海因利希·赫兹：杰出的物理学家和敏锐的思想家

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1、海因利希·赫兹：杰出的物理学家和敏锐的思想家【内容提要】赫兹是19世纪德国杰出的物理学家和敏锐的思想家。本文全面论述了他的早年生活，他对电磁学、阴极射线、X射线、光电效应等当时物理学最前沿领域的不朽贡献及《力学原理》对现代物理学和现代西方哲学的重要影响。【关键词】电磁学/阴极射线/X射线/光电效应/力学【正文】　20世纪科学技术的发展可谓突飞猛进、日新月异。但从科学发展的源流来看，不仅电磁学理论的创立与完备要归功于19世纪，相对论、量子力学也早已萌发于19世纪。这一切都与领导当时科学潮流的德国科学家群体密不可分。而本文的主人公海因利希·赫兹则与亥姆霍兹(H.Von.Helmholtz,1821

2、-1894)、基尔霍夫(G.R.Kirchhoff,1824-1887)玻耳兹曼(L.Boltzmann,1844-1906)一起并称为德国物理学界的五大巨星。他以自己高超的理论水平和天才的实验技能活跃于当时的电磁学、阴极射线、X射线、光电效应等研究领域的最前沿，为物理学的发展作出了不朽的贡献。假如他能活到二十世纪，早期诺贝尔物理学奖获得者中必将有他的伟大名字。正如著名物理学家洛伦兹(H.A.Lorentz,1853-1928)在其1902年的诺贝尔演讲中所指出的那样：“在麦克斯韦之后，我提名德国伟大的物理学家赫兹（麦克斯书理论的奠基者之一），如果不是疾病过早地夺去了他的生命，他必定是皇家科学

3、院最先考虑的获奖者之一”([4],p.55)。而德国科学家所特有的哲学气质，又使得赫兹的科学研究体现出深刻的哲学意蕴，特别是他的《力学原理》，堪称科学哲学的经典。因此，认真研究赫兹的丰富而深刻的科学及哲学思想，不仅对于我们的科学工作者、哲学工作者及教育工作者有着重要的启发意义，而且对于加强素质教育，培植科学精神同样具有重要的现实意义。天才的成长历程1857年2月22日，海因利希·鲁道夫·赫兹(HeinrichRudolfHertz)出生于德国汉堡的一个有着犹太血统的富裕家庭。父亲G.F.赫兹是位律师和市议员。6岁时，赫兹进入当地一所要求特别严格的私立小学学习，在母亲的热切关注下，他的学习一直在

4、班上名列前茅。星期天他用于在职业学校学习作图。速写和绘画显示了他的艺术天才，但他对音乐兴趣不大（这与亥姆霍兹、爱因斯坦，普朗克形成鲜明对比）。幼时，赫兹已表现出极强的动手能力，少年时代就利用自己的工作台和车床自制了许多木工工具以及灵敏电流计等物理仪器，这种极强的动手能力在他的整个科学生涯中发挥了非常重要的作用。在现代语言和古典语言方面，赫兹也有着特殊的天赋。15岁时，赫兹进入当地一所高级中学学习，其希腊语是班上最好的，与此同时，他还学习了阿拉伯语。1875年，中学毕业的赫兹来到法兰克福准备以工程为业，并在当地建工局工作了一年，同时为工程考试积极准备。一年的兵役之后，他进入慕尼黑工学院学习。18

5、77年转入慕尼黑大学，由此转向了自然科学的学习。因为在他看来，工程意味着商业、数据和公式，这种职业并不合自己的兴趣；另一方面，尽管工学院有很好的实验室和导向实际工作的课程，但慕尼黑大学则提供了一个无止境的研究生涯，这正适合赫兹理想中的学者风格和立志为科学真理而献身的宏大志向。在慕尼黑大学的第一学期，赫兹认真学习了数学，并在导师约里(P.G.VonJolly)的指导下，深入研读了拉格朗日、拉普拉斯以及泊松的著作，从而使自己的数学水平大为提高。但他认为椭圆函数及数学的新分支过于抽象，因而对物理学不可能有什么用处。尽管赫兹认为自然界这部大书是用数学语言写成的，但在学生时代以至整个生涯中，他主要还是感

6、兴趣于物理学问题，而非纯数学问题。19世纪后期的德国，典型的物理学家必须在实验和数学两方面都有很深的造诣。于是，第二学期，赫兹进行了大量实验工作，当然，这对于自幼动手能力就特强的赫兹来说并不困难。一年的学习，初步造就了赫兹作为物理学家的气质和才能。1878年，赫兹来到柏林大学，在名师亥姆霍兹和基尔霍夫的指导下学习，这对他的终生事业产生了决定性的影响。当时，电磁学的理论问题是包括亥姆霍兹在内的科学家所关注的重大问题之一。在奥斯特发现电流的磁效应和法拉第发现电磁感应定律之后很长一段时间内，人们总是力图从力学观点去解释电磁现象并仿照力学去建立电磁理论，从而造成电磁学领域中韦伯理论、诺伊曼理论等多种理

7、论并存的混乱局面。亥姆霍兹把电磁学的这种状况称作“无路的荒原”，他比任何一位物理学家都更多地思考着电磁学的基本原理，旨在为这一无路的荒原指出一条高度统一的光明大道。为此，除了自己的深入研究之外，亥姆霍兹还针对一些关键问题设立奖项，以激起更多学生对这一领域的兴趣。1878年，为论证运动电荷是否有惯性质量而设立的奖项就是其中之一。刚到柏林的赫兹为这一问题所吸引，决心为之而努力。亥姆霍兹极力支持赫兹的想