Part. 1

我們的故事要從1887年的德國小城——卡爾斯魯厄（Karlsruhe）講起。美麗的萊茵河從阿爾卑斯山區緩緩流下，在山谷中輾轉向北，把南方溫暖濕潤的風帶到這片土地上。它本應是法、德兩國之間的一段天然邊界，但16年前，雄才大略的俾斯麥通過一場漂亮的戰爭擊敗了拿破侖三世，攫取了河對岸的阿爾薩斯和洛林，也留下了法國人的眼淚和我們課本中震撼人心的《最后一課》的故事。和阿爾薩斯隔河相望的是巴登邦，神秘的黑森林從這里延展開去，孕育著德國古老的傳說和格林兄弟那奇妙的靈感?？査刽敹蚓桶察o地躺在森林與大河之間，無數輻射狀的道路如蛛網般收聚，指向市中心那座著名的18世紀的宮殿。這是一座安靜祥和的城市，據說，它的名字本身就是由城市的建造者卡爾（Karl）和“安靜”（Ruhe）一詞所組成。對于科學家來說，這里實在是一個遠離塵世喧囂，可以安心做研究的好地方。

現在，海因里希·魯道夫·赫茲（Heinrich Rudolf Hertz）就站在卡爾斯魯厄大學的一間實驗室里，專心致志地擺弄他的儀器。那時候，赫茲剛剛30歲，新婚燕爾，也許不會想到他將在科學史上成為和他的老師亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）一樣鼎鼎有名的人物，不會想到他將和汽車大王卡爾·本茨（Karl Benz）一起成為這個小城的驕傲?，F在他的心思，只是完完全全地傾注在他的那套裝置上。

赫茲給他的裝置拍了照片，不過在19世紀80年代，照相的網目銅版印刷技術還剛剛發明不久，尚未普及，以致連最好的科學雜志如《物理學紀事》（Annalen der Physik）都沒能把它們印在論文里面。但是我們今天已經知道，赫茲的裝置是很簡單的：它的主要部分是一個電火花發生器，有兩個大銅球作為電容，并通過銅棒連接到兩個相隔很近的小銅球上。導線從兩個小球上伸展出去，纏繞在一個大感應線圈的兩端，然后又連接到一個梅丁格電池上，將這套古怪的裝置連成了一個整體。

赫茲全神貫注地注視著那兩個幾乎緊挨在一起的小銅球，然后合上了電路開關。頓時，電的魔力開始在這個簡單的系統里展現出來：無形的電流穿過裝置里的感應線圈，開始對銅球電容進行充電。赫茲冷冷地注視著他的裝置，在心里面想象著電容兩端電壓不斷上升的情形。在電學的領域攻讀了那么久，赫茲對自己的知識是有充分信心的。他知道，當電壓上升到2萬伏左右，兩個小球之間的空氣就會被擊穿，電荷就可以從中穿過，往來于兩個大銅球之間，從而形成一個高頻的振蕩回路（LC回路）。但是，他現在想要觀察的不是這個。

果然，過了一會兒，隨著細微的“啪”的一聲，一束美麗的藍色電花爆開在兩個銅球之間，整個系統形成了一個完整的回路，細小的電流束在空氣中不停地扭動，綻放出幽幽的熒光來?；鸹ㄉ钥v即逝，因為每一次的振蕩都伴隨著少許能量的損失，使得電容兩端的電壓很快又降到擊穿值以下。于是這個怪物養精蓄銳，繼續充電，直到再次恢復飽滿的精力，開始另一場火花表演為止。

赫茲更加緊張了。他跑到窗口，將所有的窗簾都拉上，同時又關掉了實驗室的燈，讓自己處在一片黑暗之中。這樣一來，那些火花就顯得格外醒目而刺眼。赫茲揉了揉眼睛，讓它們更為習慣于黑暗的環境。他盯著那串間歇的電火花，還有電火花旁邊的空氣，心里面想象了一幅又一幅的圖景。他不是要看這個裝置如何產生火花短路，他這個實驗的目的，是為了求證那虛無縹緲的“電磁波”的存在。那是一種什么樣的東西啊，它看不見，摸不著，到那時為止誰也沒有見過、驗證過它的存在。可是，赫茲對此是堅信不疑的，因為它是麥克斯韋（Maxwell）理論的一個預言，而麥克斯韋理論……哦，它在數學上簡直完美得像一個奇跡！仿佛是上帝之手寫下的一首詩歌。這樣的理論，很難想象它是錯誤的。赫茲吸了一口氣，又笑了：不管理論怎樣無懈可擊，它畢竟還是要通過實驗來驗證的呀。他站在那里看了一會兒，在心里面又推想了幾遍，終于確定自己的實驗無誤：如果麥克斯韋是對的話，那么每當發生器火花放電的時候，在兩個銅球之間就應該產生一個振蕩的電場，同時引發一個向外傳播的電磁波。赫茲轉過頭去，在不遠處，放著兩個開口的長方形銅環，在接口處也各鑲了一個小銅球，那是電磁波的接收器。如果麥克斯韋的電磁波真的存在的話，那么它就會飛越空間，到達接收器，在那里感生一個振蕩的電動勢，從而在接收器的開口處也同樣激發出電火花來。

