Escola
aos seis anos, Heinrich começou na Escola Dr. Wichard Lange em Hamburgo. Esta era uma escola privada para rapazes dirigida pelo famoso educador Friedrich Wichard Lange. A escola operava sem influência religiosa; usava métodos de ensino centrados na criança, levando em conta as diferenças individuais dos alunos. Era também rigoroso; os alunos eram esperados para trabalhar duro e competir uns com os outros para ser o melhor da classe. Heinrich desfrutou de seu tempo na escola, e de fato foi o melhor de sua classe.
invulgarmente, a escola do Dr. Lange não ensinava grego e latim – os clássicos – necessários para a entrada na Universidade. O jovem Heinrich disse aos pais que queria ser engenheiro. Quando procuraram uma escola para ele, decidiram que o foco alternativo do Dr. Lange, que incluía as ciências, era a melhor opção.
Heinrich Hertz, com cerca de 12 anos, com seu pai, mãe e dois irmãos mais novos.A mãe de Heinrich era especialmente apaixonada por sua educação. Percebendo que ele tinha um talento natural para fazer coisas e para desenhar, ela arranjou aulas de redação para ele aos domingos em uma faculdade técnica. Ele começou estes com 11 anos.
escola em casa e construção de aparelhos científicos
aos 15 anos, Heinrich deixou a escola de Dr. Lange para ser educado em casa. Ele tinha decidido que talvez ele gostaria de ir para a Universidade afinal de contas. Agora recebeu aulas de grego e latim para prepará-lo para os exames. Destacou-se em Línguas, um dom que parece ter herdado de seu pai.
o Professor Redslob, um especialista em línguas que deu a Heinrich algumas propinas em árabe, aconselhou seu pai que Heinrich deveria se tornar um estudante de Línguas Orientais. Nunca tinha conhecido alguém com maior talento natural.Heinrich também começou a estudar ciências e matemática em casa, novamente com a ajuda de um tutor privado. Ele tinha um apetite colossal por trabalho duro. A mãe dele disse::
quando ele se sentou com seus livros nada poderia perturbá-lo ou afastá-lo deles.
apesar de ter deixado a sua escola normal, continuou a frequentar a escola técnica aos domingos de manhã. À noite trabalhou com as mãos. Ele aprendeu a operar um torno. Ele construiu modelos e começou a construir aparelhos científicos cada vez mais sofisticados, como um espectroscópio. Ele usou este aparelho para fazer suas próprias experiências de física e química.Com 17 anos, Heinrich retornou à escola, O Johanneum, por um ano, a fim de preparar-se totalmente para os exames clássicos para a Universidade. Tendo passado nos exames, ele prontamente mudou de idéia novamente, decidindo se tornar um aprendiz de arquiteto. Mudou – se para Frankfurt, onde de dia trabalhava num escritório de arquitecto e à noite lia livros de física em alemão, e literatura grega antiga no grego antigo original-naturalmente!A arquitetura rapidamente o aborreceu.
na primavera de 1876, aos 19 anos, mudou-se novamente para Dresden, para estudar engenharia. Após apenas alguns meses, ele foi recrutado para o exército por um ano de serviço obrigatório. Embora apreciasse a disciplina da vida do exército, achou o exército aborrecido. Miseravelmente, ele escreveu para casa a dada altura.:
” … dia a dia eu fico mais consciente de quão inútil eu continuo neste mundo.”
Enquanto isso, seu interesse em matemática e física continuou a crescer.
Hertz’s Lifetime in Context
Hertz’s lifetime and the lifetimes of related scientists and mathematicians.Depois de completar seu serviço militar, Hertz, de 20 anos, mudou-se para Munique para iniciar um curso de engenharia em outubro de 1877. Um mês depois, depois de muita angústia interna, ele desistiu do curso. Ele tinha decidido que, acima de tudo, ele queria se tornar um físico.
matriculou-se na Universidade de Munique, escolhendo cursos de matemática avançada e mecânica, física experimental e química experimental.Depois de um ano de sucesso em Munique, mudou-se para a Universidade de Berlim porque tinha melhores laboratórios de física do que Munique.Berlin, Helmholtz, and Recognition In Berlin, aged 21, Hertz began working in the laboratories of the great physicist Hermann von Helmholtz.Helmholtz deve ter reconhecido um talento raro em Hertz, imediatamente pedindo-lhe para trabalhar em um problema cuja solução ele estava particularmente interessado. O problema foi objeto de um debate feroz entre Helmholtz e outro físico chamado Wilhelm Weber.
