法拉第1791年9月22日生在一个手工工人家庭，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷。法拉第的父亲是一个铁匠。法拉第小时候受到的学校教育是很差的。十三岁时，他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒。但与众不同的是他除了装订书籍外，还经常阅读它们。他的老板也鼓励他，有一位顾客还送给了他一些听伦敦皇家学院讲演的听讲证。1812年冬季一天，正当拿破仑的军队在俄罗斯平原上遭到溃败的时候，一位二十一岁的青年人来到了伦敦皇家学院，他要求和著名的院长戴维见面谈话。作为自荐书，他带来了一本簿子，里面是他听戴维讲演时记下的笔记。这本簿子装订得整齐美观，这位青年给戴维留下了很好的印象。戴维正好缺少一位助手，不久他就雇用了这位申请者。
　　当上了戴维的助手后，不久他就成为皇家学院的一员。1813年戴维夫妇决定去欧洲大陆游历，他们带着法拉第作为秘书。这次旅游进行了18个月，这对法拉第的教育起了重大作用。他见到了许多著名的科学家，象安培、伏特、阿拉戈和盖·吕萨克等，其中几位学者立即发现了这位陪伴戴维的朴实年青人的才华。
　　法拉第的科学活动是惊人的。他从欧洲大陆旅游回来后，几年内都致力于化学分析，并在皇家学院担任助手工作，其中包括对戴维的重要协助。他在1816年发表的第一篇论文，是论述托斯卡纳生石灰的性质的。1860年前后，法拉第的研究活动结束时，他的实验笔记已达到一万六千多条，他仔细地依次编号，分订成许多卷，在这里法拉第快乐的显示了他过去当装订工时学会的高超技能。这些笔记以及其他在装订成书以前或以后的几百条笔记，都已编成书分卷出版，其中最著名的是他的《电学实验研究》。
　　法拉第所研究的课题广泛多样，按编年顺序排列,有如下各方面：铁合金研究（1818－1824）；氯和碳的化合物（1820）；电磁转动（1821）；气体液化（1823，1845）；光学玻璃（1825－1831）；苯的发明（1825）；电磁感应现象（1831）；不同来源的电的同一性（1832）；电化学分解（1832年起）；静电学，电介质（1835年起）；气体放电（1835年）；光、电和磁（1845年起）；抗磁性（1845年起）；\"射线振动思想\"（1846年起）；重力和电（1849年起）；时间和磁性（1857年起）。
　　在大约1830年以前，法拉第主要是一位化学家，但他曾在1821年第一次着手研究电和磁，可能由此而种下了种子，十年以后即有了伟大的发现。法拉第的第一个科学活动时期终止于1830年，那时他已成为很有成就的专业分析化学和实际顾问，而且更重要的是，由于他的坚实的科学成就，已赢得了国际声誉。这些科学成就包括制备一些新的碳化合物，如由他命名的\"高氯化碳\"或现代命名的\"六氯乙烷\"CCI3．CC13和四氯乙烯CCI2：CC12，以及研究伦敦照明用的气体（法拉第的哥哥在该部门工作）。这种气体是用动物油加热而制成的，储存在圆柱形铁罐内，它往往在铁罐内残留下一种液体。法拉第非常仔细而巧妙地对这种残余液体进行了分析，发现它含有一种沸点固定在80℃的成分，它的大致组分为CH。这就是苯，它是有机化学的主要支柱之一。但是法拉第发现苯时，并没有认识到它在后来的重要性，当然也不了解它的奇异的分子结构。这些发明和发现表明，如果法拉第没有其他贡献，他也将被认为是杰出的化学家。
　　事实上，在十九世纪二十年代，他就已成功地液化了好几种气体。他最初所用的仪器非常简陋，只是一个弯成倒\"V\"字形的结实的玻璃管。他在玻璃管一端放入产生气体的物质，把另一端浸在致冷混合液体中。这时放出的气体使管内的压力增加。他就是采用这种简单技巧，液化了氯、二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化二氮、氨、氯化氢以及其他物质。
　　1818年起，法拉第和一位外科医生、皇家学会会员斯托达特合作了几年，试图制造出一种改良钢，它的防锈能力要比英国当时所用的钢产品更强，能用来制造更锋利的刀片。当时的冶金技术仍然偏重于经验技术。印度生产的一种\"乌兹钢\"，是当时最优质的刀片钢。法拉第和斯托达特在铁内掺入其他金属，例如铂、银、钯、铬等，制成了各种合金钢，但斯托达特在1823年去世，法拉第转到其他工作去了。他们当时是可能发现现代冶金学的一些重要结果的。他们所制刀片的一些样品至今仍保存着，其中有一些质量很高。
　　所有这些工作都证明了法拉第卓越的化学才能和工艺才能。他把他的丰富经验总结为一本六百多页的巨著《化学操作》中，于1827年出版。这是法拉第除了电学研究和其他研究论文集外所写的唯一的一本书。就是在今天仔细阅读它，也会给人一种直接和新颖的非凡印象。
