德國物理學大師──「電磁波王子」赫茲 張文亮◎作 「那妳願意……嫁給我嗎？」 「是的，我願意。」伊利沙白堅定地答道。 她沒有想到這聲肯定，燃起一個頹喪男人的生命熱忱，建立了日後全球無線電波 通訊網路。迄今全世界每一個電台，每天仍在喚出他的名字──Hz（赫）。知道 他是誰嗎？德國物理學大師──「電磁波王子」赫茲。 起起伏伏的孩子 　　一八七六年九月，入伍的赫茲（Heinrich Hertz）寫信給父母道：「如果要醫 治一個懶惰的人，軍隊是最好的地方。每日每時，總有許多忙不完的事情。但是， 我受不了每天都做同樣事情的枯燥，真是在苦捱日子，而不是在學東西。……軍 隊在訓練眾人成為一致，我卻天生無法與團體一致。」六個月後，赫茲的父親動 用關係讓赫茲離開軍校。 　　赫茲進軍校以前還在一所技術學院唸工程系，他覺得工程太枯燥，日子灰色 得很，他寫道：「我懷疑我是這裡多餘的人。」因而轉去唸陸軍官校。離開軍校 後，他去德雷斯頓大學。因為高中時代數學成績最好，他選擇唸數學系。唸了半 年，他覺得純數學太抽象了，他寫下：「這裡的日子沒有幽默、沒有歡笑，又必 須強迫自己完全投入。」轉到慕尼黑建築系，唸了三個月又覺得沒意思，再度轉 學到柏林大學唸物理系。 　　當時除了他的母親外，沒有人看得出來這個三心二意的學生，將來會成為首 先發射無線電波、帶動德國精密電學科技的人。 母親的特殊教育方法 　　赫茲的父親是律師，母親是法蘭克福大學物理學教授潘弗努肯博士的女兒。 赫茲在六歲能拿穩筆時，母親就教他雕刻，培養他能夠長期工作的專心與忍耐， 奠下他日後能以熟練的雙手製造精密光電儀器的基礎。 　　赫茲一生都感謝他的母親：「到我六歲，每天晚飯以後，媽媽都花一小時唸 一篇長文章給我聽，然後鼓勵我發表意見，與我討論。」在德國那個鼓勵軍事發 展，消除個人的歧異性的極權時代，赫茲母親的教育方法，剛好與時代潮流相反， 也造成赫茲日後特立獨行的個性。 讀書與考試 　　赫茲在中學時，就顯出獨特巧妙的製造能力。他的音樂並不好，但是他會自 己造樂器；他的生物課也不好，但是他會自製顯微鏡；在化學課程，他自己燒製 實驗用的玻璃器皿。這種特殊的本領，幾乎嚇壞了學校老師。 　　赫茲這種非考試所能測出的成績，令他的老師很難評斷他在班上的名次。赫 茲寫道：「我媽媽每天陪我看書，每星期六自己給三個孩子考試。她永遠比學校 的考試早知道我們的程度。所以在學校考試時，我都不用緊張。她已在考試前責 備或鼓勵我們，考試的結果好壞，她不用看也知道。」 　　赫茲中學畢業後，還不知道自己這種擅於製造的能力，該去哪個系就讀最能 發揮。他三年內轉了四所學校，母親並沒有責備他，因為她知道自己孩子的能力。 　　赫茲進柏林大學物理系後，就證明走對了！他在大學裡出類拔萃。赫茲寫 道：「一個學生對於考試的成敗，要抱著近乎『無知』的單純，才能在不斷的考 試競爭中，失敗了再來，失敗了再來，失敗了再來……，不被失敗打敗，不致落 在自責自憐的泥濘中。」 曠野先知 　　一八八O年二月，赫茲以電子動力研究完成博士論文，他寫下「對我而言， 實驗室是世界最美麗的角落，可以充分地發揮我那無止盡的熱心。我對外面的大 世界，沒有絲毫的野心……我知道我是把生命當做一場實驗，像是聖經裡的施洗 約翰，只能走到無人的曠野去呼喊真理，讓世界上的人來聽；我不可能為世界妥 協我的原則」。他研究學問，不僅獲得知識學位，也塑造他的生命個性。 　　他可以不理世界，但是現實卻緊追不捨，要他低頭。畢業後，他深知理論不 能為他換來什麼好工作，只好留校當了三年博士後研究。那段黯淡歲月，持續研 究電子學，怎能想到百年後，跟隨他腳步的電機、電子工程學系的學生會這麼熱 門搶手。 　　太前進的研究者，需要經過漫長的年日，世界才能瞭解他，加上赫茲不擅於 交際，他寫道：「我沒有辦法忍受社交場合裡，沒有意義的對白。我把一生的路 弄得更狹窄了。」 窮途末路 　　一八八三年五月他終於找到第一份教職，在德國北部的軍港基爾工業學校教 機械科。這裡沒有實驗室，他只好又開始燒製他的玻璃瓶、做電池，慢慢把簡單 的實驗室裝配起來。 　　