Генрих Рудольф Герц. Биография и вклад в физику.

Личная жизнь и его вклад в физику: электромагнитные волны и электродинамика, открытие фотоэффекта.
Главная > Блог > Генрих Рудольф Герц. Биография и вклад в физику.
Опубликовано: 22.03.2021 2 783

Научный мир помнит много учёных, приблизивших нас к возможности передавать информацию и общаться через расстояния. Генрих Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz нем.) внёс большой вклад в изучение физики, который в дальнейшем использовали его последователи для своих изобретений.

Генрих Рудольф Герц. 1983 год

Генрих Рудольф Герц. 1983 год

 

Главные этапы в жизни и науке

Детство и студенчество

 

Родился будущий учёный 22 февраля 1857 года в крупном немецком городе Гамбурге в богатой еврейской семье. Отец предприниматель и адвокат, в дальнейшем принял лютеранство. Его избрали членом городского совета и выдвинули в сенаторы. Банки, основанные прадедом Генриха Герца в 19 веке, существуют в Германии и сейчас. Мать выросла в семье армейского лекаря. У Генриха были три маленьких брата и сестра. Хорошим здоровьем он не отличался, но подрастая окреп.

С детства у мальчика проявилась способность к обучению, он много читал и знал несколько языков. Родители мечтали о юридической карьере старшего сына. Младшие братья, когда повзрослели пошли по стопам прадеда и стали финансистами.

Поступив в училище Генрих изучал юриспруденцию, но больше его увлекала физика. Следующим этапом была Университетская гимназия, успешно закончив которую, Генрих параллельно получил знания в школе ремёсел, умел читать чертежи, самостоятельно делать столярные конструкции.

Первая попытка была получить инженерное образование и, поступив в 1875 году в Дрезденский технический институт, Генрих проучился там два года. Потом он решительно отказался от этой идеи и перевёлся на второй курс Мюнхенского Политехникума, где углубился в изучение физики.

Генрих Рудольф Герц в 21 год

Генрих Рудольф Герц. 21 год

 

Плодотворное сотрудничество с преподавателем, крупнейшим физиком того времени — Г. Гельмгольцем, дало Герцу много знаний и опыта. В студенческие годы, под руководством своего наставника, он защитил диссертацию, написал научные труды. Вскоре их связь переродилась в дружбу.

Научные труды

Уже в 23 года Генрих Герц имеет степень доктора философии, с отличием защитив диплом, где рассматривает теорию индукции. Затем работа доцентом, с 1883 года он читает лекции студентам Кильского Университета. Спустя два года занимает должность профессора в «Karlsruher Institut für Technologie». Ещё через пять лет переводится в качестве профессора преподавать в Боннский Университет.

В научном мире вызывали интерес его статьи по теме «Механика», написанные в 1881-82 годах. Идеи, затронутые в работах, впоследствии положили начало изучению фундаментальной природы контакта. Учёные признавали важность исследований Герцем механики контактного взаимодействия, но некоторые выводы подвергли критике.

Увидев в Герце интерес и призвание к физике, Г. Гельмгольц предложил ему осваивать сомнительную в то время научную область — электродинамику. Наблюдения, теории и факты в данном разделе были слабо изучены. Для пытливого ума молодого физика — это оказалось толчком к великим открытиям.

После написания многих теоретических трудов, Генрих Герц полностью перешёл к экспериментам и опытам. Он считал, что как учёный должен доказать на практике верность своих теорий. Будучи профессором Высшего учебного заведения, он имел свою лабораторию, где мог свободно заняться исследованиями той научной сферы, которая давно привлекала его — электричеством.

Лаборатория Генриха Герца

Герц сделал эту фотографию в своей лаборатории. На ней изображена катушка, которую он использовал (слева), и антенна – дипольный резонатор с искровым промежутком, который он использовал для обнаружения электромагнитного излучения

 

Увлечение метеорологией

 

Учёные 19 века ещё мало изучили физику и считали, что энергия вокруг — это действие флюидов. Существование магнитных и электрических полей подвергалось сомнению. Для молодого Герца была привлекательна практическая сторона изучения физических явлений. Он с большим энтузиазмом проводил глубокие исследования.

