هاينريش رودولف هيرتز (مؤلم؛ بالألمانية: [hɛʁts]؛ 22 فبراير 1857 - 1 يناير 1894) كان فيزيائيًا ألمانيًا اشتهر بإثباته بشكل قاطع وجود الموجات الكهرومغناطيسية، كما نظريته معادلات جيمس كليرك ماكسويل للكهرومغناطيسية.
هاينريش رودولف هيرتز ( يؤلم; الألمانية: [hɛʁts] ; 22 فبراير 1857 - 1 يناير 1894) كان فيزيائيًا ألمانيًا أثبت بشكل قاطع وجود الموجات الكهرومغناطيسية المقترحة لأول مرة. بواسطة معادلات جيمس كليرك ماكسويل للكهرومغناطيسية.
السيرة الذاتية
ولد هاينريش رودولف هيرتز في هامبورغ في 22 فبراير 1857، وهو ابن غوستاف فرديناند هيرتز، المحامي والسياسي، وآنا إليزابيث فيفيركورن.
أثناء دراسته في Gelehrtenschule des Johanneums في هامبورغ، أظهر هيرتز كفاءة في كل من التخصصات العلمية واللغات، بما في ذلك اللغة العربية. حصل على تعليمه العالي في العلوم والهندسة في دريسدن وميونيخ وبرلين، حيث تم إرشاده من قبل شخصيات بارزة مثل غوستاف كيرشوف وهيرمان فون هيلمهولتز. حصل هيرتز على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه من جامعة برلين عام 1880، وبعد ذلك أمضى ثلاث سنوات في أبحاث ما بعد الدكتوراه كمساعد هيلمهولتز. في عام 1883، قبل محاضرة في الفيزياء النظرية في جامعة كيل، ثم تم تعيينه كأستاذ متفرغ في جامعة كارلسروه في عام 1885.
في عام 1886، تزوج هيرتز من إليزابيث دول، ابنة ماكس دول، محاضر الهندسة في كارلسروه. كان للزوجين ابنتان: جوانا، ولدت في 20 أكتوبر 1887، وماتيلد، ولدت في 14 يناير 1891، والتي ميزت نفسها فيما بعد كعالمة أحياء. خلال هذه الفترة، أجرى هيرتز أبحاثه الأساسية في الموجات الكهرومغناطيسية.
في 3 أبريل 1889، تولى هيرتز دور أستاذ الفيزياء ومدير معهد الفيزياء في جامعة بون، وهو المنصب الذي احتفظ به حتى وفاته. خلال فترة عمله، ركز على الميكانيكا النظرية، ونُشرت مساهماته بعد وفاته عام 1894 في كتاب Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (تقديم مبادئ الميكانيكا في شكل جديد).
العمل العلمي
الموجات الكهرومغناطيسية
في عام 1864، قدم جيمس كليرك ماكسويل، وهو عالم فيزياء رياضي اسكتلندي، نظرية شاملة للكهرومغناطيسية، عرفت فيما بعد باسم معادلات ماكسويل. تفترض هذه النظرية أن المجالات الكهربائية والمغناطيسية المترابطة يمكن أن تنتشر عبر الفضاء على شكل "موجات كهرومغناطيسية". وافترض ماكسويل أيضًا أن الضوء يتكون من موجات كهرومغناطيسية ذات طول موجي قصير؛ ومع ذلك، ظل التحقق التجريبي من ذلك، أو توليد وكشف الموجات الكهرومغناطيسية بأطوال موجية أخرى، بعيد المنال.
