/>Школа № 7 Докладна тему: Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем.
Выполнил :
ученик 11 «А»класса
Костин Д. М.
Проверила:Гуренкова Т. В.
Рузаевка (Мордовия) 2002
/>
Герц Генрих (1857—1894)—немецкий физик, впервыеэкспериментально доказавший в 1886 г. существование электромагнитных волн.Исследуя электромагнитные волны, Герц установил тождественность основныхсвойств электромагнитных и световых волн. Работы Герца послужилиэкспериментальным доказательством справедливости теории электромагнитного поляи, в частности, электромагнитной теории света. Уравнения Максвелла всовременной форме были записаны Герцем. В 1886 г. Герц впервые наблюдал фотоэффект.Максвелл не проверил правильности своих теорий электромагнетизма и светаопытным путем. Его учением восторгались как великолепным произведениемматематического искусства, часто восхищались им также лишь как блистательнойигрой формул и остроумным курьезом. Большинство физиков сомневались в том, чтоэта теория отражает истинное положение вещей. О ее всеобщем признании при жизниМаксвелла не могло быть и речи, особенно в Англии. В Германии, по словамПланка, теория Максвелла «вряд ли принималась во внимание». Ее основныеположения слишком противоречили привычным воззрениям и не были подкрепленыопытными результатами. Подобно системе мира Коперника до астрономическихнаблюдений Галилея и геометрическо-кинематических уточнений, сделанных в нейКеллером, благодаря двум его первым законам, теория Максвелла также вначалевоспринималась лишь как новая и смелая гипотеза, которая казалась вполневероятной и в пользу которой говорило многое. Но обладали ли в действительностиэлектрические волны свойствами, которые предсказывал Максвелл, – этого никто немог сказать с достоверностью. Заслуга доказательства действительногосуществования электрических волн, предсказанных Максвеллом математическимпутем, принадлежит Генриху Герцу. Его классические опыты, проведенные вКарлсруэ в 1886...1888 годах, доказали, что максвелловская теорияэлектромагнетизма является отображением действительности. Этим он способствовалее победе. Немаловажно при этом, что эксперименты Герца производились простымисредствами – их можно было повторить и проверить в любом физическом институте.Скептики могли убедиться собственноручно. Но Герц достиг большего, чем простоедоказательство правильности учения Максвелла. Он освободил эту теорию, котораяв первоначальном виде была еще неясной и трудной для понимания, от всеговторостепенного, что поначалу служило для облегчения представлений и расчетов,и придал ей законченный математический облик. Борн справедливо говорил о «новомобосновании» Герцем максвелловской теории электромагнитного поля. Кроме успешногоподтверждения и теоретического завершения максвелловской теории, Герц создалценные труды и в других областях физики. Выводы из них имели большое значениедля будущего этой науки. В речи, посвященной памяти Герца, Планк назвалгениального, слишком рано умершего исследователя «одним из вождей нашей науки,гордостью и надеждой нации»; его жизненный путь соответствовал «простоте ипрямоте его поведения». Генрих Герц происходил из среды состоятельногонемецкого бюргерства. Он был старшим сыном гамбургского адвоката, которыйпозднее стал сенатором и руководил управлением юстиции ганзейского города. Онродился в Гамбурге 22 февраля 1857 года. Таким образом, Герц был почтировесником Планка; однако он умер на полстолетия раньше Планка, и нам сегоднякажется, что он принадлежал к старшему поколению физиков. Вначале Генрих Герцпосещал частную школу. Наряду с умственными способностями очень рано сталиочевидны его сноровка и склонность к практическим занятиям техникой. Всвободное время он по собственному желанию брал уроки у столяра, изучил напрофессиональном уровне также токарное дело. Будучи уже начинающим ученым иживя в Берлине, он неоднократно справлялся в письмах о своем токарном станке,полученном от родителей. Мальчик оказался необычайно смышленым в добровольномизучении ремесел. Его мать вспоминала, что мастер, у которого Генрих изучалтокарное дело, в ответ на ее сообщение о том, что его бывший ученик теперь сталпрофессором, воскликнул, совершенно расстроенный: «Ах, как жаль, какой бы этобыл токарь!» В городской школе Герц считался одним из лучших в классе. Егоблестящая одаренность соединялась с ярко выраженным чувством долга. Все учебныепредметы привлекали его одинаково сильно. Математикой и естественными наукамизанимался он так же охотно и успешно, как древними