بيوگرافي هاينريش هرتز، فيزيك‌دان آلماني كاشف امواج الكترومغناطيسي

هاينريش هرتز (Heinrich Hertz) از دانشمندان بزرگ قرن ۱۹ در اروپا بود كه براي اولين‌بار وجود امواج الكترومغناطيس را اثبات كرد. او طبق انديشه متخصصينيه‌ي الكترومغناطيسي نور جيمز كلارك مكسول آزمايش‌ها و تحقيقات خود را پيش برده بود و با اثبات آن‌ها، خود را به‌عنوان پيش‌گام عصر ارتباطات راديويي در تاريخ علم جاودان كرد.

دانشمند آلماني كاشف امواج الكترومغناطيس، در دوران فعاليت آزمايش‌ها و تحقيقات متنوعي انجام داد و انديشه متخصصينيه‌هاي متعددي را به‌صورت عملي آزمايش كرد. او علاوه‌بر امواج مذكور، پديده‌ي اثر فتوالكتريك را كشف كرد كه به‌نوعي يك شروع براي دنياي كوانتوم محسوب شد. از مهم‌ترين يادگارها و افتخاراتي كه به‌نام اين دانشمند بزرگ ثبت شد، مي‌توان به واحد فركانس در سيستم استاندارد جهاني اشاره كرد كه با عبارت Hertz - Hz شناخته مي‌شود.

تولد و تحصيل

هاينريش رودولف هرتز در ۲۲ فوريه‌ي سال ۱۸۵۷ در شهر بندري هامبورگ آلمان به‌دنيا آمد. او فرزند اول خانواد‌ه‌اي با چهار فرزند بود. مادرش آنا اليزابت فركورن دختر يك پزشك بود. پدر هاينريش، گوستاو فردينان هرتز نام داشت كه ابتدا وكيل و سپس سناتور شد. پدربزرگ پدري هاينريش يك تاجر مشهور آلماني بود و به‌نوعي زندگي آن‌ها در قرن ۱۹، ثروتمندانه محسوب مي‌شد.

مدرسه‌ي دكتر ويچارد لانژ در هامبورگ اولين مكان تحصيل هاينريش بود. او در ۶ سالگي تحصيلات ابتدايي را شروع كرد و شيوه‌ي تدريس در مدرسه، نقش مهمي در پيشرفت‌هاي آتي‌اش داشت. مدرسه‌ي آن‌ها به‌نوعي مبتني بر يادگيري متمركز بر دانش‌آموزان بود و تفاوت‌هاي شخصي آن‌ها را در شيوه‌هاي تدريس لحاظ مي‌كرد. به‌علاوه شيوه‌هاي تدريس رقابت را در بالاترين حد بين دانش‌آموزها تشويق مي‌كرد و آن‌ها براي رسيدن به نمره‌هاي برتر به سختي تلاش مي‌كردند. هاينريش عاشق روش‌هاي تدريس و ارزشيابي در مدرسه بود و در بين بالاترين دانش‌آموزان كلاس هم قرار داشت.

امضاي منتسب به هاينريش هرتز

مدرسه‌ي ابتدايي هاينريش با وجود تمامي امكانات و شيوه‌هاي عالي يادگيريي، يك ايراد غيرمعمول داشت؛ آن‌ها دروس زبان يوناني و لاتين را در برنامه‌ي يادگيريي لحاظ نكرده بودند. در آن سال‌ها زبان‌هاي يوناني و لاتين اهميت زيادي در آزمون‌ ورودي دانشگاه‌ها داشتند. هاينريش نوجوان به والدينش گفته بود كه به مهندسي علاقه‌ي زيادي دارد. به همين دليل آن‌ها با وجود ايراد تدريس زبان‌هاي خارجي در مدرسه‌ي دكتر لانژ، آنجا را به‌خاطر تمركز بالا روي موارد علمي انتخاب كرده بودند.

