海因里希·赫兹

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海因里希·赫茲
Heinrich Hertz
Heinrich Rudolf Hertz.jpg
我不認為我發現了的那些無線電磁波可以有任何實際的應用。
出生 1857年2月22日
Flag of Hamburg.svg 漢堡自由市
逝世 1894年1月1日
德意志帝国 德國普魯士萊因省波昂
居住地  德意志帝国
公民权  德意志帝国
研究領域 物理学

海因里希·赫兹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[编辑]

早年生活[编辑]

赫兹出生在德国汉堡一个改信基督教犹太家庭。父亲是一位律師和參議員,母亲是一位医生的女儿。 他有三個弟弟和一個妹妹[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。

赫兹簽名手迹

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)。

氣象學[编辑]

1878年夏天,由於赫茲在慕尼黑工業大學所跟隨的指導教授Wilhelm von Bezold是氣象學家,他開始對氣象學抱持著濃厚興趣。但是,除了在柏林當Helmholtz的助手時寫的幾篇論文之外,他對氣象學沒有什麼貢獻。論文題目有:對於液體蒸發的研究、新型溼度計的開發、使用圖形方式判定隔熱的濕潤大氣變化之特性等等[2]

接觸力學[编辑]

1887年实验理论及结果

1886年至1889年間,赫茲發表了兩篇往後被稱作接觸力學領域的論文。赫茲雖以電動力學的貢獻聞名,但多數研究接觸之根本性質的論文皆引用此兩篇文章裡的重要概念。Joseph Valentin Boussinesq發表了於赫茲作品中的決定性重大發現,更確立了他的成果在接觸力學屹立不搖的重要性。赫茲基本上概述了當兩個線對稱的物體接觸並負重時會如何表現,並從古典彈性理論和連續力學得到了結論。他的理論中有個重大的疏漏便是忽略了兩個固體之間的附著力,而後來的科學家證明了當固體具有高彈性時,這個因素是很重要的。不過忽視是必然的,因為當時根本沒有檢驗附著力的技術。

為了發展他的理論,赫茲以對橢圓形牛頓環的觀察為基礎,進行了將玻璃球體放在鏡片上面的接觸實驗,並假設球體的壓力會是橢圓形分布。當他以計算自球體移動至鏡片之壓力的實驗來驗證理論時,再次使用了牛頓環的型態。K. L. Johnson、K. Kendall與A. D. Roberts (JKR)在他們的著名論文「表面能和彈性物體之接觸」(The Proceedings of the Royal Society, 1971)使用了此理論為基礎,來計算附著表面上理論上的位移壓力或壓痕深度(A324, 1558, 301-313)。他們的方程式假設物質附著力為零,補充了赫茲的理論。爾後, B. V. Derjaguin、 V. M. Muller與Y. P. Toporov(DMT)也在1975年發表了另一個相近的理論,同樣以附著力為零的假設替赫茲的方程式做了補充。然而DMT的理論被認為不成熟,和JKR的理論相比,需要更多校正方能成為一個物質接觸理論。前述兩者構築了接觸力學的基礎,成為所有過渡期接觸模型的基石,並且被運用在奈米壓痕和原子力顯微鏡的物質參數預測上。在當年,赫茲的研究作為講師的意義,遠大於他在電磁學的成就。但他以自身獨有的清醒認為微不足道的這一章,卻流傳下來並深刻地影響著奈米科技世代。

逝世[编辑]

1892年,赫茲被診斷出感染韋格納肉芽腫,發病時會有劇烈頭痛,他曾嘗試去治療這種疾病。1894年,赫兹因为败血症在德國波恩離世,享年36歲,他死後被安葬在Ohlsdorf漢堡的猶太墓地。

赫茲死後留下了妻子伊麗莎白·赫茲(原名:伊麗莎白·道歐)和兩名女兒喬安娜和瑪蒂爾德。妻子在他死後並沒有改嫁。1930年代,希特勒崛起,他的妻子和两名女兒也從德國搬到英國。1960年,查爾斯薩·斯坎德拜訪了瑪蒂爾德·赫茲,詢問有關她父親的事,並在不久之後出版了一本有關海因里希·赫茲的書[3]。根據查爾斯薩的書指出,赫茲的兩名女兒都沒有結婚,因此他沒有任何後裔。

遺產和榮耀[编辑]

以赫兹肖像印制的德国邮票

他的侄子古斯塔夫·路德維希·赫茲曾獲得諾貝爾物理學獎,而古斯塔夫的兒子卡爾·海爾莫斯·赫茲Carl Hellmuth Hertz)則創立了超声影像医学(例如常见的B超)。國際單位制使用海因里希的名字制定「單位赫茲」是因為他的榮譽,這項榮譽是他於1930年在國際電工委員會做的測量「頻率」,某活動每秒發生的次數。這項榮譽於1964年通過CGPM(國際度量衡)的認定。

月球東邊的坑洞,用赫茲的名字來命名。俄羅斯的諾夫哥羅德的無線電產品,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茲塔Heinrich-Hertz-Turm)。「海因里希–赫茲」無線電電信通訊,也是以這城市最著名的人物來命名。

除了這些榮譽之外,赫茲還得到了一項殊榮,他曾得到日本授與的「瑞寶章」(日本於1888年開始制定的勳章,在公共事務有功勞者,長年從事公務者,功績受到推舉者為授與對象),瑞寶章也有分很多的贈與項目,其中一項就是科學家。

另外世界不少國家都曾以他的肖像製作郵票。第二次世界大戰後,他的祖國——德國,也推出了他的肖像郵票。

2012年2月22日,Google推出動態Doodle紀念赫兹155周年诞辰。

参考资料及来源[编辑]

  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. 10-ISBN 0-911-30274-3; 13-ISBN 978-0-911-30274-5

参考文献[编辑]

相关文献[编辑]

参见[编辑]

外部链接[编辑]

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