實驗室里面靜悄悄的，赫茲一動不動地站在那里，仿佛他的眼睛已經看見那無形的電磁波在空間穿越。當發生器上產生火花放電的時候，接收器是否也同時感生出火花來呢？赫茲睜大了雙眼，他的心跳得快極了。銅環接收器突然顯得有點異樣，赫茲簡直忍不住要大叫一聲，他把自己的鼻子湊到銅環的前面，明明白白地看見似乎有微弱的火花在兩個銅球之間的空氣里躍過。是幻覺，還是心理作用？不，都不是。一次，兩次，三次，赫茲看清楚了：雖然它一閃即逝，但上帝啊，千真萬確，真的有火花正從接收器的兩個小球之間穿過，而整個接收器卻是一個隔離的系統，既沒有連接電池，也沒有任何的能量來源。赫茲不斷地重復著放電過程，每一次，火花都聽話地從接收器上被激發出來，在赫茲看來，世上簡直沒有什么能比它更加美麗了。

良久良久，終于赫茲揉了揉眼睛，直起腰來：現在一切都清楚了，電磁波真真實實地存在于空間之中，正是它激發了接收器上的電火花。他勝利了，成功地解決了這個8年前由柏林普魯士科學院提出懸賞的問題；同時，麥克斯韋的理論也勝利了，物理學的一個新高峰——電磁理論終于被建立起來。偉大的法拉第（Michael Faraday）為它打下了地基，偉大的麥克斯韋建造了它的主體，而今天，他——偉大的赫茲——為這座大廈封了頂。

赫茲小心地把接收器移到不同的位置，電磁波的表現和理論預測的分毫不差。根據實驗數據，赫茲得出了電磁波的波長，把它乘以電路的振蕩頻率，就可以計算出電磁波的前進速度。這個數值在可容許的誤差內恰好等于30萬公里/秒，也就是光速。麥克斯韋驚人的預言得到了證實：原來電磁波一點都不神秘，我們平時見到的光就是電磁波的一種，只不過普通光的頻率正好落在某一個范圍內，而能夠為我們的眼睛所感覺到罷了。

無論從哪一個意義上來說，這都是一個了不起的發現。古老的光學終于可以被完全包容于新興的電磁學里面，而“光是電磁波的一種”的論斷，也終于為爭論已久的光本性的問題下了一個似乎是不可推翻的定論（我們馬上就要去看看這場曠日持久的精彩大戰）。電磁波的反射、衍射和干涉實驗很快就做出來了，這些實驗進一步地證實了電磁波和光波的一致性，無疑是電磁理論的一個巨大成就。

赫茲的名字終于可以被閃光地鐫刻在科學史的名人堂里。雖然他英年早逝，還不到37歲就離開了這個奇妙的世界，然而，就在那一年，一位在倫巴底度假的20歲意大利青年讀到了他的關于電磁波的論文。兩年后，這個青年已經在公開場合進行無線電的通信表演，不久他的公司成立，并成功地拿到了專利證書。到了1901年，赫茲死后的第7年，無線電報已經可以穿越大西洋，實現兩地的實時通信了。這個來自意大利的年輕人就是古格列爾莫·馬可尼（Guglielmo Marconi），與此同時俄國的波波夫（Aleksandr Popov）也在無線通信領域做出了同樣的貢獻。他們掀起了一場革命的風暴，把整個人類帶進了一個嶄新的“信息時代”。如果赫茲身后有知，他又將會作何感想呢？

但仍然覺得赫茲只會對此置之一笑。他是那種純粹的科學家，把對真理的追求當作人生最大的價值?？峙戮退闼氲搅穗姶挪ǖ纳虡I前景，也會不屑去把它付諸實踐的吧？也許，在美麗的森林和湖泊間散步，思考自然的終極奧秘；在秋天落葉的校園里，和學生探討學術問題，這才是他真正的人生吧？今天，他的名字已經成為“頻率”這個物理量的單位，被每個人不斷地提起，可是，說不定他還會嫌我們打擾他的安寧呢。

無疑，赫茲就是這樣一個淡泊名利的人。1887年10月，基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）在柏林去世，亥姆霍茲強烈地推薦赫茲成為那個教授職位的繼任者，但赫茲拒絕了。也許在赫茲看來，柏林的喧囂并不適合他。亥姆霍茲理解自己學生的想法，寫信勉勵他說：“一個希望與眾多科學問題搏斗的人最好還是遠離大都市?！?/p>

只是赫茲卻沒有想到，他的這個決定在冥冥中忽然改變了許多事情。他并不知道，自己已經在電磁波的實驗中親手種下了一個幽靈的種子，而頂替他去柏林任教的那個人，則會在一個命中注定的時刻把這個幽靈從沉睡中喚醒過來。在那之后，一切都改變了，在未來的30年間，一些非常奇妙的事情會不斷地發生，徹底地重塑整個物理學的面貌。一場革命的序幕已經在不知不覺中悄悄拉開，而我們的宇宙，也即將經受一場暴風雨般的洗禮，從而變得更加神秘莫測、光怪陸離、震撼人心。

但是，我們還是不要著急，一步一步地走，耐心地把這個故事從頭講完。