o Departamento de Filosofia da Universidade de Berlim, com o incentivo de Helmholtz, tinha oferecido um prêmio a qualquer um que pudesse resolver o problema: a eletricidade se move com inércia? Alternativamente, poderíamos enquadrar a questão na forma: a corrente elétrica tem massa? Ou, como emoldurado por Hertz: a corrente elétrica tem energia cinética? Hertz começou a trabalhar no problema e rapidamente caiu em uma rotina agradável.: assistindo a uma palestra todas as manhãs em dinâmica analítica ou eletricidade & magnetismo, realizando experimentos no laboratório até as 16h, em seguida, lendo, calculando e pensando à noite. Ele projetou pessoalmente experimentos que ele pensou que iriam responder à pergunta de Helmholtz. Começou a divertir-se, a escrever para casa.:
” não posso dizer o quanto mais satisfação me dá ganhar conhecimento para mim e para os outros diretamente da natureza, em vez de estar meramente aprendendo com os outros e sozinho.”
em agosto de 1879, aos 22 anos, Hertz ganhou o prêmio – uma medalha de ouro. Em uma série de experimentos altamente sensíveis ele demonstrou que se a corrente elétrica tem alguma massa, ela deve ser incrivelmente pequena. Temos que ter em mente que quando Hertz realizou este trabalho o elétron – o portador da corrente elétrica – nem sequer tinha sido descoberto. A descoberta de J. J. Thomson foi feita em 1897, 18 anos após o trabalho de Hertz.
1.109 x 1030 elétrons têm uma massa de 1 kg.
a massa de 1.109 x 1030 humanos equivaleriam a mais de 30 sistemas solares como os nossos.
a massa do elétron é realmente pequena.
outros físicos começaram a notar o quão deslumbrante era o trabalho de Hertz – o jovem estudante juntou experimentos na vanguarda da física, modificando pessoalmente aparelhos conforme necessário. Suas habilidades práticas, desenvolvidas em casa à noite, estavam provando ser inestimáveis. Seu trabalho premiado foi publicado no prestigiado jornal Annalen der Physik.Reconhecendo o talento incrível que ele tinha em seu laboratório, Helmholtz agora pediu a Hertz para competir por um prêmio oferecido pela Academia de Berlim: verificar a teoria do eletromagnetismo de James Clerk Maxwell. Maxwell declarou em 1864 que a luz era uma onda eletromagnética e que outros tipos de onda eletromagnética também poderiam existir. Hertz recusou este projeto; ele acreditava que a tentativa, sem garantia de sucesso, levaria vários anos de trabalho. Ele era ambicioso e queria publicar novos resultados rapidamente para estabelecer sua reputação.Em vez de trabalhar para o prêmio, ele realizou um projeto de três meses magistral sobre indução eletromagnética. Ele escreveu isto como uma tese. Em fevereiro de 1880, com 23 anos de idade, sua tese lhe trouxe o prêmio de doutorado em física. Helmholtz rapidamente o nomeou como professor assistente. Mais tarde naquele ano Hertz escreveu:
” estou cada vez mais consciente, e de mais maneiras do que o esperado, de que estou no centro do meu próprio campo; e seja loucura ou sabedoria, é um sentimento muito agradável.”
Hertz permaneceu no laboratório de Helmholtz até 1883, durante o qual publicou 15 artigos em revistas acadêmicas. Hertz foi um físico experimental dotado, mas a competição para garantir um lectureship em Berlim foi alta. Em vez disso, com o apoio de Helmholtz, Hertz tornou-se professor de Física Matemática na Universidade de Kiel. Esta posição, teórica ao invés de experimental, estendeu suas habilidades. Em Kiel, ele começou a lidar com as equações de Maxwell, escrevendo em seu diário:
” Hard at Maxwellian electromagnetism in the evening. Nada além de Electromagnetismo. Diário, Maio 1884o resultado do trabalho de Hertz foi um artigo altamente considerado comparando a teoria eletromagnética de Maxwell com teorias concorrentes. Ele concluiu que a teoria de Maxwell parecia a mais promissora. Na verdade, ele reformulou as equações de Maxwell numa forma mais conveniente.Mais tarde escreveu ::”Desde o início, a teoria de Maxwell era a mais elegante de todas… a hipótese fundamental da teoria de Maxwell contradizia os pontos de vista habituais, e não era apoiada por evidências de experimentos decisivos. Diário, Maio 1884
the Discovery of Radio Waves
If you would like a somewhat more detailed technical account of Hertz’s discovery of radio waves, we have one here.Em Março de 1885, desesperado para retornar à Física experimental, Hertz mudou-se para a Universidade de Karlsruhe. Aos 28 anos, ele garantiu uma cátedra completa. Na verdade, foi-lhe oferecido duas outras professoras completas, um sinal da sua reputação florescente. Ele escolheu Karlsruhe porque tinha as melhores instalações de laboratório.Questionando-se sobre qual direção sua pesquisa deveria tomar, seus pensamentos se desviaram para o trabalho premiado que Helmholtz não conseguiu convencê-lo a fazer seis anos antes: provando a teoria de Maxwell por experiência.Hertz decidiu que este poderoso empreendimento seria o foco de sua pesquisa em Karlsruhe.
