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個人類帶進了一個嶄新的“資訊時代”。不知赫茲如果身後有知,又會做何感想?
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。恐怕就算他想到了電磁波的商業前景,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,在秋天落葉的校園裡,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,或許他還會嫌我們打擾他的安寧呢?
二
上次我們說到,1887年,赫茲的實驗證實了電磁波的存在,也證實了光其實是電磁波的一種,兩者具有共同的波的特性。這就為光的本性之爭畫上了一個似乎已經是不可更改的句號。
說到這裡,我們的故事要先回一回頭,穿越時空去回顧一下有關於光的這場大戰。這也許是物理史上持續時間最長,程度最激烈的一場論戰。它幾乎貫穿於整個現代物理的發展過程中,在歷史上燒灼下了永不磨滅的烙印。
光,是每個人見得最多的東西(“見得最多”在這裡用得真是一點也不錯)。自古以來,它就被理所當然地認為是這個宇宙最原始的事物之一。在遠古的神話中,往往是“一道亮光”劈開了混沌和黑暗,於是世界開始了運轉。光在人們的心目中,永遠代表著生命,活力和希望。在《聖經》裡,神要創造世界,首先要創造的就是光,可見它在這個宇宙中所佔的獨一無二的地位。
可是,光究竟是一種什麼東西?或者,它究竟是不是一種“東西”呢?
遠古時候的人們似乎是不把光作為一種實在的事物的,光亮與黑暗,在他們看來只是一種環境的不同罷了。只有到了古希臘,科學家們才開始好好地注意起光的問題來。有一樣事情是肯定的:我們之所以能夠看見東西,那是因為光在其中作用的結果。人們於是猜想,光是一種從我們的眼睛裡發射出去的東西,當它到達某樣事物的時候,這樣事物就被我們所“看見”了。比如恩培多克勒(empedocles)就認為世界是由水、火、氣、土四大元素組成的,而人的眼睛是女神阿芙羅狄忒(aphrodite)用火點燃的,當火元素(也就是光。古時候往往光、火不分)從人的眼睛裡噴出到達物體時,我們就得以看見事物。
但顯而易見,這種解釋是不夠的。它可以說明為什麼我們睜著眼可以看見,而閉上眼睛就不行;但它解釋不了為什麼在暗的地方,我們即使睜著眼睛也看不見東西。為了解決這個困難,人們引進了複雜得多的假設。比如認為有三種不同的光,分別來源於眼睛,被看到的物體和光源,而視覺是三者綜合作用的結果。
這種假設無疑是太複雜了。到了羅馬時代,偉大的學者盧克萊修(lucretius)在其不朽著作《物性論》中提出,光是從光源直接到達人的眼睛的,但是他的觀點卻始終不為人們所接受。對光成像的正確認識直到公元1000年左右才被一個波斯的科學家阿爾?哈桑(al…haytham)所提出:原來我們之所以能夠看到物體,只是由於光從物體上反射到我們眼睛裡的結果。他提出了許多證據來證明這一點,其中最有力的就是小孔成像的實驗,當我們親眼看到光透過小孔後成了一個倒立的像,我們就無可懷疑這一說法的正確性了。
關於光的一些性質,人們也很早就開始研究了。基於光總是走直線的假定,歐幾里德(euclid)在《反射光學》(catoptrica)一書裡面就研究了光的反射問題。托勒密(ptolemy)、哈桑和開普勒(johanneskepler)都對光的折射作了研究,而荷蘭物理學家斯涅耳(w。snell)則在他們的工作基礎上於1621年總結出了光的折射定律。最後,光的種種性質終於被有“業餘數學之王”之稱的費爾馬(pierredefermat)所歸結為一個簡單的法則,那就是“光總是走最短的路線”。光學終於作為一門物理學科被正式確立起來。
但是,當人們已經對光的種種行為了如指掌的時候,卻依然有一個最基本的問題沒有得到解決,那就是:“光在本質上到底是一種什麼東西?”這個問題看起來似乎並沒有那麼難回答,但人們大概不會想到,對於這個問題的探究居然會那樣地曠日持久,而這一探索的過程,對物理學的影響竟然會是那麼地深遠和重大,其意義超過當時任何一個人的想象。
古希臘時代的人們總是傾向於把光看成是一種非常細小的粒子流,換句話