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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Hertz Heinrich Rudolf. Biographie des Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
In der Wissenschaftsgeschichte gibt es nicht viele Entdeckungen, mit denen man täglich in Berührung kommen muss. Aber ohne das, was Heinrich Hertz getan hat, ist das moderne Leben schon heute nicht mehr wegzudenken, da Radio und Fernsehen aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken sind und er auf diesem Gebiet eine Entdeckung gemacht hat. Heinrich Rudolf Hertz wurde am 22. Februar 1857 in der Familie eines Rechtsanwalts und späteren Senators geboren. Der Junge war schwach und kränklich, aber er überstand erfolgreich die ungewöhnlich schwierigen ersten Jahre seines Lebens und wurde zur Freude seiner Eltern ausgeglichen, gesund und fröhlich. Alle glaubten, dass er in die Fußstapfen seines Vaters treten würde. Und tatsächlich, Heinrich kam in die Hamburger Realschule und wollte Jura studieren. Nachdem sie jedoch an ihrer Schule mit dem Physikunterricht begonnen hatten, änderten sich seine Interessen dramatisch. Glücklicherweise mischten sich die Eltern nicht in die Suche des Jungen nach seiner Berufung ein und erlaubten ihm, auf das Gymnasium zu gehen, nach dem er die Berechtigung zum Eintritt in die Universität erhielt. Nach Erhalt der Immatrikulationsbescheinigung ging Hertz 1875 nach Dresden und trat in die Höhere Technische Schule ein. Zunächst gefiel es ihm dort, doch nach und nach merkte der junge Mann, dass eine Karriere als Ingenieur nichts für ihn war. Am 1. November 1877 schickte er einen Brief an seine Eltern, in dem solche Worte standen: „Ich sagte mir früher oft, dass mir ein mittelmäßiger Ingenieur lieber ist als ein mittelmäßiger Wissenschaftler.“ Jetzt finde ich, dass Schiller recht hat, wann er sagte: es wird ihm nicht gelingen.“ „Und diese übertriebene Vorsicht von mir wäre Wahnsinn meinerseits.“ Deshalb verließ er die Schule und ging nach München, wo er sofort in das zweite Studienjahr aufgenommen wurde. Die Jahre in München haben gezeigt, dass universitäres Wissen nicht ausreicht; Für unabhängige wissenschaftliche Studien war es notwendig, einen Wissenschaftler zu finden, der sich bereit erklärte, sein Betreuer zu werden. Deshalb ging Hertz nach seinem Universitätsabschluss nach Berlin, wo er eine Stelle als Assistent im Labor des größten deutschen Physikers seiner Zeit, Hermann Helmholtz, bekam. Helmholtz wurde bald auf einen talentierten jungen Mann aufmerksam, und es entstanden gute Beziehungen zwischen ihnen, die später in eine enge Freundschaft und gleichzeitig in eine wissenschaftliche Zusammenarbeit übergingen. Unter der Leitung von Helmholtz verteidigte Hertz seine Doktorarbeit und wurde zu einem anerkannten Spezialisten auf seinem Gebiet. Helmholtz erinnert sich in seinem Nachruf an den Beginn von Hertz' wissenschaftlicher Laufbahn, als er ihm ein Thema für eine studentische Arbeit auf dem Gebiet der Elektrodynamik vorschlug, „in der Gewissheit, dass Hertz sich für diese Frage interessieren und erfolgreich lösen würde“. So führte Helmholtz Hertz in das Gebiet ein, auf dem er später grundlegende Entdeckungen machen und sich verewigen musste. Den damaligen Stand der Elektrodynamik (Sommer 1879) beschreibend, schrieb Helmholtz: „... das Gebiet der Elektrodynamik verwandelte sich damals in eine straßenlose Wüste. Tatsachen, die auf Beobachtungen beruhen, und Konsequenzen aus sehr zweifelhaften Theorien – all dies war miteinander verbunden. " In diesem Jahr wurde Hertz als Wissenschaftler geboren. Vollkommen