uma faísca que mudou tudo
depois de alguns meses de ensaios experimentais, as paredes aparentemente inquebráveis que tinham frustrado todas as tentativas de provar a teoria de Maxwell começaram a desmoronar-se.
começou com uma faísca.
começou com uma observação casual no início de outubro de 1886, quando Hertz estava mostrando aos alunos faíscas elétricas. Hertz começou a pensar profundamente sobre faíscas e seus efeitos em circuitos elétricos. Ele começou uma série de experiências, gerando faíscas de diferentes maneiras.Ele descobriu algo incrível. Sparks produziu uma vibração elétrica regular dentro dos fios elétricos entre os quais eles pularam. A vibração movia-se para trás e para a frente mais frequentemente a cada segundo do que qualquer coisa que Hertz já tinha encontrado antes em seu trabalho elétrico.Ele sabia que a vibração era feita de cargas elétricas acelerando e desacelerando rapidamente. Se a teoria de Maxwell estivesse certa, estas cargas irradiariam ondas electromagnéticas que passariam pelo ar tal como a luz.
produzindo e detectando ondas de rádio
em novembro de 1886 Hertz construiu o aparelho mostrado abaixo.
O Oscilador. Nas extremidades estão duas esferas ocas de zinco de 30 cm de diâmetro. As esferas são conectadas a Fios de cobre que correm para o meio, onde há uma abertura para faíscas para saltar entre.He applied high voltage a. C. electricity across the central spark-gap, creating sparks.
as faíscas causaram impulsos violentos de corrente eléctrica nos fios de cobre. Estes pulsos revertiam dentro dos fios, surgindo para trás e para a frente a uma taxa de cerca de 100 milhões por segundo. Como Maxwell havia previsto, as cargas elétricas oscilantes produziram ondas eletromagnéticas-ondas de rádio-que se espalharam pelo ar em torno dos fios. Algumas das ondas atingiram um laço de fio de cobre a 1,5 metros de distância, produzindo ondas de corrente elétrica dentro dele. Estas ondas causaram faíscas a saltar através de uma faísca no laço.Este foi um triunfo experimental. Hertz produziu e detectou ondas de rádio. Ele tinha passado energia elétrica através do ar de um dispositivo para outro localizado a mais de um metro de distância. Não eram necessários fios de ligação.Ao longo dos três anos seguintes, em uma série de experimentos brilhantes, Hertz verificou totalmente a teoria de Maxwell. Ele provou além de qualquer dúvida, que seu aparelho estava produzindo ondas eletromagnéticas, demonstrando que a energia que irradia do seu elétrica osciladores pode ser refletida, refratada, produzir padrões de interferência, e produzir ondas estacionárias apenas como a luz. O experimento de Hertz provou que ondas de rádio e ondas de luz faziam parte da mesma família, que hoje chamamos de espectro eletromagnético.
o espectro electromagnético. Hertz descobriu a parte de rádio do espectro.Estranhamente, Hertz não apreciou a importância prática monumental das ondas eletromagnéticas que ele havia produzido.