и новыми языками. ЭпосГомера, диалоги Платона, стихи Данте на языке подлинника сопровождали его всюжизнь. Наряду с итальянским, французским и английским Герц занимался и такимиязыками, которые не относились к числу обязательных предметов. Его успехи варабском были столь удивительны, что учитель настоятельно рекомендовал отцу,чтобы тот непременно направил Генриха изучать ориенталистику: ученик с такимивыдающимися способностями к арабским языкам ему еще не встречался. У него былтакже талант рисовальщика, и он развивал его в специальной школе. Лишь к одномупредмету он был совершенно неспособен: к музыке. Все старания учителей развитьу него слух остались безрезультатными. Он не мог участвовать даже в школьномхоре, так как сбивал всех своим гудением. В этом Герц отличается от другихзнаменитых представителей точного естествознания, среди которых немалоодаренных и страстных музыкантов. Для примера можно сослаться на Гельмгольца,Больцмана, Нернста, Оствальда, Планка, Эйнштейна, Борна, Фридриха иГейзенберга. Как и многие физики и химики, Генрих Герц еще школьником ставилпростые естественнонаучные опыты. Особенно охотно он экспериментировал вобласти механики и оптики. Столь характерная для его более поздней деятельностисвязь умственной и физической работы проявилась очень рано. В 18 лет, в 1875году, Герц сдал экзамены на аттестат зрелости в школе Иоганнеумса, в которой онзаканчивал обучение. По математике он получил оценку «очень хорошо», поестествознанию – «хорошо». Благоприятные оценки по другим предметам,поставленные преподавателями, самодур-директор, незадолго перед этим принявшийруководство учебным заведением, собственноручно понизил на один балл, о чемсвидетельствуют сохранившиеся экзаменационные протоколы. «Ганс пришел домойтакой подавленный и несчастный, что мы должны были утешать его, вместо тогочтобы радоваться его успеху», – писала его мать. Общая характеристика отмечалау абитуриента острую логику, надежную память и «легкость (если не сказатькрасоту) изложения»; к недостаткам отнесена монотонность его речи. Эта оценкаосталась справедливой и в дальнейшем. По желанию отца и следуя собственнойсклонности Генрих Герц хотел стать инженером-строителем или архитектором. Каксчитал Гельмгольц, скромность, бывшая всегда характерной чертой натуры Герца,заставила его поначалу усомниться в собственной способности к теоретическомуестествознанию; занимаясь своими любимыми работами по механике, он был болееуверен, что добьется успеха. Для подготовки к избранной профессии Герц занималсяодин год практической работой в конструкторском бюро во Франкфурте-на-Майне.Весной 1876 года он отправляется в Дрезден, чтобы начать занятия инженернойнаукой в Высшей технической школе. Он пробыл там лишь один семестр. Как видноиз его писем, Герц не получил особенной пользы от большинства «довольно-такискучных» лекций. Осенью 1876 года он, как студент инженерного ведомства, былпризван для несения годичной военной службы при железнодорожном корпусе вБерлине. Вначале его очень угнетала жизнь в прусской казарме. Муштраотталкивала его. Однако благодаря своей способности осваиваться, он вскоренашел в этом свои хорошие стороны. «И все же служба дает нечтопрочно-положительное, – говорится в одном из писем родителям в ноябре 1876года, – леность изгоняется из человека основательно; теперь очевидно, что небывает худа без добра». После окончания службы Герц отправляется в Мюнхен,чтобы продолжить занятия инженерной наукой в Высшей технической школе. При этомон слушал в университете лекции по математике и физике у Филиппа фон Жолли,прославленного физика того времени, который был также учителем Планка. В немросло и крепло убеждение, что только научная работа и академическое поприщемогут дать ему истинное удовлетворение. С согласия отца Герц меняет свои планы.Он прекращает обучение в Высшей технической школе и полностью посвящает себязанятиям физикой и математикой в университете. Характерно, что он при егоосторожной манере судить и его уважении ко всякой основательной деятельности несчитал свои прежние планы заблуждением; он лишь хотел заменить их лучшими. «Явесьма охотно стал бы инженером, – писал он родителям, – но столь же охотнопереплетчиком или токарем, словом, всем, что относится к разряду приличного. Новсе же есть разница между «охотно» и «охотно»». Жолли отослал любознательногостудента к фундаментальным трудам по математике. Он прежде всего назвал емупроизведения Лагранжа, Лапласа и других классиков точных наук и