電磁波發現背后的故事——兩位天才科學家的火

麥克斯韋創立電磁理論之后，1888年，在柏林有一位叫赫茲(1857～1894)的青年實驗物理學家完成了這項工作。當時許多人雖嘆服麥確斯韋對電磁波的完美描述，可就是找不到它。26歲的赫茲卻別有絕招。他將兩個金屬小球調到一定的位置，中間隔一小段空隙，然后給它們通電。這時兩個本來不相連的小球間卻發出吱吱的響聲，并有藍色的電火花一閃一閃地跳過。不用說小球間產生了電場，那么按照麥克斯韋的方程，電場再激發磁場，磁場再激發電場，連續擴散開去，便有電磁波傳遞。到底有沒有呢?最好有個裝置能夠接收它。他在離金屬球4米遠的地方放了一個有缺口的銅環，如果電磁波能夠飛到那里，那么銅環的缺口間也應有電火花跳過，他將這些都布置好后，這邊一按電鍵，果然那圓環缺口上藍光閃閃，這說明發射球和接收環之間有電磁波在動動了。既然有波，就也該有波長、頻率和速度。于是他又想親自量量它的波長。其實這也很簡單，他將那銅環接收器向圓球發射器靠近，火花時亮時無，最亮便是波峰或波谷，不亮時便是零值，于是他便求出了波長，接著又算出了速度每秒30萬千米，正好相等于光速，也有如光一樣的反射、折射性。麥克斯韋的理論徹底得到了證實，從法拉第到麥克斯韋再到赫茲，兩位實驗物理學家與一位理論物理學家巧妙的配合終于完成了這個偉大的發現。

這赫茲何以有這樣的成就?原因可以有許許多多，但追溯到他的學生時代，有兩條卻極為重要。一是他從小養成了親自動手的好習慣，對技術和技能的學習十分愛好。他在課余時間拜了一位木工為師，鋸、刨、斧、鑿已使得極為純熟，他還學了一門車工技術，后來赫茲的車工師傅聽說他成了大學教授還對他母親惋惜地說：“唉，真可惜!他本是一個難得的車工啊!”俗話說心靈手巧，大凡只有手腳并用毫不偷懶才能聰明。第二，赫茲小時候學習興趣相當廣泛，他學了英語、法語、意大利語，特別是在阿拉伯語方面表現了驚人的才能，以致教師向他的父親鄭重地建議他去選學東方學。他愛美術，素描畫得很好，這又訓練了他的形象思維。他愛數學，常參加數學比賽，這又訓練了他的邏輯思維能力。他想當建筑師，曾專攻過建筑，后來又當過兵，這使他得到了吃苦耐勞、緊張有序的鍛煉，他給父母寫信說：“惰性從我的身上真正被取締了。”讀者中定有不少是渴望成才的青年，我這里就他的成才略敘幾筆，或許對諸君能有一點啟迪。

說這赫茲發現了電磁波就如當年牛頓發現了萬有引力，戴維電解出鉀、鈉之時，都是才剛剛二十幾歲的年紀，正宏圖初展，前途無限。但在1893年他就開始患一種齒齦膿腫的病，雖不是大病但卻很頑固，多次手術只能緩解痛苦不能去根，后來連情緒也甚覺憂郁傷感，他已自覺到將不久于人世。1893年12月4日夜，他秉燭展紙，強忍眼淚向二老雙親寫了一封既是安慰又是預告的信：“假若我真發生了什么事情的話，你們不應當悲傷，但你們要感到幾分自豪，并想到我屬于那些生命雖然短促但仍算有充分成就的優秀人物。我不想遭遇，也沒有選擇這樣的命運，但是既然這種命運降臨到我的頭上我也應感到滿意。”這世界上實在是不公平，許多酒囊飯袋，活到百、八十，朽而不死；而赫茲這樣有功于世的人在1894年1月，以37歲的輕輕年紀卻猝然謝世。這在當時歐洲物理學界著實引起了好一陣悲哀。在他死去的第二天意大利帕多瓦大學門口貼出了這樣一張訃告：

“波恩大學赫茲教授不幸于昨日去世，物理學界的一顆明星突然殞落，這是全歐洲的損失。赫茲教授對人類最偉大的貢獻，就是他通過實驗終于找到了電磁波，他雖然是個德國人，但是他告訴我們意大利人，告訴全世界人，每個人身邊都有電磁波，都是可以互相傳遞接收的，他雖然去世了，但他指給我們的這種波卻永遠存在，永遠陪伴我們。所以赫茲教授是屬于全世界的，赫茲教授沒有死，他永遠活在我們中間……為了表達對這位世界偉人的尊敬悼念，茲定于明天上午在本校禮堂舉行隆重的追悼會。”

