八、波恩的最后岁月

电磁波的发现与证明，引起了科学界的极大震动，也给赫兹带来了极大的荣誉。柏林科学院将他选为通讯院士，莫斯科科学协会聘请他为名誉会员，古老的利奥波尔迪纳自然科学院吸收他为成员；另外，维也纳科学院、法国科学院、伦敦皇家学会及都灵科学院等授予他奖章和奖金。同时，许多大学都向这位年轻的教授发出了邀请，其中最殷切的是柏林大学的赫尔姆霍茨。

作为导师，赫尔姆霍茨时刻关注着赫兹的每一个科研成果，他对赫兹卓有成效的工作深为高兴，并对他的每一个进步都给予及时的鼓励和支持，赫兹的科学著作，大都是先由他审定然后发表。现在，由于基尔霍夫的逝世，柏林大学正好空出一个职位，他希望赫兹能成为继任者，到基尔霍夫教研室去任职。为此，赫尔姆霍茨亲自向柏林大学提出由赫兹作基尔霍夫教研室的继任者，并认为他是所有候选人中最适当的。与此同时，赫尔姆霍茨又向教育部陈述意见，称颂赫兹是一位将深远的科学洞察力和实际技能结合在一起的极其少有的科学家，指出，赫兹以其实验解决了“电磁效应是否建立在远距作用的基础之上，或者电磁效应是否在充满空间的介质中通过变化的途径而传递以及为了传播电磁效应而类似光那样需要时间”，这是科学上特别重要的成就。教育部建议赫兹在柏林大学和波恩大学进行选择，赫兹为有更多的时间从事研究工作选择了波恩大学，赫尔姆霍茨对他的意愿表示了支持。他在给赫兹的信中说：“您不想到柏林来，这使我个人感到伤心；但就像我

以前对您说过的那样，我想，您从自身的利益考虑最终选择波恩的决定当然是正确的。谁给自己提出科学课题，并致力于解决它们，谁就应当留在远离大城市的地方。”在回答波恩大学的询问时，赫尔姆霍茨极力称赞赫兹“既能掌握最抽象的数学理论，又能以极灵活机敏的方法解决从这些理论中产生的实验性问题”，是“青年物理学家中最有能力和最富独创思想的佼佼者”。由此我们不难看出，赫兹的成功，最主要的原因自然是他天赋的才能和勤奋工作的结果，但与外部的环境，尤其是与赫尔姆霍茨的支持也是分不开的。

1889 年春天，赫兹离开了卡尔斯鲁厄高等工业学校，作为正式教授来到了波恩大学，成为物理学家克劳修斯的继任者。

当时，波恩还是一座小城市，并没有今天国际大都市的规模，波恩大学的规模也较小，但这里的条件不错。克劳修斯曾经拥有的一座带花园的住宅，现在归赫兹一家使用。房间宽敞明亮，花园里鲜花飘香，赫兹对此深感满意。然而研究所的情况却不尽如人意，房间狭小，现有的仪器大部分都没有装配起来，因为克劳修斯在其教学生涯的最后几年中为了爱惜仪器而不准使用它们——这种因噎废食的逻辑，给赫兹最初的工作造成了一定的困难，但他并没有止步。从 1890 年起，除了教学工作和继续实验研究外，他又重新开始了理论问题的研究。

赫兹在波恩大学主要的实验研究是有关阴极射线穿透薄金属片的问题；十年前，他曾在柏林大学进行过阴极射线的研究工作。他把阴极射线从真空管中通过薄铝片释放出来，并借助于光屏蔽层和感光板在仪表之外更清楚地观察研究这一现象。在这一研究中，赫兹得到了一个重要发现：原子不可能是不能渗透的小球，但原子的质量应集中在原子所占据的空间微小粒子之中。他的这一发现，为英国物理学家卢瑟福的原子模型奠定了基础。在这些研究中，赫兹的助手列纳德曾积极参与。在赫兹逝世后，列纳德继续进行实验，并以其出色的研究成果获得了 1905 年的诺贝尔物理学奖。

在波恩期间，赫兹还发表了许多科学著作，显示了他作为理论科学家的天赋和才能。

《静止物体的电动力学基本方程》是赫兹对电磁理论深入研究的成果，它使麦克斯韦的学说在结构上臻于完善。在论述运动物体的电动力学基本方程时，赫兹在理论上超越了麦克斯韦。在论述麦克斯韦理论的实质时，他提出了一个著名的论点，即“麦克斯韦理论就是麦克斯韦方程系”。另外，他还创立了振荡器理论，试图解释运动共轭系统的电磁现象，这个理论是建立在麦克斯韦电磁场方程式的基础上的。统观赫兹在电磁场理论上的贡献，我们可以看出，他不只是证明了麦克斯韦学说的正确性，更重要的是重新论证了这一理论，并且从模糊的、难以理解的麦克斯韦理论雏形中剔去了一切次要成分，使其简单明了和易于计算，并使其具有了完整的数学形式。

赫兹在波恩大学的另一个理论研究重点是力学问题。

综观赫兹一生的科学历程，他是严格地坚持将力学作为物理科学的共同基础，如他在一篇文章中所说：“所有物理学家都同意这样的观点，即物理学的任务在于把自然现象归结为简单的力学定律。”但与牛顿的古典力学不同，赫兹是被称为“无力力学”运动学流派的拥护者，这一流派认为，一切物理现象都是运动着的重物在接触时的相互作用，而不是用力的概念作为解释的依据。赫兹对力学的研究成果，主要体现在他的学术著作《无力的力学》及《力学原理》等书中。