gefesselt war der angehende Wissenschaftler von der für einen Hochschulabsolventen obligatorischen Arbeit an einer Doktorarbeit, die er so schnell wie möglich abschließen wollte. Am 5. Februar 1880 wurde Heinrich Hertz mit dem in der Geschichte der Berliner Universität und selbst bei so strengen Professoren wie Kirchhoff und Helmholtz seltenen Prädikat zum Doktor der Naturwissenschaften gekrönt – mit Auszeichnung. Seine Diplomarbeit „Über Induktion in einer rotierenden Kugel“ war theoretisch, und er engagierte sich weiterhin in theoretischer Forschung am Physikalischen Institut der Universität. Aber Heinrich Hertz begann zu zweifeln, da er glaubte, dass die von ihm veröffentlichten theoretischen Arbeiten für ihn als Wissenschaftler zufällig waren. Er fühlte sich immer mehr zu Experimenten hingezogen. Auf Empfehlung seines Lehrers erhielt Hertz 1883 eine Assistenzprofessur in Kiel und wurde sechs Jahre später Professor für Physik an der Technischen Hochschule in Karlsruhe. Hier hatte Hertz sein eigenes Versuchslabor, das ihm die Freiheit der Kreativität gab, die Möglichkeit, das zu tun, was er interessiert und anerkannt fühlte. Hertz erkannte, dass ihn auf der Welt am meisten die Elektrizität interessierte, die schnellen elektrischen Schwingungen, an denen er als Student gearbeitet hatte. In Karlsruhe begann die fruchtbarste Zeit seiner wissenschaftlichen Tätigkeit, die leider nicht lange anhielt. In einer Arbeit von 1884 zeigt Hertz, dass die Maxwellsche Elektrodynamik Vorteile gegenüber der konventionellen Elektrodynamik hat, hält es jedoch für unbewiesen, dass sie die einzig mögliche ist. Anschließend entschied sich Hertz jedoch für die Kompromisstheorie von Helmholtz. Helmholtz entlehnte von Maxwell und Faraday die Erkenntnis der Rolle des Mediums bei elektromagnetischen Prozessen, aber im Gegensatz zu Maxwell glaubte er, dass die Wirkung offener Ströme sich von der Wirkung geschlossener Ströme unterscheiden sollte. Diese Frage wurde 1876 im Laboratorium von Helmholtz von N. N. Schiller untersucht. Schiller hat den Unterschied zwischen geschlossenen und offenen Strömen nicht entdeckt, wie es nach Maxwells Theorie hätte sein sollen! Aber offenbar war Helmholtz damit nicht zufrieden und schlug Hertz vor, noch einmal damit zu beginnen, Maxwells Theorie zu testen. Hertz' Berechnungen zeigten, dass der zu erwartende Effekt selbst unter den günstigsten Bedingungen zu gering sei, und er "weigerte sich, das Problem zu entwickeln". Seitdem habe er jedoch nicht aufgehört, über mögliche Lösungswege nachzudenken, und seine Aufmerksamkeit sei "in Bezug auf alles geschärft worden, was mit elektrischen Schwingungen zu tun hat". Zu Beginn der Forschung von Hertz waren elektrische Schwingungen sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht worden. Hertz, der sich intensiv mit diesem Thema befasste, fand während seiner Arbeit an der Höheren Technischen Schule Karlsruhe im Physiksaal ein Paar Induktionsspulen, die für Vorlesungsdemonstrationen bestimmt waren. „Es fiel mir auf“, schrieb er, „dass es nicht notwendig war, große Batterien durch eine andere zu entladen, um Funken in einer Wicklung zu erhalten, und dass außerdem kleine Leidener Gefäße und sogar Entladungen eines kleinen Induktionsapparates dafür ausreichten , wenn nur die Entladung die Funkenstrecke durchschlagen würde“ . Beim Experimentieren mit diesen Spulen kam Hertz auf die Idee seiner ersten Erfahrung. Hertz beschrieb den Versuchsaufbau und die Experimente selbst in einem 1887 veröffentlichten Artikel mit dem Titel „On Very Fast Electrical Oscillations“. Hertz beschreibt hier eine Methode zur Erzeugung von Schwingungen "etwa hundertmal schneller als die von Feddersen beobachteten". „Die natürlich nur theoretisch ermittelte Periodendauer dieser Schwingungen“, schreibt Hertz, „wird in Hundertmillionstelsekunden gemessen, sie nehmen also zeitlich eine Mittelstellung zwischen den Schallschwingungen ein von schweren Körpern und den leichten Schwingungen des Äthers.