” I do not think that the wireless waves I have discovered will have any practical application.”
isto porque Hertz era um dos mais puros cientistas. Ele estava interessado apenas em projetar experimentos para atrair a natureza para revelar seus mistérios para ele. Uma vez que ele tinha alcançado isso, ele iria seguir em frente, deixando quaisquer aplicações práticas para outros para explorar.As ondas Hertz geradas pela primeira vez em novembro de 1886 rapidamente mudaram o mundo. Em 1896, Guglielmo Marconi solicitou uma patente para comunicações sem fio. Em 1901, ele havia transmitido um sinal sem fio através do Oceano Atlântico da Grã-Bretanha para o Canadá.A descoberta de Hertz foi a pedra fundamental para grande parte da nossa moderna tecnologia de comunicação. Rádio, Televisão, comunicações por satélite e telefones móveis dependem disso. Mesmo os fornos de microondas usam ondas eletromagnéticas: as ondas penetram o alimento, aquecendo-o rapidamente a partir do interior. A nossa capacidade de detectar ondas de rádio também transformou a Ciência da astronomia. A radioastronomia nos permitiu ‘ver’ recursos que não podemos ver na parte visível do espectro. E como os raios emitem ondas de rádio, podemos até ouvir tempestades de raios em Júpiter e Saturno. Cientistas e não-cientistas devem muito a Heinrich Hertz.
O Efeito Fotoelétrico
Em 1887, como parte de seu trabalho sobre eletromagnetismo, Hertz relatou um fenômeno que teve enormes implicações para o futuro da física e da nossa compreensão fundamental do universo. Passou a ser conhecido como o efeito fotoelétrico. Ele brilhou luz ultravioleta sobre metal eletricamente carregado, observando que a luz UV parecia fazer com que o metal perdesse sua carga mais rápido do que o contrário.
ele escreveu o trabalho, publicou-o em Annalen der Physik, e deixou-o para outros perseguirem. Teria sido um fenómeno fascinante para o próprio Hertz investigar, mas ele estava demasiado envolvido no seu projecto Maxwell na altura.Experimentadores apressaram-se a investigar o novo fenômeno que Hertz havia anunciado.
In 1899 J. J. Thomson, o descobridor do elétron, estabeleceu que a luz ultravioleta realmente ejetou elétrons do metal.Isto levou Albert Einstein a repensar a teoria da luz. Em 1905 ele corretamente propôs que a luz veio em pacotes distintos de energia chamados fótons. Os fótons da luz ultravioleta têm a quantidade certa de energia para interagir com elétrons nos metais, dando aos elétrons energia suficiente para escapar do metal. A explicação de Einstein sobre o efeito fotoelétrico foi um dos principais motores na construção de uma maneira inteiramente nova de descrever eventos de escala atômica-física quântica. Foi agraciado com o Nobel de Física de 1921 por explicar o efeito que Hertz havia descoberto 34 anos antes.
o efeito fotoeléctrico. Fótons de luz UV carregam a quantidade correta de energia para ejetar elétrons de um metal.Em 1886, aos 29 anos, Hertz casou-se com Elisabeth Doll em Karlsruhe. Era filha de um matemático. Tiveram duas filhas, Johanna e Mathilde. Mathilde tornou-se um biólogo influente, fazendo descobertas instigantes no campo de como os animais resolvem problemas.Com a idade de 35 Hertz ficou muito doente, sofrendo enxaquecas severas. Os médicos pensaram que ele tinha uma infecção. Eles realizaram uma série de operações, mas Hertz continuou a deteriorar-se. Heinrich Rudolf Hertz morreu aos 36 anos em Bona em 1 de janeiro de 1894 de inflamação dos vasos sanguíneos resultante de problemas do sistema imunitário – especificamente granulomatose com poliangite. Ele foi enterrado em sua cidade natal de Hamburgo, no Cemitério Ohlsdorf.Em 1930, a unidade de frequência foi nomeada hertz pela Comissão Eletrotécnica Internacional. Em 1960, a unidade foi oficializada pela Conferência Geral sobre pesos e medidas.
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Electric Waves
Macmillan and Co., 1893
Sir Oliver Lodge
O trabalho de Hertz e alguns de seus sucessores
D. van Nostrand Company, 1894
Rollo Appleyard
Pioneiros da Elétricos de Comunicação: Heinrich Rudolf Hertz
Elétricos de Comunicação, No. 2, 2, p63-77, outubro de 1927
G. R. M. Garratt
O Início da História do Rádio: a Partir de Faraday para Marconi
TRI, 1994
Jed Z. Buchwald
A Criação de Efeitos Científica: Heinrich Hertz e Elétrico Ondas
University of Chicago Press, 1994
Michael Heidelberger, Gregor Schiemann
O Significado da Hipotética em Ciências Naturais
Walter de Gruyter, 2009
D. Baird, R. I. Hughes, Alfred Nordmann (Editores)
Heinrich Hertz: Clássica, Físico, Filósofo Moderno
Springer Science & Mídia de Negócios, 2013