مادر هاينريش تمركز زيادي روي تحصيل و مطالعه‌ي پسرش داشت. او متوجه استعداد ذاتي فرزندش در طراحي و ساخت شده بود و به‌همين دليل او را كلاس‌هاي جانبي در دانشكده‌ي متخصص هامبورگ ثبت‌نام كرد. درنتيجه هاينريش در ۱۱ سالگي در كنار تحصيلات عادي به مطالعه‌ي طراحي و ساخت هم مشغول شد كه نقش مهمي در دستاوردها و موفقيت‌هاي سال‌هاي بعدي‌اش داشت.

پروفسور ردزلاب، استاد زبان عربي هاينريش هرتز بود. او هاينريش را با استعدادترين دانش‌آموز در موضوعات مرتبط با زبان مي‌دانست و به‌همين دليل پيشنهاد ادامه‌ي تحصيل در رشته‌ي زبان‌هاي شرقي را به دانش‌يادگيري داد. هاينريش در كنار يادگيري زبان‌ها به مطالعه‌ي علوم و رياضيات هم مشغول شد كه از يادگيري خصوصي براي آن‌ها بهره مي‌برد. سختكوشي و پشتكار هاينريش در مطالعه و تحصيل، مثال‌زدني بود. مادرش درباره‌ي او مي‌گفت كه هيچ چيز در زمان مطالعه و يادگيري نمي‌تواند موجب حواس‌پرتي هاينريش شود.

تمبر يادبود هاينريش هرتز

در سال‌هايي كه هاينريش در خانه به ادامه‌ي تحصيل مي‌پرداخت، كلاس‌هاي دانشكده‌ي متخصص را به‌صورت منظم پيگيري مي‌كرد. او بعدازظهرها به تمرين‌هاي متخصص و عملي مي‌پرداخت و در كنار دوستانش در نوجواني، كار كردن با ماشين‌تراش را آموخت. توانايي كار با دستگاه‌هاي ماشين‌كاري به‌مرور موجب ساخت تجهيزات و ماشين‌آلات متعدد توسط هاينريش شد. او تجهيزات پيشرفته‌تر همچون طيف‌نما را هم در همان سال‌هاي نوجواني ساخت. تجهيزاتي كه هاينريش در كارگاه كوچكش مي‌ساخت، توسط خودش براي آزمايش‌هاي فيزيك و شيمي استفاده مي‌شدند.

هاينريش در ۱۷ سالگي به مدرسه بازگشت. او در مدرسه‌ي Johanneum در هامبورگ ثبت‌نام كرد تا به‌صورت كامل براي آزمون ورودي دانشگاه آماده شود. نوجوان بااستعداد آلماني پس از قبولي در آزمون‌ها مجددا انديشه متخصصينش را تغيير داد. او تصميم گرفت تا به‌عنوان كارآموز معماري مشغول به كار شود و مهارت‌هاي متخصص و عملي خود را بهبود دهد. هاينريش در ادامه‌ي تصميم خود به فرانكفورت رفت و روزها در دفتر يك معمار مشغول به كار شد. او مطالعه‌ي فيزيك را فراموش نكرد و بعدازظهرها تمركز خود را روي آن معطوف مي‌كرد. به‌علاوه مطالعه‌ي ادبيات يونان نيز بخشي از زمان هاينريش را به خود اختصاص مي‌داد. درنهايت معماري هم پس از مدتي براي هرتز جوان خسته‌كننده شد.

سال ۱۸۷۶ زمان تغيير مسير بعدي براي هاينريش بود. او در ۱۹ سالگي بار ديگر مهاجرت و اين بار درسدن را براي ادامه‌ي تحصيل در رشته‌ي مهندسي انتخاب كرد. پس از چند ماه هرتز جوان به خدمت اجباري در ارتش آلمان فراخوانده شد. خدمت به ارتش هم پس از مدتي روحيه‌ي هاينريش را تضعيف كرد. او از نظم موجود در ساختارهاي نظامي لذت مي‌برد، اما پيشرفتي براي شخص خود در آن نمي‌ديد. هاينريش در آن زمان حتي در نامه‌اي به خانواده، زندگي خود را بسيار بي‌معني توصيف كرده بود. البته او در همان شرايط هم به تحصيل و مطالعه‌ي فيزيك و رياضي مي‌پرداخت و در آن پيشرفت مي‌كرد.

