大家好 ， 我是小枣君 。
在此前的《通信名人传记系列》中 ， 我给大家介绍过法拉第、麦克斯韦、马可尼、波波夫、特斯拉等多位大牛 。 他们要么是电磁理论的奠基人 ， 要么是电磁应用的发明家 。
但是 ， 有一个人 ， 我一直没来得及介绍 。 他就是电磁理论和电磁应用之间最重要的衔接者 ， 第一个证实电磁波真实存在的人 ， 德国著名物理学家 ， 海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz） 。
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赫兹
赫兹在物理史上拥有举足轻重的地位 。 如果没有他 ， 麦克斯韦的电磁理论和方程式只能继续吃灰 ， 而马可尼等人的无线电发明 ， 连影子都不会有 。
正因为有了赫兹和他的发现 ， 麦克斯韦才能沉冤得雪 ， 电磁理论也能重见天日 。 我们呢 ， 则最终迎来了精彩纷呈的移动通信时代 。
那么 ， 赫兹究竟是一个什么样的人？他是如何证实电磁波存在的？今天这篇文章 ， 小枣君给大家讲讲赫兹的传奇故事 。
天才少年的成长之路
1857年2月22日 ， 赫兹出生在德国汉堡一个犹太家庭 。
他的家境非常不错 ， 父亲叫古斯塔夫·费迪南德·赫兹 ， 是德国汉堡市的一名大律师（后来成为参议员） 。 母亲叫安娜·伊丽莎白·菲弗克恩 ， 是一位医生的女儿 。 赫兹是家里最大的孩子 ， 他还有3个弟弟和1个妹妹 。
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赫兹一家（右二站立者是赫兹）
6岁时 ， 赫兹被父母安排进入了汉堡当地的私立学校进行学习 。 这所学校的校长弗里德里希·威查德·兰格 ， 是一个著名的教育家 。 他的教育理念是以孩子为中心 ， 进行个性化培养 。 赫兹在这所学校里表现出色 ， 排名第一 。
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少年赫兹 ， 小帅哥一枚
15岁的时候 ， 赫兹离开了私立学校 ， 在家自学 。 因为他想考大学 ， 而威查德·兰格的私立学校并没有希腊语和拉丁语的课程（这是大学入学必须具备的能力） 。
为了更好地学习语言 ， 他们家请了一个很厉害的家教——德国著名语言专家雷德斯洛教授 。 结果 ， 没过多久 ， 雷教授跑去告诉赫兹的老爹 ， 说赫兹实在是个语言学天才 ， “我从来没见过像赫兹这么有天分的孩子” 。
17岁的时候 ， 赫兹来到约翰尼姆学校 ， 复习准备大学考试 。 结果 ， 当他一年后考试通过时 ， 这家伙又改变了主意 。 他搬到法兰克福 ， 跟着一个建筑师当学徒 ， 想进军建筑行业 。
没过多久 ， 赫兹就放弃了自己的建筑师梦想 ， 跑回德累斯顿学习工程学 。
几个月后 ， 赫兹应征入伍 ， 服役一年 。 这期间 ， 赫兹陷入了人生的迷茫阶段 。 他在给自己老妈写信时 ， 提到：
“日复一日 ， 我觉得自己就是个废柴 。 ”
（……day by day I grow more aware of how useless I remain in this world. ）
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青年赫兹（头发还在）
值得庆幸的是 ， 赫兹的颓废状态并没有持续多久 。 1877年10月 ， 退役的赫兹搬到慕尼黑 ， 开始继续学习工程学课程 。
同年 ， 赫兹考入慕尼黑大学 ， 选修高等数学、力学、实验物理和实验化学课程 。 一年后 ， 表现优异的他又进入柏林大学 。
师从名师 ， 崭露头角
来到柏林之后 ， 赫兹终于遇到了自己人生中最重要的两位导师 ， 德国著名科学家古斯塔夫·基尔霍夫（Gustav Kirchhoff）和赫尔曼·冯·赫尔姆霍茨（Hermann von Helmholtz） 。
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基尔霍夫专攻辐射、光谱学和电路理论的研究 。 赫尔姆霍兹则致力于电动力学和热力学领域的理论研究。
赫尔姆霍茨很快发现赫兹是一个物理学的天才 ， 于是对其非常器重 ， 进行重点培养 。
