i en række strålende eksperimenter opdagede Heinrich Herts radiobølger og fastslog, at James Clerk Maksels teori om elektromagnetisme er korrekt.
Herts opdagede også den fotoelektriske effekt, hvilket gav en af de første spor til kvanteverdenens eksistens. Frekvensenheden, Herts, er navngivet til hans ære.
begyndelser
Heinrich Rudolf blev født den 22.februar 1857 i den tyske havneby Hamburg. Han var den førstefødte af fem børn.
hans mor var Anna Elisabeth Pfefferkorn, datter af en læge.
hans far var Gustav Ferdinand Herts, en advokat, der blev Senator.
hans farfar, en velhavende jødisk forretningsmand, havde giftet sig ind i en luthersk familie og konverteret til kristendommen.
begge Heinrichs forældre var lutheranere, og han blev opvokset i denne tro. Hans forældre var imidlertid mere interesserede i hans uddannelse end hans religiøse status.
Skole
seks år gammel begyndte Heinrich på Dr. Dette var en privat skole for drenge, der blev drevet af den berømte underviser Friedrich lange. Skolen fungerede uden religiøs indflydelse; den brugte børnecentrerede undervisningsmetoder under hensyntagen til elevernes individuelle forskelle. Det var også strengt; eleverne forventedes at arbejde hårdt og konkurrere med hinanden for at være toppen af klassen. Heinrich nød sin tid i skolen, og faktisk var toppen af sin klasse.
usædvanligt underviste Dr. Lange ‘ s skole ikke græsk og Latin – klassikerne – der var nødvendige for universitetets indrejse. Den meget unge Heinrich fortalte sine forældre, at han ville blive ingeniør. Da de ledte efter en skole til ham, besluttede de, at Dr. Langes alternative fokus, som omfattede videnskaben, var den bedste mulighed.
Heinrich Herts, omkring 12 år, med sin far, mor og to yngre brødre.
Heinrichs mor var især lidenskabelig for sin uddannelse. Da hun indså, at han havde et naturligt talent til at lave ting og til tegning, arrangerede hun tegningsundervisning for ham om søndagen på et teknisk college. Han startede disse i alderen 11.
Homeschool og bygning videnskabelige apparater
alderen 15, Heinrich forlod Dr. Lange skole for at blive uddannet i hjemmet. Han havde besluttet, at han måske alligevel gerne ville gå på universitetet. Nu modtog han vejledning på græsk og Latin for at forberede ham til eksamen.
han udmærkede sig på sprog, en gave han synes at have arvet fra sin far.
Professor Redslob, en sprogspecialist, der gav Heinrich undervisning på arabisk, rådede sin far om, at Heinrich skulle blive studerende på orientalske sprog. Aldrig før havde han mødt nogen med større naturtalent.
Heinrich begyndte også at studere videnskab og matematik derhjemme, igen ved hjælp af en privat vejleder.
han havde en kolossal appetit på hårdt arbejde. Hans mor sagde:
da han sad med sine bøger, kunne intet forstyrre ham eller trække ham væk fra dem.
selvom han havde forladt sin normale skole, fortsatte han med at gå på det tekniske college søndag morgen.
om aftenen arbejdede han med sine hænder. Han lærte at betjene en drejebænk. Han byggede modeller og begyndte at konstruere stadig mere sofistikerede videnskabelige apparater såsom et spektroskop. Han brugte dette apparat til at lave sine egne fysik-og kemieksperimenter.
arkitektur og hæren
17 år gammel vendte Heinrich tilbage til skolen, Johanneum, i et år for fuldt ud at forberede sig til klassikereksamenerne til universitetet. Efter at have bestået eksamenerne skiftede han straks mening igen og besluttede at blive arkitektens lærling. Han flyttede til Frankfurt, hvor han om dagen arbejdede på et Arkitektkontor, og om aftenen læste han fysikbøger på tysk og gammel græsk litteratur på den originale antikke græsk – naturligvis!
arkitektur kede ham hurtigt.
i foråret 1876, 19 år gammel, flyttede han igen til Dresden for at studere teknik. Efter kun få måneder blev han indkaldt til hæren for et års obligatorisk tjeneste. Selvom han nød disciplinen i hærens liv, fandt han hæren kedelig. Snarere elendigt, han skrev hjem på et tidspunkt:
” … dag for dag bliver jeg mere opmærksom på, hvor ubrugelig jeg forbliver i denne verden.”
i mellemtiden fortsatte hans interesse for matematik og fysik med at vokse.
Herts levetid i kontekst
Herts levetid og levetider for beslægtede forskere og matematikere.