在這張訃告下邊，有的人瞥一眼便匆匆離去，有的人讀后一聲嘆息，惟獨有一個小伙子卻像雙腳被釘住一樣，兩眼瞪著訃告，嘴唇微張，半天不言不語，臉色哀傷又含沉思，心情悲痛卻又激動。他在這里大約站了一個多小時，才勉強挪動雙腳，可那鞋底上像是抹了一層漆似地邁一步三回頭，遲遲不肯離去。你知道這青年是誰嗎?他叫馬可尼(1874～1973)出生在意大利帕多瓦城一個富有的家庭中，從小受過很好的家庭教育，養成了勤奮好學、愛動腦筋的習慣。大凡讀書人可分為兩類，一類是“書袋”，從小學到大學讀過的書有一人多高，不管是什么書，只要是學校規定的便只管讀來，一本一本地裝到肚子里，并不消化，也不會創造，所以叫書袋。一類是“書錐”、“書鉤”，這些人的眼睛就像錐子，讀書時處處問個為什么，必須把那本書錐穿再勾出點什么才肯罷休，他們讀過的書不一定多，但是思維越訓練越敏捷，碰到問題一針見血，又能舉一反三，因此也就不斷有所創造發明。這馬可尼正是這后一類人。今天見到一張訃告也要從中勾出一點學問，他想這位赫茲教授發現的電波既然德國有，意大利也有，為什么不可以利用這些無聲無形的波傳遞信號，傳遞人們的意志，讓死波變活?如果真能做到這一步赫茲的功績不是更加與日月同久長了嗎?我們紀念死者，就是要發揚他的成果，為活人多辦點好事。他這樣癡癡地想著，回到家里，就對父親說：“我似乎有這樣一種感覺，即這些電波會在不遠的將來供給人類以全新的和強有力的通信手段。”

馬可尼自從讀了這張訃告之后，就立即到處收集資料，又在他父親的別墅里架天線，埋地線，白天試，晚上調，而且居然改進了檢波器制成了發射機和接收機。終于在住地與17千米外的山間，實現了第一次通信聯系。他欣喜若狂，立即向意大利郵電部寫信要求資助，愿將自己的發明貢獻給祖國的通訊事業。不想，他這封信卻石沉大海，馬可尼一氣之下轉而向英國申請專利。

1896年，在倫敦港，一個青年手提著一只大箱子正要下船，海關檢查人員見這人衣帽不整，神色不定，便一把拉住他，問他箱子里是什么?這青年正是馬可尼，他初來倫敦不免慌張，結結巴巴地說這是一臺發報機。當時哪有什么無線電發報機?海關人員更沒聽說過這個玩藝兒，把箱子翻來倒去，又將馬可尼上下打量一通，這時旁邊又一個海關人員說：“怕是一個炸彈吧。”那檢查員聞聽不禁大驚，忙雙手舉起箱子“撲通”一聲扔到海里，返身推了馬可尼一把：“去，去，去!還不趕快滾下船去!”

馬克尼初出家門就受到如此受欺凌，他舉目無親，愿想來找專利局的，現在手中沒有了東西，誰認得他這個叫化子?他只知郵電局是管通信的，便忍氣吞聲下船朝倫敦的郵電部大樓找去。

郵電部總工程師善利斯是一個十分和藹可親又頗愛才的老頭。他一聽說來訪者就是馬可尼，立即離開椅子將這個可憐的小伙子摟在懷里。原來他早從英國《電氣雜志》上看到了馬可尼的專利申請，并且一直在尋找此人，無奈沒有地址，今天見到了本人，真是喜不自禁。這馬可尼幾天來的一肚子委屈，現在突遇知音，不覺撲撲簌簌地掉下淚來，又說那只寶貝箱子已沉在海里。善利斯大笑道：“孩子，有你在就有了一切。這座大樓里的設備都供你使用，還愁再造不出那只箱子?”馬可尼聞聽，真不敢相信自己的耳朵，又問了一遍才相信這是真的，不覺喜上梢，那兩行淚珠也被這笑容擠得滾落地下，不知鉆到哪里去了。

