Heinrich Hertz
Obsah boxu
| Heinrich Rudolf Hertz | |
|---|---|
 | |
| Heinrich Hertz kolem roku 1890 | |
| Národnost | německá |
| Manželka | Elisabeth Doll (sňatek 1886) |
| Děti | Johanna Hertz, Mathilde Hertz |
Heinrich Rudolf Hertz (22. února 1857 Hamburk – 1. ledna 1894 Bonn) byl významný německý fyzik, který experimentálně potvrdil existenci elektromagnetických vln, jejichž existenci teoreticky předpověděl James Clerk Maxwell. Jeho průkopnická práce položila základy pro rozvoj bezdrátové komunikace, včetně rádia, televize a mobilních telefonů. Jednotka frekvence hertz (Hz) je pojmenována na jeho počest.
⏳ Historie a raný život
Heinrich Rudolf Hertz se narodil 22. února 1857 v Hamburku, tehdy v Německé konfederaci. Byl nejstarším z pěti dětí Gustava Ferdinanda Hertze, právníka a politika, a Anny Elisabeth Pfefferkorn. Jeho otec, původem židovského původu, konvertoval k luteránství, a Heinrich byl vychován v této víře. Již v útlém věku projevoval Heinrich mimořádné nadání pro vědy a matematiku, stejně jako pro jazyky, a naučil se například arabsky a sanskrt. V šestnácti letech začal studovat na Gelehrtenschule des Johanneums v Hamburku. Jako teenager si dokonce sestrojil vlastní spektroskop a galvanometr, které používal i během svých vysokoškolských studií.
🎓 Vzdělání a akademická dráha
Hertzova původní kariérní volba směřovala k inženýrství. Po roční praxi v úřadu veřejných prací ve Frankfurtu, letním kurzu na Polytechnice v Drážďanech a roční vojenské službě v Berlíně se však rozhodl věnovat přírodním vědám. V roce 1877 se zapsal na Univerzita v Mnichově, kde studoval fyziku a matematiku pod vedením Johanna Philippa Gustava von Jollyho. Následně přešel na Univerzitu v Berlíně, která nabízela lepší fyzikální laboratoře. Zde se stal žákem a později asistentem významného fyzika Hermanna von Helmholtze.
V roce 1879 Hertz získal cenu za práci, ve které prokázal, že elektrický proud nemá zanedbatelnou setrvačnost. V roce 1880 obhájil doktorát z filozofie s vyznamenáním na Berlínské univerzitě, přičemž jeho disertační práce se týkala elektromagnetické indukce. Po dokončení postdoktorského studia u Helmholtze přijal v roce 1883 místo docenta teoretické fyziky na Univerzita v Kielu. Od roku 1885 působil jako řádný profesor na Polytechnice v Karlsruhe, kde uskutečnil své nejdůležitější objevy. V roce 1889 byl jmenován profesorem fyziky a ředitelem Fyzikálního ústavu na Univerzita v Bonnu, kde zůstal až do své smrti.
🔬 Vědecké objevy a experimenty
Hertzovy nejvýznamnější objevy souvisí s experimentálním potvrzením elektromagnetických vln. V té době byla Maxwellova teorie elektromagnetismu, která předpovídala existenci těchto vln šířících se rychlostí světla, stále převážně teoretická. Hertz se rozhodl tuto teorii experimentálně ověřit.
V letech 1886 až 1889, během svého působení v Karlsruhe, provedl řadu průlomových experimentů. Sestavil aparaturu skládající se z jiskřiště připojeného k indukční cívce (vysílač) a samostatného rezonátoru (přijímač) – drátěné smyčky s malou mezerou. Když v jiskřišti vysílače přeskočila jiskra, Hertz pozoroval, že se objevily malé jiskry i v přijímacím rezonátoru, umístěném několik metrů daleko. Tímto způsobem poprvé úspěšně vygeneroval a detekoval rádiové vlny.
Během svých experimentů Hertz prokázal, že tyto vlny:
- se šíří vzduchem (a prostorem)
- mají stejnou rychlost jako světlo (přibližně 300 000 km/s)
- vykazují vlastnosti jako odraz, lom a polarizace, podobně jako světlo.
Tím Hertz experimentálně potvrdil, že světlo a tyto nově objevené vlny jsou formou elektromagnetického záření a řídí se Maxwellovými rovnicemi.
Kromě elektromagnetických vln Hertz významně přispěl i k objevu fotoelektrického jevu v roce 1887, kdy si všiml, že nabitý objekt ztrácí svůj náboj snadněji, když je osvětlen ultrafialovým zářením. Ačkoliv fyzikální příčinu tohoto jevu později vysvětlil Albert Einstein v roce 1905, Hertzova pozorování byla klíčová. Dále se zabýval kontaktní mechanikou, studiem toho, jak se navzájem ovlivňují pevné látky při kontaktu.