　　戴维曾想表示他对法拉第的感激，但皇家学院经济一直困难。1825年他建议任命法拉第为实验室主任，以表示他的敬意。此后不久，法拉第创办了一个定期的\"星期五晚讲座\"，至今仍延续下来。法拉第曾花费了许多精力来提高他的讲演艺术，并且为此而名声卓著。他对讲演提出了各种建议和准则，完善到包括一切细节，这些建议和准则一直传给了皇家学院现在的讲演人。尽管皇家学院的听讲费颇为昂贵，但只要是法拉第讲演，讲演大厅里就会挤得水泄不通。其他人的讲演平均只有三分之二的听众。除了星期五晚讲座外，法拉第还为儿童设立了专门的通俗讲演，在圣诞节期间举行，他的圣诞节讲座的主题之一是《蜡烛的化学史》。一个多世纪以来，曾经鼓舞了无数青年人，使他们从中获得快乐。这本书已被译成了许多种文字。一旦有了可能，法拉第就拒绝大部分兼职工作，严格地削减社会活动，而把全部精力用于实验研究。人们得到的印象是，只有实验研究才是他真正的兴趣所在。他不参加任何社会活动，拒绝了许多授给他的荣誉，包括1857年要选他为皇家学会会长。
　　法拉第成就最大的时期是1830至1839年，当时他是对现代电学发现作出贡献的第一流科学家。1821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用，作出了一项重大发现：磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向垂直的。法拉第还制成了一种电动机，证明了导线在恒定磁场内的转动。他甚至还证明了在地磁场内的这种转动。这个实验给他本人和他的同时代人都留下了深刻的印象。
　　法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能产生磁场，磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到1831年年底，他才取得了巨大的突破他发明了一种电磁电流发生器，这就是最原始的发电机。这时的法拉第不仅作出了跨时代的贡献而且奠定了未来电力工业的基础。
　　曾有一个政治家问法拉第，他的发明有什么用处。他回答说：\"我现在还不知道，但有一天你将从它们身上去抽税。\"
　　抗磁性是法拉第的另一大发现。许多物质在做成细针时会使自己的方向垂直于磁力线。而且它被磁铁的两极推开，这种行为是由很弱的力产生的，它要比作用在磁场中铁上的力弱得多。这是很值得仔细研究的一种现象，为此法拉第花费了好几个月来研究它。
　　法拉第在他的一篇短文《对射线振动的一些想法》中包含了一些令人惊异的新的基本观点。到十八年后，麦克斯韦建立了光的电磁理论，他说：\"法拉第教授在他的《对射线振动的一此些想法》一文中明确地提出了横向磁扰动的传播的概念而为顾正常的磁扰动。他提出的光的电磁理论，实质上和我在这篇文章中开始提出的是相同的，不同是只是在1846年还没有实验数据可以用来计算传播速度。\"
　　在十九世纪五十年代，法拉第的科学活动能力有所减弱。他又为记忆力和日益衰退而苦恼。他虽然仍能做些实验，但速度已不如前。他力图找出重力和电之间的相互作用，结果是否定的。但这探索从法拉第爱因斯坦，一直到现在，仍在继续进行。1862年法拉第做了最后一次实验，试图发现磁场对放在磁场内的光源发出的光线的影响，但结果是否定的，因为他用的仪器还不够灵敏，不能探测到这种微细的效应。三十年后，当时还是青年的塞曼，从阅读法拉第的实验计划受到启发，他用更精密的仪器重新做实验，，发现了塞曼效应，它是新原子物理学的先兆之一。
　　1860年他发表了他最后一次圣诞节讲演，18645年他辞去了皇家学院教授职务。他于1867去世，终年七十六岁。
　　法拉第被公认为最伟大的\"自然哲学家\"之一。法拉第的伟大成功也许部分地正是由于他所生活的时代。丰富的想象力加上足智多谋的实验才能，工作热情和相应的耐性，使他能够迅速地分辨假象，统观一切。他具有哲学思想，他在几何学和空间上的洞察力，以及善于持久思考的能力，正好补偿了他数学上的不足。在他留下来的笔记中，有下面一段话：
　　\"我一直冥思苦索什么是使哲学家获得成功的条件。是勤奋和坚韧精神加上良好的感觉能力和机智吗？难道适度的自信和认真精神不是必要的条件吗？许多人的失败难道不是因为他们所向往的是猎取名望，而不是纯真地追求知识，以及因获得知识而使心灵得到满足的快乐吗？我相信，我已见到过许多人，他们是矢志献身于科学的高尚的和成功的人，他们为自己获得了很高名望，但是还有一种此在他们心灵上总是存在着妒忌或后悔的阴影，我不能设想一个人有了这种感情能够作出科学发现。至于天才及其威力，可能是存在的，我也相信是存在的，但是，我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。不过我看到了许多人，如果他们真能严格要求自己，我想他们已成为有成就的实验哲学家了。\"
　　开尔文勋爵对法拉第非常了解，他在纪念法拉第的文章中说：\"他的敏捷和活跃的品质，难以用言语形容。他的天才光辉四射，使他的出现呈现出智慧之光，他的神态有一种独特之美，这有幸在他家里 -- 皇家学院见过他的任何人都会感觉到的，从思想最深刻的哲学家到最质朴的儿童。\"

