876年秋天，赫茲在柏林鐵道兵團服了一年兵役。退伍後，赫茲進入慕尼黑大學，繼續攻讀工程學。在此期間，赫茲選修了著名物理學家菲力浦·馮·約裏的物理課和數學課。老師的課深入淺出，非常生動，使赫茲對物理和自然科學產生了濃厚的興趣。

為了能聽到著名的數學家亥姆霍茲和物理學家基爾霍夫的課，赫茲申請轉入柏林大學學習。很快，這兩位老師就將赫茲視為自己的得意門生，並決定從各方麵對其進行培養。

1880年3月15日，赫茲取得了博士學位，隨後在亥姆霍茲研究所做了兩年半助手。此時正值麥克斯韋的電磁理論發表後並沒有得到社會的承認之際，有些人甚至公開對其發難。 1879年，亥姆霍茲在麥克斯韋電磁場理論的基礎上，以“用實驗建立電磁力和絕緣體介質極化的關係”為題，設置了柏林科學院懸賞獎，希望通過實驗證明麥克斯韋的理論。赫茲做了無數次實驗，但始終沒有進展。

赫茲用了幾年的時間，對有關電磁波的各種不同的觀點作了深入的研究與分析。經過比較和鑒別後，赫茲精心地設計了一個電磁波發生器，深入地研究“電火花實驗”，想通過這一係列的實驗證實麥克斯韋高深莫測的電磁場理論。

赫茲先將兩個直徑為0．30米的銅棒分部接在兩塊邊長為0．40米的正方形鋅板上，銅棒的一端又焊上一個金屬球，讓銅棒與感應圈的電極相連。通上電後，當兩根銅棒的金屬球靠近時，就會有電火花產生並從一個球跳到另一個球。這些火花說明電流是循環不止的，在金屬球之間產生的高頻電火花便是電磁波。麥克斯韋的理論便認為電磁波由此就能被送到空間去。

赫茲為此製作了一個電波環，目的是捕捉這些電波，確定它能否被送到空間。這是一個用粗銅線彎成的環狀物，環的兩端有兩個小金屬球，球的間距可以調整，就用這個裝置來接收萊頓瓶輻射的電磁波。小金屬球之間如有火花產生就表示接收到了電磁波。在實驗中，如果改變金屬球的間距，就會調整接收天線的諧振波片，諧振的時候，就會產生火花。赫茲把這個電波環放到離萊頓瓶10米遠的地方，當萊頓瓶放電時，銅絲線圈兩端的銅球上果真產生了電火花。赫茲認為，電磁波從萊頓瓶發出後，被電波環捕捉住了，也就是說，電磁波不僅產生了，還傳播了10米遠。

1887年11月5日，赫茲完成了一篇題為《論在絕緣體中電過程引起的感應現象》的論文。他在論文中總結了電磁波的研究成果，並證明了麥克斯韋的電磁場理論。這篇論文很好地解答了亥姆霍茲提出的懸賞難題，並因此而榮獲柏林科學院的科學獎。麥克斯韋深奧的電磁場理論被赫茲用這麽簡單的自製儀器就得到了驗證，從此，再也沒有人懷疑電磁波的存在。

這之後，赫茲開始專門研究電磁波，他還對電磁波的傳播速度作了測量。實驗時，他選擇了一個長15米、高6米、寬14米的教室。赫茲在離波源13米處的牆麵上安裝了一塊4(米)×2(米)的鋅板，當從波源發射出的電磁波經鋅板反射後，便在空間形成了駐波。赫茲首先用檢波器對電磁波的波長進行檢測，然後根據直線振**器的尺寸算出電磁波的頻率，最後通過駐波法把電磁波的傳播速度計算了出來。赫茲於1888年1月將《論電動效應的傳播速度》一文圓滿完成。論文提出，電磁波在真空中的傳播速度同光一樣快。

赫茲接下來又進行了電磁波的折射、反射、偏振等一係列實驗。實驗證明，同光波一樣，電磁波同樣具有折射、反射和偏振等物理性質。

當時的科學界對赫茲的突出成就給予了高度評價。1893年12月7日，作為波恩大學的教授，赫茲抱病堅持上完了他一生中的最後一堂課。第二年的元旦那天，才37歲的赫茲就離開了人世。為了紀念這位年輕的科學家為人類作出的貢獻，人們以他的名字來為“赫茲矢量”、“赫茲波”、“赫茲函數”等物理學概念進行命名，並以“赫茲”作為頻率的單位。