我們的周圍,存在著一些我們看不見(jiàn)、聞不到、摸不著的神秘電波,它們能夠傳遞能量、傳送信息,能夠?qū)θ水a(chǎn)生各種各樣的作用。它們速度極快,穿行在世界的各個(gè)角落,穿行在宇宙空間里。這樣的理論第一次由科學(xué)家提出來(lái)的時(shí)候,人們都說(shuō)那位科學(xué)家吹牛皮、撒謊,甚至說(shuō)他是個(gè)瘋子。
麥克斯韋便是這樣一個(gè)瘋子。他總結(jié)了前人的研究成果,相信在電場(chǎng)的周圍存在著一種電磁波。電磁波能夠以波的形式快速向周圍傳播,它的速度可能和光速一樣快。他甚至創(chuàng)建了一道被后世稱為“麥克斯韋方程”的偏微分方程,用以描述電磁波的存在和變化形式。
然而,麥克斯韋雖然獲得了人們的尊敬,但是,他始終無(wú)法從事實(shí)上證明電磁波的存在。科學(xué)家仍然需要通過(guò)某種形式,至少在實(shí)驗(yàn)室里,將這個(gè)看不見(jiàn)的精靈呈現(xiàn)在世人面前,才有可能讓它成為人類新的朋友,新的有力幫手。
海因里希·赫茲是另一位為此付出努力的年輕人。赫茲是出生于德國(guó)漢堡的猶太人,他自幼熱愛(ài)科學(xué),從學(xué)生時(shí)代起,就全身心投入科學(xué)研究。與一般科學(xué)家不同的是,除了理論研究,赫茲還十分擅長(zhǎng)動(dòng)手實(shí)踐。他對(duì)技術(shù)和技能同樣有深厚的愛(ài)好,甚至曾拜一位木工為師,學(xué)習(xí)鋸、刨、斧、鑿這些制作工具的技巧。
為了證明電磁波的存在,赫茲做了無(wú)數(shù)嘗試,最終,他在實(shí)驗(yàn)室里找到了答案。他將兩個(gè)金屬小球按一定距離放置,然后給它們通上電。藍(lán)色的火光在兩個(gè)小球間一閃一閃地跳躍著,同時(shí)發(fā)出了吱吱的響聲,電場(chǎng)產(chǎn)生了。按照麥克斯韋的理論,電場(chǎng)產(chǎn)生后,便會(huì)有電磁波由此向外傳播,于是赫茲在離小球大約4米遠(yuǎn)的地方,放置了一種帶有缺口的銅環(huán),作為電磁波接收器。如果缺口上也有火花跳動(dòng),就證明了電磁波確實(shí)是存在的。
赫茲觀察并記錄到了銅環(huán)缺口上跳動(dòng)的火花,根據(jù)火花跳動(dòng)的頻率,計(jì)算出電磁波的波長(zhǎng)、結(jié)束時(shí)間,又計(jì)算出它的速度。這個(gè)速度大約為每秒30萬(wàn)千米,與麥克斯韋的理論一模一樣。至此,電磁波的理論經(jīng)過(guò)數(shù)代科學(xué)家的努力,終于接近完整。
一百多年前的這場(chǎng)實(shí)驗(yàn)也許沒(méi)那么驚心動(dòng)魄,但它卻為人類徐徐拉開(kāi)了信息時(shí)代的大幕。
小學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo)(中年級(jí))2018年11期