دانشمند جوان فيزيك

هاينريش هرتز پس از پايان دوران خدمت در ارتش، در ۲۰ سالگي به مونيخ رفت تا دوره‌هاي مهندسي را در اين شهر بگذارند. او پس از مدتي مجددا از تحصيل و روند يكنواخت دل‌زده شد و اين بار با تصميمي محكم، رشته‌ي فيزيك را براي تحقيق و تحصيل انتخاب كرد. درنهايت دانشگاه مونيخ ميزبان هاينريش جوان شد تا دوره‌هاي يادگيريي را در رشته‌هاي رياضي پيشرفته، مكانيك و فيزيك و شيمي متخصصدي در آنجا بگذراند. پس از يك سال تحصيل موفق در مونيخ، دانشگاه برلين براي ادامه‌ي تحصيل انتخاب شد چون آزمايشگاه فيزيك حرفه‌اي‌تري نسبت به مونيخ داشت.

طرحي از ميز آزمايش هرتز

دانشگاه برلين فرصت‌هايي عالي را براي پيشرفت هرتز در علم فيزيك فراهم كرد. او در آنجا با فيزيك‌دان بزرگ آلماني، هرمان فون هلمهولتز آشنا شد. هلمهولتز به‌سرعت استعداد هرتز را در فيزيك كشف كرد و پروژه‌هايي خاص و تحقيقاتي را بر عهده‌ي او گذاشت. پروژه‌هاي مذكور، شباهت زيادي به علايق هاينريش در علم فيزيك داشتند. مسئله‌ي اول هرتز، موضوع يكي از مهم‌ترين مناظره‌هاي علمي بين هلمهولتز و فيزيك‌دان ديگر به‌نام ويلهلم وبر بود.

دانشگاه برلين با تشويق هلمهولتز، مسئله‌ي فيزيك مهمي را به‌صورت مسابقه بين دانشجويان مطرح كرد. آن‌ها جايزه‌اي را هم براي دانشجوي پيروز در رقابت تعيين كرده بودند. مسئله‌ي مسابقه اين‌گونه مطرح مي‌شد: آيا الكتريسيته با اينرسي (لَختي) حركت مي‌كند؟ مي‌توان مسئله‌ي مذكور را به اين صورت هم مطرح كرد: آيا جريان الكتريسيته جرم دارد؟ هرتز مسئله را به‌صورت ديگري تعريف كرد: آيا جريان الكتريسيته انرژي جنبشي دارد؟

مطالعه‌ها و آزمايش‌هاي فردي هاينريش باعث شد تا او در سال ۱۸۷۹ و در ۲۲ سالگي مدال طلاي مسابقات داخل دانشگاه را دريافت كند. او در مجموعه‌اي از آزمايش‌ها به اين نتيجه رسيد كه اگر جريان الكتريكي جرمي هم داشته باشد، آن جرم بسيار كم خواهد بود. فراموش نكنيد كه در زمان انجام آزمايش‌ها توسط هرتز، هنوز الكترون به‌عنوان ذره‌ي حامل الكتريسيته كشف نشده بود. جي جي تامسون ۱۸ سال پس از تلاش‌هاي هرتز، الكترون را در سال ۱۸۹۷ كشف كرد.

دانشمندان آن سال‌هاي محافل علمي فيزيك پس از مشاهده‌ي دستاوردهاي هرتز متوجه اهميت آن شدند. هلمهولتز اين بار از دانشجوي خود دعوت كرد تا در مسابقه‌اي در آكادمي علمي برلين شركت كند. مسابقه‌ي مذكور با هدف اثبات انديشه متخصصينيه‌ي جيمز كلارك مكسول درباره‌ي ماهيت الكترومغناطيس برگزار مي‌شد. مكسول در سال ۱۸۶۴ ادعا كرده بود كه نور يك موج الكترومغناطيس است و ديگر انواع موج الكترومغناطيسي هم در جهان وجود دارند.