في عام 1879، خلال المساعي الأكاديمية لهيرتز، اقترح هيلمهولتز أن تركز أطروحة دكتوراه هيرتز على التحقق من صحة نظرية ماكسويل تجريبيًا. في الوقت نفسه، أنشأ هيلمهولتز "جائزة برلين" في الأكاديمية البروسية للعلوم لأي شخص يمكنه إثبات التأثير الكهرومغناطيسي تجريبيًا في استقطاب العوازل وإزالة استقطابها، وهي الظاهرة التي تنبأ بها إطار ماكسويل. اعتبر هيلمهولتز أن هيرتز هو الفائز الأكثر احتمالاً بهذه الجائزة. ومع ذلك، اعتبر هيرتز في البداية أن التحدي التجريبي هائل جدًا نظرًا للصعوبة الملحوظة في بناء الأجهزة اللازمة، واختار بدلاً من ذلك البحث في الحث الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، أثناء فترة عمله في كيل، أجرى هيرتز تحليلًا لمعادلات ماكسويل، مؤكدا على صحتها المتفوقة مقارنة بنظريات "العمل عن بعد" التي كانت سائدة آنذاك.
في خريف عام 1886، بعد تعيينه أستاذًا في كارلسروه، كان هيرتز يجري تجارب على حلزونات ريس عندما لاحظ أن تفريغ جرة ليدن في ملف واحد يؤدي إلى حدوث شرارة في الملف الآخر. زودته هذه الملاحظة بإطار مفاهيمي لبناء جهاز، مما مكنه من مواجهة تحدي "جائزة برلين" لعام 1879 فيما يتعلق بالتحقق التجريبي من نظرية ماكسويل (على الرغم من انتهاء الجائزة دون أن يطالب بها أحد في عام 1882). بالنسبة للمبرد، استخدم هوائي ثنائي القطب يتكون من سلكين على خط واحد طول كل منهما متر واحد، مفصولة بفجوة شرارة في نهايتيهما الداخليتين، مع تثبيت كرات الزنك على الأطراف الخارجية لتوفير السعة. تم تنشيط هذا الهوائي بحوالي 30 كيلو فولت من نبضات الجهد العالي الناتجة عن ملف Ruhmkorff. لقد اكتشف هذه الموجات باستخدام هوائي رنين أحادي الحلقة مزود بفجوة شرارة ميكرومترية بين أطرافه. نجحت هذه التجربة المحورية في توليد واستقبال ما يُعرف الآن بموجات الراديو ذات التردد العالي جدًا.
أجرى هيرتز سلسلة من التجارب بين عامي 1886 و1889، والتي أكدت أن الظواهر المرصودة تعزى إلى الموجات الكهرومغناطيسية النظرية لماكسويل. ابتداءً من نوفمبر 1887 بنشره "حول التأثيرات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الاضطرابات الكهربائية في العوازل"، قدم هيرتز عدة أوراق بحثية إلى هيلمهولتز في أكاديمية برلين. تضمنت هذه التقديمات 1888 ورقة بحثية توضح انتشار الموجات الكهرومغناطيسية المستعرضة عبر الفضاء الحر بسرعة محدودة على مسافة محددة. في إطار تجربة هيرتز، انبعثت المجالات الكهربائية والمغناطيسية من الأسلاك على شكل موجات عرضية. لتوليد موجات ثابتة، قامت شركة هيرتز بوضع مذبذب بشكل استراتيجي على بعد حوالي 12 مترًا من لوحة الزنك العاكسة. ويبلغ طول كل موجة حوالي 4 أمتار. وباستخدام كاشف الحلقة، قام بتوثيق الاختلافات في حجم الموجة ومكونات اتجاهها. نجح هيرتز في قياس موجات ماكسويل وأثبت أن سرعتها تتوافق مع سرعة الضوء. علاوة على ذلك، قام هيرتز بقياس شدة المجال الكهربائي، واستقطاب، وخصائص الانعكاس لهذه الموجات. أثبتت هذه الأبحاث بشكل قاطع أن الضوء وهذه الموجات يشكلان أشكالًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وفقًا لمعادلات ماكسويل.
لم يفهم هيرتز بشكل كامل الآثار العملية لتجاربه على موجات الراديو، حيث لاحظ ما يلي:
ليس لها أي فائدة على الإطلاق... وهذا مجرد تجربة تثبت صحة نظريات المايسترو ماكسويل - نحن ببساطة نمتلك هذه الموجات الكهرومغناطيسية الغامضة، غير المحسوسة بالعين المجردة، ولكنها موجودة لا يمكن إنكارها.
