氢原子百科 
海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857年2月22日~1894年1月1日），出生于德国汉堡，德国物理学家。[2]
赫兹从小表现出较强的动手能力和特殊的语言天赋，在中学时已经学会希腊语和阿拉伯语。[7]1877年，赫兹转入慕尼黑大学接受高等教育，开始学习物理学科。1878年，赫兹转到柏林大学学习物理，并于两年后获得博士学位，成为赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）的助手。1885年，赫兹担任卡尔斯鲁厄大学物理学教授。1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在，并于1888年发表了论文，同时赫兹在电磁波实验过程还发现了光电效应。[8]1889年，赫兹前往波恩大学任教，在病痛折磨下，他转向力学理论研究。1893年12月，赫兹已完成绝大部分《力学原理》。[9]1894年1月1日，赫兹在波恩病逝，享年37岁。[2][10]
赫兹首次发表电磁波的发生和接收的实验论文，为无线电通信创造了条件。并从电磁波的传播规律，确定电磁波与光的同一性，验证了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）的理论。同时他还首先发现光电效应现象。1933年10月，国际电工技术委员会提出采用“赫兹”为频率单位，1960年第11届国际计量大会正式通过提案。[3]
早年经历
1857年2月22日，赫兹出生在德国汉堡一个有着犹太血统的富裕家庭。父亲古斯塔夫·费南迪德·赫兹（Gustav Ferdinand Hertz）是一位律师和市议员，母亲安娜·伊丽莎白·普费弗科恩（Anna Elisabeth Pfefferkorn）是一名医生的女儿。[11]赫兹从小便展现出动手能力的天赋，少年时代他利用空余时间学习木工手艺和车工技术。在语言方面，赫兹也有特殊的天赋，除英语、法语和意大利语外，他还学会阿拉伯语等非必修语言。[12][13]
中学毕业后，赫兹进入德累斯顿工程院学习。之后他进入军队服役一年，转入慕尼黑工学院，很快又在1877年转入慕尼黑大学开始自然科学的学习。在这期间，赫兹的兴趣由工程转向物理。[14]
为学习自己更感兴趣的物理学，赫兹在1878年来到柏林大学，在古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）和赫尔曼·冯·亥姆霍兹的指导下进行学习，开始自己的科研生活。在亥姆霍兹的支持下，赫兹开始研究论证运动电荷是否具有惯性质量，仅用3个月便成功解决问题，并在1880年发表《关于电流之动能上限的实验研究》的论文，引起轰动。同年赫兹完成自己的学位论文《旋转球体的感生效应》，取得博士学位。此后，赫兹留在亥姆霍兹身边作为助手，对电磁学、极化放电和阴极射线等前沿领域进行研究。[7][15]
工作经历
1883年，赫兹前往基尔大学担任讲师。赫兹在基尔大学的讲课很受欢迎，许多学生选择赫兹的讲课。但是基尔大学没有物理实验室，赫兹无法开展物理实验。赫兹并不愿成为一个纯理论物理学家，而当时卡尔斯鲁厄大学有一个物理实验室，并且邀请他担任物理学教授。于是在1885年，赫兹前往卡尔斯鲁厄大学教授物理学。[16]第二年，赫兹与卡尔斯鲁厄大学讲师马克斯·多尔（Max Doll）的女儿伊丽莎白·多尔（Elisabeth Doll）结婚。他们有两个女儿：1887年10月20日出生的约翰娜和1891年1月14日出生的玛蒂尔德，后者后来成为著名的生物学家。[17]
赫兹于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，同时赫兹在电磁波实验过程还发现了光电效应。[18]多家大学邀请赫兹能前往自己的学校任教。1888年，吉森大学试图从卡尔斯鲁厄大学聘用赫兹，而普鲁士文化部要求赫兹去柏林大学接替基尔霍夫的职位。但赫兹更希望从事研究工作，于是他在第二年前往波恩大学，接替德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius）的职位。在波恩大学，他得以将大部分精力投入实验当中。[19]
患病逝世
在卡尔斯鲁厄期间，赫兹就饱受牙病的折磨。1888年年初，赫兹做了牙科手术，但病情并无根本好转。1889年4月3日，赫兹在波恩担任物理学教授和物理研究所所长，直至去世。[20]1892年病情进一步恶化，他不得不因鼻子、喉咙的剧痛停止实验工作，转向力学理论研究。1893年12月，赫兹已完成绝大部分《力学原理》，并在1894年出版。1894年1月1日，年仅37岁的赫兹因为败血症在波恩去世，并被埋葬在汉堡的奥斯多夫公墓。[21]1937年，他的妻子和女儿为逃离纳粹德国，移居英国剑桥。[9]
