Βιογραφία του Heinrich Hertz

Οι σπουδαστές φυσικής σε όλο τον κόσμο γνωρίζουν το έργο του Heinrich Hertz, του γερμανικού φυσικού που απέδειξε ότι υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το έργο του στον τομέα της ηλεκτροδυναμικής άνοιξε το δρόμο για πολλές σύγχρονες χρήσεις φωτός (γνωστές και ως ηλεκτρομαγνητικά κύματα). Η μονάδα συχνότητας που χρησιμοποιούν οι φυσικοί ονομάζεται ο Χέρτς προς τιμήν του.

Γρήγορα γεγονότα Heinrich Hertz

Ο Heinrich Hertz γεννήθηκε στο Αμβούργο της Γερμανίας το 1857. Οι γονείς του ήταν ο Gustav Ferdinand Hertz (δικηγόρος) και η Anna Elisabeth Pfefferkorn. Παρόλο που ο πατέρας του γεννήθηκε Εβραίος, μετατράπηκε σε χριστιανισμό και τα παιδιά μεγάλωσαν ως Χριστιανοί. Αυτό δεν εμπόδισε τους Ναζί να μην τιμωρήσουν τον Χερτς μετά το θάνατό του, λόγω της «φθοράς» της Εβραϊκότητας, αλλά η φήμη του αποκαταστάθηκε μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Ο νεαρός Hertz εκπαιδεύτηκε στο Gelehrtenschule des Johanneums στο Αμβούργο, όπου έδειξε μεγάλο ενδιαφέρον για επιστημονικά θέματα. Συνέχισε να μελετά τη μηχανική στη Φρανκφούρτη με επιστήμονες όπως ο Gustav Kirchhoff και ο Hermann Helmholtz. Ο Kirchhoff ειδικεύτηκε σε μελέτες ακτινοβολίας, φασματοσκοπίας και θεωριών ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Ο Helmholtz ήταν φυσικός που ανέπτυξε θεωρίες σχετικά με την όραση, την αντίληψη του ήχου και του φωτός και τα πεδία της ηλεκτροδυναμικής και της θερμοδυναμικής. Δεν είναι λοιπόν περίεργο το γεγονός ότι ο νέος Χερτζ άρχισε να ενδιαφέρεται για κάποιες από τις ίδιες θεωρίες και τελικά έβγαλε τη ζωή του στα πεδία της μηχανικής επαφής και του ηλεκτρομαγνητισμού.

Αφού κερδίσατε Ph. D. το 1880, ο Hertz ανέλαβε μια σειρά καθηγητών όπου δίδαξε τη φυσική και τη θεωρητική μηχανική. Παντρεύτηκε την Elisabeth Doll το 1886 και είχαν δύο κόρες.

Η διδακτορική διατριβή του Hertz επικεντρώθηκε James Clerk Maxwell's θεωρίες ηλεκτρομαγνητισμού. Ο Maxwell εργάστηκε στη μαθηματική φυσική μέχρι το θάνατό του το 1879 και διατύπωσε αυτό που τώρα είναι γνωστό ως εξισώσεις Maxwell. Περιγράφουν, μέσω των μαθηματικών, τις λειτουργίες της ηλεκτρικής ενέργειας και του μαγνητισμού. Επίσης προέβλεψε την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Το έργο του Hertz επικεντρώθηκε σε αυτή την απόδειξη, που του πήρε αρκετά χρόνια για να επιτύχει. Κατασκεύασε μια απλή δίπολο κεραία με ένα σπινθήρα μεταξύ των στοιχείων και κατάφερε να παράγει ραδιοκύματα μαζί του. Μεταξύ 1879 και 1889, έκανε μια σειρά πειραμάτων που χρησιμοποίησαν ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία για να παράγουν κύματα που θα μπορούσαν να μετρηθούν. Κατέδειξε ότι η ταχύτητα των κυμάτων ήταν ίδια με την ταχύτητα του φωτός και μελέτησε τα χαρακτηριστικά των πεδίων που παράγει, μετρώντας το μέγεθος, την πόλωση και τις αντανακλάσεις. Τελικά, η δουλειά του έδειξε ότι το φως και άλλα κύματα που μέτρησε ήταν όλα μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που θα μπορούσε να οριστεί από τις εξισώσεις του Maxwell. Αποδείχθηκε μέσω του έργου του ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να κινούνται μέσα στον αέρα.

Επιπλέον, ο Hertz επικεντρώθηκε σε μια έννοια που ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, που συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο με ηλεκτρικό φορτίο χάνει αυτό το φορτίο πολύ γρήγορα όταν εκτίθεται στο φως, στην περίπτωσή του, την υπεριώδη ακτινοβολία. Παρακολούθησε και περιέγραψε το αποτέλεσμα, αλλά ποτέ δεν εξήγησε γιατί συνέβη. Αυτό έμεινε στον Albert Einstein, ο οποίος δημοσίευσε τη δική του δουλειά για το αποτέλεσμα. Πρότεινε ότι το φως (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) αποτελείται από ενέργεια που μεταφέρεται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε μικρά πακέτα που ονομάζονται κουτάνια. Οι μελέτες του Hertz και η μεταγενέστερη εργασία του Αϊνστάιν τελικά κατέστησαν τη βάση ενός σημαντικού κλάδου της φυσικής που ονομάζεται κβαντική μηχανική. Ο Hertz και ο φοιτητής του Phillip Lenard συνεργάστηκαν επίσης με τις καθοδικές ακτίνες, οι οποίες παράγονται μέσα σε σωλήνες κενού με ηλεκτρόδια.