عندما سئل عن التطبيقات المحتملة لاكتشافاته، أجاب هيرتز:
لا شيء على ما أعتقد.
لقد أدى عرض هيرتز النهائي للموجات الكهرومغناطيسية المحمولة جوًا إلى تحفيز التوسع السريع في التجارب على هذا الشكل الجديد من الإشعاع. في البداية كانت تسمى "موجات هيرتز"، واستمرت هذه التسميات حتى عام 1910 تقريبًا، عندما أصبحت "موجات الراديو" هي المصطلح القياسي. وفي غضون ست سنوات، بدأ جولييلمو ماركوني في تطوير نظام إرسال تلغراف لاسلكي يعتمد على موجات الراديو، مما سهّل فيما بعد اعتماد الاتصالات اللاسلكية على نطاق واسع.
أشعة الكاثود
في عام 1883، حاول هيرتز إثبات الحياد الكهربائي لأشعة الكاثود، ملاحظًا ما فسره على أنه غياب قاطع للانحراف داخل المجال الكهروستاتيكي. ومع ذلك، وكما أوضح جي جي تومسون في عام 1897، فقد وضع هيرتز الأقطاب الكهربائية المنحرفة داخل منطقة عالية التوصيل من الأنبوب، مما أدى إلى توليد تأثير فحص كبير بالقرب من سطحها.
بعد تسع سنوات من عمله الأولي، بدأ هيرتز المزيد من التجارب، موضحًا أن أشعة الكاثود تمتلك القدرة على اختراق الرقائق المعدنية الرقيقة للغاية، مثل الألومنيوم. قام فيليب لينارد، أحد تلاميذ هاينريش هيرتز، بتوسيع هذا التحقيق ليشمل "تأثير الشعاع". صمم لينارد أنبوب الكاثود المعدل وفحص اختراق المواد المختلفة بواسطة الأشعة السينية. ومع ذلك، ظل لينارد غير مدرك أنه كان ينتج الأشعة السينية. طور هيرمان فون هيلمهولتز معادلات رياضية تتعلق بالأشعة السينية، وافترض نظرية التشتت قبل اكتشاف رونتجن وإعلانه العام. ارتكزت هذه النظرية على النظرية الكهرومغناطيسية للضوء (Annalen لفيدمان، المجلد الثامن والأربعون). ومع ذلك، لم يقم هيلمهولتز بإجراء تجارب على الأشعة السينية الفعلية.
التأثير الكهروضوئي
ساهم هيرتز في إنشاء التأثير الكهروضوئي، وهي الظاهرة التي أوضحها ألبرت أينشتاين لاحقًا، من خلال ملاحظة أن الأجسام المشحونة تتحرر بسرعة أكبر عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية. في عام 1887، تم توثيق ملاحظاته المتعلقة بكل من التأثير الكهروضوئي وتوليد واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية (EM) في مجلة Annalen der Physik. يتكون جهاز الاستقبال الخاص به من ملف مزود بفجوة شرارة، مصمم لإنتاج شرارة مرئية عند اكتشاف موجات كهرومغناطيسية. لتعزيز رؤية الشرارة، قامت هيرتز بتضمين الإعداد داخل صندوق مظلم. وأشار إلى أن الحد الأقصى لطول الشرارة يتضاءل عندما يكون الجهاز موجودًا داخل الصندوق. قامت لوحة زجاجية موضوعة بين مصدر موجة EM والمستقبل بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية، مما سهّل نقل الإلكترون عبر الفجوة. عند إزالة هذه اللوحة، زاد طول الشرارة. على العكس من ذلك، عندما تم استبدال الكوارتز بالزجاج، لم يلاحظ أي انخفاض في طول الشرارة، وذلك بسبب شفافية الكوارتز للأشعة فوق البنفسجية. أنهى هيرتز تحقيقه الذي دام عدة أشهر ونشر النتائج التي توصل إليها. ومع ذلك، فهو لم يقم بإجراء المزيد من الأبحاث حول هذا التأثير ولم يحاول تقديم تفسير لهذه الظاهرة المرصودة.