Небольшой вклад в изучение метеорологии сделал Генрих Герц, написав несколько ранних работ под руководством Г. Гельмгольца. Интерес к изучению данной области зародился летом 1878 года на лабораторных курсах у физика-метеоролога В. Бецольда в Мюнхене. Студент описал наблюдения за испарениями жидкостей и разработал новые инструменты для измерения влажности и свойств воздуха, для исследований адиабатических процессов.

Электромагнитные волны и электродинамика

 

Опираясь на работы Д. Максвелла, в которых было доказано влияние электромагнитных колебаний на частоту и скорость испускаемых волн, и теоретически подтверждалось, что скорость радиоволн совпадает со скоростью света, Генрих Герц на практике доказал существование электромагнитных волн.

Исследование электромагнитных волн Генрих Герц

В этом направлении было проведено бесчисленное количество опытов в 1886-89 годах. Несмотря на примитивные приборы для исследований, Г. Герцу удалось подтвердить факты и получить результаты, доказывающие способность преломления и отражения электромагнитных волн, определением их скорости.

Учёный собрал простейшие аппараты для проведения исследований, которые позже назвали его именем и применяют для опытов до сих пор: вибратор Герца — радиопередатчик, резонатор — искровой радиоприёмник. Опытным путём, с помощью сконструированных приборов, были подтверждены теории Д. Максвелла и доказана способность передавать магнитные и электрические волны на расстояние без проводов.

Искровой радиоприёмник Герца

Искровой радиоприёмник Герца

 

Выводы и доказательства Генриха Герца легли в основу двух статей: «об очень быстрых электрических колебаниях» и «об отражении, преломлении, передвижении в воздухе электродинамических волн». Но дальнейшего развития своих «теорий и выводов» в этом направлении физик не видел.

На самом же деле, тогда он просто не понимал, что внёс неоценимый вклад в создание беспроводного телеграфа, радио и телевидения, то есть в развитие технического прогресса человечества.

Открытие фотоэффекта

 

Без наблюдений за природными явлениями, опытов и логических заключений Герца многих вещей, привычных для нас сегодня, просто бы не было. Изобретатели основывались на доказанной физической способности взаимодействия электрического заряда и ультрафиолетового излучения, позже названной — фотоэффектом.

Открытие фотоэффекта лежит в основе действия фотоэлементов и нашло широкое применение. Например, в наши дни в условиях космоса невозможно работать без преобразования энергии солнечного света; в киноиндустрии происходит воспроизведение звука. С помощью фотоэлементов, соединённых с реле, созданы автоматические системы, способные улавливать движение — автоматически открывать двери, сортировать предметы, включать освещение и многие другое.

Генрих Герц

В 1886-87 гг. Генрих Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта

 

Наблюдая за прохождением излучений через экран из различных материалов, Г. Герцем в 1892 году был описан «эффект луча», на основе которого произошло великое изобретение — рентген. Более полное исследование в этой области делал его ученик, студент Ф. Ленард, который развил теорию проникновения катодных лучей. Проводя дальнейшие эксперименты, немецкий физик В. Рентген в 1895 году сделал открытие икс-излучения, и его способности засвечивать фотопластинки. Так был изобретён рентгеновский аппарат.

Уже в 20 веке, опираясь на опыты Г. Герца, крупный немецкий физик-теоретик Альберт Эйнштейн развил далее теорию излучения и стал лауреатом Нобелевской премии, за создание квантовой теории фотоэффекта.

Личная жизнь

Когда молодой физик занимался профессорской деятельностью в Технологическом институте Карлсруэ и делал великие изыскания, он устроил свою личную жизнь. Возлюбленной учёного стала дочь местного учителя геометрии, Элизабет Долль, которая была на семь лет моложе избранника. Спустя шесть месяцев знакомства молодые люди решили пожениться.

Генрих Герц и его жена Элизабет Долль

Генрих Герц и его жена Элизабет Долль

 

Это событие положительно повлияло на эмоциональное состояние Генриха, закончился период депрессии, который с некоторых пор одолевал его. В семье появились две дочери: старшая Иоганна и Матильда (1891 г. р.). Устроив свой семейный быт, Генрих с головой окунулся в науку.