赫兹是一位富有批评精神的科学家，反对把已有的科学见解看成是不可动摇的金科玉律。这种精神是他科学创造活动的力量源泉之一。他有一句名言：“来源于实验者，亦可用实验去之。”在对力学的研究过程中，他就是本着这种精神，力图从自然科学中消除一切不合理的问题和臆想的证明。他认为，“力”的概念是蒙昧时代观念的遗迹，“力的实质”是含糊不清的。赫兹指出：“在很多情况下，我们的力学用以解释物理问题的力，在现实以外，在事情涉及到叙述实际事实的任何地方，都是徒有其名地起作用。”他深信，物理是借助于自己特殊的手段反映事物和事物之间的相互关系的，反映的正确性取决于“事物的力”，而不受“我们支配”。而传统力学的“力” 是“数学的、辅助的结构，这种结构的性能完全受我们支配，因此，它就不可能隐藏着什么神秘的东西。”他提出把物理的力看作是各种紧密联系的质量的作用，这种质量有可见的，还有隐藏的——这种隐藏的质量正是传统力学所无能为力，而又“在现实之外，在事情涉及到叙述实际事实的任何地方” 存在着的“神秘的东西”。因此，赫兹提出，在自然力学新程序中不用力的概念来建立力学纲领，主张用简单、合理、经济的观念来反映自然现象，并认为在描述自然过程时，时间、空间和质量的概念足以表达被观察的对象。

赫兹的力学理论并不完善，但无疑是新颖大胆的。也许这一理论的价值并不仅在其本身，而在于它对古典力学所面临危机的敏锐洞察力和预见性。到了 20 世纪，尤其是普朗克和爱因斯坦的重要发现，才指出了牛顿古典力学定律的局限性，但赫兹的工作已经为量子论和相对论的创建做出了一定的贡献。但赫兹并未在他同时代的物理学家中找到知音，无力力学流派也没有能在物理学领域内得到发展。人们一方面赞扬赫兹的成就，一方面审慎的评价他的力学理论。赫尔姆霍茨在后来为《力学原理》作的序言中指出：“试图根据赫兹发表的基本原理来对物理学个别部门加以阐明会遇到巨大的困难，但就整体而言，赫兹论力学基本定律一书应在很大程度上引起每个读者的兴趣，以完善和巧妙的数学形式阐述的合乎逻辑的动力学体系，可使每个读者感到喜悦。很可能，将来这本书作为教科书会具有更高的启发价值，启发人们去发现新的普遍性的自然力。”普朗克和其他许多科学家也称赫兹的理论是“未来的物理学”或“遥远未来的纲领。”

进入 19 世纪 90 年代后，赫兹常常被病痛折磨着。他得了一种被称为龈脓肿的牙疾，一度心情郁闷。这种病在今天不算什么，但当时却没有什么好办法，只得一次次地作手术以缓解病情，以便使他能够进行自己的教学和科研工作。

1892 年，赫兹出版了题为《关于电力传播的研究》的实验文集。这是一本回顾过去的实验的书，赫兹在书中详细地叙述了他取得重大科技成果的一系列实验的过程，其中甚至包括他在实验中所经历的挫折、失败和曾经犯过的错误。赫兹这种坦荡无私的胸怀在他的同行中是少有的。无论是先于他的或晚于他的许多科学家都常常对自己的实验结果大肆宣扬，而对实验过程讳莫如深、秘不外传。如著名科学家高斯，他在数学、天文学及物理学方面都取得了卓越的成就，有许多重大发现，但就像狡猾的狐狸用尾巴消灭沙上的足迹一样，他故意把取得成就的方法弄得扑朔迷离，让人难辨真假。还有伦琴，也对他发现 X 射线的经过闭口不谈。普朗克也从没有介绍过他发现量子公式的方法。从这一点来说，赫兹的品质显得尤其难能可贵。赫尔姆霍茨总能及时地发现学生的优点并给予赞扬。他称赫兹的这部书是“为数不多的内

在心理科学史”，并说：“我们应当满怀对作者的深深的感激之情，感谢他使我们能如此深入地看一看思维的实验室，甚至看一看他那些错误的经历。” 赫兹这部书的出版，也使他的实验成果更加深入人心，任何怀疑论者都可“按图索骥”，亲自动手加以证实，因为这些实验本来就不是靠复杂的设备取得成功的。

勤奋的工作有时使赫兹忘掉了病痛，但病痛却一刻也未消失。一开始，他还勉强支撑病体去为学生上课，但到 1893 年 10 月，他已无力与病魔抗争，只得放弃了教学工作。他的牙疾已经引发了血液中毒。

敏锐的赫兹已感到自己来日不多，他在 12 月 4 日给父母写了一封达观的信，传达了自己不祥的预感。信中写道：“假若我将真发生什么事情的话，你们不要悲伤。你们应当感到几分自豪并想到，生命属于我虽然那么短促，但我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了我头上，我也应感到满意。”

身卧病榻，赫兹也没有停止工作。他强忍巨痛对《力学原理》的书稿进行文字加工，直到生命的最后一天。这本书是由他的助手列纳德在他去世后帮助出版的，赫尔姆霍茨称这本书是赫兹“在地球上活动的最后一座纪念碑”。

1894 年 1 月 1 日，亨利希·鲁道夫·赫兹与世长辞，享年不足 37 岁。