ميكانيكا الاتصال
في عامي 1881 و1882، نشر هيرتز مقالتين أساسيتين حول ما أصبح يعرف فيما بعد بميكانيكا الاتصال، مما وضع أساسًا حاسمًا للتطورات النظرية اللاحقة في هذا المجال. قدم جوزيف فالنتين بوسينسك ملاحظات بالغة الأهمية حول عمل هيرتز، مما عزز الأهمية الهائلة لهذا البحث في ميكانيكا الاتصال. أوضح عمل هيرتز بشكل أساسي سلوك جسمين متماثلين المحور تحت الحمل عند وضعهما على اتصال، واشتق النتائج بناءً على نظرية المرونة الكلاسيكية وميكانيكا الاستمرارية. كان أحد القيود الملحوظة في نظريته هو إغفال أي قوى لاصقة بين المادتين الصلبتين، وهو عامل يصبح ذا أهمية متزايدة حيث تظهر المواد المكونة مرونة عالية. إلا أن إهمال عملية الالتصاق كان أمراً مفهوماً في ذلك الوقت، نظراً لغياب الطرق التجريبية للكشف عنه.
لصياغة نظريته، استخدم هيرتز ملاحظات حلقات نيوتن الإهليلجية، والتي تشكلت عندما تم وضع كرة زجاجية على عدسة، كأساس لافتراض توزيع الضغط الإهليلجي الذي تمارسه الكرة. استخدم لاحقًا ظاهرة حلقات نيوتن للتحقق من صحة نظريته تجريبيًا من خلال حساب إزاحة الكرة داخل العدسة. في عام 1971، اعتمد كينيث إل. جونسون، وك. كيندال، وأ.د. روبرتس (JKR) نظرية هيرتز كعنصر أساسي لحساب الإزاحة النظرية أو عمق المسافة البادئة في وجود الالتصاق. يمكن استخلاص نظرية هيرتز الأصلية من صياغتها بافتراض عدم وجود التصاق بين المواد. وبالمثل، في عام 1975، نشر بي. في. ديجاجوين، وفي. إم. مولر، وي. بي. توبوروف نظرية بديلة، تُعرف في مجتمع البحث باسم نظرية دي إم تي، والتي استعادت أيضًا تركيبات هيرتز تحت افتراض عدم الالتصاق، وإن كان ذلك باستخدام افتراضات أساسية مختلفة. أثبتت نظرية DMT في البداية أنها سابقة لأوانها، حيث تطلبت عدة مراجعات قبل أن تحظى بالقبول كنظرية صالحة أخرى للتلامس المادي إلى جانب نظرية JKR. تشكل كل من نظريتي DMT وJKR المبادئ الأساسية لميكانيكا الاتصال، والتي تعمل كأساس لجميع نماذج الاتصال الانتقالية ويتم تطبيقها في التنبؤ بمعلمات المواد من أجل التعرية النانوية والفحص المجهري للقوة الذرية. تعتبر هذه النماذج أساسية في مجال علم الاحتكاك، مما دفع دنكان داوسون إلى تسمية هيرتز ضمن "رجال علم الاحتكاك" الثلاثة والعشرين. على الرغم من عمله الضخم السابق حول الكهرومغناطيسية، والذي اعتبره هيرتز نفسه متواضعًا، إلا أن أبحاثه حول ميكانيكا الاتصال كانت مفيدة في تقدم عصر تكنولوجيا النانو.
كما حدد هيرتز "المخروط الهيرتزي"، وهو نمط محدد من الكسر لوحظ في المواد الصلبة الهشة، والذي يحدث عن طريق انتقال موجات الإجهاد.
الأرصاد الجوية
حافظ هيرتز على اهتمام عميق بالأرصاد الجوية طوال حياته، ومن المحتمل أن يكون هذا الاهتمام نابعًا من تفاعلاته مع فيلهلم فون بيزولد، الذي عمل كأستاذ له خلال دورة معملية في كلية ميونيخ للفنون التطبيقية في صيف عام 1878. أثناء مساعدته لهلمهولتز في برلين، ساهم هيرتز بعدة مقالات صغيرة في هذا المجال، بما في ذلك الأبحاث حول تبخر السائل، وتطوير مقياس رطوبة جديد، وطريقة رسومية لتحديد خصائص الهواء الرطب تحت درجة حرارة ثابتة. التغييرات.
