/>
Создание Дж. Максвеллом теории электромагнитного поляявилось важнейшим событием в истории физики. Однако признание этой теориипришло далеко не сразу. Еще практически в течение двадцати лет физики обсуждалиальтернативные подходы к описанию электромагнитных явлений. Решающую роль вподтверждении справедливости полевых представлений Фарадея – Максвелла сыгралиопыты немецкого физика Г. Герца, в которых были получены и исследованыэлектромагнитные волны, существование которых предсказал Максвелл.
Генрих Рудольф Герц (1857-1894) родился 22 февраля в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позднеесенатором. Учился Герц прекрасно и был непревзойденным по сообразительностиучеником. Он любил все предметы, любил писать стихи и работать на токарномстанке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье.
В 1875 г. после окончания гимназии Герц поступает вДрезденское, а затем Мюнхенское высшее техническое училище. Дело шло хорошо дотех пор, пока изучались предметы общего характера. Но как только началась специализация,Герц изменил свое решение. Он не желает быть узким специалистом, он рвется кнаучной работе и поступает в Берлинский университет. Герцу повезло: егонепосредственным наставником оказался Гельмгольц. Хотя знаменитый физик былприверженцем теории дальнодействия, но как истинный ученый он безоговорочнопризнавал, что идеи Фарадея — Максвелла о близкодействии и физическом поле даютпрекрасное согласие с экспериментом.
Попав в Берлинский университет, Герц с большимжеланием стремится к занятиям в физических лабораториях. Но к работе влабораториях допускались лишь те студенты, которые занимались решениемконкурсных задач. Гельмгольц предложил Герцу задачу из области электродинамики:обладает ли электрический ток кинетической энергией? Гельмгольц хотел направитьсилы Герца в область электродинамики, считая ее наиболее запутанной.
Герц принимается за решение поставленной задачи,рассчитанное на 9 месяцев. Он сам изготовляет приборы и отлаживает их. Приработе над первой проблемой сразу же выявились заложенные в Герце чертыисследователя: упорство, редкое трудолюбие и искусство экспериментатора. Задачабыла решена за три месяца. Результат, как и ожидалось, был отрицательным.(Сейчас нам ясно, что электрический ток, представляющий собой направленное движениеэлектрических зарядов (электронов, ионов), обладает кинетической энергией. Длятого чтобы Герц мог обнаружить это, надо было повысить точность его экспериментав тысячи раз.) Полученный результат совпадал с точкой зрения Гельмгольца, хотяи ошибочной, но в способностях молодого Герца он не ошибся. “Я увидел, что имел дело с учеником совершенно необычного дарования”, — отмечал он познее. РаботаГерца была удостоена премии.
Вернувшисьпосле летних каникул 1879 г., Герц добился разрешения работать над другойтемой: “Об индукции во вращающихся телах”, взятой в качестве докторскойдиссертации. Это была теоретическая работа. Он предполагал завершить ее за 2-3месяца, защитить и получить поскорее звание доктора, хотя университет еще небыл закончен. Работая с большим подъемом и воодушевлением, Герц быстро закончилисследование. Защита прошла успешно, и ему присудили степень доктора с“отличием”- явление исключительно редкое, тем более для студента.
С 1883 по 1885 г. Герц заведовал кафедройтеоретической физики в провинциальном городке Киле, где совсем не былофизической лаборатории. Герц решил заниматься здесь теоретическими вопросами.Он корректирует систему уравнения электродинамики одного из яркихпредставителей дальнодействия Неймана. В результате этой работы Герц написалсвою систему уравнений, из которой легко получались уравнения Максвелла. Герцразочарован, ведь он пытался доказать универсальность электродинамическихтеорий представителей дальнодействия, а не теории Максвелла. “Данный выводнельзя считать точным доказательством максвелловской системы как единственновозможной”, — делает он для себя, по существу, успокаивающий вывод.