馬可尼有了如此強大的后盾，便如魚得水，如虎添翼，沒有幾天便制出了收發報設備，在郵電部大樓頂上與相距近3000米外的銀行大樓實現了通訊聯系。過了不幾天又趕上當地一場傳統的游艇比賽，出發點在港口，終點在15千米外的海面上。過去，比賽結果的消息總得等幾個小時后才能送回，岸邊一般的觀眾常常等得不耐煩，不等比賽結束就已散去，而那些對賽艇押了賭注的人又都一個個像熱鍋上的螞蟻。今天為了試試這新的通信設備，也為了向人們宣傳一下無線電報，郵電局將來好賺錢，善利斯一早就布置了兩艘綠色的郵船，他在終點發報，馬可尼在起點接收。當發令槍一響，碼頭上笛鳴鼓響，人聲鼎沸，游艇劃破碧綠的海面，拖著一股白浪，轉個彎很快在人們視野里消失了。這時狂熱的碼頭也暫時冷了下來，正當人們神經剛剛松弛了一會兒，馬可尼突然舉起雙手邊蹦帶跳地喊道：“瑪麗號，瑪麗號第一!瑪麗號贏了!”這時那些向這艘船押了賭注的人都半信半疑地看著這個意大利人，而那些押了其他船的人卻恨得直咬牙，罵他造謠，一時起了糾紛。正哄鬧間，海面上報信的快艇已經折回，證實是瑪麗號奪魁。此時，人們方才相信那個“嘀嘀嗒嗒”的鐵盒子真有千里眼和順風耳的威力。狂歡的勝利者涌上那艘郵船，一起將馬可尼抬了起來，那個鐵盒子被你爭我奪地看來看去，船小人多，馬可尼擔心別再把鐵盒子又擠落到海里，忙喊著：“放下!放下!落水了。”“海邊的人還怕落水么?”瘋狂的人們還以為是他怕落水，索性把他抬起扔到水里。大家好一陣狂跳大笑，盡興而散。

1898年無線電波跨越了英吉利海峽，并正式用于商業。1901年2月馬可尼在英屬牙買加的康沃爾建成了一座170英尺高的電波發射塔，然后他帶領助手肯普和佩基來到利物浦港，準備乘船橫渡大西洋到紐芬蘭去接收康沃爾電臺發出的信號。這時已是寒冬季節，朔風起，海浪翻，甲板上薄冰覆蓋，人連站立都很困難，馬可尼的父親，還有他敬愛的老師都來送行，父親勸兒子還是不要冒險：

“孩子，不是我拖你的后腿，電波能飛過45千米的英吉利海峽，可是絕不會飛過大西洋的，再強的電波也會在空氣中慢慢消失。”

老師也幫著老人勸自己的學生，還是不要干這種異想天開的事，說：“你若想讓電波飛過大西洋，就得先在大西洋上懸一面像歐洲那么大鏡子，你要知道電波和光一樣只能走直線，而地球表面是弧形的，除非高空有一面大鏡子反射，電波才能射到大西洋彼岸去。這一點，就是赫茲教授生前也是這樣認為的啊!”

馬可尼說：“事情總是干出來的，過去誰能相信磁能變成電呢?法拉第一試，麥克斯韋再一總結，不就既有道理又成事實了嗎?干成干不成，我今天就要親自去試試，哪怕失敗了也能為后人提供一點實驗數據。”說罷他便登上“撒丁號”破浪遠去了。

12月12日，馬可尼帶著兩名助手來到紐芬蘭面對大西洋的一座小山，在一座鐘樓內安好收報機，又在山上放起一面特大的六邊形風箏，上面帶著電線，升到400米的高空，這是他想出來的升高天線的妙法。一切安置停當，他便將聽筒貼在耳朵上靜靜地捕捉著那神秘的信號。窗戶外，佩基操縱著風箏，萬里藍天沒有一絲云彩；室內，肯普站在他旁邊，瞪著一雙大眼，緊緊地盯著桌子上的收報機。突然，耳朵里傳來“嘀—嘀—嘀”三聲，他覺得是自己心臟的跳動，再屏息細聽，又是三聲，他忙將耳機扣在肯普的耳朵上說：“快聽，這是不是信號?”肯普雙手按住耳機，有那么幾秒，突然大聲喊道：“三個短碼，是他們發來的，我們勝利了!”

馬可尼的電波一下子就飛出了3700千米，在大西洋的上空人類第一次建起了通信的橋梁。世界各國的報紙都用頭條發了這條驚人的消息。1909年馬可尼因此而獲得了諾貝爾獎金。