فلسفة العلوم
في مقدمة أطروحته عام 1894، مبادئ الميكانيكا، قام هيرتز بدراسة نقدية لمختلف "الصور" أو الأطر المفاهيمية المستخدمة لتمثيل الفيزياء خلال عصره. وشملت هذه إطار الميكانيكا النيوتونية (الذي يركز على الكتلة والقوى)، والإطار الثاني (الذي يعتمد على الحفاظ على الطاقة ومبدأ هاميلتون)، والإطار المقترح الخاص به (الذي يعتمد بشكل فريد على المكان والزمان والكتلة ومبدأ هيرتز). وقام بتقييم هذه الأطر على أساس "السماح بها" و"الصحة" و"الملاءمة". هدف هيرتز إلى القضاء على "الافتراضات الفارغة" وتحدى المفهوم النيوتوني للقوة، وخاصة فكرة العمل عن بعد. قام الفيلسوف لودفيج فيتجنشتاين، الذي تأثر بشدة بعمل هيرتز، بتوسيع نظرية الصورة هذه إلى نظرية صورة شاملة للغة في كتابه Tractatus Logico-Philosophicus عام 1921، والذي أثر لاحقًا على الوضعية المنطقية. كما أشار فيتجنشتاين إلى هيرتز أيضًا في الكتب الزرقاء والبنية.
الموت
في عام 1892، تم تشخيص إصابة هيرتز بالعدوى في أعقاب الصداع النصفي الشديد، مما استلزم التدخل الجراحي. إثر ذلك أصيب بمضاعفات ناجمة عن هذه العمليات التي هدفت إلى تخفيف حالته. تشير السيرة الذاتية التي كتبها ألبريشت فولسينج عام 1997، استنادًا إلى مذكرات هيرتز ومراسلات عائلية واسعة النطاق، إلى أن مرضه كان على الأرجح ورمًا حبيبيًا مع التهاب الأوعية، وهو مرض لم يتم التعرف عليه رسميًا إلا بعد مرور 45 عامًا. توفي هيرتز في الأول من يناير عام 1894 في بون عن عمر يناهز 36 عامًا ودُفن في مقبرة أولسدورف في هامبورغ.
ظلت إليزابيث هيرتز (née دول؛ 1864–1941)، زوجة هيرتز، غير متزوجة بعد وفاته. لقد نجا من ابنتيه جوانا (1887-1967) وماتيلد (1891-1975). نظرًا لعدم زواج أي ابنة أو إنجاب أطفال، ليس لدى هيرتز أحفاد أحياء مباشرين.
الاضطهاد في ظل الرايخ الثالث
على الرغم من تحول عائلته من اليهودية إلى اللوثرية قبل عقدين من ولادته، واجه إرث هيرتز معارضة من الحكومة النازية في ثلاثينيات القرن العشرين، وهو النظام الذي كان يصنف الأفراد على أساس "العرق" بدلاً من الالتزام الديني.
تم حذف اسم هيرتز بشكل منهجي من الأماكن العامة والمؤسسات الأكاديمية. علاوة على ذلك، بُذلت جهود لإعادة تسمية وحدة التردد هيرتز، التي أنشئت تكريمًا له، إلى هيرمان فون هيلمهولتز، مع الاحتفاظ بالرمز (هرتز).
وواجهت عائلته أيضًا الاضطهاد بسبب تصنيفهم على أنهم غير آريين. ماتيلد، الابنة الصغرى لهيرتز، تم فصلها من منصبها كمحاضرة في جامعة برلين بعد وصول النازيين إلى السلطة. وفي غضون سنوات قليلة، هاجرت هي وشقيقتها ووالدتهما من ألمانيا وأقاموا في إنجلترا.