посоветовалосновательно изучать их. Он рекомендовал ему уделить внимание историиестествознания, так как это способствует пониманию актуальных проблемисследования природы. Как показывают его письма к родителям, Генрих последовалсовету учителя с привычной для него добросовестностью. За короткое время онпрорабатывает объемистые труды по истории науки. Особенно настойчиво занималсяон математикой и историей ее проблем. Для его позднейшей теоретическойдеятельности это было ценной подготовкой. Герц углубляется также в старыенаучные журналы, например знаменитый лейпцигский «Acta Eruditorum», первыйнаучный журнал Германии, основанный в 1682 году и просуществовавший столетие. Кчислу сотрудников этого журнала принадлежал Лейбниц. Под влиянием этойлитературы Герц высказал мысль: «Мне действительно становится иногда жаль, чтоя не жил в то время, когда было так много нового. Собственно, и сейчасдостаточно неизвестного, но я не думаю, что сейчас можно легко найти что-либотакое, что могло бы преобразовать всю систему воззрений, как в то время, когдателескоп и микроскоп были еще новинками». Это мнение Герца, как заметил Лауэ поповоду этой выдержки из письма, было основательным образом опровергнуто имсамим. Для того чтобы слушать лекции всемирно известных специалистов поматематике и экспериментальной физике, Гельмгольца и Кирхгофа, и закончитьобразование под их руководством, Герц в октябре 1878 года становится студентомБерлинского университета, то есть именно в тот момент, когда юный Планк вновьпокидает Берлин и возвращается в Мюнхен. В одном из писем родителям Герцобразно описывает кипучую жизнь, с которой он столкнулся в столичномуниверситете империи: «Профессора читают лекции в слишком маленьких аудиториях(предполагаю, что больших нет), так что весьма часто все бывает занято, все допоследнего места и многие еще стоят; в десять через вестибюль университетаприходится проталкиваться как у железнодорожной кассы на троицу». Гельмгольц,«первый естествоиспытатель Германии», как позднее называл его Герц, к томувремени уже семь лет трудился в Берлине, успешно открывая не только новыезаконы природы, но и таланты в естествознании. Верным глазом ученого онраспознал блестящие способности молодого гамбуржца и всячески содействовал ихразвитию, не навязывая ему своего образа мысли. Для дальнейшего пути ГенрихаГерца как физика это имело большое значение, и он сохранил благодарность своемуучителю на всю жизнь. «Уже во время элементарных практических работ,проведенных им, я видел, что имею дело с учеником необычайной одаренности», –сообщал Гельмгольц. Когда в конце летнего семестра перед Гельмгольцем всталазадача предложить тему конкурсной работы по физике для студентов философскогофакультета, он выбрал вопрос по электродинамике и был рад, что Герцзаинтересовался работой. Поставленная Гельмгольцем задача касалась специальнойпроблемы движущегося электрического заряда. В этой области в то время – преждевсего в Германии – господствовали еще механистические воззрения ВильгельмаВебера. Вебер возвращал электрические явления назад, к силам дальнодействия,распространяющимся с бесконечной скоростью в невесомом электрическом флюиде. Онприписывал подвижному электричеству особый вид инерции, какая свойственнатвердым телам. Предложенный Гельмгольцем эксперимент должен был выяснить,обладает ли на самом деле электрический заряд, движущийся по проводникам, какток, подобной инерцией. Таким образом, конкурсный вопрос опосредованно служилусилиям экспериментальной проверки теории электричества Фарадея – Максвелла, вправильность которой Гельмгольц склонен был верить. Рабочее место Герца было вновом, как он писал, «прекрасно оборудованном» Физическом институте наРейхстагуфер, который был построен по планам Гельмгольца. В его распоряжениибыли все приборы, необходимые для проведения исследовательской работы.Руководитель института лично опекал его, давал советы. «Гельмгольц приходиткаждый день на несколько минут, смотрит работу и очень любезен», – говорится вписьме родителям от 17 ноября 1878 года. Но научные интересы студента неограничивались занятиями в области его специальности. Герц слушал также лекциипо гуманитарным предметам, в первую очередь по истории, например лекциипридворного историографа Гогенцоллернов Генриха Трейчке, блестящего оратора,который оказал, однако, роковое влияние на берлинских студентов и «национально»настроенную немецкую буржуазию, способствуя распространению антисемитскихвзглядов. Пресловутый лозунг «евреи – наше несчастье», который позднее служилдля «оправдания» фашистских преступлений в Аушвитце, Майданеке и других местахужаса, был впервые выдвинут Трейчке. С конкурсным факультетским заданием Герцсправился успешно, хотя и с негативным результатом как он и предчувствовал.