法拉第(Michael Faraday 1791－1867)
　　法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之余，自学化学和电学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。利用业余时间参加市哲学学会的学习活动，听自然哲学讲演，因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的赏识，1813年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。同年10月戴维到欧洲大陆作科学考察，讲学，法拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的科学研究奠定了基础。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。
法拉第主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。1820年奥斯特发现电流的磁效应之后，法拉第于1821年提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了艰苦的探索。1821年9月他发现通电的导线能绕磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型。接着经过无数次实验的失败，终于在1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。
　　法拉第能够这样坚持10年矢志不渝地探索电磁感应现象，重要原因之一是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的，他始终坚信自然界各种不同现象之间有着无限多的联系。也是在这一思想的指导下，他继续研究当时已知的伏打电池的电、摩擦电、温差电、伽伐尼电、电磁感应电等各值绲耐?一性??832年他发表了〈不同来源的电的同一性〉论文，用大量实验论证了“不管电的来源如何，它的本性都相同”的结论，从而扫除了人们在电的本性问题认识上的种种迷雾。
　　为了说明电的本质，法拉第进行了电流通过酸、碱、盐的溶液的一系列实验，从而导致1833----1834年连续发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业奠定了基础，第二定律还指明了存在基本电荷，电荷具有最小单位，成为支持电的离散性质的重要结论，对于导致基本电荷e的发现以及建立物质电结构的理论具有重大意义。为了正确描述实验事实，法拉第制定了迁移率、阴极、阳极、阴离子、阳离子、电解、电解质等许多概念、术语。
　　在电与磁的统一性被证实之后，法拉第决心寻找光与电磁现象的联系。1845年他发现了原来没有旋光性的重玻璃在强磁场作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转，此即磁致光效应，成为人类第一次认识到电磁现象与光现象间的关系。1846年他发表了《关于光振动的想法〉一文，最早提出了光的电磁本质的思想。他曾设计并不畏艰苦地作过许多实验，试图发现重力和电的关系，寻找磁场对光源所发射光谱线的影响，寻找电对光的作用等等，由于当时实验条件所限，虽未获成功，但他的思想和观点完全正确，均为后人的实验所验证。
　　法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出了磁力线、电力线的概念，在电磁感应、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，并第一次提出场的思想，建立了电场、磁场的概念，否定了超距作用观点。爱因斯坦曾指出，场的思想是法拉第最富有创造性的思想，是自牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了法拉第的场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。
　　法拉第对科学坚韧不拔的探索精神，为人类文明进步纯朴无私的献身精神，连同他的杰出的科学贡献，永远为后人敬仰。

