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與星光對話的人——海因里希?赫茲

與星光對話的人——海因里希?赫茲



1885年,來自卡爾斯魯厄大學、年僅28歲的海因里希?赫茲(Heinrich Hertz)教授決定設計一個實驗,他希望親手將行跡無蹤的電磁波捉拿歸案。

赫茲追隨熱力學的開山鼻祖赫爾曼?馮?亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz)完成學業之後,輾轉來到德意志帝國的邊境重鎮卡爾斯魯厄。沉浸在硝煙散盡後靜謐的湖光山色間,他從零開始,利用微薄的研究經費著手裝配自己的電學實驗室。

與星光對話的人——海因里希?赫茲



就在此時,赫茲遇到了他一生的摯愛:伊麗莎白?多爾(Elisaheth Doll)。伊麗莎白是幾何教授多爾的女兒,她原先對物理並不甚了解,但卻被赫茲那兼具思想者與行動派的從容氣質所征服,她曾於日記中寫道:「星空之下,赫茲有一種近乎驕傲的自信。他自認為是全世界唯一了解星光的人,在他看來,星光是遠方的光源遵照一定規律向地球輸送的不同頻率的電磁波……星夜不僅是美麗的,而且是嚴守秩序的。」

知音既遇,赫茲將全身心都投注到了研究當中。兩年後,在校園一角那間垂掛著厚重窗帘的「魔幻小屋」里,奇蹟誕生了。


赫茲首先將一個感應線圈的兩端分別與兩個小銅球相連,每個小銅球又通過銅質導線分別與一個中空的大銅球相接,再配置適當的電源後,一套簡易的電磁波發生器便搭建好了。

與星光對話的人——海因里希?赫茲



赫茲小心翼翼地合上電路開關,然後迅速把目光鎖定在兩個相隔不過1厘米的小銅球間。洪水般的電流便無聲地穿過感應線圈,湧向作為電容的大銅球。電壓持續升高,不一會兒,大球內部的電荷總量就突破了極限。暴怒中,電流以決堤之勢沖將下來,「嗞」的一聲,倆小球間的空氣被徹底擊穿,冰藍色的電火花欣然綻放,像一條妖冶的小蛇,歡快地扭動著肢體,將己方的電荷偷贈予彼端的電容。

可惜好景不長,絢爛的光芒耗費了太多的能量,致使電壓急劇下降。隨著火光的熄火,一切轉瞬又歸於沉寂,而沉寂則意味著新一輪的蓄勢……如此,正/負電荷乘坐著全金屬打造的超級過山車往複振蕩,眨眼便是百十個來回。遊戲過程中,電火花的每一輪燃燒與寂滅,都昭示著電場正在經歷的劇烈變化。


依據麥克斯韋的理論:變化的電場必將孕生磁場,而磁場又會激發新的電場。因而赫茲可以百分百確定,發生器所輻射的電磁波此刻就遊盪在他的鼻尖。下一步的關鍵是:如何讓它現出身形?


赫茲設計的接收器簡單得出奇。將一根銅質導線彎成環狀,並在介面兩端分別鑲上一粒小銅球,兩球之間照例留下1厘米長的間隙。把銅環放置在距離電磁波發生器數米之外,如果麥克斯韋的猜想是對的,那麼發生器所創造的電磁波將如同漣漪一般於空間之中層層擴散。直抵銅環;而作為回應,銅環上將產生一個感應電壓,由此,倆小球間同樣會迸射出些許電火花。

與星光對話的人——海因里希?赫茲


兩套裝置皆準備就緒,赫茲鄭重地合上開關。少傾,發生器內狂舞的小蛇如約而至。而幾乎就在同一時刻,接收器上也幽靈般地閃過一絲光亮。赫茲屏住呼吸,眼睛緊緊盯住兩粒小銅球,「嗞嗞嗞……」每當對面電光乍現,銅環的缺口處便很快報以一絲羞赧的微光,一明一滅、韻律盎然。漸漸地,火花忽閃忽閃的倩影在赫茲的淚水中暈成一片星光,成功啦!


這是人類歷史上首次捕捉到電磁波的真身,而「赫茲」這兩個字也因此被永遠地印刻在地球文明的豐碑上——作為頻率的國際單位,在每一本物理著作中,你都不難找見「Hz」的身影。


可令人心痛的是,赫茲本人卻在事業不斷跨越高峰之際,因敗血症過早地離開了他所熱戀的故土,去世時還不到37歲。也恰在同一年,20歲的義大利小伙古列爾莫?馬可尼(Guglielmo Marconi)在倫巴第消夏時,偶然讀到赫茲關於電磁波的實驗報告,立刻被那跌宕於時空之中永不消逝的波紋給深深吸引。他敏銳地意識到,既然赫茲已在幾米之外檢測到了電磁波,那麼如果能造出更為精密的接收器,也一定可以在千里之外俘獲同一列波。

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經過無數次嘗試與改進,1901年12月12日,馬可尼建造的發報系統終於成功地將電磁信號從英格蘭的康沃爾郡傳送到大西洋彼岸加拿大的紐芬蘭省,全程跨度近3400千米。從此,地球任意兩點間實時通信不再是痴人說夢,電視傳媒、衛星導航、無線網路、天文射電等一曲曲各具韻味的電磁之歌不僅徹底改變了我們的生活方式,更逐步改變著我們對宇宙的認知,把人類社會推進到嶄新的信息時代。


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