ハインリヒ・ヘルツ

ハインリヒ・ヘルツ
生まれる	( 1857-02-22 )1857年2月22日 ハンブルク自由都市
死亡	1894年1月1日(1894-01-01)（36歳） ボン、ドイツ帝国
母校	ベルリン大学(博士号)
知られている	電磁波の発見 接触メカニズム エマグラム パラボラアンテナ 光電効果 ヘルツ円錐 ヘルツダイポールアンテナ ヘルツ振動子 ヘルツベクトル ヘルツ・クヌーセン方程式 ヘルツの最小曲率原理
配偶者	エリザベスドール ​ （ 1886年生まれ）
子供たち	ヨハンナ マチルド
両親	グスタフ・フェルディナンド・ヘルツ アンナ・エリザベス・プフェッファーコーン
親族	グスタフ・ルートヴィヒ・ヘルツ（甥）
受賞歴	マテウッチ・メダル(1888) ランフォード・メダル(1890)
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	キール大学 カールスルーエ大学 ボン大学
博士課程の指導教員	ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ グスタフ・キルヒホフ
サイン

ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツ（/ h ɜːr t s / HURTS ;ドイツ語: [ˈhaɪnʁɪç ˈhɛʁts] ; ^{[1] [2]} 1857年2月22日 - 1894年1月1日）は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学の方程式によって予測された電磁波の存在を初めて決定的に証明したドイツの物理学者。周波数の単位であるサイクル/秒は、彼にちなんで「ヘルツ」と名付けられました。 ^[3]

ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツは1857年、当時ドイツ連邦の主権国家であったハンブルクの裕福で教養のあるハンザ同盟の家庭に生まれた。父親はグスタフ・フェルディナント・ヘルツ。^[4]母親はアンナ・エリザベート・プフェッファーコルン。^[5]

ハンブルクのヨハネス高等学校で学んでいたとき、ヘルツはアラビア語を学ぶなど、科学と言語の才能を示した。ドイツのドレスデン、ミュンヘン、ベルリンで科学と工学を学び、ベルリンではグスタフ・R・キルヒホフとヘルマン・フォン・ヘルムホルツに師事した。1880年、ヘルツはベルリン大学で博士号を取得し、その後3年間ヘルムホルツのもとで博士研究員として助手として働いた。1883年、ヘルツはキール大学で理論物理学の講師に就任。1885年、ヘルツはカールスルーエ大学の教授になった。^[6]

1886年、ヘルツはカールスルーエの幾何学講師マックス・ドールの娘エリザベス・ドールと結婚した。二人の間には2人の娘が生まれた。ヨハンナは1887年10月20日生まれ、マチルダは1891年1月14日生まれで、マチルダは後に著名な生物学者となった。この時期にヘルツは電磁波に関する画期的な研究を行った。^[7]

ヘルツは1889年4月3日にボンの物理学教授および物理学研究所所長に就任し、死ぬまでその職を務めた。この間、彼は理論力学の研究に取り組み、その成果は死後1894年に出版された『新しい形で提示された力学原理』にまとめられた。 ^[8]

1892年、ヘルツは感染症と診断され（重度の偏頭痛の発作の後）、病気の治療のために手術を受けた。彼は病気の治療を試みた手術後の合併症で亡くなったが、彼の病気は悪性の骨疾患が原因だったと考える者もいる。^{[9]彼は1894年にドイツの}ボンで36歳で亡くなり、ハンブルクのオールスドルフ墓地に埋葬された。 ^{[10] [11] [12]}

ヘルツの妻エリザベス・ヘルツ（旧姓ドール、1864年 - 1941年）は再婚しなかった。ヘルツの遺族には娘のヨハンナ（1887年 - 1967年）とマチルド（1891年 - 1975年）がいた。二人とも結婚もせず、子供もいなかったため、ヘルツには存命の子孫はいない。^[13]

1864年、スコットランドの数理物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、現在マクスウェル方程式と呼ばれている包括的な電磁気学の理論を提唱した。マクスウェルの理論は、結合した電場と磁場が「電磁波」として空間を伝わることを予測した。マクスウェルは、光は短波長の電磁波で構成されていると提唱したが、誰もこれを証明できず、他の波長の電磁波を生成または検出することもできなかった。^[15]