هرتز پس از آشنايي با انديشه متخصصينيه‌ي مكسول در كمال ناباوري استادش، آن را نپذيرفت. او اعتقاد داشت اثبات انديشه متخصصينيه‌ي مذكور به سال‌ها تحقيق و آزمايش نياز دارد كه احتمال عدم موفقيت آن نيز پايين نيست. دانشمند جوان آلماني بيشتر به‌دنبال تحقيقات سريع بود تا با انتشار نتايج آن‌ها به شهرتي در محافل علمي دست پيدا كند.

هرتز پس از رد كردن پيشنهاد شركت در مسابقه‌ي آكادمي برلين، پروژه‌اي سه‌ ماهه را براي مطالعه القاء الكترومغناطيس شروع كرد. همين موضوع براي تز دكتراي هرتز هم انتخاب شد و او در ۲۳ سالگي در سال ۱۸۸۰ مدرك دكتراي فيزيك دريافت كرد. هلمهولتز به‌سرعت او را به‌عنوان دستيار تدريس انتخاب كرد. هرتز درباره‌ي آن سال‌ها با لذت و افتخار بالايي صحبت مي‌كرد و از احساسش به‌جهت قرارگيري در مركز توجه حوزه‌ي فيزيك، خشنود بود. حضور هاينريش هرتز در آزمايشگاه هلمهولتز تا سال ۱۸۸۳ ادامه پيدا كرد و منجر به انتشار ۱۵ مقاله‌ي آكادميك شد.

سال‌هاي تدريس و يادگيري در دانشگاه برلين با رقابت شديد براي هاينريش هرتز همراه بود. او فيزيك‌داني حرفه‌اي در حوزه‌ي متخصصدي و تجربي محسوب مي‌شد، اما به‌ هر حال رقابت براي كسب كرسي تدريس فيزيك، بسيار شديد بود. درنهايت هلمهولتز بار ديگر به هرتز كمك كرد تا در جوامع علمي پيشرفت كند. او تدريس در كرسي فيزيك رياضياتي را در دانشگاه كيل براي دانشجوي بااستعدادش فراهم كرد. اين موقعيت بيش از دانش تجربي نياز به دانش انديشه متخصصيني داشت و به‌نوعي روند كاري هرتز را تغيير مي‌داد. به‌علاوه در همان دانشگاه مجددا هرتز با انديشه متخصصينيه‌هاي مكسول درگير شد.

يادبود هرتز در تالار افتخارات هامبورگ

اولين درگيري هرتز با انديشه متخصصينيه‌هاي مكسول در مقايسه‌ي آن با انديشه متخصصينيه‌هاي رقيبان علمي شروع شد. او در اولين مقاله‌ي خود نتيجه گرفت كه انديشه متخصصينيه‌ي مكسول منطقي‌تر و علمي‌تر است. به‌علاوه هرتز معادله‌هاي مكسول را به شيوه‌ي قابل فهم‌تر بهبود داد.

كشف امواج راديويي

هاينريش هرتز با وجود موفقيت‌هاي علمي در فيزيك انديشه متخصصيني، هميشه علاقه‌اي قلبي به فيزيك تجربي و متخصصدي داشت. او در سال ۱۸۸۵ به دانشگاه كارلسروهه رفت تا سبك جديدي از تدريس و تحقيق را آغاز كند. دانشمند جوان در ۲۸ سالگي به مقام استادي كامل رسيد و همچنين از دو دانشگاه ديگر هم پيشنهاد تدريس دريافت كرد. درنتيجه مي‌توان ادعا كرد كه شهرت و اعتبار علمي هرتز به درجه‌ي قابل‌توجهي رسيده بود. او كارلسروهه را به‌خاطر آزمايشگاه‌هاي پيشرفته‌تر و امكات تحقيق و آزمايش حرفه‌اي پيرامون انديشه متخصصينيه‌هاي مكسول انتخاب كرد.

پس از اولين مواجهه‌ي هرتز با جرقه‌هاي الكتريكي، آزمايش‌هاي بيشتر روي آن‌ها شروع شد. او با استفاده از سيم‌پيچ‌هاي القايي، جرقه توليد مي‌كرد. مدار توليد جرقه را در تصوير زير مشاهده مي‌كنيد. دانشمند آلماني پس از آزمايش‌هاي اوليه تصميم گرفت تا بخش دومي براي توليد جرقه به مدار اضافه كند. او از سيم‌پيچ القايي براي ايجاد جريان AC با ولتاژ بالا استفاده مي‌كرد كه منجر به ايجاد جرقه‌هاي منظم در جرقه‌ساز اصلي مدار (Main Spark Gap) مي‌شد.