麦克斯韦

一、生平简介

麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～1879)英国物理学家，1831年6月13日生于英国爱丁堡的一个地主家庭，8岁时，母亲去世，在父亲的诱导下学习科学，16岁时进入爱丁堡大学，1850年转入剑桥大学研习数学，1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数学系，并留校任职。1856年到阿伯丁的马里沙耳学院任自然哲学教授。1860年到伦敦任皇家学院自然哲学及天文学教授。1865年辞去教职还乡，专心治学和著述。1871年受聘为剑桥大学的实验物理学教授，负责筹建该校的第一所物理学实验室——卡文迪许实验室，1874年建成后担任主任。1879年第11月5日在剑桥逝世，终年只有49岁。

二、科学成就

麦克斯韦自幼聪颖，15岁就发表过数学论文，一生从事过许多方面的物理学研究工作:

1．麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。而这种理论预见后来得到了充分的实验证实。

1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的书，具有划时代的意义。

2．麦克斯韦在电磁学实验方面也有重要贡献。他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实验，将实验精度提高了3个数量级。他的验证理论成为后世精确验证静电力平方反比定律的依据。此外他还发明了麦克斯韦电桥。

3．麦克斯韦在分子动理论方面的功绩也是不可磨灭的。他运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律。还研究过土星的光环和视觉理论，创立了定量色度学。。他负责建立起来的卡文迪许实验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为名闻世界的学术中心之一。

在其短暂的生涯中，麦克斯韦迈出了物理学中从未有人走过的最重要的几步，他的成就无论在深度和广度上都可以和爱因斯坦相比拟，甚至难以想象，如果不是受到麦克斯韦工作的启发，爱因斯坦会取得那么巨大的成功。

爱因斯坦在自传中说：“在我求学的时代，最吸引人的题目就是麦克斯韦的理论”，“特殊的相对论起原于麦克斯韦的电磁场方程”。1931年，在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因斯坦把麦克斯韦的电磁场贡献评价为“自牛顿时代”以来物理学所经历的最深刻最有成效的变化。”

三、趣闻轶事

1879年11月5日，麦克斯韦因癌症不治去世，终年49岁。物理学史上一颗可以同牛顿交辉的明星坠落了。他正当壮年，却不幸夭折，这是非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路，可是他的功绩生前却未得到重视。直到他死后许多年，在赫兹证明了电磁波存在后，人们才意识到他是自牛顿以来最伟大的理论物理学家。

麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831～1879)

　　英国物理学家，经典电磁理论的奠基人。1831年6月13日出生于爱丁堡。父亲受的是法学教育，但思想活跃，爱好科学技术，使他从小就受到科学的熏陶。10岁那年进了爱丁堡中学，由于讲话带有很重的乡音和衣着不人时，在班上经常被排挤、受讥笑。但在一次全校举行的数学和诗歌的比赛中，麦克斯韦一人独得两个科目的一等奖。他以自己的勤奋和聪颖获得了同学们的尊敬。他的学习内容逐渐地突破了课本和课堂教学的局限。他的关于卵形曲线画法的第一篇科学论文发表在《爱丁堡皇家学会会刊》上，他采用的方法比笛卡儿的方法还简便。那时他仅仅15岁。

　　1847年人爱丁堡大学听课，专攻数学。但他很重视参加实验，广泛涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等。他说：“把数学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识，比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的知识更加坚实、有益而牢固。”1850年考人剑桥大学，1854年以优异成绩毕业并获得了学位，留校工作。1856年起任苏格兰阿伯丁的马里沙耳学院的自然哲学讲座教授，直到1874年。经法拉第举荐，自1860年起任伦敦皇家学院的物理学和天文学教授。1871年起负责筹划卡文迪什实验室，随后被任命在剑桥大学创办卡文迪什实验室并担任第一任负责人。1879年11月5日麦克斯韦因患癌症在剑桥逝世，终年仅48岁。