Инертная масса в той форме, в какой ее следовало ожидать в соответствии сэлектромеханикой Вебера, не обнаруживалась. Этот результат противоречил старой,еще господствовавшей электродинамике. В своем исследовании Герц не ограничилсяэкспериментом, предложенным Гельмгольцем, а вышел за его рамки. Гельмгольцсчитал, что эти опыты убедительно продемонстрировали Герцу «неслыханнуюподвижность электричества» и помогли найти путь, который вскоре привел его кбольшим открытиям. Решением конкурсной задачи Берлинского университета Герцсделал первый шаг к своей мировой славе физика. Памятная медаль, которой былиотмечены его достижения, «очень большая и красивая золотая медаль», врученнаяему ректором, философом Эдуардом Целлером, в конце летнего семестра 1879 года вактовом зале университета, была его первой научной наградой. Более широкая посодержанию работа – вновь по инициативе Гельмгольца – была вынесена на конкурсБерлинской Академией наук. Следовало установить, влияют ли изоляторы каким-либообразом на электродинамические процессы, как того требовала максвелловскаятеория в противовес старым воззрениям. Гельмгольц предложил это задание,ожидая, что Герц справится с ним успешно. Однако приблизительный расчет убедилГерца в том, что применяемые тогда лабораторные средства недостаточны длявозбуждения быстрых электрических колебаний, которые были необходимы дляэкспериментального разрешения этого вопроса. Он не мог решиться начатьразработку. Через семь лет он вернулся к этому предмету в Карлсруэ. Осенью 1879года увенчанный премией студент приступил к разработке своей докторскойдиссертации «Индукция во вращающихся шарах». Через три месяца он закончил опытыи письменно изложил их результаты. Только 14 дней лежал манускрипт написьменных столах экспертов. Гельмгольц оценил работу на «очень хорошо». «Онапоказывает, – писал он, – что автор умеет проводить трудныематематическо-физические исследования с большой уверенностью и находчивостью.Результаты интересны и новы». Кирхгоф как второй эксперт добавил: «Яприсоединяюсь к положительной оценке работы и ходатайствую о допуске кандидатак экзамену». О ходе докторского экзамена, проходившего 5 февраля 1880 года, Герцсообщил на следующий день родителям: «Некоторую неловкость испытал я, однако,когда шел вчера в университет и увидел, что в сенатском зале горят все огни.Экзамен длился от шести до восьми. Стоило мне начать, и я сразу увидел, что недолжен провалиться». Далее он пишет: «Как только у меня появляласьнеуверенность, экзаменаторы торопились поднять мое мужество детски легкимивопросами и перейти в другую область. В философии я мог бы блеснуть, если быпрофессор Целлер не спрашивал слишком уж легко». Протокол экзамена в актахГумбольдтовского университета подтверждает и дополняет слова Герца. «ГосподинГельмгольц, – говорится там, – начал экзамен с основного предмета. Он спросил офактах, обнаруженных посредством наблюдений, благодаря которым пришли к признаниюволновой теории света. Кандидат ответил на все без исключения поставленныевопросы с большой уверенностью и ясностью. Профессор Целлер спрашивал одосократовской, платоновской и аристотелевской философии и был удовлетворенответами кандидата». На все вопросы, поставленные Кирхгофом, который продолжилэкзамен по основному предмету, Герц также ответил «полностью правильно иуверенно». Математик Куммер закончил экзамен вопросами из области механики и ееприменения и из теории кривых плоскостей. И здесь кандидат показал себя «хорошоориентированным почти во всем в этих предметах». Общей оценкой экзамена была –«хорошо» («magna cum laude»). Оценка «хорошо» была тогда редкой в Берлинскомуниверситете и Герц остался ею весьма доволен. «Считанные доктора здешнегоуниверситета имеют мою оценку, и, особенно у Гельмгольца и Кирхгофа, этоудается немногим», – гордо сообщает он родителям. Еще раньше, вскоре послесвоего прибытия в Берлин, он писал: «К здешним докторам относятся с трепетнымуважением, и они кажутся, мне во всяком случае, иными, чем где-либо в другихместах». 15 марта 1880 года Герц получает диплом доктора, написанный по-латыни.