在一間遮得很暗的實驗室裏,靠屋角擺著一台電學儀器,上麵兩枚金屬做的亮晶晶的小球,像兩隻瞪圓的眼睛,這是一台製造電火花的儀器,當把電源接通以後,儀器便會發怒般地嗡嗡作響,兩個球之間不時地發出嚇人的響聲和閃光。在這兩個導電的金屬球旁邊,再連上兩處向外伸展的金屬片,活像一個長著兩隻碩大耳朵的雙眼怪。
在另一張桌子上,立著一個裝在絕緣底架上的金屬圓環,圓環的頂上有一個很小的縫隙,縫隙的寬度可以調節,一項人類探尋已久的秘密就要從這個縫隙上揭開。一切準備就緒,實驗者合上了電源開關,在嗡嗡作響的聲音中兩個金屬小球劈劈啪啪地發出耀眼的電火花。為了不使眼睛被強光刺激,實驗者轉過臉去。因為他要觀察對麵圓環上的細縫,他緊張地注視著,仿佛在上麵看到微弱的輝光,這是真的放電輝光,還是眼睛看花了?他揉了揉眼睛,把圓環上的間隙調小,再注意觀察,此時輝光似乎亮起來,再調小一點,調小點,當兩端碰到一起時,輝光消失了。現在不會有疑問了。在圓環的缺口上確實有微小的電火花穿過。
這就是人類第一次通過實驗有意識地探測到的一個電磁波信號。實驗裝置出奇的簡單。實驗者是德國優秀的青年物理學家赫茲。這是1887年,此時赫茲隻有31歲,恰好與麥克斯韋預見電磁波時的年齡一樣。但是,麥克斯韋已逝世8年了。如果麥克斯韋還活著,他一定會被他筆尖下預言的電磁波被證實而感到無限欣慰。赫茲是如何想起做這樣一個實驗呢?說起來也是一件偶然的事件引起的。
1886年春,作為卡爾斯魯厄工科大學教授的赫茲,在給學生講授實驗的過程中發現,在一個電容器放電的時候,放在附近的一個線圈上突然飛出了一個火花。這件奇怪的事情引起了他的注意。回家路上,沿著萊茵河畔,赫茲一麵走一麵思考這個問題:線圈能飛出
火花來,說明裏麵有電,可是這電是哪裏來的呢?線圈上並沒有連接著電池啊!不過,不接電池的線圈裏也能有電流,他想起法拉第的實驗,當把一個磁鐵插入或拉出線圈的瞬間,線圈中能產生感應電流,但是,當時並沒有像法拉第那樣去做上麵的事情啊!赫茲又想到,如果在這個小線圈的旁邊,另外有一個通以交變電流的線圈,也可以在它上麵感應出電流來,這是變壓器的原理,赫茲回憶實驗時的情形,旁邊也沒有這樣的線圈,隻有一個充了電
的電容器,放電的時候打了一個大火花。赫茲抬起頭來向美麗的萊茵河望去,河水在夕陽的餘暉下泛著玫瑰色的漣漪,他望著那消失在遠處的水波,突然閃出了一個念頭:那電火花一定是電磁波引起的!他抓住這個念頭繼續想下去,麥克斯韋曾經用理論計算證明,在電容器放電的時候,劇烈變化的電場可以產生變化的磁場;反過來,變化的磁場又能產生變化的電場,變化的磁場和變化的電場“手挽手”地離開了產生它們的地方,形成電磁波,電磁波能像激起的水波紋一樣向外傳播,不過這隻是理論推導,還沒有人真正地看見過電磁波。他想,如果電磁波的“波紋”傳到小線圈處,那裏便有了變化的電磁場,就是這樣,不斷變化的電磁場就好像是一隻看不見的手,把“磁鐵”在線圈裏抽來抽去,從而感應出電流來,於是閃現出火花!
想到這裏,赫茲特別高興,因為柏林科學院最近對研究電磁場的工作提供了一筆獎金,他的老師亥姆霍茲建議他從事這方麵的研究。他卻不知道應該從什麼地方開始。這個意外的實驗鼓勵了赫茲,他決心去摘取柏林科學院的懸賞課題。為了產生更加強大的電火花,他使用了一個能產生很高的交變電壓的感應圈。在感應圈的兩極上裝了直徑為30厘米的鋅球,從鋅球上又引出兩根銅線,在銅線中央形成3/4厘米的火花間隙。接收器是用粗銅線彎曲成半徑為35厘米的圓形做成的,並留有極小的火花間隙。這樣就出現了開始時的實驗場麵。早在人類出現以前,不!在地球誕生以前,在宇宙開始時,電磁波就存在了,隻是過去不為人們所知,當你收聽無線電廣播的時候,如果天空中突然打了一個閃電,你會立刻從收音機裏聽到哢嚓一聲,電視機的熒屏就會閃動一下,這都是由於接收到了閃電發出的電磁波,電火花產生電磁波也可以通過拉動電燈開關來證明,當你開燈關燈的時候,在收音機和電視機上也可以看到同樣的現象。