Bliv videnskabsmand
fysik i Munchen
efter at have afsluttet sin hærtjeneste flyttede den 20-årige Herts til Munchen for at begynde et ingeniørkursus i Oktober 1877. En måned senere, efter meget indre kvaler, faldt han ud af kurset. Han havde besluttet, at han frem for alt ville blive fysiker.
han indskrevet på universitetet i Munich, vælge Kurser i avanceret matematik og mekanik, eksperimentel fysik og eksperimentel Kemi.
efter et vellykket år på Munchen flyttede han til universitetet i Berlin, fordi det havde bedre fysiklaboratorier end Munchen.
Berlin, Helmholts og anerkendelse
i Berlin, 21 år gammel, begyndte hun at arbejde i laboratorierne hos den store fysiker Hermann von Helmholts.
Helmholts må have erkendt et sjældent talent i Herts og straks bedt ham om at arbejde på et problem, hvis løsning han var særlig interesseret i. Problemet var genstand for en voldsom debat mellem Helmholts og en anden fysiker ved navn Vilhelm.
Berlins Filosofiafdeling havde med helmholts opmuntring tilbudt en pris til alle, der kunne løse problemet: bevæger elektricitet sig med inerti? Alternativt kan vi indramme spørgsmålet i formularen: har elektrisk strøm masse? Eller, som indrammet af Herts: har elektrisk strøm kinetisk energi?
Herts begyndte at arbejde på problemet og faldt hurtigt ind i en behagelig rutine: deltager i et foredrag hver morgen i enten analytisk dynamik eller elektricitet & magnetisme, udfører eksperimenter i laboratoriet indtil 4 pm, derefter læser, beregner og tænker om aftenen.
han personligt designet eksperimenter, som han troede ville besvare Helmholts spørgsmål. Han begyndte virkelig at hygge sig, skriver hjem:
” jeg kan ikke fortælle dig, hvor meget mere tilfredshed det giver mig at få viden for mig selv og for andre direkte fra naturen snarere end blot at lære af andre og mig selv alene.”
prisen
i August 1879, 22 år gammel, vandt Herts prisen-en guldmedalje. I en række meget følsomme eksperimenter demonstrerede han, at hvis elektrisk strøm overhovedet har nogen masse, skal den være utrolig lille. Vi må huske på, at elektronen – bæreren af elektrisk strøm – ikke engang var blevet opdaget, da Herts udførte dette arbejde. J. J. Thomsons opdagelse blev lavet i 1897, 18 år efter Hertss arbejde.
1.109 1030 elektroner har en masse på 1 kg.
massen af 1.109 gange 1030 mennesker ville svare til mere end 30 solsystemer som vores egne.
elektronens masse er faktisk lille.
andre fysikere begyndte at lægge mærke til, hvor blændende Herts ‘ s arbejde var – den unge studerende sammensatte eksperimenter i spidsen for Fysik, personligt modificerende apparater efter behov. Hans praktiske færdigheder, der blev udviklet hjemme om aftenen, viste sig at være uvurderlige. Hans prisvindende arbejde blev offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Annalen der Physik.
ved at anerkende det utrolige talent, han havde i sit laboratorium, bad Helmholts nu Herts om at konkurrere om en pris, der blev tilbudt af Berlin Academy: verificering af James Clerk Maksels teori om elektromagnetisme. I 1864 erklærede han, at lys var en elektromagnetisk bølge, og at andre typer elektromagnetiske bølger også kunne eksistere.
doktor i fysik
Herts afviste dette projekt; han mente, at forsøget uden garanti for succes ville tage flere års arbejde. Han var ambitiøs og ønskede hurtigt at offentliggøre nye resultater for at etablere sit omdømme.
i stedet for at arbejde for prisen gennemførte han et mesterligt tre måneders projekt om elektromagnetisk induktion. Han skrev dette op som en afhandling. I februar 1880, i en alder af 23, bragte hans afhandling ham tildeling af en doktorgrad i fysik. Helmholts udnævnte ham hurtigt som adjunkt. Senere samme år skrev:
” jeg bliver mere og mere opmærksom og på flere måder end forventet, at jeg er i centrum for mit eget felt; og hvad enten det er dårskab eller visdom, det er en meget behagelig følelse.”
han opholdt sig i Helmholts laboratorium indtil 1883, hvor han udgav 15 artikler i akademiske tidsskrifter.
matematisk fysik ved Kiel
var en begavet eksperimentel fysiker, men konkurrencen om at sikre et lektorat i Berlin var høj.
i stedet blev han lektor i matematisk fysik ved Universitetet i Kiel. Denne position, teoretisk snarere end eksperimentel, udvidede hans evner. I Kiel begyndte han at tage fat på hans ligninger, skriver i sin dagbog:
” hårdt ved elektromagnetisme om aftenen. Intet andet end elektromagnetisme.”
det var en meget velanset artikel, der sammenlignede den elektromagnetiske teori med konkurrerende teorier. Han konkluderede, at hans teori så mest lovende ud. Han omarbejdede ligningerne til en mere bekvem form.
