若问电磁场最初是如何形成的？我想回答这个问题可能要追溯到宇宙初始那一刻（假设宇宙真的起源于“大爆炸”），因为唯有那一刻一切——时间、物质——都会被格式化。至于后来怎样？我想这可能正如菜市场，其实世上本没有菜市场，买菜卖菜的人多了也就形成了菜市场！

　　日期：2017-08-15 19:30:21
　　第二十二回：寻找电磁波
　　如果麦克斯韦的生命再延续十数年，可能他会死得更加宽慰！在他去世的第11个年头，德国人赫兹提他找到了传说中的电磁波。
　　赫兹（Hertz，1857-1894），生于德国一个犹太人的家庭里。从小就有很高的天赋，上大学后，他是两位物理学大师基尔霍夫（Kirchhoff，1822年－1887）和亥姆霍兹（Helmholtz，1821-1894）的学生，赫兹1880年获得博士学位，1885年，赫兹去一个偏远地区担任某所大学物理教授。这是一个很小的学校（不是指占地面积），小到连政府给的教育经费都少的可怜。和法拉第一样，赫兹秉承着“没有枪、没有炮，我们自己造”的原则，一点一滴地造出精密的仪器。这让学校一位老教授看在眼里、喜在心间。他请赫兹家坐，并把自己的女儿介绍给赫兹。赫兹经过3个月的坚持不懈的努力终于获得了伊丽莎白小姐的芳心，从此王子和公主过着举案齐眉的生活。

　　那时节依然是牛顿力学统治的天下，很多哲学思想都是建立在此基础之上，超距理论自然不用说。以至于当法拉第的“场”概念出现时，很多有威望的哲学家认为：一切不以牛顿为基础的科学都是对牛顿的亵渎——牛顿早已被神话了。起先赫兹在二者之间不置可否，但是他想超距虽不能验证，若能找到传说中电磁波，孰是孰非自会一目了然。
　　曾在大学时期，亥姆霍兹就建议和鼓励赫兹研究麦克斯韦的电磁理论。一晃多少年过去了，那个在实验室徘徊的形单影只的书生身边早有佳人相伴。他的妻子也是位“贤内助”，对丈夫的事业无条件支持。新婚刚过不久，赫兹在赫兹夫人的鼓励下，又开始在实验室流连忘返，此时他也重启了当年的寻找电磁波的计划。

　　说来也巧，1885年的某天赫兹在做实验，实验需要两个感应线圈，二者彼此绝缘。当他对其中一个线圈输入电流时，意外地发现另一个线圈产生了电火花，他想起麦克斯韦的话：电火花产生电磁波。
　　电火花怎么产生电磁波呢？电火花是当高压击穿绝缘介质（如空气）的时候而产生一种现象。在实验中，用高压击穿电容就可以产生电火花了，当电容被击穿一瞬间，电荷会在电容的两个极板上来回震荡，形成变化电流，电场和磁场就产生了，如此一个电磁波发生器就搞定了——赫兹将其命名为“震荡偶极子”。
　　现在赫兹需要一个电磁波检测器来验证电磁波的存在，又怎样验证呢？共振！必须是共振，只有共振（电磁共振叫“谐振”）才能搞明白到底是超距还是电磁波。如果是超距，那么发生器和检测器之间的作用只和二者距离有关，而与检测器的固有频率无关；如果是电磁波，则与发生器频率与检测器固有频率有关，而与二者距离无关（至少不是主要因素）。
　　赫兹用一个回路断开的金属环，一边连着一个小金属球，如果产生谐振，小球之间也会产生感应电压，进而产生电火花，这就是检波器，赫兹将其命名为“共振偶极子”。
　　当发生器线圈的开关断开时，线圈对电容充电，当电容电压达到高压时，会击穿空气，产生电火花。然而却什么都没有发生，赫兹进行了无数次实验，甚至达到了走火入魔的地步，甚至有时候会怀疑麦克斯韦理论的正确性，好在他坚持了下来。

　　1887年的某天，赫兹依然和平时一样做起实验，当他对震荡偶极子输入一个更高压的电流时，在暗室的共振偶极子突然产生了微弱的火花。赫兹通过调节共振偶极子的位置，会发现小金属球之间会不停的闪着电火花。
　　完美！赫兹用这个简单的实验为人类第一次找到了电磁波。尽管和现在的手机一类设备相比，赫兹使用的是寒碜了点，但从此人类即将告别 “通信基本靠吼”的年代，去迎接新的通讯时代的到来。为了纪念这一伟大的壮举，将频率的单位命名为赫兹。1赫兹即为1秒中重复的次数。
　　1887年，赫兹将实验写出论文，邮寄给恩师亥姆霍兹，此后他又马不停蹄的做实验，确认了电磁波的衍射、干涉等特性，而且证实，电磁波也是横波。
　　日期：2017-08-15 22:16:55
　　还有个问题，麦克斯韦根据电磁波的速度和光速一样，预言光就是一种电磁波。这个预言也被赫兹证实了，那么赫兹该怎样测出电磁波的速度呢？测量光的那套肯定不行，因为实验中的电磁波是眼睛看不见的，但是可以理论推导。根据波速=波长×频率，如果知道电磁波的频率和电磁波的波长就可以了。

　　第一步：根据电磁理论，计算出电磁波的频率（高频电磁波，赫兹前期实验失败主要在于频率不够高。）
　　第二步：用驻波原理。赫兹在电磁波发生器正前方的墙面上覆盖了层锌版，当电磁波到达锌版时会产生反射。相当于两个电磁波发生了干涉一样，调节好锌版的位置，会产生驻波。
　　第三步：把检波器固定在轴上，移动检波器，在有些地方不会产生火花、而在有些地方电火花较为明亮。（波峰与波谷相遇产生驻点，电势差总数为0；波峰与波峰相遇或者波谷与波谷相遇，电势差最大，电火花最明亮）。测量相邻同属性点的距离，便可推算出波长了。
　　这个方法可以得出电磁波的波长，但是却不能用于测光速，因为实验中高频电磁波的频率比可见光的频率小很多很多，所以检波器移动距离可以以“米”计算，倘或是光波，检波器的移动距离在几微米，显然是无法测量。
　　测量后，电磁波的速度和光速相同，麦克斯韦的预言再一次被证明。同时赫兹也论证了光的速度与光源是否运动无关。
　　1888年，赫兹将这些成果总结在《论动电效应的传播速度》一文中，成为近现代科学史上一座里程碑。如果将电磁学比作一座大楼，库仑、奥斯特、安培等人是地基，法拉第是支柱，麦克斯韦是封顶的人，而赫兹就是将这座大楼装修好免费送给千家万户的人。可惜，天不假年，1894年元旦，赫兹因为血中毒逝世，享年37岁。他死后的第三年，电磁波开始用于通讯，距离为2公里；他死后的第七年，第一份无线电报穿越大西洋到达美国；他死后的第79年，第一个无线电话（手机）诞生；他死后的第102年，WiFi技术开始申请专利。如今，我们进了这座拎包即住的大楼里，就再也出不来了。

　　千呼万唤始出来的电磁波终于见证了麦克斯韦的伟大，当人们开始对此高山仰止之时，牛顿也悄悄地走下了神坛——牛顿也是人，尽管他曾如神一般地存在过。还有件事，是不得不提的。1887年赫兹为了证明电磁波的波动理论时，用紫外线照射锌球时，非常容易产生电火花。他只对原理进行了猜测并把他记录到论文里。有趣的是，这个现象将会证明麦克斯韦的预言也不是完全正确的。