Генрих Герц: биография, научные открытия

За всю историю науки сделано немало открытий. Однако лишь с немногими из них нам приходится сталкиваться каждый день. Невозможно представить себе современную жизнь и без того, что сделал Герц Генрих Рудольф.

Этот немецкий физик стал основоположником динамики и доказал всему миру факт существования электромагнитных волн. Именно благодаря его исследованиям мы пользуемся телевидением и радио, которые прочно вошли в быт каждого человека.

Семья

Генрих Герц родился 22.02.1857 г. Его отец – Густав – по роду своей деятельности был адвокатом, после дослужившимся до сенатора города Гамбурга, в котором и проживала семья. Мать мальчика – Бетти Августа. Она была дочерью известного кельнского основателя банка. Стоит сказать о том, что это учреждение до сих пор функционирует в Германии. Генрих был первенцем Бетти и Густава. Позже в семье появилось еще три мальчика и одна девочка.

Школьные годы

В детстве Генрих Герц был слабым и болезненным мальчиком. Именно поэтому ему не нравились подвижные игры и физические упражнения. Но зато Генрих с огромным увлечением читал различные книги и занимался изучением иностранных языков. Все это способствовало тренировке памяти. Существуют интересные факты биографии будущего ученого, которые говорят о том, что мальчик сумел самостоятельно выучить арабский язык и санскрит.

Родители полагали, что их первенец непременно станет юристом, пойдя по стопам отца. Мальчика отдали в Гамбургское реальное училище. Там он должен был изучать юриспруденцию. Однако на одном из уровней обучения в училище стали проводиться занятия по физике. И с этого момента интересы Генриха коренным образом изменились. К счастью, его родители не настаивали на изучении юридического дела. Они позволили мальчику найти свое призвание в жизни и перевели его в гимназию. По выходным дням Генрих занимался в школе ремесел. Много времени мальчик проводил за чертежами, изучая столярное дело. Будучи школьником, он предпринял свои первые попытки создания приборов и аппаратов для изучения физических явлений. Все это свидетельствовало о том, что ребенок тянется к знаниям.

Студенческие годы

В 1875 г. Генрих Герц получил аттестат зрелости. Это дало ему право поступать в университет. В 1875 г. он уехал в Дрезден, где стал студентом высшего технического училища. На первых порах учеба в этом заведении нравилась юноше. Однако вскоре Генрих Герц осознал, что карьера инженера – это не его призвание. Юноша оставил училище и уехал в Мюнхен, где его приняли сразу на второй курс университета.

Путь в науку

Будучи студентом, Генрих стал стремиться к исследовательской деятельности. Но вскоре молодой человек понял, что получаемых в университете знаний для этого явно недостаточно. Именно поэтому, получив диплом, он поехал в Берлин. Здесь, в столице Германии, Генрих стал студентом университета и устроился работать ассистентом в лабораторию Германа Гельмгольца. Этот крупнейший физик того времени заметил талантливого молодого человека. Вскоре между ними установились хорошие взаимоотношения, позже перешедшие не только в тесную дружбу, но и в научное сотрудничество.

Получение докторской степени

Под руководством знаменитого физика Герц защитил диссертацию, став признанным специалистом в области электродинамики. Именно в этом направлении им впоследствии были сделаны фундаментальные открытия, обессмертившие имя ученого.

В те годы еще не было изучено ни электрическое, ни магнитное поле. Ученые полагали, что существуют простые флюиды. Они якобы и обладают инерцией, благодаря которой в проводнике появляется и исчезает электрический ток.

Генрих Герц проводил многочисленные эксперименты. Однако положительных результатов по выявлению инерции поначалу им получено не было. Тем не менее, в 1879 г. за свои исследования он получил приз Берлинского университета. Эта награда послужила мощным толчком для продолжения его исследовательской деятельности. Результаты научных опытов Герца впоследствии легли в основу диссертации. Ее защита 5. 02.1880 г. стала началом карьеры молодого ученого, которому на то время исполнилось 32 года. Герца увенчали докторской степенью, выдав диплом об окончании Берлинского университета с отличием.