han skrev senere:
“fra starten var Maksels teori den mest elegante af alle… den grundlæggende hypotese om Maksels teori modsatte de sædvanlige synspunkter og blev ikke understøttet af beviser fra afgørende eksperimenter.”
opdagelsen af radiobølger
hvis du gerne vil have en lidt mere detaljeret teknisk redegørelse for Herts ‘ opdagelse af radiobølger, har vi en her.
veludstyrede laboratorier og angreb det største Problem
i marts 1885, desperat efter at vende tilbage til eksperimentel fysik, flyttede Herts til universitetet i Karlsruhe. I en alder af 28 år havde han sikret sig et fuldt professorat. Han blev faktisk tilbudt to andre fulde professorater, et tegn på hans blomstrende ry. Han valgte Karlsruhe, fordi det havde de bedste laboratoriefaciliteter.
da han undrede sig over, hvilken retning hans forskning skulle gå, drev hans tanker til prisarbejdet, som Helmholts havde undladt at overtale ham til at gøre seks år tidligere: at bevise hans teori ved eksperiment.
Herts besluttede, at denne mægtige virksomhed ville være i fokus for hans forskning på Karlsruhe.
en gnist, der ændrede alt
efter nogle måneders eksperimentelle forsøg begyndte de tilsyneladende ubrydelige vægge, der havde frustreret alle forsøg på at bevise Maksels teori, at smuldre.
det startede med en gnist.
det startede med en tilfældig observation tidligt i Oktober 1886, da Herts viste eleverne elektriske gnister. Herts begyndte at tænke dybt på gnister og deres virkninger i elektriske kredsløb. Han begyndte en række eksperimenter, der genererede gnister på forskellige måder.
han opdagede noget fantastisk. Gnister producerede en regelmæssig elektrisk vibration inden for de elektriske ledninger, de sprang mellem. Vibrationen bevægede sig frem og tilbage oftere hvert sekund end noget andet, som Hert nogensinde havde stødt på før i sit elektriske arbejde.
han vidste, at vibrationen bestod af hurtigt accelererende og decelererende elektriske ladninger. Hvis teorien var rigtig, ville disse ladninger udstråle elektromagnetiske bølger, der ville passere gennem luft, ligesom lys gør.
produktion og detektering af radiobølger
i November 1886 konstruerede Herts apparatet vist nedenfor.
Oscillatoren. I enderne er to hule sink kugler med en diameter på 30 cm. Kuglerne er hver forbundet med kobbertråde, der løber ind i midten, hvor der er et hul for gnister at hoppe imellem.
han anvendte højspænding a.C. elektricitet over det centrale gnistgab og skabte gnister.
gnisterne forårsagede voldsomme impulser af elektrisk strøm i kobbertrådene. Disse pulser genklang i ledningerne og steg frem og tilbage med en hastighed på cirka 100 millioner pr.
som han havde forudsagt, producerede de oscillerende elektriske ladninger elektromagnetiske bølger – radiobølger – som spredte sig gennem luften omkring ledningerne. Nogle af bølgerne nåede en løkke af kobbertråd 1,5 meter væk og producerede bølger af elektrisk strøm inden i den. Disse stigninger fik gnister til at hoppe over et gnistgab i løkken.
dette var en eksperimentel triumf. Han havde produceret og opdaget radiobølger. Han havde passeret elektrisk energi gennem luften fra en enhed til en anden, der var placeret over en meter væk. Ingen forbindelsesledninger var nødvendige.
tager det videre
i løbet af de næste tre år, i en række strålende eksperimenter, bekræftede Herts fuldt ud sin teori. Han beviste uden tvivl, at hans apparat producerede elektromagnetiske bølger, hvilket demonstrerede, at den energi, der udstrålede fra hans elektriske oscillatorer, kunne reflekteres, brydes, producere interferensmønstre og producere stående bølger ligesom lys.
Herts ‘ eksperiment viste, at radiobølger og lysbølger var en del af den samme familie, som vi i dag kalder det elektromagnetiske spektrum.
det elektromagnetiske spektrum. Herts opdagede radiodelen af spektret.
mærkeligt nok værdsatte Herts ikke den monumentale praktiske betydning af de elektromagnetiske bølger, han havde produceret.
“jeg tror ikke, at de trådløse bølger, jeg har opdaget, vil have nogen praktisk anvendelse.”
dette skyldes, at Herts var en af de reneste af rene forskere. Han var kun interesseret i at designe eksperimenter for at lokke naturen til at afsløre dens mysterier for ham. Når han havde opnået dette, ville han gå videre og efterlade praktiske anvendelser, som andre kunne udnytte.
bølgerne, der først blev genereret i November 1886, ændrede hurtigt verden.
i 1896 havde Guglielmo Marconi ansøgt om patent på trådløs kommunikation. I 1901 havde han sendt et trådløst signal over Atlanterhavet fra Storbritannien til Canada.