اولين نتيجه‌ي آزمايش هرتز با جرقه‌هاي الكتريكي، در مشاهده‌ي جرقه‌هاي ثانويه شكل گرفت. در زماني‌كه ولتاژ بالا از مدار عبور مي‌كرد، جرقه‌ساز ثانويه (Secondary Spark Gap) جرقه‌هايي هم‌زمان با جرقه‌ساز اصلي توليد مي‌كرد. هرتز آن‌ها را جرقه‌هاي جانبي ناميد. رفتار و شيوه‌ي توليد جرقه‌هاي جانبي براي او بسيار جالب بود. هرتز در ادامه تغييراتي در مدار بالا ايجاد كرد تا فاصله‌ي CA با CB برابر شود و جرقه توليد نشود.

وقتي سيم‌هاي CA و CB در مدار بالا با هم برابر مي‌شدند، ولتاژي كه به نقطه‌ي A مي‌رسيد با ولتاژ نقطه‌ي B برابر مي‌شد. درنتيجه موج‌هاي الكتريكي CA و CB با هم برابر بودند و جرقه ايجاد نمي‌شد. درواقع جرقه تنها زماني صورت مي‌گرفت كه فاصله‌ي ولتاژي بسيار بالايي بين A و B وجود داشت.

هرتز با ادامه‌ي تحقيقات به اين نتيجه رسيد كه جرقه‌ها در جرقه‌ساز اصلي، امواج الكتريكي منظمي و زيبايي را ايجاد مي‌كنند كه عملكردي قابل پيش‌بيني دارند. او امواج ايجادشده بر اثر بار مغناطيسي را به‌صورت رفت و برگشتي تصور كرد كه موجي پايدار را در سيم ايجاد مي‌كردند. به‌ بيان ديگر هرتز اعتقاد داشت كه مدار مانند يك دياپازون در فركانس طبيعي و رزونانسي خود مي‌لرزد. او تصور مي‌كرد كه مداري در حالت رزونانس دارد. البته لرزش مدار هرتز قطعا بر اثر صوت نبود و به‌نوعي بار الكتريكي باعث چنان لرزش‌هايي مي‌شد.

نكته‌ي مهم درباره‌ي مدار هرتز و لرزش‌هاي آن در مفهوم رزونانس مشخص مي‌شود. براي توليد امواج الكترومغناطيسي لاخبار تخصصيا به رزونانس نياز نخواهد بود. درواقع آن‌ها هر زمان كه بار الكتريكي افزايش يابد، توليد مي‌شوند. اهميت رزونانس در آنجا مشخص مي‌شود كه اگر گيرنده فركانس رزونانسي برابر با فرستنده داشته باشد، امواج الكترومغناطيسي كه وارد مي‌شوند، تأثير بيشتري روي آن خواهند داشت. هرتز اطلاع داشت كه فركانس لرزش‌هاي الكتريكي و درنتيجه رزونانس، با خواص الكتريكي يعني ظرفيت القاي مغناطيسي و ظرفيت الكتريكي مشخص مي‌شوند. درنتيجه او همين دو فاكتور را در مدار خود مورد مطالعه بيشتر قرار داد.

ادامه‌ي تحقيقات هرتز موجب درك مفهومي به‌نام خودالقايي در سيم‌ها شد. در ادامه او استنباط كرد كه لرزش‌هاي الكتريكي فركانس بسيار بالايي دارند. در ادامه‌ي آزمايش‌ها، اتصال سيمي بين جرقه‌ساز اصلي و ثانويه قطع شد (تصوير زير). به‌علاوه ظرفيت القاء الكترومغناطيسي و ظرفيت الكتريكي مدار اصلي به‌گونه‌اي تغيير كرد تا با ۱۰۰ ميليون بار در ثانيه برابر شود (امروز چنين فركانسي را با عدد ۱۰۰ مگاهرتز مي‌شناسيم). انديشه متخصصينيه‌ي مكسول در چنين حالتي ادعا مي‌كرد كه مدار اصلي، امواج الكترومغناطيس با طول موجي به اندازه‌ي يك متر ايجاد مي‌كنند.