1879年、ヘルツが研究中だったとき、ヘルムホルツはヘルツの博士論文をマクスウェル理論の検証に関するものにするよう提案した。ヘルムホルツはまた、その年プロイセン科学アカデミーで、マクスウェル理論で予測されていた絶縁体の分極と脱分極における電磁効果を実験的に証明できる人に「ベルリン賞」を与えるという問題も提案していた。^{[16] [17]}ヘルムホルツは、ヘルツが最も受賞する可能性が高い候補者であると確信していた。^[17]これを実験的に検証する装置を作る方法がわからなかったヘルツは、難しすぎると考え、代わりに電磁誘導の研究に取り組んだ。ヘルツはキール在学中にマクスウェル方程式の解析を行い、当時主流だった「遠隔作用」理論よりも有効性が高いことを示した。^[18]

1886 年の秋、カールスルーエで教授職を得たヘルツは、一対のリース スパイラルの実験を行っていたとき、一方のコイルにライデン瓶の 放電をさせると、もう一方のコイルに火花が発生することに気付きました。装置の作り方を思いついたヘルツは、1879 年の「ベルリン賞」問題であるマクスウェルの理論の証明に取り組む方法を手に入れました (ただし、実際の賞は 1882 年に受け取られずに期限が切れていました)。^{[19] [20]}彼は、内側の端の間に火花ギャップがある 2 本の 1 メートルの共線状のワイヤと、容量のために外側の端に取り付けられた亜鉛球で構成されたダイポール アンテナを放射器として使用しました。アンテナは、ルームコルフ コイルから両側に印加される約 30キロボルトの高電圧パルスによって励起されました。彼は、両端の間に1 マイクロメートルの火花ギャップがある共振シングル ループアンテナで波を受信しました。この実験により、現在では超高周波範囲の電波と呼ばれているものが生成および受信されました。

1886年から1889年にかけて、ヘルツは一連の実験を行い、彼が観察していた効果がマクスウェルの予測した電磁波によるものであることを証明した。1887年11月の論文「絶縁体における電気的擾乱によって生じる電磁効果について」を皮切りに、ヘルツはベルリン科学アカデミーのヘルムホルツに一連の論文を送った。その中には、横方向の自由空間 電磁波が一定の距離を有限の速度で伝わることを示す1888年の論文も含まれていた。^{[20] [21]}ヘルツが使用した装置では、電場と磁場は横波として電線から放射された。ヘルツは定在波を発生させるために、発振器を亜鉛反射板から約12メートル離れた場所に設置した。各波の長さは約4メートルだった。^[要出典]リング検出器を使用して、彼は波の大きさと成分の方向がどのように変化するかを記録した。ヘルツはマクスウェル波を測定し、これらの波の速度が光速に等しいことを実証した。ヘルツは電場の強度、偏光、波の反射も測定した。これらの実験により、光とこれらの波はどちらもマクスウェル方程式に従う電磁放射の一種であることが証明された。 ^[22]

ヘルツは、自身の電波実験の実際的な重要性を認識していなかった。彼は次のように述べている。^{[24] [25] [26]}

まったく役に立たないのですが...これはマエストロ・マクスウェルが正しかったことを証明する単なる実験です。私たちには肉眼では見えない謎の電磁波があるだけです。しかし、電磁波はそこにあります。

ヘルツは、自身の発見の応用について尋ねられると、次のように答えた。^{[24] [27]}

何もないと思う

ヘルツが空中電磁波の存在を証明したことで、この新しい形態の電磁放射の実験が爆発的に増加し、1910年頃に「電波」という用語が使われるようになるまで「ヘルツ波」と呼ばれていました。10年以内に、オリバー・ロッジ、フェルディナント・ブラウン、グリエルモ・マルコーニなどの研究者が最初の無線 通信システムに電波を使用し、ラジオ放送、そして後にテレビにつながりました。1909年、ブラウンとマルコーニは「無線電信の発展への貢献」によりノーベル物理学賞を受賞しました。^[28]今日、無線は世界的な通信ネットワークに不可欠な技術であり、現代の無線デバイスが使用する通信媒体です。^{[29] [30]}

1883年、ヘルツは陰極線が電気的に中性であることを証明しようとし、静電場において偏向がないと確信できる結果を得た。しかし、JJトムソンが1897年に説明したように、ヘルツは偏向電極を管内の導電性の高い領域に配置したため、その表面近くで強い遮蔽効果が発生した。^[31]

9年後、ヘルツは実験を始め、陰極線が非常に薄い金属箔（アルミニウムなど）を貫通できることを実証した。ハインリヒ・ヘルツの弟子であるフィリップ・レーナードは、この「放射線効果」をさらに研究した。彼は陰極管の一種を開発し、X線がさまざまな材料を貫通する様子を研究した。しかし、レーナードは自分がX線を生成していることに気づいていなかった。ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、X線の数式を定式化した。彼はレントゲンが発見して発表する前に、分散理論を仮定した。それは光の電磁気理論に基づいて形成された（ヴィードマンのAnnalen、第48巻）。しかし、彼は実際のX線を扱ったわけではない。^[32]