当时 ， 赫尔姆霍茨在学院里设立了一个有奖竞答 。 谁能回答出他的问题 ， 就能拿到奖品 。
他的问题很短 ， 但是很难：
“电是带着惯性运动的吗？”
（这个问题也可以理解为：“电是有质量（动能）的吗？”）
赫兹对这个问题非常着迷 。 于是 ， 他到处搜集资料进行学习 ， 试图找到答案 。
1879年8月 ， 22岁的赫兹通过一系列实验 ， 得到了自己的结论：如果电流有任何质量 ， 这个值一定小到难以置信 。
当时的人们 ， 并不知道电子的存在 。 直到18年后的1897年 ， 英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生在研究阴极射线时 ， 才发现了电子 。 电子的质量确实是极小的 ， 只有9.10956×10-31kg 。 以赫兹那个时代的技术能力 ， 肯定是测不出来滴 。
不管怎么说 ， 赫兹的回答得到了赫尔姆霍茨的认可 ， 他也赢得了老师的奖品——一块金牌 。
后来 ， 赫尔姆霍茨又提了一个问题 。 这次赫兹不干了 ， 拒绝参与 。 他认为 ， 花三年的时间 ， 又去研究一个可能没有结果的问题 ， 实在是浪费生命 。
1880年1月 ， 赫兹完成了关于旋转导体电磁感应的论文 ， 并从大学毕业 。
毕业后 ， 赫兹在柏林物理研究所担任了三年赫尔姆霍茨教授的助理 。 在此期间 ， 赫兹发表了15篇关于各种领域的论文 ， 其中涉及气象学、力学、电学、电磁感应和阴极射线等多个学科 。
渐渐地 ， 赫兹开始在科学界建立起自己的影响力 。
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渐渐地 ， 发际线也保不住了
1883年 ， 26岁的赫兹来到基尔大学 ， 担任理论物理讲师 。
1885年3月 ， 赫兹转到德国西南部边境的卡尔斯鲁尔大学（Karlsruhe） ， 担任物理系教授 。
同年7月31日 ， 赫兹娶了自己同事——几何讲师马克斯·多尔的女儿 ， 伊丽莎白·多尔（Elizabeth Doll） 。 当时 ， 他们相识还不到四个月 。 后来 ， 他们生了两个女儿 ， 分别叫约翰娜和玛蒂尔德 。
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走向巅峰 ， 发现电磁波
接下来 ， 就是赫兹的高光时刻了 。
赫兹跟随赫尔姆霍兹研究物理学的时候 ， 就曾经研究麦克斯韦的电磁理论 。 当时 ， 德国物理界普遍相信韦伯的电力与磁力可瞬时传送的理论 。 因此 ， 赫兹决定 ， 以实验来验证韦伯和麦克斯韦的理论 ， 到底谁是对的 。
依照麦克斯韦理论 ， 电扰动能辐射电磁波 。 于是 ， 赫兹先设计了一个电磁波发生器 。
他建造了一个由铜旋钮构成的振荡器 。 每个旋钮都连接到一个高压感应线圈上 ， 并通过一个小间隙与另一个旋钮分离 ， 火花可以在这个间隙上移动 。 当感应线圈的电流突然中断时 ， 其感应高电压使电火花隙之间产生火花 。 瞬间后 ， 电荷便经由电火花隙在锌板间振荡 ， 频率高达数百万 。 如果麦克斯韦的理论是正确的 ， 此时就会产生电磁波 。
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赫兹的实验装置
为了监测电磁波 ， 赫兹又设计了一个接收器 。 他将一小段导线弯成圆形 ， 线的两端点间留有小电火花隙 。 如果有电磁波 ， 此小线圈上就会产生感应电压 ， 从而使电火花隙产生火花 。
因为火花极其微小 ， 所以 ， 他必须坐在暗室中进行实验 。 果然 ， 在实验中 ， 赫兹亲眼看到了微弱火花的产生！
1887年11月5日 ， 赫兹发表了名为《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文 ， 总结了自己的重要发现 。 这一论文直接轰动了整个物理学界 。 麦克斯韦的电磁理论 ， 翻身逆袭 ， 被奉为经典 。 此时 ， 距离麦神去世 ， 已经过去了整整9年 。
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麦克斯韦
