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爆炸吧知識(shí)

天妒英才

真實(shí)存在

赫茲在證明了電磁波存在后，他對(duì)自己的發(fā)現(xiàn)做了一個(gè)十分不自信的預(yù)測(cè)：

“我認(rèn)為我發(fā)現(xiàn)的無線電波不會(huì)有任何實(shí)際應(yīng)用。”

當(dāng)然，也許是他太優(yōu)秀了，干啥啥都行，所以覺得證實(shí)個(gè)電磁波存在不過是小意思啦~

想學(xué)啥學(xué)啥

赫茲的全名是海因里希·魯?shù)婪颉ず掌?#xff08;Heinrich Rudolf Hertz）。

1857年2月22日，赫茲出生于德國城市漢堡的一個(gè)猶太家庭。

猶太人很會(huì)掙錢，而且宗教信仰堅(jiān)定，赫茲一家也不例外。小赫茲一出生就是個(gè)富二代，他的父母非常注重教育，在他6歲時(shí)就把他送進(jìn)了一所私立男子學(xué)校。

學(xué)校不受宗教信仰影響，最可貴的是，他采用以兒童為中心的教學(xué)方法，同時(shí)考慮了學(xué)生的個(gè)體差異。希望學(xué)生們努力學(xué)習(xí)，相互競(jìng)爭(zhēng)，讓自己成為最優(yōu)秀的學(xué)生。

除此之外，這所學(xué)校更不走尋常路的是：不教授希臘語和拉丁語。

要知道，那時(shí)上大學(xué)必須要會(huì)希臘語和拉丁語，放到現(xiàn)在赫茲就是上了一所不能參加高考的學(xué)校。

海因里希·赫茲（Heinrich Hertz），大約12歲

與父親，母親和兩個(gè)弟弟在一起。

15歲時(shí)，赫茲離開了這所學(xué)校。他開始在家里學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和阿拉伯語。

結(jié)果沒過幾周，教阿拉伯語的教授表示沒什么可教的，甚至愿意花錢支持他深造，還預(yù)言赫茲一定能成為一名了不起的阿拉伯語言學(xué)家。

當(dāng)時(shí)一位著名的數(shù)學(xué)家更“夸張”，他直接稱赫茲是難以想象的數(shù)學(xué)天才，建議他從事數(shù)學(xué)研究。

但少年赫茲一心想要成為工程師，他白天上課，晚上動(dòng)手制作一些“稀奇古怪”的東西。不僅學(xué)會(huì)了操作車床，還能制作越來越復(fù)雜的科學(xué)儀器，例如分光鏡。他使用這種儀器進(jìn)行了自己的物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

后來他覺得自己應(yīng)該上大學(xué)，為了考試就開始接受希臘語和拉丁語輔導(dǎo)。17歲時(shí)，他一通過考試，立馬改變了主意，決定成為一名建筑師的徒弟。

赫茲想到就做，趕緊搬到了法蘭克福。白天他在建筑師事務(wù)所工作，晚上他閱讀德語的物理書籍和古希臘語的古希臘文學(xué)作品！

在赫茲成為物理大牛之后，之前教過他木匠活的師傅表示“太可惜了，我從來沒見過這么好的木匠。”

可建筑很快使他感到無聊。無聊沒有多久，1876年春天，19歲的赫茲被征召入伍服役一年。雖然他喜歡軍隊(duì)生活的紀(jì)律，但他發(fā)現(xiàn)軍隊(duì)也很無聊。他有一次在信中寫道：

每天，我越來越意識(shí)到自己在這個(gè)世界上是多么無用。

學(xué)啥都行

兵役一結(jié)束，赫茲按捺不住自己的對(duì)學(xué)習(xí)的熱愛之情，他立刻到慕尼黑學(xué)習(xí)工程課程。結(jié)果他發(fā)現(xiàn)花時(shí)間去學(xué)這些有些浪費(fèi)時(shí)間。不出意外，一個(gè)月后，他因?yàn)椤皟?nèi)心痛苦”，退學(xué)了！