ヘルツは、帯電した物体が紫外線(UV)に照らされると電荷を失いやすくなることに気づき、光電効果(後にアルバート アインシュタインが説明)の確立に貢献しました。1887 年、彼は光電効果と電磁波 (EM) の生成と受信を観察し、Annalen der Physik誌に発表しました。彼の受信機はスパーク ギャップのあるコイルで構成されており、EM 波を検出するとスパークが見られます。彼はスパークをよく見るために装置を暗い箱の中に入れました。箱の中にいると最大スパーク長が短くなることを観察しました。EM 波の発生源と受信機の間に置かれたガラス パネルは UV を吸収し、電子がギャップを飛び越えるのを助けます。ガラス パネルを取り外すと、スパーク長は長くなります。ガラスの代わりに石英を使用した場合、石英はUV 放射を吸収しないため、スパーク長は短くなりません。ヘルツは数か月に及ぶ調査を終え、得られた結果を報告しました。彼はこの効果の調査をそれ以上進めず、観察された現象がどのように引き起こされたかを説明しようともしませんでした。^[33]

1881年と1882年にヘルツは接触力学の分野として知られるようになる分野に関する2つの論文^{[34] [35] [36]}を発表し、この分野における後の理論の重要な基礎となった。ジョセフ・ヴァレンティン・ブシネスクはヘルツの研究に関するいくつかの非常に重要な観察を発表し、それでも接触力学に関するこの研究が非常に重要であることを立証した。彼の研究は基本的に、接触した2つの軸対称物体が荷重下でどのように動作するかを要約したもので、彼は古典的な弾性理論と連続体力学に基づいて結果を得た。彼の理論の最も重大な欠陥は、2つの固体間の接着の性質を無視していたことであり、固体を構成する材料が高弾性になり始めると、これが重要であることが判明した。しかし、当時は接着をテストする実験方法がなかったため、接着を無視するのは当然だった。^[37]

ヘルツは理論を展開するために、ガラス球をレンズの上に置いたときに形成される楕円形のニュートンリングの観察結果を基に、球にかかる圧力が楕円分布に従うと仮定した。彼は球がレンズに及ぼす変位を計算する実験で理論を検証する際に、再びニュートンリングの形成を利用した。ケネス・L・ジョンソン、K・ケンドール、AD・ロバーツ(JKR)は、1971年に接着がある場合の理論的な変位またはへこみの深さを計算する際にこの理論を基礎として使用した。 ^[38]ヘルツの理論は、材料の接着がゼロであると仮定すれば、彼らの定式化から得られる。この理論に似ているが異なる仮定を用いて、BV・ダージャギン、VM・ミュラー、YP・トポロフは1975年に別の理論を発表した。これは研究コミュニティではDMT理論として知られるようになり、やはり接着がゼロであるという仮定の下でヘルツの定式化を回復した。このDMT理論は時期尚早であることが判明し、JKR理論に加えて別の材料接触理論として受け入れられるまでに数回の改訂が必要でした。DMT理論とJKR理論は両方とも接触力学の基礎を形成し、すべての遷移接触モデルはこれに基づいており、ナノインデンテーションと原子間力顕微鏡での材料パラメータ予測に使用されています。これらのモデルはトライボロジーの分野の中心であり、彼はダンカン・ダウソンによって23人の「トライボロジーの男たち」の1人に選ばれました。^{[39]ヘルツは電磁気学に関する偉大な研究（彼自身は持ち前の冷静さでそれを取るに足らないものとみなしていました[24]} ）に先立っていましたが、接触力学に関する研究はナノテクノロジーの時代を促進しました。

ヘルツはまた、応力波の伝達によって引き起こされる脆性固体の破壊モードの一種である「ヘルツ円錐」についても説明した。 ^[40]

ヘルツは気象学に深い関心を抱いていたが、これはおそらくヴィルヘルム・フォン・ベゾルト（1878年夏、ミュンヘン工科大学の実験室でヘルツの教授だった）との交流によるものと思われる。ベルリンでヘルムホルツの助手として、彼はこの分野でいくつかの小さな論文を寄稿しており、その中には液体の蒸発に関する研究、 ^[41]新しいタイプの湿度計、断熱変化を受けた湿った空気の特性を決定するグラフによる方法などがある。^[42]