【赫兹|赫兹的短暂灿烂一生】后来 ， 赫兹继续通过实验 ， 确认了电磁波是横波 ， 具有与光类似的特性 ， 如反射、折射、衍射等 。 赫兹还实验了两列电磁波的干涉 ， 同时证实了在直线传播时 ， 电磁波的传播速度与光速相同 ， 从而证明了光就是一种电磁波 。
在此基础上 ， 赫兹还进一步完善了麦克斯韦方程组 ， 使它更加优美、对称 ， 得出了麦克斯韦方程组的现代形式 。
赫兹的发现具有划时代的意义 。 当时 ， 因为是赫兹验证了电磁波的存在 ， 所以电磁波直接被称为“赫兹波” ， 直到多年以后 ， 才改叫“电磁波” 。
我们现在都知道 ， 赫兹的发现具有广泛的实际用途 ， 打开了新世界的大门 。 但是 ， 当时的赫兹 ， 并没有意识到这一点 。 他说：
“我认为我所发现的无线电波 ， 不会有任何实际应用 。 ”
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除了发现电磁波之外 ， 赫兹还在光电效应领域做出了贡献 。
他注意到带电金属物体当被紫外光照射时 ， 会很快失去它的电荷 ， 发现了光电效应 。
当时 ， 他无法解释这一现象 。 若干年后 ，爱因斯坦成功解释了这一现象（紫外光光子有足够的能量与金属中的电子相互作用 ， 使电子有足够的能量逃离金属） ， 并以此获得了诺贝尔奖 。
1889年 ， 赫兹来到波恩大学担任教授 。 在这里 ， 赫兹与他的助手菲利普·勒纳德（Philipp Lenard）一起研究阴极射线和气体放电 。 没想到 ， 后来的1905年 ， 勒纳德凭借自己在阴极射线方面的研究 ， 拿到了诺贝尔物理学奖 。
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勒纳德
英年早逝 ， 令人叹息
1888年至1890年 ， 赫兹获得了国内外的广泛荣誉 。 他分别获得意大利科学协会、巴黎科学院、维也纳帝国科学院颁发的各种奖章奖金 ， 德国政府还授予了他“王冠勋章” 。
然而 ， 也就是这一期间 ， 赫兹开始遭遇严重的健康问题 。
在搬到波恩之前 ， 赫兹就开始牙痛 ， 接受了牙科治疗 。 1889年 ， 他把所有的牙齿都拔掉了 ， 试图治愈这一顽疾 。 然而 ， 到1892年初 ， 问题又回来了 ， 这次是他的喉咙和鼻子 。 剧烈的疼痛导致赫兹无法继续工作 ， 只能四处寻找治疗方法 。
1893年春天 ， 赫兹尝试恢复工作 ， 并做了几次手术 。 不幸的是 ， 疾病让他患上了抑郁症 。 12月3日 ， 他寄出了自己最后著作（《机械原理》）的手稿 。 12月7日 ， 赫兹做了生前最后一次演讲 。
不久后 ， 1894年1月1日 ， 赫兹因血液中毒 ， 在波恩去世（死因至今存在争议） ， 年仅37岁 。
赫兹死后 ， 他的妻子并未改嫁 ， 而是继续抚养两个女儿长大 。 1930年代 ， 希特勒和纳粹党掌权 ， 开始迫害犹太人 。 他妻子带着女儿逃往英国剑桥 。
值得一提的是 ， 赫兹的家族后来也算是人才辈出 。 他的女儿玛蒂尔德 ， 成为了一名著名的生物学家和心理学家 。 他的侄子古斯塔夫·路德维希·赫兹（Gustav Ludwig Hertz） ， 作为量子力学的先驱 ， 获得了1925年的诺贝尔奖 。 古斯塔夫的儿子 ， 卡尔·赫尔穆特·赫兹 ， 则是核磁共振波谱学的先驱 ， 发明了医学超声 。
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古斯塔夫·路德维希·赫兹
1930年 ， 国际电工委员会为了纪念赫兹 ， 将他的名字定为频率测量单位 。 1960年 ， 国际度量衡大会官方正式确认了这一单位 。
1945年二战结束后 ， 赫兹恢复了自己在德国的名誉 ， 重新获得德国民众的尊重 。 德国汉堡的无线电塔 ， 也被命名为赫兹塔 。
最后 ， 我们用赫兹的悼词来结束今天的文章：
“他是个高尚的人 ， 有着难得的好运 ， 能找到许多崇拜者 ， 但没有人恨他 ， 也没有人羡慕他；那些与他有过私人接触的人 ， 都被他的谦逊所打动 ， 被他的和蔼可亲所着迷 。 他是真正的朋友 ， 是尊敬的老师；对他的家人来说 ， 他是一位慈爱的丈夫和父亲 。 ”
感谢您 ， 伟大的海因里希·鲁道夫·赫兹！
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