هاينريش هيرتز - الرجل الذي أثبت إمكانية تحويل الكهرباء إلى موجات كهرومغناطيسية وأدى إلى تطوير التلغراف والراديو

قام هيرتز بتوضيح وتوسيع النظرية الكهرومغناطيسية للضوء التي اقترحها لأول مرة الفيزيائي البريطاني جيمس كلارك ماكسويل في عام 1884. وأثبت هيرتز أن الكهرباء يمكن تحويلها إلى موجات كهرومغناطيسية تنتقل بسرعة الضوء وتظهر العديد من الخصائص المشابهة لتلك الخاصة بالضوء.

ولد عالم الفيزياء الألماني هاينريش رودولف هيرتز في 22 فبراير 1857 في هامبورج بألمانيا وتوفي في 1 يناير 1894 في بون بألمانيا ويبلغ من العمر 37 عامًا.

اسم هرتز معروف لدى كل من يستمع إلى الراديو، على سبيل المثال أعلن كول هشالوم في صافرة كل ساعة على نصف ساعة، أنك تستمع إلى كول هشالوم، موجات متوسطة 1540 كيلو هرتز (أي 1540 ألف هرتز). في FM نتحدث عن العدائين، أي الملايين من العدائين.

كان هيرتز ابنًا لأب يهودي، وهو محامٍ اعتنق المسيحية مثل العديد من اليهود في ألمانيا خلال عصر التنوير. تلقى تعليمه في جامعة برلين. بين عامي 1885 و1889 كان أستاذًا للفيزياء في مدرسة كارلسروه التقنية ثم انتقل إلى جامعة بون.

أوضح هيرتز ووسع النظرية الكهرومغناطيسية للضوء التي اقترحها لأول مرة الفيزيائي البريطاني جيمس كلارك ماكسويل في عام 1884. وأثبت هيرتز أن الكهرباء يمكن أن تتحول إلى موجات كهرومغناطيسية تتحرك بسرعة الضوء وتظهر العديد من الخصائص المشابهة لخصائص الضوء. أدت التجارب التي أجراها مع الموجات الكهرومغناطيسية إلى تطوير التلغراف اللاسلكي وأخيراً الراديو.

وأصبح اسمه أيضًا مصطلحًا معروفًا في مجال الترددات الراديوية والكهربائية. هيرتز (كيلوهيرتز، ميغاهيرتز). لقد كان هذا المصطلح جزءًا من النظام المتري الدولي منذ عام 1933.

قبل أن يعمل هيرتز أستاذًا في كارلسروه وبون، أجرى أبحاثًا تحت إشراف عالم آخر مشهور - هيرمان فون هيلمهولتز في بون. لقد كان هلمهولتز هو الذي شجع هيرتز على محاولة الفوز بجائزة علمية أدت إلى بعض أهم اكتشافات هيرتز.
وفي الفترة من 1885 إلى 1889، أصبح هيرتز أول شخص يرسل ويستقبل موجات الراديو، مما أثبت حقيقة أن الضوء هو شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. لم يبدأ المخترع الإيطالي جولييلو ماركوني تجاربه اللاسلكية إلا في عام 1894، واستندت إلى أعمال مبكرة لهيرتز أثبتت فرضيات عالم النفس البريطاني روبرت ماكسويل.

كان الاتصال مباشرًا تمامًا. وفي عام 1879، وهو عام وفاة ماكسويل، أعلنت أكاديمية العلوم في برلين جائزة لمن يكتشف الموجات الكهرومغناطيسية ويقيس سرعة انتشارها، وذلك بهدف إثبات أنه لا يوجد مجال مستقل تنتشر فيه الموجات بسرعة محدودة. .
دخلت شركة Hertz المنافسة وقامت ببناء نظام يشتمل على جهاز إرسال وجهاز استقبال. يتكون جهاز الإرسال من مصدر جهد وملف وكرتين معدنيتين قريبتين من بعضهما البعض. كان جهاز الاستقبال مشابهًا لجهاز الإرسال، ولكن بدون مصدر للطاقة.

اكتشف هيرتز أنه في كل مرة يزداد فيها الجهد الكهربائي في جهاز الإرسال وتتشكل شرارة بين الكرتين، تظهر شرارة متوازية أضعف بين الكرتين في جهاز الاستقبال. وكان الاستنتاج هو أن تقلبات الشحنات الكهربائية بين الكرات في الدائرة الأولى خلقت موجات كهرومغناطيسية انتشرت في الفضاء ووصلت إلى الدائرة الثانية. وفي وقت لاحق، أجرى هيرتز سلسلة من التجارب أثبت فيها أن هذه الموجات تتمتع بجميع خصائص الموجات. حتى أنه قام بقياس سرعتها وأظهر أنها تساوي سرعة الضوء.

أدت تجارب هاينريش هيرتز في 1886-88 إلى ميلاد عصر الاتصالات اللاسلكية. في وقت مبكر من عام 1896، قام الإيطالي جوليلو ماركوني والروسي ألكسندر بوبوف ببناء أجهزة راديو يمكنها نقل الرسائل عبر مسافات قصيرة. وفي عام 1901، قام ماركوني بأول بث إذاعي عبر المحيط الأطلسي.

ومن نتائج اكتشاف هيرتز أن الضوء ظاهرة كهرومغناطيسية. في عام 1905، نشر أينشتاين أربعة أعمال، كان كل منها استثنائيًا في مجاله. ومن الأعمال التي حصل أينشتاين بسببها على جائزة نوبل، وليس النظرية النسبية، هي ظاهرة التأثير الكهروضوئي. اكتشف هيرتز هذا التأثير لأول مرة في عام 1887. اكتشف هيرتز أن الضوء الذي يسقط على جسم معدني يسبب انبعاث الإلكترونات. وتتناقض هذه الظاهرة مع النظرية الموجية للضوء، حيث كان من المستحيل التوفيق بين التفاعل الذي أدى إلى انبعاث الإلكترونات الفردية مع الطبيعة المستمرة للضوء. إن الافتراض بأن الضوء ليس مستمرًا ولكنه "مكون" من حزم منفصلة، ​​والتي ستُسمى لاحقًا بالفوتونات، قد حل المشكلة.
وعلى الرغم من أن أينشتاين لم يثبت وجود الفوتونات، إلا أنه قدم تنبؤات دقيقة للتأكيد في سياق التأثير الكهروضوئي. وفي وقت لاحق أصبح هذا الاكتشاف أساس ميكانيكا الكم.

ومن المحتمل أنه لو عاش هيرتز لفترة أطول، لكان قد ساهم بشكل أكبر في العلم وربما كان قد توصل إلى بعض هذه الاستنتاجات بنفسه.

المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم

• تأثير البرق على استقبال الراديو وسلامته – مقال من عام 1936
• القفزة الكمية الكبرى
• الرادار اختراع بدون مخترع
• جيمس كلارك ماكسويل - أبو الثورة التكنولوجية
• القفزة الكمية الكبرى