Είναι ενδιαφέρον ότι ο Heinrich Hertz δεν σκέφτηκε τα πειράματα του ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ιδιαίτερα ραδιοκύματα, είχε οποιαδήποτε πρακτική αξία. Η προσοχή του επικεντρώθηκε αποκλειστικά σε θεωρητικά πειράματα. Έτσι, απέδειξε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδόθηκαν μέσω του αέρα (και του χώρου). Το έργο του οδήγησε άλλους να πειραματιστούν ακόμα περισσότερο με άλλες πτυχές των ραδιοκυμάτων και την ηλεκτρομαγνητική διάδοση. Τελικά, σκόνταψαν την έννοια της χρήσης ραδιοκυμάτων για να στείλουν μηνύματα και μηνύματα, και άλλοι εφευρέτες τις χρησιμοποίησαν για τη δημιουργία τηλεγραφίας, ραδιοφωνικής μετάδοσης και τελικά τηλεόρασης. Χωρίς τη δουλειά του Hertz, ωστόσο, η σημερινή χρήση ραδιοφωνικών, τηλεοπτικών, δορυφορικών εκπομπών και κυψελοειδούς τεχνολογίας δεν θα υπήρχε. Ούτε θα την επιστήμη της ραδιοαστρονομίας, η οποία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το έργο του.

Τα επιστημονικά επιτεύγματα του Hertz δεν περιορίστηκαν στον ηλεκτρομαγνητισμό. Έκανε επίσης μεγάλη έρευνα στο θέμα της μηχανικής επαφής, η οποία είναι η μελέτη αντικειμένων στερεάς ύλης που έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Τα μεγάλα ερωτήματα σε αυτόν τον τομέα μελέτης έχουν να κάνουν με τα άγχος που παράγουν τα αντικείμενα μεταξύ τους και τον ρόλο που παίζουν οι τριβές στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των επιφανειών τους. Αυτό είναι ένα σημαντικό πεδίο σπουδών στο μηχανολογία. Οι μηχανικοί επαφής επηρεάζουν το σχεδιασμό και την κατασκευή σε αντικείμενα όπως μηχανές καύσης, παρεμβύσματα, μεταλλικές κατασκευές, αλλά και αντικείμενα που έχουν ηλεκτρική επαφή μεταξύ τους.

Η εργασία του Hertz στην μηχανική επαφών ξεκίνησε το 1882 όταν δημοσίευσε ένα χαρτί με τίτλο «Για την Επαφή των Ελαστικών Στερεών», όπου εργάζονταν στην πραγματικότητα με τις ιδιότητες των στοιβαγμένων φακών. Ήθελε να καταλάβει πώς θα επηρεαστούν οι οπτικές τους ιδιότητες. Η έννοια του "Hertzian stress" ονομάζεται γι 'αυτόν και περιγράφει την ακριβή ένδειξη ότι τα αντικείμενα υποβάλλονται καθώς αυτά έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, ιδιαίτερα σε καμπύλα αντικείμενα.

Ο Heinrich Hertz εργάστηκε για την έρευνα και τη διδασκαλία του μέχρι το θάνατό του την 1η Ιανουαρίου 1894. Η υγεία του άρχισε να αποτυγχάνει αρκετά χρόνια πριν από το θάνατό του και υπήρχαν κάποιες αποδείξεις ότι είχε καρκίνο. Τα τελευταία του χρόνια ασχολήθηκαν με τη διδασκαλία, την περαιτέρω έρευνα και διάφορες λειτουργίες για την κατάστασή του. Η τελική δημοσίευσή του, ένα βιβλίο με τίτλο "Die Prinzipien der Mechanik", στάλθηκε στον εκτυπωτή μερικές εβδομάδες πριν από το θάνατό του.

Ο Hertz τιμήθηκε όχι μόνο με τη χρήση του ονόματός του για τη βασική περίοδο ενός μήκους κύματος, αλλά το όνομά του εμφανίζεται σε ένα ανάμικτο μετάλλιο και έναν κρατήρα στη Σελήνη. Ένα ινστιτούτο που ονομάζεται Heinrich-Hertz Institute for Oscillation Research ιδρύθηκε το 1928, γνωστό σήμερα ως το Ινστιτούτο Τηλεπικοινωνιών Fraunhofer, Heinrich Hertz Institute, HHI. Η επιστημονική παράδοση συνεχίστηκε με διάφορα μέλη της οικογένειάς του, συμπεριλαμβανομένης της κόρης του Mathilde, που έγινε διάσημος βιολόγος. Ένας ανιψιός, Gustav Ludwig Hertz, κέρδισε ένα βραβείο Νόμπελ, και άλλα μέλη της οικογένειας έκαναν σημαντικές επιστημονικές συμβολές στην ιατρική και τη φυσική.

• "Heinrich Hertz και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία." AAAS - Η μεγαλύτερη γενική επιστημονική κοινότητα στον κόσμο, www.aaas.org/heinrich-hertz-and-electromagnetic-radiation. www.aaas.org/heinrich-hertz-and-electromagnetic-radiation.
• Molecular Expressions Μικροσκοπία Πριμοδότης: Εξειδικευμένες τεχνικές μικροσκοπίας - Ψηφιακή φωτογραφική συλλογή φθορισμού - Κανονικά Αφρικανικά Πράσινα Μαϊμού Νεφρικά Επιθηλιακά Κύτταρα (Vero), micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/hertz.html.
• http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich.html“Heinrich Rudolf Hertz. " Cardan Biography, www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich.html.