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海因里希·赫兹

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海因里希·赫兹
Heinrich Hertz
我不认为我发现了的那些无线电磁波可以有任何实际的应用。
出生 1857年2月22日
汉堡自由市
逝世 1894年1月1日
德意志帝国 德国普鲁士莱因省波恩
居住地  德意志帝国
公民权  德意志帝国
科学生涯
研究领域 物理学

海因里希·赫兹(德语:Heinrich Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日),德国物理学家,于1887年首先用实验证实了电磁波的存在,并于1888年发表了论文。他对电磁学有很大的贡献,故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。

生平与科学贡献

早年生活

赫兹出生在德国汉堡一个改信基督教犹太家庭。父亲是一位律师和参议员,母亲是一位医生的女儿。 他有三个弟弟和一个妹妹[1]

在他去柏林洪堡大学就读之前就已经展现出良好的科学和语言天赋,喜欢学习阿拉伯语梵文。他曾经在德国德累斯顿慕尼黑柏林等地学习科学和工程学。他是柏林洪堡大学著名教授古斯塔夫·基尔霍夫赫尔曼·冯·亥姆霍兹的学生。1880年赫兹获得博士学位,但继续跟随亥姆霍兹学习,直到1883年他收到来自基尔大学出任理论物理学讲师的邀请。1885年他获得卡尔斯鲁厄大学正教授资格,并在那里发现电磁波。

赫兹签名手迹
赫兹签名手迹

随着阿尔伯特·迈克耳孙在1881年进行的实验和1887年的迈克耳孙-莫雷实验推翻了光以太的存在,赫兹改写了麦克斯韦方程组,将新的发现纳入其中。通过实验,他证明电信号如同麦克斯韦法拉第预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础。他注意到带电物体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷,发现了光电效应(后来由阿尔伯特·爱因斯坦给予解释)。

气象学

1878年夏天,由于赫兹在慕尼黑工业大学所跟随的指导教授Wilhelm von Bezold是气象学家,他开始对气象学抱持着浓厚兴趣。但是,除了在柏林当Helmholtz的助手时写的几篇论文之外,他对气象学没有什么贡献。论文题目有:对于液体蒸发的研究、新型湿度计的开发、使用图形方式判定隔热的湿润大气变化之特性等等[2]

接触力学

1887年实验理论及结果
1887年实验理论及结果

1886年至1889年间,赫兹发表了两篇往后被称作接触力学领域的论文。赫兹虽以电动力学的贡献闻名,但多数研究接触之根本性质的论文皆引用此两篇文章里的重要概念。约瑟夫·布西内斯克英语Joseph Valentin Boussinesq发表了于赫兹作品中的决定性重大发现,更确立了他的成果在接触力学屹立不摇的重要性。赫兹基本上概述了当两个线对称的物体接触并负重时会如何表现,并从经典弹性理论和连续力学得到了结论。他的理论中有个重大的疏漏便是忽略了两个固体之间的附着力,而后来的科学家证明了当固体具有高弹性时,这个因素是很重要的。不过忽视是必然的,因为当时根本没有检验附着力的技术。

为了发展他的理论,赫兹以对椭圆形牛顿环的观察为基础,进行了将玻璃球体放在镜片上面的接触实验,并假设球体的压力会是椭圆形分布。当他以计算自球体移动至镜片之压力的实验来验证理论时,再次使用了牛顿环的型态。K. L. Johnson、K. Kendall与A. D. Roberts (JKR)在他们的著名论文“表面能和弹性物体之接触”(The Proceedings of the Royal Society, 1971)使用了此理论为基础,来计算附着表面上理论上的位移压力或压痕深度(A324, 1558, 301-313)。他们的方程假设物质附着力为零,补充了赫兹的理论。尔后, B. V. Derjaguin、 V. M. Muller与Y. P. Toporov(DMT)也在1975年发表了另一个相近的理论,同样以附着力为零的假设替赫兹的方程做了补充。然而DMT的理论被认为不成熟,和JKR的理论相比,需要更多校正方能成为一个物质接触理论。前述两者构筑了接触力学的基础,成为所有过渡期接触模型的基石,并且被运用在奈米压痕和原子力显微镜的物质参数预测上。在当年,赫兹的研究作为讲师的意义,远大于他在电磁学的成就。但他以自身独有的清醒认为微不足道的这一章,却流传下来并深刻地影响着奈米科技世代。

逝世

1892年,赫兹被诊断出感染韦格纳肉芽肿,发病时会有剧烈头痛,他曾尝试去治疗这种疾病。1894年,赫兹因为败血症在德国波恩离世,享年36岁,他死后被安葬在Ohlsdorf汉堡的犹太墓地。

赫兹死后留下了妻子伊丽莎白·赫兹(原名:伊丽莎白·道欧)和两名女儿乔安娜和玛蒂尔德。妻子在他死后并没有改嫁。1930年代,希特勒崛起,他的妻子和两名女儿也从德国搬到英国。1960年,查尔斯萨·斯坎德拜访了玛蒂尔德·赫兹,询问有关她父亲的事,并在不久之后出版了一本有关海因里希·赫兹的书[3]。根据查尔斯萨的书指出,赫兹的两名女儿都没有结婚,因此他没有任何后裔。

遗产和荣誉

以赫兹肖像印制的德国邮票
以赫兹肖像印制的德国邮票

他的侄子古斯塔夫·路德维希·赫兹曾获得诺贝尔物理学奖,而古斯塔夫的儿子卡尔·赫兹英语Carl Hellmuth Hertz则创立了超声影像医学(例如常见的B超)。国际单位制使用海因里希的名字制定“单位赫兹”是因为他的荣誉,这项荣誉是他于1930年在国际电工委员会做的测量“频率”,某活动每秒发生的次数。这项荣誉于1964年通过CGPM(国际度量衡)的认定。

月球东边的坑洞,用赫兹的名字来命名。俄罗斯的诺夫哥罗德的无线电产品,也用他的名字命名。在德国汉堡的无线电发射塔被命名为海因里希赫兹塔英语Heinrich-Hertz-Turm。“海因里希–赫兹”无线电电信通讯,也是以这城市最著名的人物来命名。

除了这些荣誉之外,赫兹还得到了一项殊荣,他曾得到日本授与的“瑞宝章”(日本于1888年开始制定的勋章,在公共事务有功劳者,长年从事公务者,功绩受到推举者为授与对象),瑞宝章也有分很多的赠与项目,其中一项就是科学家。

另外世界不少国家都曾以他的肖像制作邮票。第二次世界大战后,他的祖国——德国,也推出了他的肖像邮票。

2012年2月22日,Google推出动态Doodle纪念赫兹155周年诞辰。

参考资料及来源

  1. ^ Koertge, Noretta. (2007). Dictionary of Scientific Biography, Vol. 6, p. 340.
  2. ^ Mulligan, J. F., and H. G. Hertz, "On the energy balance of the Earth," American Journal of Physics, Vol. 65, pp. 36-45.
  3. ^ Susskind, Charles. (1995).Heinrich Hertz :a Short Life. San Francisco: San Francisco Press. ISBN 0-911-30274-3; ISBN 978-0-911-30274-5

参考文献

相关文献

参见

外部链接

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