“ Aber Hertz spricht in dieser Arbeit nicht von irgendwelchen elektromagnetischen Wellen mit einer Länge von etwa drei Metern. Alles, was er tat, war, einen Generator und einen Empfänger elektrischer Schwingungen zu konstruieren, indem er die induktive Wirkung des Schwingkreises des Generators auf den Schwingkreis des Empfängers mit einem maximalen Abstand von drei Metern zwischen ihnen untersuchte. In On the Actions of the Current ging Hertz dazu über, Phänomene aus größerer Entfernung zu untersuchen, indem er in einem 14 Meter langen und 12 Meter breiten Auditorium arbeitete. Er fand heraus, dass, wenn der Abstand des Empfängers vom Vibrator weniger als einen Meter beträgt, die Art der Verteilung der elektrischen Kraft dem Dipolfeld ähnlich ist und umgekehrt mit der dritten Potenz des Abstands abnimmt. Bei Entfernungen von mehr als drei Metern nimmt das Feld jedoch viel langsamer ab und ist in verschiedenen Richtungen nicht gleich. In Richtung der Achse des Vibrators nimmt die Wirkung viel schneller ab als in Richtung senkrecht zur Achse und ist in einer Entfernung von vier Metern kaum wahrnehmbar, während sie in senkrechter Richtung Entfernungen von mehr als zwölf Metern erreicht. Dieses Ergebnis widerspricht allen Gesetzen der Long-Range-Theorie. Hertz forschte weiter in der Wellenzone seines Vibrators, dessen Feld er später theoretisch berechnete. In einer Reihe nachfolgender Arbeiten bewies Hertz unwiderlegbar die Existenz elektromagnetischer Wellen, die sich mit endlicher Geschwindigkeit ausbreiten. „Die Ergebnisse meiner Experimente zu schnellen elektrischen Schwingungen“, schrieb Hertz 1888 in seinem achten Artikel, „zeigten mir, dass Maxwells Theorie gegenüber allen anderen Theorien der Elektrodynamik einen Vorteil hat.“ Das Feld in dieser Wellenzone zu verschiedenen Zeitpunkten wurde von Hertz mit einem Bild von Kraftlinien dargestellt. Diese Zeichnungen von Hertz wurden in alle Elektrizitätslehrbücher aufgenommen. Die Berechnungen von Hertz bildeten die Grundlage der Theorie der Antennenstrahlung und der klassischen Theorie der Strahlung von Atomen und Molekülen. So wechselte Hertz im Laufe seiner Forschungen endgültig und bedingungslos zu Maxwells Standpunkt, gab seinen Gleichungen eine bequeme Form, ergänzte Maxwells Theorie um die Theorie der elektromagnetischen Strahlung. Hertz erhielt experimentell die von Maxwells Theorie vorhergesagten elektromagnetischen Wellen und zeigte ihre Identität mit den Lichtwellen. 1889 verlas Hertz auf dem 62. Kongress Deutscher Naturforscher und Ärzte einen Bericht „Über die Beziehung zwischen Licht und Elektrizität“. Hier fasst er seine Experimente mit folgenden Worten zusammen: „Alle diese Experimente sind im Prinzip sehr einfach, aber dennoch haben sie die wichtigsten Konsequenzen. Sie zerstören jede Theorie, die davon ausgeht, dass elektrische Kräfte den Raum sofort überspringen. Sie bedeuten einen glänzenden Sieg Maxwells Theorie ... So unwahrscheinlich ihre Ansicht über die Essenz des Lichts früher schien, so schwer ist es jetzt, diese Ansicht nicht zu teilen. 