然后他進(jìn)入慕尼黑大學(xué)，選擇了高級(jí)數(shù)學(xué)和力學(xué)，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)化學(xué)課程。在慕尼黑學(xué)習(xí)了一年之后，他又到了柏林大學(xué)，因?yàn)檫@里擁有比慕尼黑更好的物理實(shí)驗(yàn)室。年僅21歲的赫茲開始在偉大的物理學(xué)家赫爾曼·馮·亥姆霍茲的實(shí)驗(yàn)室工作。

這次他終于沒有再換專業(yè)，堅(jiān)持到底啦！

亥姆霍茲很快發(fā)現(xiàn)赫茲是個(gè)稀有人才，立即要求赫茲研究一個(gè)他特別感興趣的一個(gè)問題。這個(gè)問題是亥姆霍茲與另一名物理學(xué)家威廉·韋伯之間激烈辯論的主題。

在亥姆霍茲的鼓勵(lì)下，柏林大學(xué)哲學(xué)系向任何能夠解決這個(gè)問題的人提供了獎(jiǎng)勵(lì)：電能以慣性運(yùn)動(dòng)嗎？或者，我們可以用以下形式來構(gòu)成問題：電流是否有質(zhì)量？或者，如赫茲所言：電流是否具有動(dòng)能？

能拿獎(jiǎng)還有意思，赫茲毫不猶豫答應(yīng)了，并很快沉浸在愉快的工作中：

每天早上參加一次有關(guān)分析動(dòng)力學(xué)或電磁學(xué)的講座，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)直到下午4點(diǎn)，然后在晚上閱讀，計(jì)算和思考。

功夫不負(fù)有心人，1879年8月，22歲的赫茲獲得了金獎(jiǎng)。他證明了：如果電流根本不存在任何質(zhì)量，則電流必須非常小。

要知道，當(dāng)赫茲進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，甚至沒有發(fā)現(xiàn)電子——電流的載體。

湯姆森（JJ Thomson）的發(fā)現(xiàn)是在赫茲（Hertz）工作18年后的1897年。

亥姆霍茲高興極了，又勸說赫茲參加另一個(gè)有獎(jiǎng)競(jìng)賽：通過實(shí)驗(yàn)證明麥克斯韋的理論。

麥克斯韋（Maxwell）在1864年曾指出，光是電磁波，并且也可能存在其他類型的電磁波。

但是赫茲拒絕了，因?yàn)檫@個(gè)難題一聽就要花費(fèi)好幾年時(shí)間，而他想快速取得一些成果，早點(diǎn)建立自己的聲譽(yù)。

赫茲和妻子伊麗莎白

就這樣，赫茲一直呆在亥姆霍茲實(shí)驗(yàn)室，直到1883年，期間他在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了15篇論文。

1885年，赫茲28歲，他的名聲已經(jīng)很大了，并且獲得了3個(gè)正式教授職位。他選擇到卡爾斯魯厄任教，因?yàn)檫@里擁有最好的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施。有了自己的實(shí)驗(yàn)室后，他發(fā)現(xiàn)不知道從事哪個(gè)方向的研究，于是想到了亥姆霍茲曾勸說他的那個(gè)問題。

可是，經(jīng)過幾個(gè)月的試驗(yàn)，赫茲所有證明麥克斯韋理論的嘗試都失敗了。

但是在1886年10月，一次偶然的機(jī)會(huì)，赫茲觀察到了電火花。他開始深入思考火花及其在電路中的作用。于是他開始了一系列實(shí)驗(yàn)，用不同的方式產(chǎn)生火花。

電火花打在棉花上

然后他發(fā)現(xiàn)，火花在它們之間跳躍的電線內(nèi)產(chǎn)生規(guī)則的電振動(dòng)。振動(dòng)比赫茲在電氣工作中遇到的任何東西每秒振動(dòng)的頻率更高。

他知道振動(dòng)是由電荷的快速加減速引起的。如果麥克斯韋的理論是正確的，這些電荷將輻射電磁波，就像光一樣，電磁波也會(huì)通過空氣。

1886年11月，赫茲（Hertz）構(gòu)造了如下所示的設(shè)備。

振蕩器：兩端是兩個(gè)直徑30厘米的空心鋅球。

每個(gè)球都連接到銅線，銅線進(jìn)入中間，中間有一個(gè)間隙，火花之間會(huì)跳動(dòng)。

他在中央火花隙上施加了高壓交流電，產(chǎn)生了火花。火花在銅線內(nèi)引起劇烈的電流脈沖。這些脈沖在導(dǎo)線內(nèi)回蕩，以每秒約1億的速度來回?cái)[動(dòng)。