　　麦克斯韦一生从事过多方面的物理学研究工作，他最杰出的贡献是在经典电磁理论方面。在剑桥读书期间，当麦克斯韦读过法拉第的《电学实验研究》之后，立刻被书中的新颖见解所吸引，他敏锐地领会到了法拉第的“力线”和“场”的概念的重要性。但是，他注意到全书竟然无一数学公式，这说明法拉第的学说还缺乏严密的理论形式。在其老师威廉·汤姆孙的启发和帮助下，决心用自己的数学才能来弥补法拉第工作的这一缺陷。1855年他发表了第一篇论文《论法拉第的力线》。把法拉第的直观力学图象用数学形式表达了出来，文中给出了电流和磁场之间的微分关系式。不久，收到法拉第的来信，赞扬说：“我惊异地发现，这个数学加得很妙！”1860年，29岁的麦克斯韦去拜访年近70的法拉第，法拉第勉励麦克斯韦：“不要局限于用数学来解释已有的见解，而应该突破它。”1861年，麦克斯韦深入分析了变化磁场产生感应电动势的现象，独创性地提出了“分子涡旋”和“位移电流”两个著名假设。这些内容发表在1862年的第二篇论文《论物理力线》中。这两个假设已不仅仅是法拉第成果的数学反映，而是对法拉第电磁学作出了实质性的增补。1864年12月8日，麦克斯韦在英国皇家学会的集会上宣读了题为《电磁场的动力学理论》的重要论文，对以前有关电磁现象和理论进行了系统的概括和总结，提出了联系着电荷、电流和电场、磁场的基本微分方程组。该方程组后来经 H.R.赫兹， O.亥维赛和 H.A.洛伦兹等人整理和改写，就成了作为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。这理论所宣告的一个直接的推论在科学史上具有重要意义，即预言了电磁波的存在。交变的电磁场以光速和横波的形式在空间传播，这就是电磁波；光就是一种可见的电磁波。电、磁、光的统一，被认为是19世纪科学史上最伟大的综合之一。1888年，麦克斯韦的预言被H.赫兹所证实。1865年以后，麦克斯韦利用因病离职休养的时间，系统地总结了近百年来电磁学研究的成果，于1873年出版了他的巨著《电磁理论》这部科学名著，内容丰富、形式完备，体现出理论和实验的一致性，被认为可以和牛顿的《自然哲学的数学原理》交相辉映。麦克斯韦的电磁理论成为经典物理学的重要支柱之一。

　　麦克斯韦兴趣广泛，才智过人，他不但是建立各种模型来类比不同物理现象的能手，更是运用数学工具来分析物理问题的大师。他在其他领域中也做出了不少贡献。1859年他用统计方法导出了处于热平衡态中的气体分子的“麦克斯韦速率分布律”。他用数学方法证明了土星环是由一群离散的卫星聚集而成的。这项研究的论文获得亚当斯奖；在论文中他运用了200多个方程，由此可见他驾驭数学的高超能力！在色视觉方面他提出了三原色理论。他首先提出了实现彩色摄影的具体方案。他设计的“色陀螺”获得皇家学会的奖章。麦克斯韦在他生命的最后几年里，花费了很大气力整理和出版卡文迪什的遗稿以及创建卡文迪什实验室，为人类留下又一笔珍贵的科学遗产。

赫兹 (1857-1894)

赫兹，德国物理学家，生于汉堡。早在少年时代就被光学和力学实验所吸引。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教授亥姆霍兹指导下学习。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。
赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。
赫兹在柏林大学随赫尔姆霍兹学物理时，受赫尔姆霍兹之鼓励研究麦克斯韦电磁理论，当时德国物理界深信韦伯的电力与磁力可瞬时传送的理论。因此赫兹就决定以实验来证实韦伯与麦克斯韦理论谁的正确。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器，赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。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，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反射波重迭应产生驻波，他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于光速。1888年，赫兹的实验成功了，而麦克斯韦理论也因此获得了无上的光彩。赫兹在实验时曾指出，电磁波可以被反射、折射和如同可见光、热波一样的被偏振。由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振波，其电场平行于振荡器的导线，而磁场垂直于电场，且两者均垂直传播方向。1889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一种电磁现象。第一次以电磁波传递讯息是1896年意大利的马可尼开始的。1901年，马可尼又成功的将讯号送到大西洋彼岸的美国。20世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。
1887年11月5日，赫兹在寄给亥姆霍兹一篇题为《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文中，总结了这个重要发现。接着，赫兹还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，并且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，从而全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。并且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。此外，赫兹又做了一系列实验。他研究了紫外光对火花放电的影响，发现了光电效应，即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现，后来成了爱因斯坦建立光量子理论的基础。
1888年1月，赫兹将这些成果总结在《论动电效应的传播速度》一文中。赫兹实验公布后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创，麦克斯韦总结的电磁理论，至此才取得决定性的胜利。
1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。
赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对他寄以更大期望时，他却于1894年元旦因血中毒逝世，年仅36岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简称“赫”。