对电磁波的研究
理论物理学家麦克斯韦在当时已经从理论预言光是一种电磁波，但一直没有实验可以证明他的说法。1887年，赫兹用他自己设计的实验装置证实电磁波的存在，并根据实验数据得出的波长以及电路的振荡频率算出电磁波的传播速度，从而揭开电磁波的真相。后来他又继续深入他的研究，用实验的方法观察到电磁波的折射、偏振、衍射等原本属于光的性质。1888年1月赫兹在他的论文《论动电效应的传播速度》中总结了他的实验发现。[18]
光电效应
1887年，赫兹在做电磁波实验时，为便于观察，有时用暗箱罩着接受回路。他注意到，接受器电极间的也有间歇的火花。于是赫兹对该现象进入深入研究。经过几个月的工作，赫兹发现该现象产生的原因不是电磁的屏蔽效果，也与可见光无关，而与紫外线有关。紫外线的照射让电极间的放电变得更容易。赫兹将自己对光电效应的研究成果写成论文《紫外线对放电的影响》发表在《物理学年鉴》上。1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯用另外的实验验证赫兹的结论，从而推广赫兹在光电效应方面的研究成果。[18]
阴极射线
赫兹还在阴极射线领域进行了大量探索。赫兹利用金箔、银箔做了大量有关阴极射线的穿透能力试验，并用磁场使阴极射线发生偏转，但用电场时却没有成功。于是赫兹在1883年有关阴极射线的两篇论文中指出阴极射线是一种波或受扰动的以太被气体吸收时的一种效应。赫兹的学生菲利普·伦纳德在赫兹的研究上进一步研究，并因此在1905年获得诺贝尔奖。[5]
推导麦克斯韦理论
1890年，赫兹着手使内容上完善的麦克斯韦理论在形式上更加完美，发表了两篇论述电磁场理论的文章，其中一篇讨论关于静止物体的电动力学。为得到近距作用理论，赫兹从基本方程中消除矢势，同时取消麦克斯韦理论中对自由以太中的极化作用和电作用所作的区分。最终赫兹得到关于电场强度E和磁场强度H间的对称方程，从而使麦克斯韦理论更加清晰和易于掌握。赫兹的成果使物理学家们逐渐接受麦克斯韦理论。[22]
接触力学
赫兹在1882年发表论文《关于弹性固体的接触》，论文中推导两任意曲面的弹性接触解析解。他提出以下假设：接触表面都是连续并且非协调，即接触面积远小于接触体的轮廓；小应变；每个物体都可以看成一个弹性半空间；表面无摩擦。符合这些假设的接触称为赫兹接触。赫兹接触理论产生后，在此基础上产生了黏着接触理论、微滑微动接触理论和滚动接触理论等。这些接触力学理论进一步帮助人们深入了解接触的力学和物理特性。[4]
赫兹振子
1887年，赫兹进行一系列实验，成功证实电磁波的存在，以及光波和电磁波的统一性。为实验顺利进行，赫兹发明出一套原始辐射系统，后被称为赫兹振子。赫兹振子主要部分是两根平行且相对放置的金属杆，用导线与感应线圈相连接以供给高压电，依靠振子自身的电感和电容产生衰减的高频振荡而发射电磁波。为探测到振荡器发射出的电磁波，赫兹采用偶极子谐振器作为接受器，每当振荡器的间隙有火花跳过，则谐振器的间隙也有火花跳过。赫兹利用这套装置多次观察到电磁波在空间的传播。之后赫兹多次进行实验，不仅证明电磁波的传播速度与光波一样，还证明电磁波与光波一样具有反射、折射、干涉和衍射等特点。赫兹的实验促使波动光学理论的建立和完善，开启无线电、电视和雷达的新时代。[23]
气象学
主要论文与著作
| 时间 | 名称 | 简介 |
|---|---|---|
| 1880年 | 《关于电流之动能上限的实验研究》（《Schriften vermischten Inhalts》） | 成功论证运动电荷是否有惯性质量[25] |
| 1880年 | 《旋转球体的感生效应》（《Schriften vermischten Inhalts》） | 赫兹的博士论文，文中逻辑推理和数学分析比较出色[25] |
| 1887年 | 《紫外线对放电的影响》（On the effect of ultraviolet light on discharge phenomena） | 首次发现描述光电效应[26] |
| 1888年 | 《论动电效应的传播速度》（《Schriften vermischten Inhalts》） | 赫兹关于电磁波研究成果的总结[26] |
| 时间 | 名称 | 简介 |
|---|---|---|
| 1894年 | 《力学原理》（《Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt》） | 赫兹在力学领域的研究结果[27] |
| 1895年 | 《综合论文集》（《Schriften vermischten Inhalts》） | 赫兹的主要论文合集[28] |
个人荣誉
人物评价