Руководство собственной лабораторией

Генрих Герц, биография которого как ученого не закончилась на защите диссертации, какое-то время продолжал свои теоретические исследования в физическом институте, находящемся при Берлинском университете. Однако вскоре он понял, что его все больше и больше начинают привлекать эксперименты.

В 1883 г. по рекомендации Гельмгольца молодой ученый получил новую должность. Он стал доцентом в Киле. Спустя шесть лет после этого назначения Герц дослужился до профессора физики, начав свою работу в г. Карлсруэ, где находилась Высшая техническая школа. Здесь впервые Герц получил свою собственную экспериментальную лабораторию, что обеспечило ему свободу творчества и возможность заниматься интересующими его экспериментами. Основным направлением исследований ученого стала область изучения быстрых электрических колебаний. Это были вопросы, над которыми Герц трудился, еще будучи студентом.

В г. Карлсруэ Генрих женился. Его супругой стала Елизавета Долль.

Получение доказательств научных открытий

Несмотря на женитьбу, ученый Генрих Герц не забросил свою работу. Он продолжал проводить исследования по изучению инерции. В своих научных разработках Герц опирался на теорию, выдвинутую Максвеллом, согласно которой скорость радиоволн должна быть аналогичной скорости света. В период с 1886 по 1889 гг. Герц провел многочисленные опыты в этом направлении. В результате ученый доказал факт существования электромагнитных волн.

Несмотря на то что для своих опытов молодой физик пользовался примитивной аппаратурой, ему удалось получить достаточно серьезные результаты. Работа Герца стала не только подтверждением наличия электромагнитных волн. Ученый определил и скорость их распространения, преломления и отражения.

Генрих Герц, открытия которого легли в основу современной электродинамики, получил за свою работу огромное количество различных премий. Среди них:
- премия Баумгартнера, врученная Венской академией;
- медаль им. Маттеучи, преподнесенная Обществом наук в Италии;
- премия Парижской академии наук;
- японский орден Священного сокровища.

Кроме того, всем нам известен герц – единица измерения частоты, названная в честь знаменитого первооткрывателя. Одновременно с этим Генрих стал членом-корреспондентом в академиях наук Рима, Берлина, Мюнхена и Вены. Те выводы, которые сделал ученый, поистине неоценимы. Благодаря тому, что открыл Генрих Герц, изобретения, такие как беспроводной телеграф, радио и телевидение, стали впоследствии возможными для человечества. И сегодня без них нельзя представить себе нашу жизнь. А герц – единица измерения, знакомая каждому из нас со школьной скамьи.

Открытие фотоэффекта

С 1887 года ученые стали пересматривать свои теоретические представления о природе света. И произошло это благодаря исследованиям Генриха Герца. Проводя работы с открытым резонатором, знаменитый физик обратил внимание на то, что при освещении разрядников ультрафиолетом в значительной мере облегчается прохождение между ними искры. Такой фотоэффект был тщательно проверен русским физиком А. Г. Столетовым в 1888-1890 гг. Оказалось, что данное явление вызвано устранением с металлических поверхностей отрицательного электричества в связи с воздействием на них ультрафиолетового света.

Генрих Герц – физик, открывший явление (позже оно было объяснено Альбертом Эйнштейном), которое на сегодняшний день находит широкое применение в технике. Так, на фотоэффекте основывается действие фотоэлементов, с помощью которых возможно получение электричества из солнечного света. Такие устройства особенно актуальны в условиях космоса, где нет иных источников энергии. Также с помощью фотоэлементов с кинопленки воспроизводится записанный звук. И это еще не все.

Сегодня ученые научились комбинировать фотоэлементы с реле, что привело к созданию различных «видящих» автоматов. Эти устройства способны автоматически закрывать и открывать двери, выключать и включать осветительные приборы, сортировать предметы и т. д.