赫 兹

　　由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳，是他首先捕捉到电磁波，使假说变成了现实。 　　
　　要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。在恩师赫尔姆霍茨指导和帮助下，赫兹很快制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器。 　　
　　当实验设备基本备齐以后，赫兹投入了实验过程。作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授，每周需承担20几节课的教学任务，这使他只能从课余挤时间进行实验。
　　这一天下课后，赫兹习惯性地首先检查谐振器，将谐振器放到距振荡器一定距离的地方，使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始，赫兹和技师卡尔立刻忙碌起来，过了一个多小时，火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况，都进行检查后仍然毫无结果，他们疲惫不堪地坐在桌旁。赫兹已经记不得这是第几次失败了。
　　赫兹借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场就是电磁波。可是，现在他想证明电磁波具有像光一样的反射性能，他打算把反射的电磁波记录下来，然而一直没有成功。
　　经过冥思苦想，新的思路终于产生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素，加大每秒钟振荡的次数，赫兹终于证明了电磁波具有光一样的反射性能。在以后的工作中，赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象，并且证明了它们的传播速度等于光速，这样，赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。 　　
　　发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在发现电磁波不到 6年，意大利的马可尼实现了无线电传播，并且很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报、 无线电广播、 无线电导航、无线电话、短波通讯、无线电传真、电视、微波通讯、雷达，以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……，它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。 　　
　　赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后人为了纪念他，就把频率的单位定为赫兹。

电磁波

　　在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的总称叫做“电磁波”．在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去．然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去．电磁波为横波．电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直．如图所示．电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波．波长越长的地面波，其衰减也越少．电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播．中波或短波等空中波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播（电离层在离地面50～400公里之间）．振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比．其速度等于光速（每秒3×1010厘米）．光波就是电磁波，无线电波也有和光波同样的特性，如当它通过不同介质时，也会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等．在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同和量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长．电磁波的频率 即电振荡电流的频率，无线电广播中用的单位是千赫，速度是 ．根据 ，就可以求出波长为 ．广播用的波长在10～3000米之间，分长波、中波、中短波、短波等几种．传真（电视）用的波长是3～6米；雷达用的波长更短，3米到几厘米．电磁波有红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．各种光线和射线，也都是波长不同的电磁波．其中以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短．

　　无线电波——3000米～0.3毫米．

　　红外线——0.3毫米～0.75微米．

　　可见光——0.7微米～0.4微米．

　　紫外线——0.4微米～10毫微米．

　　X射线——10毫微米～0.1毫微米．

　　γ射线——0.1毫微米～0.001毫微米．

　　宇宙射线——小于0.001毫微米．

　　麦克斯韦于1865年从理论上证明电磁波的传播速度应等于光速．因此他认为光波就是电磁波．1890年经赫兹于火花放电的实验中发现谐振现象后，证实电磁波的存在，并证实无线电波与光波，仅由之间的区别仅仅在于其频率的高低，无线电波频率较低．麦克斯韦关于光为的电磁波学说，只是从波动的角度描述了光的波动性，对于波长较长的电磁波，如微波和无线电波等，主要表现为波动性、但对于波长短的光波则在表现出其波动性的同时，也表现出粒子性．20世纪初爱因斯坦进一步提出了光的粒子性——光子的概念，直到20世纪20年代在光的波动和粒子二重性的基础上，又发展出一门新的理论——量子力学．