هاينريش هرتز در نوامبر ۱۸۸۶ دستگاه آزمايش اصلي خود را با اميد به توليد و مشاهده‌ي امواج الكترومغناطيسي آماده‌ي فعاليت كرد. تصوير زير، طرحي از دستگاه آزمايشي هرتز را نشان مي‌دهد. در دو طرف آن كره‌هايي خالي از جنس روي مي‌بينيم كه قطر ۳۰ سانتي‌متري دارند. آن‌ها در فاصله‌ي سه متري از هم قرار گرفته‌اند و به‌نوعي نقش خازن را ايفا مي‌كنند. سيم مسي به ضخامت دو ميلي‌متر بين آن‌ها قرار دارد و به قطعه‌ي مركزي يا همان جرقه‌ساز اصلي متصل مي‌شود. امروزه چنين دستگاهي را به‌نام آنتن دوقطبي مي‌شناسيم.

گيرنده‌ي آزمايشگاهي هرتز، سيمي مسي به شكل مستطيل و طول و عرض ۱۲۰ و ۸۰ سانتي‌متر بود. سيم مذكور هم مجهز به جرقه‌ساز (فاصله‌ي ميان سيم‌ها) بود. دانشمند آلماني جرياني با شدت بالا را از توليدكننده‌ي اصلي جرقه عبور داد و اولين جرقه‌هاي الكتريكي مشاهده شدند. جرقه‌ها پالس‌هايي شديد از جريان الكتريكي را ايجاد كردند كه به كره‌هاي از جنس روي منتقل مي‌شدند. همان‌طور كه مكسول پيش‌بيني كرده بود، بار الكتريكي نوساني، امواج الكترومغناطيس توليد مي‌كردند (كه امروز به‌نام امواج راديويي مي‌شناسيم)؛ امواجي كه با سرعت نور از طريق هواي اطراف سيم پخش مي‌شدند.

هرتز با ادامه‌ي تحقيقات با استفاده از گيرنده‌ي سيم مسي توانست امواج را شناسايي كند. درواقع جرقه‌ها با وجود فاصله‌ي ۱/۵ متري بين گيرنده و فرستنده، به‌خوبي در جرقه‌ساز مشاهده مي‌شدند. جرقه‌ها به‌خاطر دريافت امواج الكترومغناطيسي ايجاد مي‌شدند كه در ابتدا در فرستنده توليد شده بود. كشف هرتز نقطه‌ي مهم تاريخي در شناسايي امواج الكترومغناطيس بود. دانشمند جوان بالاخره امواج راديويي را در محيط آزمايشگاهي توليد و شناسايي كرد.

نكته‌ي جالب درباره‌ي كشف امواج راديويي توسط هرتز اين است كه او ابتدا ارزش زيادي براي يافته‌ي تاريخي خود قائل نمي‌شد. هرتز در جايي گفته بود كه تصور كارايي خاصي براي امواج بي‌سيم كشف‌شده ندارد. چند سال بعد ماركوني، پتنتي براي ارتباط‌هاي بي‌سيم ثبت كرد و به‌نوعي مهم‌ترين دستاورد اكتشاف هرتز متولد شد.

تأثير كشف هرتز بر تاريخ جهان

همان‌طور كه گفتيم، هرتز ارزش و كارايي چنداني براي امواج بي‌سيم قائل نبود. او در تاريخ به‌عنوان يكي از دانشمنداني شناخته مي‌شود كه علم را تنها به‌خاطر عشق به علم پيگيري مي‌كرد. علاقه‌ي اصلي هرتز، طراحي آزمايش‌هايي بود كه رازهاي هستي را برايش برملا كنند. او پس از رسيدن به اين هدف، از يافته‌ي خود عبور كرده و شناخت مسيرهاي متخصصدي براي آن را به ديگران واگذار مي‌كرد.