德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹为《力学原理》所作的序言中写道：“凡是认为人类的进步取决于人类智慧的最大限度的发展、取决于才智战胜情感和大自然的力量的人，一定都为失去这个才智非凡的天才而陷入极大的悲痛之中。他以自己非凡的智力和个性，在其一生中（可惜这一生是如此短暂）取得了丰硕的成果，这些成果是本世纪很多最有天赋的探索者都为之奋斗而未能取得的。”[29]
奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼在给亥姆霍兹的信中指出：“在寻找一种对自然界的整体性理解时，赫兹的发现具有十分重要的意义：毫无疑问，他已为未来的研究指明了唯一正确的方向。”[30]
诺贝尔物理学奖获得者阿尔伯特·爱因斯坦评价赫兹：“尽管麦克斯韦和赫兹都始终坚信力学是物理学的可靠基础，而我们在回顾中可以公道地把他们看成是动摇了以力学作为一切物理学思想的最终基础这一信念的人。”[30]
频率单位
为纪念赫兹在电磁学领域的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz。1933年10月，国际电工技术委员会提出采用“赫兹”为频率单位，1960年第11届国际计量大会正式通过为SI导出单位。[31]
海因里希赫兹研究所
1928 年，海因里希-赫兹振荡研究所在柏林成立。今天称为弗劳恩霍夫电信研究所、海因里希赫兹研究所（HHI）。[32]
海因里希赫兹亚毫米望远镜
1992年建造于亚利桑那州格雷厄姆山的亚毫米射电望远镜以赫兹的名字命名。[33]
赫兹环形山
谷歌涂鸦
2012年2月22日，谷歌为纪念赫兹155周年诞辰，推出动态涂鸦纪念赫兹的工作。[35]
赫兹奖章
赫兹奖章是为纪念赫兹，于1986年由电气电子工程师学会颁发给在电磁领域做出贡献的人。该奖章于1988年首次颁发，每年颁发一次，直到2001年。它于2009年11月正式停产。[36]
人物关系
| 姓名 | 关系 | 简介 |
|---|---|---|
| 古斯塔夫·费南迪德·赫兹 | 父亲 | 一位律师和市议员[11] |
| 安娜·伊丽莎白·普费弗科恩 | 母亲 | 一位医生的女儿[11] |
| 伊丽莎白·多尔 | 妻子 | 赫兹同事的女儿[17] |
| 赫尔曼·冯·亥姆霍兹 | 老师 | 德国物理学家[7] |
| 古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫 | 老师 | 德国物理学家[7] |
| 玛蒂尔德·赫兹（Mathilde Hertz） | 女儿 | 生物学家，为逃离德国纳粹迫害随母亲移居英国[17] |
| 古斯塔夫·路德维希·赫兹（Gustav Ludwig Hertz） | 侄子 | 诺贝尔物理学奖得主，[37] |
参考资料 37
- 赫兹，H.R. - 《中国大百科全书》第三版网络版 — 《中国大百科全书》第三版网络版
- 参考 2
- 参考 3
- 赫兹接触理论 - 《中国大百科全书》第三版网络版 — 《中国大百科全书》第三版网络版
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- Heinrich Hertz (1857 - 1894) - Biography - MacTutor History of Mathematics — MacTutor Index - MacTutor History of Mathematics
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- Prominente — Hamburger Friedh?fe
- 参考 22
- 赫兹振子 - 《中国大百科全书》第三版网络版 — 《中国大百科全书》第三版网络版
- 参考 24
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- Schriften vermischten Inhalts — BEIC
- 参考 29
- 参考 30
- 参考 31
- History of HHI — Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut - Fraunhofer HHI
- Home — Mount Graham International Observatory
- Planetary Names — USGS
- Heinrich Rudolf Hertz's 155th Birthday — Google Doodles
- IEEE Heinrich Hertz Medal — ETHW
- Gustav Hertz – Facts - NobelPrize.org — The official website of the Nobel Prize - NobelPrize.org