В 1885 г. Герц принимает приглашениетехнической школы в Карлсруэ, где будут проведены его знаменитые опыты пораспространению электрической силы. Еще в 1879 г. Берлинская академия наукпоставила задачу: ”Показать экспериментально наличие какой-нибудь связи междуэлектродинамическими силами и диэлектрической поляризацией диэлектриков”.Предварительные подсчеты Герца показали, что ожидаемый эффект будет очень малдаже при самых благоприятных условиях. Поэтому, видимо, он и отказался от этойработы осенью 1879 г. Однако он не переставал думать о возможных путях еерешения и пришел к выводу, что для этого нужны высокочастотные электрическиеколебания.
Герц тщательно изучил все, что былоизвестно к этому времени об электрических колебаниях и в теоретическом, и вэкспериментальном планах. Найдя в физическом кабинете технической школы паруиндукционных катушек и проводя с ними лекционные демонстрации, Герц обнаружил,что с их помощью можно было получить быстрые электрические колебания с периодом10 в минус восьмой степени. В результате экспериментов Герц создал не тольковысокочастотный генератор (источник высокочастотных колебаний), но и резонатор- приемник этих колебаний.
Генератор Герца состоял из индукционнойкатушки и присоедененных к ней проводов, образующих разрядный прмежуток,резонатор – из провода прямоугольной формы и двух шариков на его концах,образующих также разрядный промежуток. В результате проведенных опытов Герцобнаружил, что если в генераторе будут происходить высокочастотные колебания (вего разрядном промежутке проскакивает искра), то в разрядном промежуткерезонатора, удаленном от генератора даже на 3 м, тоже будут проскакиватьмаленькие искры. Таким образом, искра во второй цепи возникла без всякогонепосредственного контакта с первой цепью. Каков же механизм ее передачи? Илиэто электрическая индукция, согласно теории Гельмгольца, или электромагнитнаяволна, согласно теории Максвелла? В 1887 г. Герц пока ничего еще не говорит обэлектромагнитных волнах, хотя он уже заметил, что влияние генератора наприемник особенно сильно в случае резонанса (частота колебаний генераторасовпадает с собственной частотой резонатора).
Проведя многочисленные опыты при различных взаимных положенияхгенератора и приемника, Герц приходит к выводу о существовании электромагнитныхволн, распространяющихся с конечной скоростью. Будут ли они вести себя, каксвет? И Герц проводит тщательную проверку этого предположения. После изучениязаконов отражения и приломления, после установления поляризации и измеренияскорости электромагнитных волн он доказал их полную аналогию со световыми. Всеэто было изложено в работе “О лучах электрической силы”, вышедшей в декабре1888 г. Этот год считался годом открытия электромагнитных волн иэксперементального подтверждения теории Максвелла. В 1889 г., выступая насъезде немецких естествоипытателей, Герц говорил: “Все эти опыты очень просты впринципе, тем не менее они влекут за собой важнейшие следствия. Они рушатвсякую теорию, которая считает, что электрические силы перепрыгивают пространствомгновенно. Они означают блестящую победу теории Максвелла. Насколькомаловероятным казалось ранее ее воззрение на сущность света, настолько труднотеперь не разделить это воззрение”.
Напряженная работа Герца не прошла безнаказанно дляего и без того слабого здоровья. Сначала отказали глаза, затем заболели уши,зубы и нос. Вскоре началось общее заражение крови, от которого и скончалсязнаменитый уже в свои 37 лет ученый Генрих Герц.
Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. ЕслиМаксвелл преобразовал представления Фарадея в математические образы, то Герцпревратил эти образы в видимые и слышимые электромагнитные волны, ставшие емувечным памятником. Мы помним Г.Герца, когда слушаем радио, смотрим телевизор,когда радуемся сообщению ТАСС о новых запусках космических кораблей, с которымиподдерживается устойчивая связь с помощью радиоволн. И не случайно первымисловами, переданными русским физиком А.С. Поповым по первой беспроволочнойсвязи, были: “Генрих Герц”.