💡 Hertzovy vlny a jejich význam
Hertzovy objevy měly revoluční dopad na vědu a technologii. Položil základ pro bezdrátovou komunikaci, která se stala pilířem moderní společnosti. Bez jeho práce by nebylo možné vyvinout:
Jeho práce inspirovala další vědce a vynálezce, jako byli Guglielmo Marconi a Nikola Tesla, k prozkoumání praktických aplikací elektromagnetických vln. Marconiho první transatlantický rádiový přenos v roce 1901 by nebyl možný bez Hertzových základních objevů.
Heinrich Hertz sám sice nepředpokládal praktické využití svých objevů, soustředil se primárně na teoretické experimenty. Nicméně jeho „velmi malý jev“, jak své rádiové vlny skromně nazýval, změnil svět.
🏆 Ocenění a uznání
Hertzova práce byla uznávána již za jeho života i posmrtně. Mezi jeho významná ocenění patří:
- Matteucciho medaile (1888)
- Rumfordova medaile (1890) Královské společnosti za jeho experimenty s šířením elektrických vln.
Nejtrvalejším uznáním jeho přínosu je pojmenování mezinárodní jednotky frekvence, hertz (Hz), na jeho počest. Tato jednotka, definovaná jako počet cyklů za sekundu, je dnes všudypřítomná v technologiích, od frekvence procesorů po rádiové vlny.
Na jeho počest jsou pojmenovány také instituce a památníky, například Heinrich Hertz Tower v Hamburku nebo Heinrich Hertz Institute v Berlíně, který se specializuje na výzkum mobilních a informačních technologií.
👨👩👧👦 Osobní život a odkaz
V roce 1886 se Heinrich Hertz oženil s Elisabeth Doll, dcerou Maxe Dolla, lektora geometrie v Karlsruhe. Spolu měli dvě dcery: Johannu (narozena 20. října 1887) a Mathilde (narozena 14. ledna 1891). Mathilde Hertz se později stala významnou biologkou.
V roce 1892 byla Hertzovi diagnostikována infekce, po záchvatu silných migrén, a podstoupil několik operací. Zemřel 1. ledna 1894 v Bonnu ve věku pouhých 36 let na komplikace po operaci, která se snažila vyléčit jeho stav. Někteří se domnívají, že jeho nemoc byla způsobena zhoubným onemocněním kostí nebo vaskulitidou. Je pohřben na hřbitově Ohlsdorf Cemetery v Hamburku. Jeho manželka Elisabeth se již nikdy neprovdala a jeho dcery se nikdy nevdaly ani neměly děti, takže Hertz nemá žádné žijící potomky.
Jeho synovec Gustav Ludwig Hertz byl nositelem Nobelovy ceny za fyziku, a Gustavův syn Carl Helmut Hertz vynalezl lékařskou ultrasonografii. Hertzův prasynovec Hermann Gerhard Hertz, profesor na Univerzitě v Karlsruhe, byl průkopníkem NMR spektroskopie a v roce 1995 publikoval Hertzovy laboratorní poznámky.
🤔 Pro laiky: Co to vlastně Hertz objevil?
Představte si, že máte zvukovou vlnu – když mluvíte, zvuk se šíří vzduchem a slyšíte ho. Ale co když chcete poslat zprávu někomu, kdo je daleko a není tam žádný vzduch, který by zvuk přenesl? Před Hertzem si lidé mysleli, že elektřina a magnetismus jsou oddělené věci. Ale jeden chytrý pán, James Clerk Maxwell, spočítal, že by mohly existovat "vlny", které přenášejí energie bez drátů nebo vzduchu. Byly to takové "neviditelné vlny".
A tady přichází na scénu Heinrich Hertz! Byl to takový vědec-kutil, který si řekl: "To musím zkusit!" Sestrojil si jednoduché zařízení: měl dvě kovové kuličky s malou mezerou (tomu se říkalo jiskřiště) a k nim připojil elektřinu. Když mezi kuličkami přeskočila jiskra, Hertz si všiml něčeho úžasného. Kousek dál měl další drátěnou smyčku s malou mezerou, a i tam přeskočila maličká jiskra!
To znamenalo, že z jeho prvního zařízení se něco "šířilo" prostorem a vyvolalo jiskru v tom druhém! Byly to ty neviditelné vlny, které předpověděl Maxwell – dnes jim říkáme rádiové vlny nebo obecněji elektromagnetické vlny. Hertz dokázal, že se chovají stejně jako světlo (odrážejí se, lámou se) a cestují stejnou rychlostí.
Proč je to tak důležité? Protože to byl první krok k tomu, abychom mohli posílat zprávy a informace na dálku bez drátů! Představte si, že díky Hertzovi dnes máme rádio, televize, mobily a Wi-Fi. Když posloucháte rádio nebo voláte mobilem, ve skutečnosti používáte ty "Hertzovy vlny". Je to, jako by Hertz objevil tajnou dálnici v prostoru, po které se teď šíří všechny naše bezdrátové zprávy. Jednotka frekvence "hertz" (Hz), kterou vidíte třeba u procesorů počítačů, je pojmenována právě po něm.