Herts opdagelse var grundstenen for meget af vores moderne kommunikationsteknologi. Radio, tv, satellitkommunikation og mobiltelefoner er alle afhængige af det. Selv Mikrobølgeovne bruger elektromagnetiske bølger: bølgerne trænger ind i maden og opvarmer den hurtigt indefra.
vores evne til at opdage radiobølger har også forvandlet videnskaben om astronomi. Radioastronomi har gjort det muligt for os at’ se ‘ funktioner, vi ikke kan se i den synlige del af spektret. Og fordi lynet udsender radiobølger, kan vi endda lytte til lynstorme på Jupiter og Saturn.
forskere og ikke-forskere skylder Heinrich Herts meget.
den fotoelektriske effekt
i 1887, som en del af hans arbejde med elektromagnetisme, rapporterede Herts et fænomen, der havde enorme konsekvenser for fysikens fremtid og vores grundlæggende forståelse af universet. Det blev kendt som den fotoelektriske effekt.
han skinnede ultraviolet lys på elektrisk ladet metal og observerede, at UV-lyset syntes at få metallet til at miste sin ladning hurtigere end ellers.
han skrev værket op, udgav det i Annalen der Physik og overlod det til andre at forfølge. Det ville have været et fascinerende fænomen for ham selv at undersøge, men han var for afviklet i sit projekt på det tidspunkt.
eksperimenter skyndte sig at undersøge det nye fænomen, som Herts havde annonceret.
I 1899 J. J. Thomson, elektronens opdager, fastslog, at ultraviolet lys faktisk udstødte elektroner fra metal.
dette førte Albert Einstein til at genoverveje teorien om lys. I 1905 foreslog han korrekt, at lys kom i forskellige pakker af energi kaldet fotoner. Fotoner af ultraviolet lys har den rigtige mængde energi til at interagere med elektroner i metaller, hvilket giver elektronerne nok energi til at flygte fra metallet.
Einsteins forklaring af den fotoelektriske effekt var en af de vigtigste drivkræfter i konstruktionen af en helt ny måde at beskrive atomskalahændelser på-kvantefysik. Einstein blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1921 for at forklare den effekt, som han havde opdaget 34 år tidligere.
den fotoelektriske effekt. Fotoner af UV-lys bærer den korrekte mængde energi til at skubbe elektroner ud af et metal.
nogle personlige oplysninger og slutningen
i 1886, 29 år gammel, giftede Herts sig med Elisabeth dukke i Karlsruhe. Hun var datter af en matematiker. De havde to døtre, Johanna og Mathilde. Mathilde blev en indflydelsesrig biolog og gjorde tankevækkende opdagelser inden for, hvordan dyr løser problemer.
i en alder af 35 år blev Herts meget syg og led alvorlig migræne. Lægerne troede, han havde en infektion. De udførte en række operationer, men Herts fortsatte med at forværres.
Heinrich Rudolf Herts døde 36 år gammel i Bonn den 1.januar 1894 af blodkarbetændelse som følge af immunsystemproblemer-specifikt granulomatose med polyangiitis. Han blev begravet i sin hjemby Hamburg på Ohlsdorf Kirkegård.
i 1930 blev frekvensenheden navngivet af den internationale elektrotekniske kommission. I 1960 blev enheden Officiel af generalkonferencen om vægte og mål.
forfatter af denne side: Doc
billeder digitalt forbedret og farvelagt af denne hjemmeside. Alle rettigheder forbeholdes.
Citer denne side
brug venligst følgende MLA-kompatible citat:
"Heinrich Hertz." Famous Scientists. famousscientists.org. 23 Nov. 2015. Web. <www.famousscientists.org/heinrich-hertz/>.
udgivet af FamousScientists.org
yderligere læsning
Heinrich Herts
elektriske bølger
Macmillan og Co., 1893
Sir Oliver Lodge
værket af Herts og nogle af hans efterfølgere
D. van Nostrand Company, 1894
Rollo Appleyard
pionerer inden for elektrisk kommunikation: Heinrich Rudolf Herts
elektrisk kommunikation, nr. 2, 2, p63-77, oktober 1927
G. R. M. Garratt
radioens tidlige historie: fra Faraday til Marconi
iet, 1994
Jed fra Buchvald
skabelsen af videnskabelige effekter: Heinrich Herts og elektriske bølger
University of Chicago Press, 1994
Michael Heidelberger, Gregor Schiemann
betydningen af det hypotetiske i naturvidenskab
Gruyter, 2009
D. Baird, R. I. Hughes, Alfred Nordmann (redaktører)
Heinrich Herts: klassisk fysiker, moderne filosof
springer videnskab & Erhvervsmedier, 2013