电磁波的发现和使用
　　麦克斯韦创立电磁理论后之。1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢?最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波在动动了。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒30万千米，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。
　　
各位读者，这赫兹何以有这样的成就?原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯，对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟，他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉，真可惜!他本是一个难得的车工啊!”欲话说心灵手巧，大凡只有手脚并用毫不偷懒才能聪明。第二，赫兹小时候学习兴趣相当广泛，他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现了惊人的才能，以致教师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼，他给父母写信说：“惰性从我的身上真正被取缔了。”读者中定有不少是渴望成才的青年，我这里就他的成才略叙几笔，或许对诸君能有一点启迪。
　　
说这赫兹发现了电磁波就如当年牛顿发现了万有引力，戴维电解出钾、钠之时，都是才刚刚二十几岁的年纪，正宏图初展，前途无限。但在1893年他就开始患一种齿龈脓肿的病，虽不是大病但却很顽固，多次手术只能缓解痛苦不能去根，后来连情绪也甚觉忧郁伤感，他已自觉到将不久于人世。1893年12月4日夜，他秉烛展纸，强忍眼泪向二老双亲写了一封既是安慰又是预告的信：“假若我真发生了什么事情的话，你们不应当悲伤，但你们要感到几分自豪，并想到我属于那些生命虽然短促但仍算有充分成就的优秀人物。我不想遭遇，也没有选择这样的命运，但是既然这种命运降临到我的头上我也应感到满意。”这世界上实在是不公平，许多酒囊饭袋，活到百、八十，朽而不死；而赫兹这样有功于世的人在1894年1月，以37岁的轻轻年纪却猝然谢世。这在当时欧洲物理学界着实引起了好一阵悲哀。在他死去的第二天意大利帕多瓦大学门口贴出了这样一张讣告：
　　 “波恩大学赫兹教授不幸于昨日去世，物理学界的一颗明星突然殒落，这是全欧洲的损失。
　　
赫兹教授对人类最伟大的贡献，就是他通过实验终于找到了电磁波，他虽然是个德国人，但是他告诉我们意大利人，告诉全世界人，每个人身边都有电磁波，都是可以互相传递接收的，他虽然去世了，但他指给我们的这种波却永远存在，永远陪伴我们。所以赫兹教授是属于全世界的，赫兹教授没有死，他永远活在我们中间……。
　　 为了表达对这位世界伟人的尊敬悼念，兹定于明天上午在本校礼堂举行隆重的追悼会。”
　　
在这张讣告下边，有的人瞥一眼便匆匆离去，有的人读后一声叹息，惟独有一个小伙子却像双脚被钉住一样，两眼瞪着讣告，嘴唇微张，半天不言不语，脸色哀伤又含沉思，心情悲痛却又激动。他在这里大约站了一个多小时，才勉强挪动双脚，可那鞋底上像是抹了一层漆似地迈一步三回头，迟迟不肯离去。各位读者你知道这青年是谁?他叫马可尼(1874～1973)出生在意大利帕多瓦城一个富有的家庭中，从小受过很好的家庭教育，养成了勤奋好学、爱动脑筋的习惯。大凡读书人可分为两类，一类是“书袋”，从小学到大学读过的书有一人多高，不管是什么书，只要是学校规定的便只管读来，一本一本地装到肚子里，并不消化，也不会创造，所以叫书袋。一类是“书锥”、“书钩”，这些人的眼睛就像锥子，读书时处处问个为什么，必须把那本书锥穿再勾出点什么才肯罢休，他们读过的书不一定多，但是思维越训练越敏捷，碰到问题一针见血，又能举一反三，因此也就不断有所创造发明。这马可尼正是这后一类人。今天见到一张讣告也要从中勾出一点学问，他想这位赫兹教授发现的电波既然德国有，意大利也有，为什么不可以利用这些无声无形的波传递信号，传递人们的意志，让死波变活?如果真能做到这一步赫兹的功绩不是更加与日月同久长了吗?我们纪念死者，就是要发扬他的成果，为活人多办点好事。他这样痴痴地想着，回到家里，就对父亲说：“我似乎有这样一种感觉，即这些电波会在不远的将来供给人类以全新的和强有力的通信手段。”

马可尼自从读了这张讣告之后，就立即到处收集资料，又在他父亲的别墅里架天线，埋地线，白天试，晚上调，而且居然改进了检波器制成了发射机和接收机。终于在住地与1??7千米外的山间，实现了第一次通信联系。他欣喜若狂，立即向意大利邮电部写信要求资助，愿将自己的发明贡献给祖国的通讯事业。不想他这封信却石沉大海，马可尼一气之下转而向英国申请专利。

1896年，在伦敦港，一个青年手提着一只大箱子正要下船，海关检查人员见这人衣帽不整，神色不定，便一把拉住他，问他箱子里是什么?这青年正是马可尼，他初来伦敦不免慌张，结结巴巴地说这是一台发报机。当时哪有什么无线电发报机?海关人员更没听说过这个玩艺儿，把箱子翻来倒去，又将马可尼上下打量一通，这时旁边又一个海关人员说：“怕是一个炸弹吧。”那检查员闻听不禁大惊，忙双手举起箱子“扑通”一声扔到海里，返身推了马可尼一把：“去，去，去!还不赶快滚下船去!”

　　
马克尼初出家门就受到如此受欺凌，他举目无亲，愿想来找专利局的，现在手中没有了东西，谁认得他这个叫化子?他只知邮电局是管通信的，便忍气吞声下得船来朝伦敦的邮电部大楼找去。