他的空暇時間很多，經常一個人到海邊的沙灘散步。孤單、工作不穩定、想 家，使他愈來愈憤世嫉俗。他在一八八四年五月寫道：「我深深地感到不公平─ ─為什麼人要有炫人的頭銜，眾人的眼光才會盯著你，卻沒有人在意你手上做了 什麼事？」 　　一八八四年十二月他經歷一次嚴重的失戀。這是一生中最灰色的日子，他也 搞不清楚為什麼會把自己弄到這步田地。他課堂上的學生都快蹺光了，只剩七個 人留下來聽課；他滿腹理想全化為牢騷，一八八五年初情緒差到幾乎自殺。這時 只有短短幾個字的禱告：「主啊，你知道！」 苦境轉回 一八八五年三月，他有機會轉到德國西南部邊境的卡爾斯魯爾技術學院，擔任物 理系教授。又開始裝配他的電學實驗室，並且在上課時示範電學實驗：「我不相 信一個人只能由理論，就可以知道實際。」 　　小學校的實驗經費少得可憐，他卻一點一滴造出一間精密的電磁實驗室。系 上教三角學的多爾教授很欣賞他，知道這個年輕人身上有一種不與人比較的風 骨；他請赫茲來家裡坐坐，把女兒伊利沙白介紹給他。　 伊利沙白不懂電磁波，但是她知道這個尋求科學之真的男士，心裡也是一片真誠 與率直。他們認識不到四個月就結婚，當時赫茲二十九歲。 　　赫茲找到愛情的歸宿，並展開他一生最著名的研究。因著此一實驗研究的成 功，後來紐約物理系教授薛默士回顧歷史上物理學家，由伽利略到愛因斯坦，他 認為最偉大的物理實驗家就是赫茲。赫茲以實驗證明人類千古的謎團──光的本 質是電磁波。 第一個發射電磁波的人 　　如果物理學像是一齣歌劇，那歌劇最精采的一個高音無疑就是電磁波的研 究。今天的無線電波、收音機、電視、人造衛星通訊，都是電磁波研究的結果。 　　一八八六年十月，赫茲發明「電流共振器」（frequency）的電磁波，這是一 個不得了的發明，除了天然的太陽、星星、燭光之外，這是人類第一次能夠發射 電磁波。一八八七年十二月，赫茲再發明「電流振盪器」，利用電流加速的裝置 可以產生一種高頻率的電流。這是第一個人工微波的產生；比微波更高頻率的有 紅外線、可見光、紫外線、Ｘ光、伽瑪射線，一般人稱為「光」其實是電磁波中 一段極窄的範圍。 　　一八八八年赫茲發表這項研究成果，立刻震驚世界科學家。解開人類長久的 謎團，電磁學上的不朽貢獻，不是來自名校名教授，而是來自一所名不見經傳的 學院、一個躲在象牙塔裡的怪人。 　　不要譏笑象牙塔，因為許多科學的突破，不是來自萬眾矚目的科技舞臺，卻 是來自象牙塔內默默的耕耘者。 　　後來的科學界為感謝他的貢獻，將電磁波每一秒鐘振盪一次的頻率，就稱為 赫茲（簡稱為Hz，或稱為赫）。今天全世界每一本物理課本，一定會出現Hz這 個字。德國的皇家科學會贈送他金質獎章，德國著名的波恩（Bonn）大學也奉上 物理學教授一職。 　　赫茲對社會沒有什麼要求，只是帶著妻子，抱著還未滿月的女兒到萊茵河邊 散步。他的妻子寫信給父親道：「我終於看到赫茲對我笑了，他第一次像是個放 鬆的螺絲。」 一八八九年，赫茲再發表光的反射、折射、偏光的測量；發明一種空氣中的電磁 波收集器，這是人類的第一支天線（antenna），從此人類對電磁波可收發自如了。 他又發現陰極射線發出的光束也有波的形式，且證明另一偉大電磁學家馬克斯威 爾（James Clerk Ma-xwell）理論的正確。 赫茲並沒有活得很久，積勞成疾，死於一八九四年一月一日。他的貢獻造福了許 許多多的電子、電機、通訊、廣電……事業。在短暫的一生中，這樣的努力值得 嗎？正如他對上帝的禱告：「主啊，你知道！」不管最後人類的歷史有沒有記他 一筆，上帝必定記念他的禱告，也許這就夠了。 （本文選自張文亮教授作品《我聽見石頭在唱歌》－校園出版社出版） http://61.70.121.24/tcda/newsboard/data/16.htm -- ┌─────◆ＫＫＣＩＴＹ◆─────┐ ╱ ╱ ￣ ▌￣ ￣ ╲╱ ＢＢＳ 城邦 │ bbs.kkcity.com.tw │ ╲ ╲ ╴ ▌ ▌ ▏ ＫＫ免費撥接 └──《From:210.203.51.223 》──┘ 電話:40586000 帳號:kkcity 密碼:kkcity