الإرث والتكريم
كان ابن أخ هاينريش هيرتز، غوستاف لودفيغ هيرتز، حائزًا على جائزة نوبل، ويعود الفضل إلى ابن غوستاف، كارل هيلموت هيرتز، في اختراع التصوير الطبي بالموجات فوق الصوتية. حصلت ابنته ماتيلد كارمن هيرتز على الاعتراف كعالمة أحياء وعالمة نفس مقارن. علاوة على ذلك، كان حفيد هيرتز، هيرمان جيرهارد هيرتز، الأستاذ في جامعة كارلسروه، رائدًا في التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ونشر ملاحظات هيرتز المعملية في عام 1995.
أنشأت اللجنة الكهروتقنية الدولية وحدة SI hertz (هرتز) في عام 1930 لتكريم هيرتز، وعرّفتها على أنها وحدة التردد، والتي تحدد عدد تكرار حدث ما لكل حدث. ثانيا. اعتمد المؤتمر العام للأوزان والقياسات (CGPM) هذه الوحدة رسميًا في عام 1960، وبالتالي حلت محل التسمية السابقة رسميًا، "دورات في الثانية" (cps).
تم إنشاء معهد هاينريش هيرتز لأبحاث التذبذب في برلين عام 1928. وتُعرف هذه المؤسسة حاليًا باسم معهد فراونهوفر للاتصالات السلكية واللاسلكية، ومعهد هاينريش هيرتز، HHI.
في عام 1969، أصدرت ألمانيا الشرقية ميدالية تذكارية لهاينريش هيرتز.
تم إنشاء وسام IEEE Heinrich Hertz في عام 1987، ويتم منحه سنويًا "للإنجازات المتميزة في الموجات الهرتزية [...] والتي يتم تقديمها سنويًا للفرد عن الإنجازات ذات الطبيعة النظرية أو التجريبية".
راديو دون المليمتر يحمل التلسكوب، الموجود في جبل جراهام، أريزونا، والذي تم الانتهاء منه في عام 1992، اسمه.
تم تسمية فوهة هيرتز، الواقعة على الجانب البعيد من القمر خلف الطرف الشرقي مباشرةً، تكريمًا له.
في عيد ميلاده في عام 2012، احتفلت Google بذكرى هيرتز من خلال عرض رسم شعار مبتكر من Google، مستوحى من أعمال حياته، على صفحته الرئيسية.
يعمل
الكتب
- Ueber die Induction in rotirenden Kugeln (باللغة الألمانية). برلين: غوستاف شادي. 1880.Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (باللغة الألمانية). لايبزيغ: يوهان أمبروسيوس بارث. 1894.Schriften vermischten Inhalts (باللغة الألمانية). لايبزيغ: يوهان أمبروسيوس بارث. 1895.المقالات
القوائم والتواريخ
القوائم والتواريخ
الإشعاع الكهرومغناطيسي
- الميكروويف
أخرى
- قائمة المخترعين والمكتشفين الألمان
المراجع
- "Hertz, Heinrich Rudolf" . الموسوعة البريطانية. المجلد. 13 (الطبعة الحادية عشرة). 1911. ص.400–401.Çavkanî: Arşîva TORÎma Akademî
حول هذه المقالة
معلومات عن Heinrich Hertz
دليل موجز عن حياة Heinrich Hertz وأبحاثه واكتشافاته وأثره العلمي.
وسوم الموضوع
عمليات بحث شائعة حول هذا الموضوع
- من هو Heinrich Hertz؟
- ماذا اكتشف Heinrich Hertz؟
- ما إسهامات Heinrich Hertz العلمية؟
- لماذا يُعد Heinrich Hertz مهمًا؟
أرشيف التصنيف
أرشيف العلم والمعرفة
اكتشف عالم العلم والمعرفة الواسع من خلال مجموعتنا الشاملة من المقالات والشروحات. تعمق في المفاهيم الأساسية، النظريات المعقدة، والاكتشافات الرائدة في شتى المجالات العلمية. ستجد هنا محتوى غنيًا وموثوقًا يثري فهمك ويفكك
الرئيسية العودة إلى العلوم