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第一章 黄金时代(2)

http://book.sina.com.cn 2006年01月09日 12:31 新浪读书

连载:上帝投掷骰子吗   作者:曹天元   出版社:辽宁教育出版社
 

  良久良久,终于赫兹揉了揉眼睛,直起腰来:现在一切都清楚了,电磁波真真实实地存在于空间之中,正是它激发了接收器上的电火花。他胜利了,成功地解决了这个8年前由柏林普鲁士科学院提出悬赏的问题1;同时,麦克斯韦的理论也胜利了,物理学的一个新高峰——电磁理论终于被建立起来。伟大的法拉第(Michael Faraday)为它打下了地基,伟大的麦克斯韦建造了它的主体,而今天,他——伟大的赫兹——为这座大厦封了顶。

  赫兹小心地把接受器移到不同的位置,电磁波的表现和理论预测的分毫不爽。根据实验数据,赫兹得出了电磁波的波长,把它乘以电路的振荡频率,就可以计算出电磁波的前进速度。这个数值在可容许的误差内恰好等于30万公里/秒,也就是光速。麦克斯韦惊人的预言得到了证实:原来电磁波一点都不神秘,我们平时见到的光就是电磁波的一种,只不过普通光的频率正好落在某一个范围内,而能够为我们的眼睛所感觉到罢了。

  无论从哪一个意义上来说,这都是一个了不起的发现。古老的光学终于可以被完全包容于新兴的电磁学里面,而“光是电磁波的一种”的论断,也终于为争论已久的光本性的问题下了一个似乎是不可推翻的定论(我们马上就要去看看这场旷日持久的精彩大战)。电磁波的反射、衍射和干涉实验很快就做出来了,这些实验进一步地证实了电磁波和光波的一致性,无疑是电磁理论的一个巨大成就。

  赫兹的名字终于可以被闪光地镌刻在科学史的名人堂里。虽然他英年早逝,还不到37岁就离开了这个奇妙的世界,然而,就在那一年,一位在伦巴底度假的20岁意大利青年读到了他的关于电磁波的论文。两年后,这个青年已经在公开场合进行无线电的通讯表演,不久他的公司成立,并成功地拿到了专利证。到了1901年,赫兹死后的第7年,无线电报已经可以穿越大西洋,实现两地的实时通讯了。这个来自意大利的年轻人就是古格列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi),与此同时俄国的波波夫(Aleksandr Popov)也在无线通讯领域做了同样的贡献。他们掀起了一场革命的风暴,把整个人类带进了一个崭新的“信息时代”。如果赫兹身后有知,他又将会做何感想呢?

  但仍然觉得赫兹只会对此置之一笑。他是那种纯粹的科学家,把对真理的追求当作人生最大的价值。恐怕就算他想到了电磁波的商业前景,也会不屑去把它付诸实践的吧?也许,在美丽的森林和湖泊间散步,思考自然的终极奥秘;在秋天落叶的校园里,和学生探讨学术问题,这才是他真正的人生吧?今天,他的名字已经成为“频率”这个物理量的单位,被每个人不断地提起,可是,说不定他还会嫌我们打扰他的安宁呢?

  无疑,赫兹就是这样一个淡泊名利的人。1887年10月,基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)在柏林去世,亥姆霍兹强烈地推荐赫兹成为那个教授职位的继任者,但赫兹却拒绝了。也许在赫兹看来,柏林的喧嚣并不适合他。亥姆霍兹理解自己学生的想法,写信勉励他说“一个希望与众多科学问题搏斗的人最好还是远离大都市。”

  只是赫兹却没有想到,他的这个决定在冥冥中忽然改变了许多事情。他并不知道,自己已经在电磁波的实验中亲手种下了一个幽灵的种子,而顶替他去柏林任教的那个人,则会在一个命中注定的时刻把这个幽灵从沉睡中唤醒过来。在那之后,一切都改变了,在未来的30年间,一些非常奇妙的事情会不断地发生,彻底地重塑整个物理学的面貌。一场革命的序幕已经在不知不觉中悄悄拉开,而我们的宇宙,也即将经受一场暴风雨般的洗礼,从而变得更加神秘莫测,光怪陆离,震撼人心。

  但是,我们还是不要着急,一步一步地走,耐心地把这个故事从头讲完。

  二

  上次我们说到,1887年,赫兹的实验证实了电磁波的存在,也证实了光其实是电磁波的一种,两者具有共同的波的特性。这就为光的本性之争画上了一个似乎已经是不可更改的句号。

  说到这里,我们的故事要先回一回头,穿越时空去回顾一下有关于光的这场大战。这也许是物理史上持续时间最长,程度最激烈的一场论战。它不仅贯穿于光学发展的全过程中,更使整个物理学都发生了翻天覆地的变化,在历史上烧灼下了永不磨灭的烙印。

  光,是每个人见得最多的东西(“见得最多”在这里用得真是一点也不错)。自古以来,它就理所当然地被认为是这个宇宙最原始的事物之一。在远古的神话中,往往是“一道亮光”劈开了混沌和黑暗,于是世界开始了运转。光在人们的心目中,永远代表着生命,活力和希望,更由此演绎开了数不尽的故事与传说。从古埃及的阿蒙(也叫拉Ra),到中国的祝融;从北欧的巴尔德(Balder),到希腊的阿波罗;从凯尔特人的鲁(Lugh),到拜火教徒的阿胡拉·玛兹达(Ahura Mazda),这些代表光明的神袛总是格外受到崇拜。哪怕在《圣经》里,神要创造世界,首先要创造的也仍然是光,可见它在这个宇宙中所占的独一无二的地位。

  可是,光究竟是一种什么东西呢?虽然我们每天都要与它打交道,但普通人似乎很少会去认真地考虑这个问题。如果仔细地想一想,我们会发现光实在是一样奇妙的事物,它看得见,却摸不着,没有气味也没有重量。我们一按电灯开关,它似乎就凭空地被创生出来,一下子充满整个空间。这一切,都是如何发生的呢?


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