　　
邮电部总工程师善利斯是一个十分和蔼可亲又颇爱才的老头。他一听说来访者就是马可尼，立即离开椅子将这个可怜的小伙子楼在怀里。原来他早从英国《电气杂志》上看到了马可尼的专利申请，并且一直在寻找此人，无奈没有地址，今天天使得见，喜不自禁。这马可尼几天来的一肚子委屈，现在突遇知音，不觉扑扑簌簌地掉下泪来，又说那只宝贝箱子已沉在海里。善利斯大笑道：“孩子，有你在就有了一切。这座大楼里的设备都供你使用，还愁再造不出那只箱子?”马可尼闻听，真不敢相信自己的耳朵，又问了一遍方相信这是真的，不觉喜上梢，那两行泪珠也被这笑容挤得滚落地下，不知钻到哪里去了。
　　
马可尼有了如此强大的后盾，如鱼得水，如虎添翼，没有几天便制出了收发报设备，在邮电部大楼顶上与相距近3000米外的银行大楼实现了通讯联系。过了不几天又赶上当地一场传统的游艇比赛，出发点在港口，终点在15千米外的海面上。过去，比赛结果的消息总得等几个小时后才能送回，岸边一般的观众常常等得不耐烦，不等比赛结束就已散去，而那些对赛艇押了赌注的人又都一个个像热锅上的蚂蚁。今天为了试试这新的通信设备，也为了向人们宣传一下无线电报，邮电局将来好赚钱，善利斯一早就布置了两艘绿色的邮船，他在终点发报，马可尼在起点接收。当发令枪一响，码头上笛鸣鼓响，人声鼎沸，游艇划破碧绿的海面，拖着一股白浪，转个弯很快在人们视野里消失了。这时狂热的码头也暂时冷了下来，正当人们神经刚刚松弛了一会儿，马可尼突然举起双手边蹦带跳地喊道：“玛丽号，玛丽号第一!玛丽号赢了!”这时那些向这艘船押了赌注的人都半信半疑地看着这个意大利人，而那些押了其他船的人却恨得直咬牙，骂他造谣，一时起了纠纷。正哄闹间，海面上报信的快艇已经折回，证实是玛丽号夺魁。此时，人们方才相信那个“嘀嘀嗒嗒”的铁盒子真有千里眼和顺风耳的威力。狂欢的胜利者涌上那艘邮船，一起将马可尼抬了起来，那个铁盒子被你争我夺地看来看去，船小人多，马可尼担心别再把铁盒子又挤落到海里，忙喊着：“放下!放下!落水了。”“海边的人还怕落水么?”疯狂的人们还以为是他怕落水，索性把他抬起扔到水里。大家好一阵狂跳大笑，尽兴而散。

　　 1898年无线电波跨越了英吉利海峡，并正式用于商业。
1901年2月马可尼在英属牙买加的康沃尔建成了一座170英尺高的电波发射塔，然后他带领助手肯普和佩基来到利物浦港，准备乘船横渡大西洋到纽芬兰去接收康沃尔电台发出的信号。这时已是寒冬季节，朔风起，海浪翻，甲板上薄冰覆盖，人连站立都很困难，马可尼的父亲，还有他敬爱的老师都来送行，父亲劝儿子还是不要冒险：

　　 “孩子，不是我拖你的后腿，电波能飞过45千米的英吉利海峡，可是绝不会飞过大西洋的， 再强的电波也会在空气中慢慢消失。”
　　
老师也帮着老人劝自己的学生，还是不要干这种异想天开的事，说：“你若想让电波飞过大西洋，就得先在大西洋上悬一面像欧洲那么大镜子，你要知道电波和光一样只能走直线，而地球表面是弧形的，除非高空有一面大镜子反射，电波才能射到大西洋彼岸去。这一点，就是赫兹教授生前也是这样认为的啊!”
　　
马可尼说：“事情总是干出来的，过去谁能相信磁能变成电呢?法拉第一试，麦克斯韦再一总结，不就既有道理又成事实了吗?干成干不成，我今天就要亲自去试试，哪怕失败了也能为后人提供一点实验数据。”说罢他便登上“撒丁号”破浪远去了。
　　
12月12日，马可尼带着两名助手来到纽芬兰面对大西洋的一座小山，在一座钟楼内安好收报机，又在山上放起一面特大的六边形风筝，上面带着电线，升到400米的高空，这是他想出来的升高天线的妙法。一切安置停当，他便将听筒贴在耳朵上静静地捕捉着那神秘的信号。窗户外，佩基操纵着风筝，万里蓝天没有一丝云彩；室内，肯普站在他旁边，瞪着一双大眼，紧紧地盯着桌子上的收报机。突然，耳朵里传来“嘀—嘀—嘀”三声，他觉得是自己心脏的跳动，再屏息细听，又是三声，他忙将耳机扣在肯普的耳朵上说：“快听，这是不是信号?”肯普双手按住耳机，有那么几秒，突然大声喊道：“三个短码，是他们发来的，我们胜利了!”
　　
马可尼的电波一下子就飞出了3700千米，在大西洋的上空人类第一次建起了通信的桥梁。世界各国的报纸都用头条发了这条惊人的消息。1909年马可尼因此而获得了诺贝尔奖金。