1890 veröffentlichte Hertz zwei Artikel: „Über die Grundgleichungen der Elektrodynamik in ruhenden Körpern“ und „Über die Grundgleichungen der Elektrodynamik für bewegte Körper“. Diese Artikel enthielten Forschungen zur Ausbreitung von "elektrischen Kraftstrahlen" und lieferten im Wesentlichen die kanonische Darlegung von Maxwells Theorie des elektrischen Felds, die seitdem Teil der Bildungsliteratur geworden ist. Die Experimente von Hertz verursachten eine große Resonanz. Besonderes Augenmerk wurde auf die in der Arbeit "Über die Strahlen elektrischer Kraft" beschriebenen Experimente gelenkt. „Diese Experimente mit Hohlspiegeln“, schrieb Hertz in der „Einleitung“ zu seinem Buch „Untersuchungen über die Ausbreitung elektrischer Kraft“, „erregten schnell Aufmerksamkeit, sie wurden oft wiederholt und bestätigt, sie erhielten eine positive Bewertung, die weit über meine hinausging Erwartungen.“ Unter den zahlreichen Wiederholungen von Hertz 'Experimenten nehmen die Experimente des russischen Physikers P. N. Lebedev, die 1895, dem ersten Jahr nach Hertz 'Tod, veröffentlicht wurden, einen besonderen Platz ein. In seinen letzten Lebensjahren zog Hertz nach Bonn, wo er auch den Fachbereich Physik an der dortigen Universität leitete. Dort machte er eine weitere wichtige Entdeckung. In seiner Arbeit „Über den Einfluss von ultraviolettem Licht auf eine elektrische Entladung“, die am 9. Juni 1887 bei den „Protokollen der Berliner Akademie der Wissenschaften“ eingegangen ist, beschreibt Hertz ein wichtiges Phänomen, das von ihm entdeckt und später als photoelektrischer Effekt bezeichnet wurde. Diese bemerkenswerte Entdeckung wurde aufgrund der Unvollkommenheit der Hertzschen Methode zur Erkennung von Schwingungen gemacht: Die im Empfänger angeregten Funken waren so schwach, dass Hertz beschloss, den Empfänger in ein dunkles Gehäuse zu stellen, um die Beobachtung zu erleichtern. Es stellte sich jedoch heraus, dass die maximale Funkenlänge in diesem Fall viel geringer ist als bei einem offenen Stromkreis. Beim sukzessiven Entfernen der Gehäusewände stellte Hertz fest, dass die dem Generatorfunken zugewandte Wand störend wirkte. Hertz untersuchte dieses Phänomen sorgfältig und stellte die Ursache fest, die die Funkenentladung des Empfängers erleichtert - das ultraviolette Leuchten des Generatorfunkens. So wurde rein zufällig, wie Hertz selbst schreibt, eine wichtige Tatsache entdeckt, die in keinem direkten Zusammenhang mit dem Zweck der Studie stand. Diese Tatsache zog sofort die Aufmerksamkeit einer Reihe von Forschern auf sich, darunter A. G. Stoletov, Professor an der Moskauer Universität, der den neuen Effekt, den er aktinoelektrisch nannte, mit besonderer Sorgfalt untersuchte. Hertz hatte keine Zeit, dieses Phänomen im Detail zu untersuchen, da er am 1. Januar 1894 plötzlich an einem bösartigen Tumor starb. Bis zu seinen letzten Lebenstagen arbeitete der Wissenschaftler an dem Buch „Grundlagen der Mechanik, in neuem Zusammenhang dargestellt“. Darin versuchte er, seine eigenen Entdeckungen zu verstehen und weitere Wege zur Untersuchung elektrischer Phänomene aufzuzeigen. Nach dem frühen Tod des Wissenschaftlers wurde diese Arbeit von Hermann Helmholtz fertiggestellt und zur Veröffentlichung vorbereitet. Im Vorwort des Buches nannte er Hertz den talentiertesten seiner Schüler und sagte voraus, dass seine Entdeckungen die Entwicklung der Wissenschaft für viele Jahrzehnte bestimmen würden. Helmholtz' Worte erwiesen sich als prophetisch und begannen sich nur wenige Jahre nach dem Tod des Wissenschaftlers zu bewahrheiten. Und im XNUMX. Jahrhundert sind fast alle Bereiche der modernen Physik aus der Arbeit von Hertz hervorgegangen. Autor: Samin D. K.
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