正如麥克斯韋（Maxwell）所預(yù)料的那樣，振蕩的電荷產(chǎn)生電磁波-無線電波-通過導(dǎo)線周圍的空氣擴(kuò)散。一些波到達(dá)1.5米外的銅線環(huán)，在其中產(chǎn)生電涌。這些浪涌導(dǎo)致火花跳過回路中的火花隙。

這次實(shí)驗(yàn)的勝利，使得赫茲探測(cè)到無線電波。他通過空氣將電能從一臺(tái)設(shè)備傳遞到一米多的另一臺(tái)設(shè)備上，完全不需要連接線。

后來又經(jīng)過三年實(shí)驗(yàn)，赫茲充分驗(yàn)證了麥克斯韋的理論。這表明從他的電振蕩器發(fā)出的能量可以被反射，折射，產(chǎn)生干涉圖樣并產(chǎn)生像光一樣的駐波。

赫茲的實(shí)驗(yàn)證明，無線電波和光波是同一家族的一部分，今天我們將其稱為電磁頻譜。

電磁頻譜，赫茲發(fā)現(xiàn)了頻譜中的無線電部分。

但是，奇怪的是，赫茲沒有意識(shí)到他所產(chǎn)生的電磁波具有巨大的實(shí)際意義。

“我認(rèn)為我發(fā)現(xiàn)的無線電波不會(huì)有任何實(shí)際應(yīng)用。”

然而，事實(shí)上，赫茲的成果是我們?cè)S多現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)。廣播，電視，衛(wèi)星通信和手機(jī)都依賴它。甚至微波爐也使用電磁波：電磁波會(huì)穿透食物，從內(nèi)部迅速加熱食物。

我們探測(cè)無線電波的能力也改變了天文學(xué)學(xué)科。射電天文學(xué)使我們能夠“看到”在光譜的可見部分看不到的特征。而且由于閃電會(huì)發(fā)出無線電波，所以我們甚至可以收聽木星和土星上的雷暴。

這些都應(yīng)歸功于海因里希·魯?shù)婪颉ず掌?/p>

光電效應(yīng)

赫茲在證實(shí)了電磁波存在后，1887年，他又報(bào)告了一種現(xiàn)象——光電效應(yīng)。該現(xiàn)象對(duì)發(fā)展量子理論及提出波粒二象性的設(shè)想起到了根本性的作用。

他將紫外線照在帶電的金屬上，觀察到紫外線似乎會(huì)使金屬失去電荷的速度比其他情況更快。

但是它當(dāng)時(shí)在麥克斯韋（Maxwell）的項(xiàng)目中被擱置了。

直到愛因斯坦（Albert Einstein）重新思考光的理論。在1905年，愛因斯坦提出了光進(jìn)入不同的能量包中的作用，即所謂的光子。

金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子。愛因斯坦正確的解釋是光必定是由與波長(zhǎng)有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位（即光子或光量子）所組成。

他對(duì)光電效應(yīng)的解釋是構(gòu)建描述原子尺度事件的全新方法——量子物理學(xué)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。愛因斯坦因解釋赫茲34年前發(fā)現(xiàn)的影響而被授予1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1922年，愛因斯坦因“對(duì)理論物理的貢獻(xiàn)，特別是對(duì)光電效應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)”獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

光電效應(yīng)，紫外線光子攜帶足夠的能量，以從金屬中發(fā)射電子。

但是這些后來發(fā)生的事，赫茲不會(huì)知道，因?yàn)樗?5歲那年，偏頭痛嚴(yán)重，醫(yī)生開始以為他感染了病毒，他們進(jìn)行了一系列手術(shù)，但赫茲的病繼續(xù)惡化。

最終，這位難以想象真實(shí)存在的天才，于1894年1月1日在波恩去世，享年37歲，死于敗血癥。

他的老師——物理大牛亥姆霍茲得知喪訊后說：“神太嫉妒他了，所以將他帶走”

END

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總結(jié)

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