ماركوني در سال ۱۹۰۱ توانست اولين ارتباط راديويي را از طريق اقيانوس اطلس برقرار كند؛ ارتباطي كه بريتانيا را به كانادا متصل مي‌كرد. دستاورد هرتز را مي‌توان سنگ‌بنايي براي فناوري ارتباطات مدرن دانست. راديو، تلويزيون، ارتباطات ماهواره‌اي و موبايل‌هاي موبايل همگي به كشف او وابسته هستند. حتي اجاق‌هاي مايكروويو هم از امواج الكترومعناطيس استفاده مي‌كنند. توانايي بشر در شناسايي و درك امواج راديويي، علم نجوم را هم تحت تأثير قرار داد. فناوري راديويي و نجوم با استفاده از امواج راديويي به ما امكان داد تا بخش‌هايي از فضا را ببينيم كه در طيف مرئي وجود ندارند.

يافته‌هاي علمي ديگر

هاينريش هرتز در سال ۱۸۸۷ و در مسير تحقيقات روي الكترومغناطيس، پديده‌اي را كشف كرد كه در آينده‌ي علم فيزيك اثري بسيار مهم داشت. دستاورد او حتي درك بنيادي ما از جهان هستي را هم تغيير داد. پديده‌اي كه در كنار تحقيقات هرتز روي امواج راديويي كشف شد، به‌نام اثر فتوالكتريك شناخته مي‌شود.

در جريان يكي از تحقيقات هرتز روي فناوري انتقال امواج و اثر الكتريسيته، او نوري ماوراي بنفش را به فلزي با بار الكتريكي تاباند. درنتيجه‌ي چنين فرايندي، بار الكتريكي فلز با سرعت بيشتري نسبت به زمان عادي كاهش يافت. نتيجه‌ي اين آزمايش هم مانند ديگر دستاوردهاي هرتز تنها در ژورنال علمي چاپ شد و براي درك متخصصدها در اختيار ديگر دانشمندان قرار گرفت. مطالعه‌ي متخصصدهاي يافته‌ي جديد براي خود هرتز هم جذاب بود، اما او زمان اصلي خود را به تحقيق پيرامون انديشه متخصصينيه‌ي مكسول اختصاص مي‌داد.

يكي از تحقيقات هرتز در سال ۱۸۹۲ پديده‌ي مهم ديگري به‌نام اشعه‌هاي كاتدي را در سال ۱۸۹۲ پوشش مي‌داد. او نفوذ اشعه‌هاي مذكور را به ورقه‌هاي نازك فلزي (مانند آلومينيوم) مطالعه مي‌كرد و موفق به اثبات آن شد. فيليپ لنارد، يكي از دانشجوهاي هرتز بود كه تحقيقات گسترده‌تري را روي پديده‌ي مذكور انجام داد و با ساخت يك لامپ كاتدي، نفوذ اشعه‌هاي ايكس را به مواد گوناگون مطالعه كرد. البته او دركي از اشعه‌هاي ايكس در آن زمان نداشت و هلمهولتز به‌نوعي موفق به فرمول‌دهي اشعه‌ها شد. او درنهايت انديشه متخصصينيه‌اي را پيرامون اشعه‌ها منتشر كرد كه پس از آن، رونتگن موفق به كشف و اعلام عمومي اشعه‌هاي ايكس شد.

نموداري از آزكايش اشعه‌هاي فرابنفش هرتز

مكانيك برخورد، موضوع ديگري بود كه در سال‌هاي ۱۸۸۶ تا ۱۸۸۹ توسط هرتز مورد مطالعه قرار گرفت و بعدها به‌عنوان پايه‌هاي مهم در انديشه متخصصينيه‌هاي اين علم مطرح شد. هرتز براي توسعه‌ي انديشه متخصصينيه‌ي خود در موضوع مكانيك برخورد، آزمايشي را پيرامون حلقه‌هاي نيوتني انتخاب كرد. آزمايش‌هاي او سال‌ها بعد و در دهه‌ي ۱۹۷۰ توسط فيزيك‌دانان تكرار و بهينه‌سازي شدند و شايد بتوان تأثيرات آن را در علمي همچون نانوتكنولوژي هم متصور شد.

