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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(627)

  赫兹本来就是一个兴趣广泛、求知欲旺盛的青年,再加上他已对工程科 学的爱好有所下降,因此在慕尼黑高等技术学校里他并没有对自己选择的职 业情有独钟,仍然对一切新知识一视同仁,广泛学习。他选修了菲力浦·冯·约 里的物理课和数学课。约里是著名的物理学家和数学家,他对物理学有一种 在当时颇有代表性的认识。他向学生们说,物理学是一门高度发展的、几乎 是尽善尽美的科学;作为一个科学体系,它建立得非常牢固,已经没有什么 本质上的新东西有待发现了。但他对数学领域的发展前景作了一番辉煌的描 绘。约里的课,使赫兹对原来的选择渐渐失去了热情,他在内心里产生了一 个坚定的信念:只有科学工作和学术活动才能使他真正的心满意足。

  经过认真地思考,赫兹决定弃工学理。他把自己的想法和决定写信告诉 了父母。“我非常乐意成为一名工程师”。他写道,“但我同样乐意成为一 名装订工人或者车工,总而言之,我乐意成为文明者的行列中的任何人。但 是,在 ‘乐意’和‘乐意’之间毕竟还是有程度之别的”。赫兹告诉父母, 经过慎重的权衡比较,自己更乐意成为一名科学工作者。正如赫兹所预料的 那样,开明的父亲很快复信,对他新的选择表示赞同。就这样,赫兹中断了 工程学的学习,专心致志地在大学中攻读物理学和数学。

  菲里浦·冯·约里教授对赫兹给予了极大的帮助,他从基础抓起,向这 位求知欲极强的大学生介绍了一些数学方面的基本著作,如拉格朗日、拉普 拉斯及精密科学其他经典作家的著作,让他潜心学习、认真研究,约里还建 议赫兹注意自然科学史,因为这有助于理解和研究自然的迫切问题。

  对约里的指导和建议,赫兹认真对待并严格执行。他在很短的时间内细 致地研究了大量的科学史著作。他特别顽强地研究了数学和数学问题史。这 些准备工作,为他以后的研究与开拓打下了坚实的基础。另外,赫兹还深入 钻研了一些老的科学杂志,对过去的很多科学发现有了系统的了解。在了解 前人的发明创造后,常会产生一种复杂的想法:一方面对前人的聪明才智和 艰辛劳动深表敬佩;另一方面又感到前人生活的时代充满了很多的未知领域 和新鲜事物,他们的创造领域很宽,由于他们的努力,世界被人类更多地了 解和征服了,这同时也使我们后来人失去了英雄用武之地,因此已不可能再 像前人一样创造辉煌的业绩。这种想法显然是幼稚的单纯的,但却具有普遍 性,年轻的赫兹就有过这样的想法。他曾在一封信中写道:“有时我真感到 遗憾,我未能生活在那充满许许多多新鲜事物的时代。其实,就是现在也有 足够多的未知事物,但我不认为现在可以轻而易举地找到可能改变整个世界 观体系的任何东西,就像在望远镜和显微镜还是新奇之物的那个时代一样。”

  对于未知世界的认识,古希腊哲学家芝诺有一个很形象的比喻。他说, 人的知识好比是一个圆,未知世界就是圆所接触的外部面积;人的知识越丰 富,圆的面积越大,圆所接触的外部面积也随之增大,即感觉到未知的东西 也就越多。随着学习的深入,赫兹感到有更多的知识需要学习和掌握。能满 足他这种求知欲望的最好学府,无疑是位于帝国首都的柏林大学,那里有世 界著名的数学和实验物理学专家赫尔姆霍茨和基尔霍夫,在他们的指导下他 可以更好地完成学业。

  1878年10月,赫兹离开了慕尼黑和菲里浦·冯·约里教授,进入柏林 大学,成为赫尔姆霍茨的学生。

  三、前人的成就

  进入柏林大学并成为赫尔姆霍茨的学生,对赫兹的一生来说意义重大, 他从此走上了成为世界著名物理学家的道路。在叙述赫兹的成长和成就之 前,我们来对前人的科学成就作一个回顾。

  18世纪后期,法国物理学家库仑曾对电学和磁学做过深入细致的研究, 发表了大量科学著作,产生了深刻的影响。库仑曾提出一个论断,即电和磁 是完全不相同的物理实体。这一论断在科学家的思想中根深蒂固,以致于在 意大利科学家伏打于1800年发明了伏打电池后很长时间,各国的科学家都没 有想到利用这种恒稳持续的电源去寻找一下电和磁的关系,因为人们从未对 库仑的论断产生过疑问。

  当然也有例外,丹麦科学家奥斯特就对库仑的论断心存疑窦。他根据德 国古典哲学家康德的自然力都有一个共同的根源的哲学原理,始终坚信电和 磁不是相互独立的,两者之间必定存在着一种关系,只是这种关系人类尚未 发现。为此,他借助伏打电池长期进行研究与探索,终于在1820年发现电流 可以将磁针推向与电流垂直的位置。对于这种电流磁效应,奥斯特用“电碰 撞”来解释,即在电流周围存在着一种环形运动的力,它可以穿透非磁性物 质,但不能穿过磁体,一旦碰上磁体就会发生撞击,致使磁体的轴体的轴转 到与电流相垂直的方向。奥斯特的发现在当时引起了极大轰动,法国物理学 家接受了他的发现,但拒绝了他对此的解释。

  在奥斯特宣布了他的发现后不几天,法国物理学家安培也做了相同的实 验,但他认为这种电流磁效应并不是电碰撞的结果。当时法国物理学界正流 行超距论理论,即认为一切物理现象都是粒子间的吸引或排斥的力学现象。 安培通过实验证明,两根载流导体可以相互吸引或排斥。他将电流的这种力 称为“电动力”,意即由电流产生的动力。他还用实验证明,两个螺线管如 通有电流,它们将像两根磁棒那样产生相互作用。由此安培认为,磁体之所 以会相互作用,即相互吸引或排斥,并不是因为它们具有什么磁性粒子,而 是因为它们当中存在电流,一根磁棒中的电流作用于另一根磁棒中的电流, 于是便产生了磁棒之间的吸引力或排斥力。安培认为,磁就是电流或运动中 的电。在这个基础上,安培创立了他的超距电动力学。由于这个学说具有数 学上的美及其内含的实体高度统一的优点,因此被很多物理学家接受,在欧 洲大陆极为流行。然而不久,安培的学说也遇到了难题。1822年,安培的同 事阿拉戈在用磁针振荡法测量大地磁场强度时,发现金属可以阻尼磁针的振 荡,用现有的电磁学理论他无法解释这种现象。阿拉戈认为这是一个新的发 现,于是就根据这个现象做了一个铜圆盘实验,以期引起人们的兴趣。他装 置了一个可以旋转的铜圆盘,盘的正上方悬吊着一根磁针,当圆盘旋转时, 磁针跟着旋转。对此,安培用他的超距论电动力学作了解释:当圆盘开始旋 转后,它就分离出正、负两种电粒子,电粒子运动形成电流,这种电流与磁 针中的分子电流相互作用便形成了磁针转动的动力。安培的理论好像能够说 明圆盘旋转带动磁针转动的现象,但都无法解释为什么磁针先行转动而圆盘 也能随之旋转的原因。


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