Смерть и наследие ученого

 

Через год после рождения второй дочери у Г. Герца участились мигрени, заболевание осложнилось гранулематозом, добавилась инфекция крови. Болезнь быстро прогрессировала, присоединялись новые органы жизнедеятельности, он начал слепнуть. За жизнь известного учёного долго боролись медики. В Боннской больнице провели несколько операций, но безуспешно, и в первый день наступившего 1894 года он скончался. Через неполных два месяца Г. Герцу исполнилось бы тридцать семь лет.

Тело перевезли в Гамбург. Захоронение произвели на Ольсдорфском, самом крупном кладбище-парке города. Там и сейчас можно увидеть могилу со скромной гранитной плитой и надписью.

могила Генриха Герца

Гранитная плита на могиле Генриха Герца

 

Когда Элизабет осталась вдовой, то не допускала мысли второй раз выйти замуж. После прихода в Германию фашистского режима и гонений евреев, мать с дочерями перебрались жить в Англию. Герцы были «частично» евреями, но всё же Гитлеровский режим не оставил ни одного портрета учёного-физика в Гамбургской городской ратуше, в Университетах и других почётных местах.

Дочери выросли, но так и не обзавелись семьями, поэтому прямых потомков у Г. Герца не осталось. Младшая дочь Матильда изучала медицину и преуспела в психологии.

У великого изобретателя был племянник, который проявились способности к физике. Густав Л. Герц сделал успешную научную карьеру. Его удостоили Нобелевской премии. Сын Густава Герца пошёл по стопам отца, занимался разработками струйных и ультразвуковых технологий. Карл Х. Герц, участвовал в создании медицинского прибора — сонографа, прообраза современного ультразвукового аппарата.

Густав Людвиг Герц

Густав Людвиг Герц, племянник Генриха Герца

 

Память и награды Генриха Герца

 

После своих многочисленных научных работ, он становится авторитетным учёным и членом-корреспондентом ряда европейских Академий, где получает немало наград:

  • 1889 год — Итальянское научное сообщество награждает «медалью им. Маттеучи» в Неаполе, во Франции получает «премию Лаказа» от Академии наук Парижа, Императорская Академия в Вене вручает «премию Баумгартнера».
  • 1890 год — Королевское общество в Лондоне присуждает «медаль Румфорда».
  • 1891 год — Итальянская Королевская Академия вручает «премию Бресса» в Турине.
  • Последними были получены правительственные награды — «орден Короны» в Пруссии, «орден Священного сокровища» — в Японии.

 

Оставшийся после смерти физика неоконченный труд, дописал и опубликовал его друг, Г. Гельмгольц. Открытия Г. Герца нашли практическое применение спустя годы. Сам учёный не придавал большого значения своим находкам.

Русский изобретатель А. Попов в 1896 году увековечил имя блистательного физика, передав по беспроводному телеграфу латинскими буквами — «Heinrich Hertz».

Именем немецкого учёного в 1930 году названа единица измерения, которая позднее вошла в мировую измерительную систему для определения частоты — Hz, Гц — о чём в наши дни мы узнаём на школьных уроках физики.

В 1969 году в ГДР выпущена памятная медаль с изображением Г. Герца.

Памятная медаль Генриха Герца

Памятная медаль Генриха Герца

 

Международная ассоциация электротехники и электроники (IEEE) с 1987 года проводит ежегодное награждение учёных и экспериментаторов за выдающийся вклад и достижения в науке — «медалью Генриха Герца».

В Германии именем Г. Герца названа теле-радио-коммуникационная башня, а на Луне — один из кратеров.

Башня Генриха Герца

Heinrich-Hertz-Turm. Башня Генриха Герца. Гамбург, Германия

 

Недолгий, по меркам нашего времени, период жизни Генриха Герца был очень плодотворным. Его опыты и теории легли в основу развития многих направлений физики, использованы при создании радио, раций, радаров, телевидения и других изобретений, без которых мы не представляем современную жизнь.

Опубликовано: 22.03.2021 2 783