ヘルツは1894年の著書『力学原理』の序文で、当時物理学を表現するために使われていたさまざまな「図」について論じている。ニュートン力学の図（質量と力に基づく）、第2の図（エネルギー保存とハミルトンの原理に基づく）、そして彼自身の図（空間、時間、質量、ヘルツの原理のみに基づく）の3つであり、それらを「許容性」、「正確性」、「適切性」の観点から比較している。^{[43]ヘルツは「空虚な仮定」を取り除き、ニュートンの}力の概念と遠隔作用に反対したかった。^[43]哲学者ルートヴィヒ・ヴィトゲンシュタインはヘルツの研究に触発され、1921年の『論理哲学論考』で彼の図理論を言語の図理論にまで拡張し、論理実証主義に影響を与えた。^{[43]ヴィトゲンシュタインは}ブルーブックとブラウンブックでも彼の言葉を引用している。^[44]

ヘルツの家族は彼が生まれる20年前にユダヤ教からルーテル派に改宗したため、彼の遺産は1930年代のナチス政府と衝突した。ナチス政権は人々を宗教ではなく「人種」で分類していた。^{[45] [46]}

ヘルツの名前は街や施設から削除され、彼にちなんで名付けられた周波数の単位（ヘルツ）を、記号（Hz）を変えずにヘルマン・フォン・ヘルムホルツにちなんで改名する動きさえあった。 ^[46]

彼の家族も非アーリア人であるという理由で迫害を受けた。ヘルツの末娘マチルダはナチスが政権を握った後ベルリン大学の講師の職を失い、数年のうちに彼女と妹、母親はドイツを離れイギリスに移住した。^[47]

ハインリヒ・ヘルツの甥であるグスタフ・ルートヴィヒ・ヘルツはノーベル賞受賞者であり、グスタフの息子カール・ヘルムート・ヘルツは医療用超音波検査を発明した。彼の娘マチルダ・カルメン・ヘルツは著名な生物学者、比較心理学者であった。ヘルツの甥の息子でカールスルーエ大学教授のヘルマン・ゲルハルト・ヘルツはNMR分光法の先駆者であり、1995年にヘルツの研究ノートを出版した。^[48]

SI単位ヘルツ（Hz）は、1930年に国際電気標準会議によって周波数（1秒間に繰り返される事象の回数を表す）のために彼に敬意を表して制定されました。 1960年にCGPM（国際度量衡総会）によって採用され、以前の名称「1秒あたりのサイクル数」（cps）に正式に取って代わりました。^[49]

1928 年にベルリンにハインリッヒ・ヘルツ振動研究所が設立されました。現在はフラウンホーファー電気通信研究所、ハインリッヒ・ヘルツ研究所 (HHI)として知られています。

1969年、東ドイツでハインリヒ・ヘルツ記念メダル^[50]が鋳造された。

IEEEハインリッヒ・ヘルツ・メダルは、1987 年に設立され、「ヘルツ波に関する優れた業績に対して[...]理論的または実験的な業績を挙げた個人に毎年授与される」ものです。

1992年に建設されたアリゾナ州グラハム山のサブミリ波電波望遠鏡は彼の名にちなんで名付けられまし た。

月の裏側、東端のすぐ後ろにあるクレーターは、ヘルツにちなんで名付けられた ヘルツ・クレーターです。

2012年の誕生日に、グーグルはヘルツの生涯の仕事に触発されたグーグルドゥードルをホームページに掲載して彼を称えた。^{[51] [52]}

• ウーバーはローティレンデン・クーゲルンでの誘導（ドイツ語）。ベルリン：グスタフ・シャデ。 1880年。
• Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (ドイツ語)。ライプツィヒ：ヨハン・アンブロジウス・バルト。 1894年。
• Schriften vermischten Inhalts (ドイツ語)。ライプツィヒ：ヨハン・アンブロジウス・バルト。 1895年。

• 
  ウーバー・ダイ、ロティレンデン・クーゲルンでの入学、1880
• 
  シュリフテン・ヴァーミシュテン・インハルツ、1895

リストと履歴

電磁放射

• 電子レンジ

他の

• ドイツの発明家と発見者のリスト

ウィキメディア・コモンズには、ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツに関連するメディアがあります。

Wikiquoteにハインリヒ・ヘルツに関する引用句があります。

• 「ヘルツ、ハインリヒ・ルドルフ」 。ブリタニカ百科事典。 Vol. 13（第11版）。 1911 年。400 ～ 401 ページ。
• 20 世紀のハインリヒ・ヘルツに関する新聞記事ZBWの報道アーカイブ