Метеорология

К этой области науки Герц всегда испытывал глубокий интерес. И хотя углубленно метеорологию ученый не исследовал, им был написан ряд статей, касающихся данной темы. Это был период, когда физик работал в Берлине помощником Гельмгольца. Также Герцем были проведены исследования, касающиеся испарения жидкостей, определения свойств подвергнутого адиабатным изменениям сырого воздуха, получения нового графического средства и гигрометра.

Механика контакта

Наибольшую популярность Герцу принесли открытия в области электродинамики. В 1881-1882 гг. ученый публиковал две статьи на тему механики контакта. Эта работа имела огромное значение. Ее итогом стали результаты, в основе которых лежала классическая теория эластичности и механики континуума. Развивая данную теорию, Герц наблюдал за кольцами Ньютона, которые образуются в результате размещения на линзе стеклянной сферы. На сегодняшний день эта теория несколько пересмотрена, и на ней базируются все существующие модели контакта перехода при предсказаниях параметров наносдвигов.

Искровой радиоприемник Герца

Это изобретение ученого явилось предшественником дипольной антенны. Радиоприемник Герца был создан из одновитковой катушки индуктивности, а также из сферического конденсатора, в котором был оставлен воздушный промежуток для искры. Аппарат был помещен физиком в затемненную коробку. Это позволяло лучше увидеть искру. Однако такой опыт Генриха Герца показал, что в коробке длина искры значительно уменьшалась. Тогда ученый убрал стеклянную панель, которая была размещена между приемником и источником электромагнитных волн. Длина искры при этом увеличилась. Чем было вызвано данное явление, Герц объяснить не успел.

И только позже, благодаря развитию науки, открытия ученого были окончательно поняты другими и стали основой зарождения «беспроводной эры». В целом, все электромагнитные эксперименты Герца объяснили поляризацию, преломление, отражение, вмешательство, а также скорость, которой обладают электромагнитные волны.

Эффект луча

В 1892 г. на основании своих экспериментов Герц продемонстрировал прохождение катодных лучей сквозь тонкую фольгу, изготовленную из металла. Этот «эффект луча» был более полно исследован студентом великого физика Филипом Ленардом. Им же была развита теория катодной трубки и изучено проникновение различных материалов рентгенами. Все это стало основой величайшего изобретения, которое широко используется и сегодня. Это было открытие рентгена, сформулированное с использованием электромагнитной теории света.

Память о великом ученом

В 1892 году Герц перенес серьезную мигрень, после которой у него была диагностирована инфекция. Ученого несколько раз прооперировали, пытаясь избавить от недуга. Однако в возрасте тридцати шести лет Герц Генрих Рудольф скончался от заражения крови. До самых последних дней знаменитый физик работал над своим трудом «Принципы механики, изложенные в новой связи». В этой книге Герц пытался осмыслить свои открытия, наметив дальнейшие пути изучения электрических явлений.

После смерти ученого данный труд был завершен и подготовлен к изданию Германом Гельмгольцем. В предисловии к этой книге он указал на то, что Герц являлся самым талантливым из его учеников, и что его открытия впоследствии определят развитие науки. Эти слова стали пророческими. Интерес к открытиям ученого появился у исследователей уже спустя несколько лет после его смерти. А в 20 веке на основе работ Герца стали развиваться практически все направления, которые принадлежат современной физике.

В 1925 г. за открытие законов о соударении электронов с атомом ученый был награжден Нобелевской премией. Получил ее племянник великого физика – Густав Людвиг Герц. В 1930 г. Международная Электротехническая комиссия приняла новую единицу системы измерения. Ею стал Герц (Гц). Это частота, соответствующая одному периоду колебаний в течение секунды.

В 1969 г. на территории Восточной Германии возвели мемориал им. Г. Герца. В 1987 г. была учреждена медаль Heinrich Hertz IEEE. Ее ежегодное вручение производится за выдающиеся достижения в области эксперимента и теории с использованием каких-либо волн. В честь Герца назвали даже лунный кратер, который находится позади восточного края небесного тела.