Page 97 - 信息的脉络

·第三部分·
第四节 看不见的电磁波

每当科学解决了一个问题，它就会创造另外十个问题。
——乔治·萧伯纳

一般认为，詹姆斯·麦克斯韦是人类历史上仅次于牛顿和爱因斯坦的物理学
家，麦克斯韦对电学的巨大贡献，堪比于牛顿对力学的贡献。爱因斯坦称赞麦克
斯韦对物理学作出了“自牛顿时代以来一次最深刻、最富有成效的变革”。而爱

因斯坦一生所做的事情，其实就在于将牛顿和麦克斯韦的理论统一起来。麦克斯
韦最令人赞叹的地方在于，他从数学出发，将电、磁、光的各种特性统一起来。
在此之前，法拉第等人发现了电磁感应现象，并且总结出了关于电磁学的很多规律，
但是没有能够找到电和磁的共同本质。麦克斯韦在他著名的《电磁场的动力学理论》

一文中，用 4 个简单的公式，即著名的麦克斯韦方程组，描述了电、磁、光相互作用、
相互转化的规律。根据他的理论，世界上存在这样一种电磁波——它以光速传播。
这种电磁波既包括我们常说的无线电波，也包括各种光波。
麦克斯韦对电磁波的预言完全从数学出发，当时并没有任何实验结果可作为

有效支撑，因此并没有引起人们对电磁学的充分重视。当时人们对电磁学的研究
都集中在如何利用电磁感应发电或者驱动机械，仅仅是把电看作一种新的能源形
式，而不是信息的载体。特斯拉就是这些人的代表，虽然他在电磁学方面作出了
很多贡献，但在他的大脑深处，电就是一种能量。因此当时正处于第二次工业革

命的前夜，世界上需要一种方便的、能够取代蒸汽的动力来源。

发现电磁波
赫尔曼·赫兹是柏林大学的教授，在他的老师亥姆霍兹的影响下，对电磁学

进行了十分深入的研究，并且有兴趣证实麦克斯韦理论。那时候赫兹刚刚 30 岁，
也许不会想到他将在科学史上成为和他的老师一样鼎鼎有名的人物。现在他正在
专心地做他的实验。赫兹设计出了一套能够检测看不见、摸不着的电磁波装置，
这其实是一种特殊的天线，被称为赫兹环。这个装置其实很简单：它的主要部分

是一个电火花发生器，有两个大铜球作为电容，并通过铜棒连接到两个相隔很近
的小铜球上，导线从两个小球上伸展出去，缠绕在一个大感应项圈的两端，然后
又连接到一个梅丁格电池上，将这套古怪的装置连成了一体。
实验室里鸦雀无声，赫兹一动不动地站在那里，他全神贯注注视着那两个几

乎紧挨在一起的小铜球，然后合上了电路开关。顿时，电的魔力在这个简单的系
统里展现出来：电流穿过装置里的感应线圈，开始对铜球电容充电。当电压上升

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