物理学家证实电磁波存在(是点燃人类文明的那束电火花)(1)

电磁波的诞生,是点燃人类文明的那束电火花,通信技术服务人类社会由此起步。

科技日报社、世界5G大会、未来移动通信论坛奉上的我国首档通信领域科普节目《通个信》首期,中国科学院物理研究所研究员曹则贤串烧了一段有趣的历史故事。

电和磁这两种现象是怎样被发现的?

静电的发现源自于古希腊的贵妇人穿着绸缎衣服在家吸猫。1600年前后,威廉·吉尔伯特创造了电(Electricity)这个词,他的磁学研究“德马格内特”,首次合理解释了指南针的神秘能力,揭示了地球本身就是一个大磁场。

磁的发现则应归功今天的叙利亚一带的一个放羊娃,当他拄着底端包铁皮的棍子满山撵羊时,发现这根棍戳到有些石头拔起来费劲。

1831年,迈克尔·法拉第验证了“电磁感应现象”后,人们认识到电和磁是一家,电能产生磁,磁也能产生电。

那一年,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦带着历史使命出生,他所建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。

抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的初衷,麦克斯韦列出了表达电磁基本定律的四元方程组,把混乱纷纭的现象归纳为统一完整的学说。此后,英国科学家泰特将并不简单的麦克斯韦方程组简化,就成了我们在教科书上见到的样子。

1865年,麦克斯韦预言了电磁波的存在,推导出电磁波的传播速度等于光速,并得出结论:光是电磁波的一种形式,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。

1887年,大神级天才海因里希·鲁道夫·赫兹做了一个实验,一条金属丝连起两端的锌金属小球,按下开关,金属球啪啪打火,远处,同样的装置也隔空打火。

曹则贤说:“这个简单的电路,就是我们近代物理的出发点。”

1888年,赫兹公布了验证电磁波存在的实验。由法拉第开创,麦克斯韦总结的电磁理论,至此取得决定性的胜利。

如曹则贤所言,“科学的发现将产生怎样的重大成果,有时候就差一层窗户纸,得有人把它捅破。”

实验成功后,赫兹的助手曾问他:“您这个实验好像影响很大,它有什么意义?还有什么用?”

赫兹说:“可能真没什么用。证明麦克斯韦很伟大就是这个实验的意义。”

而在阿尔卑斯山旅游的小男孩伽利尔摩·马可尼听到这个实验结果的消息时,估计心里咯噔了一下,他意识到这个实验的落地价值,电磁波可以传递信息,产生电火花的开关,就是电报机的雏形。

几年后,马可尼证明了这些不可见光波可用于无线电通讯,无线电随之问世。

本文来自:科技日报数字报

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