از دستاوردهاي مهم ديگر هرتز در دوران تحقيق و تدريس مي‌توان به مخروط هرتزي اشاره كرد. دانشمند آلماني در ادامه‌ي تحقيقات خود پيرامون اثرات مواد بر يكديگر يا همان مكانيك برخورد، چنين مفهومي را مطرح كرد. مخروط هرتزي نوعي از تغيير شكل ماده‌ي صلب است كه بر اثر ورود ماده‌ي ديگر يا انتقال امواج فشاري ايجاد مي‌شود.

هرتز مانند بسياري از دانشمندان فيزيك ديگر به هواشناسي هم علاقه‌مند بود. شايد علاقه‌ي او در زمان ارتباط با استادش در دانشگاه پلي‌تكنيك مونيخ يعني ويلهلم فون بزولد شكل گرفته باشد. هرتز پس از خروج از مونيخ و تدريس در برلين هم به مطالعه مفاهيم هواشناسي ادامه داد و در كنار ههلمهولتز مقاله‌هايي پيرامون آن منتشر كرد. از موضوعات مقاله‌ها مي‌توان به تبخير سطحي مايعات، بهينه‌سازي طراحي دستگاه نم‌سنج و روشي گرافيكي براي تشخيص ويژگي‌هاي هواي مرطوب در مواجهه با فرايند بي‌دررو اشاره كرد.

زندگي شخصي و مرگ

هاينريش هرتز در سال ۱۸۸۶ و در سن ۲۹ سالگي با اليزابت دال در كارلسروهه ازدواج كرد. آن‌ها دو دختر به نام‌هاي جوآن و ماتيلدا داشتند. ماتيلدا از زيست‌شناس‌هاي مشهور قرن بيستم بود كه انديشه متخصصينيه‌ها و دستاوردهاي قابل توجهي در ارتباط با شيوه‌ي حل مسئله توسط حيوان‌ها مطرح مي‌كرد.

يادبود هرتز در دانشگاه كارلسروهه

هرتز در ۳۵ سالگي دچار بيماري شديدي شد و از ميگرن رنج مي‌برد. پزشك‌ها ابتدا براي او عفونت تشخيص دادند و به‌همين دليل عمل‌هاي جراحي متعددي انجام شد. درنهايت جراحي‌ها مفيد واقع نشدند و دانشمند جوان آلماني در يكم ژانويه‌ي ۱۸۹۴ در ۳۶ سالگي از دنيا رفت. دليل مرگ او التهاب رگ‌هاي خوني بر اثر اشكالات سيستم ايمني بدن اعلام شد. جسد هرتز در گورستان اولسدورف در هامبورگ دفن شد.

از مهم‌ترين يادگارهايي كه به‌نام هرتز ثبت شدند، مي‌توان به واحد استاندارد SI براي محاسبه‌ي فركانس اشاره كرد كه Hz يا هرتز نام‌گذاري شد. انتخاب اين واحد در سال ۱۹۳۰ صورت گرفت و به‌معناي تعداد تكرارهاي يك رخداد در ثانيه است. در سال ۱۹۲۸ مركز علمي تحقيقات نوسان در برلين به‌نام هاينريش هرتز تأسيس شد. دولت آلمان شرقي در سال ۱۹۶۹ مدالي را به‌‌نام دانشمند بزرگ قرن ۱۹ ثبت كرد. در سال ۱۹۸۷، انجمن IEEE هم مدالي به‌نام هاينريش هرتز معرفي كرد كه سالانه به افرادي با دستاوردهاي علمي مرتبط با جهان طبيعت اهدا مي‌شود.

علاوه‌بر نام‌گذاري‌ها و مدال‌هاي بالا، مكان‌ها و يادگارهاي جغرافيايي ديگري هم به‌نام هاينريش هرتز ثبت شده‌اند. از ميان آن‌ها مي‌توان به دبيرستاني در ايتاليا، دهانه‌اي در سمت پشتي كره‌ي ماه، برج مخابراتي در هامبورگ و بسياري تمبرها و اسكناس‌ها در سرتاسر جهان اشاره كرد.