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赫茲誕辰|科學史上的今天:2/22

雖然早在 1865 年馬克士威就提出劃時代的馬克士威方程組,將原本認為互不相干的光、電、磁三者結合,並預言電磁波的存在,但它無色無味,看不見也摸不著,沒有人能確定是否真的有這東西,許多物理學家想驗證馬克士威的主張,也苦無對策。直到二十年後,德國物理學家赫茲才終於在實驗室將它召喚出來。

海因里希.赫茲。圖/wikimedia

赫茲讓兩根銅棒的一端彼此隔著小間隙互對,做為振盪產生器;幾公尺外放著有著微小缺口的圓形線圈做為接收器。兩根銅棒通電後,不但間隙處會產生放電火花,一旁的接收器缺口處也會產生火花,證明接收器的確感應了產生器發出的電磁波。不過這不代表感應線圈發出來的火花就是馬克士威描述的電磁波所致,因此還須進一步研究確認電磁波的性質。赫茲在 1886 到 1888 這三年密集做了許多實驗,終於證明了電磁波的速度等於光速,而且是橫波、以直線進行,還具有反射、折射與偏振等等性質,完全吻合馬克士威的理論!電磁學自此開始迅速發展。

六年後,特斯拉與馬可尼分先後以赫茲的實驗為基礎,各自獨立發明無線電電報。人們很快發現電磁波的應用不只如此,之後的廣播、電視、雷達、衛星通訊陸續發明,改變了人類的通訊型態與生活;就連我們現在不可或缺的手機與無線網路也都源自於他的研究成果。

據說赫茲成功完成實驗時,他的學生很感動的問他這神奇的現象能做什麼應用,赫茲只淡淡地回說:「沒有什麼用。這只是一個實驗,證明了馬克士威是正確的──我們肉眼雖然看不見神秘的電磁波,但它們的確存在。」只可惜他在 37 歲那年就因敗血症而英年早逝,未能親眼目睹他的實驗衍生了多少發明與應用。

事實上,他如果能多活幾年,每個人都相信第一屆的諾貝爾物理獎肯定非他莫屬。而今我們只能將頻率的基本單位(次 / 秒)命名為「赫茲」來紀念他了。

延伸閱讀

註:【延伸閱讀】中用微波爐測光速的原理,就跟赫茲測量光速的方法完全一樣,有興趣的朋友可以試試看喔。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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