Вскоре после этого Гельмгольц предлагает высокоодаренному молодому физикуосвободившееся место ассистента в своем институте. Два с половиной года Герцбыл ассистентом в институте на Рейхстагуфер. Наряду со своими служебнымиобязанностями по руководству практикантами он находил время делать собственныеэксперименты и публиковать их результаты. В его работах обсуждались вопросы термодинамики,теории упругости, твердости тел, испарения. «Равновесие плывущей льдины, накоторой стоит человек», тоже относилось к проблемам, которыми он занимался. Какследует из писем к родителям, начиная с лета 1882 года, Герц занялся световымиявлениями в разреженных газах. При этом он заметил, что исследования в этой еще«очень неясной» области, по его мнению, приобретут большое теоретическоезначение. Это было верным предвидением. Исследование катодных лучей, о которомздесь шла речь, привело в дальнейшем к открытию рентгеновских лучей и к снятиютаинственного покрова со структуры материи – событиям, до которых не пришлосьдожить самому Герцу. Молодого физика направлял и оказывал на него влияние приэтих исследованиях частный берлинский ученый Евгений Гольдштейн. Он был на семьлет старше Герца и тоже принадлежал к числу учеников Гельмгольца. Этипримечательные световые явления в гейслеровских трубках, известные с конца 50-хгодов и описанные Плюккером, Гитторфом и Круксом, Гольдштейн назвал катодными лучами.Как раз в то время, когда Герц был ассистентом Гельмгольца, Гольдштейн написалнесколько капитальных работ об электрических разрядах в разреженных газах. В1886 году, вскоре после отъезда Герца из Берлина, он увенчал своюисследовательскую деятельность открытием «каналовых» лучей, которые сыграливажную роль в экспериментальных исследованиях следующих лет. Герц находил, чтоэкспериментирование с катодными трубками в высшей степени увлекательно и вэстетическом плане. В письмах к родителям он снова и снова описывал эти«чудесные» явления и изумительную игру красок, которая вызывала его восхищение.Искусство стеклодува, которым Генрих Герц, как и большинство физиков и химиковего поколения, мастерски владел, весьма пригодилось ему при этих опытах. Кстати,молодой Вильгельм Оствальд, судя по воспоминаниям его учителя, также былпревосходным стеклодувом. Подобно всем крупным экспериментаторам, Генрих Герцбыл необычайно находчив и неисчерпаем на выдумки в том, что касаетсяприспособлений для опытов. «За день можно придумать опытов и работ больше, чемсделать за год», – читаем мы в письме от 2 декабря 1882 года. Он изобрел и сампостроил несколько научных измерительных приборов, например гигрометр иэлектродинамометр, который он использовал для своих экспериментов сгазосветными разрядами. Герц не боялся однообразной механической работы,которая была неизбежной, например, при самостоятельной постройке большогоисточника постоянного тока. «Я тружусь совершенно так же, как фабричныйрабочий, – писал он 6 сентября 1882 года, – потому что я тысячу раз повторяюкаждое движение руки, так, я часами только и делаю, что сверлю отверстия одноподле другого, гну жестяные полосы, потом часами лакирую их и так далее». Ужеработы берлинского периода выявляют ту беспощадную самокритичность в оценкерезультатов опытов, которая была характерна для позднейших работ исследователя.Герц никогда не удовлетворялся констатацией какого-либо положения, но всегдаточно указывал границы, в которых оно действительно. Этот рано развившийся самокритическийподход стал одним из источников его научного величия. За время своегоассистентства Герц по-человечески ближе познакомился с «имперским канцлеромнауки», как любили называть Гельмгольца в годы культа Бисмарка. Гельмгольцчасто приглашал своего сотрудника на чай или на званые вечера в свою роскошнообставленную служебную квартиру. Однако более близкое знакомство со знаменитымфизиком оказалось во многих отношениях разочаровывающим. Гельмгольц был вобращении чопорен и формален и до мозга костей прусский тайный советник. Он «неотносится к хорошим собеседникам… – замечал Герц в письме к родителям, – онговорит так медленно и размеренно, что по крайней мере для меня невозможнослушать его внимательно, если речь не идет о вещах, при обсуждении которыхдействительно хочется взвешивать каждое слово». Такие внешние моменты, конечно,не умаляли уважения и благодарности, которые Герц испытывал к своемунаставнику. В речи, посвященной памяти Герца, Планк говорил о «детскомпочитании своего учителя Гельмгольца», которое Герц проявлял при каждойвозможности: «нельзя было не заметить, что он сам воспринимал как благовозможность облечь в личную форму восхищение достоинством и истинностью своейнауки». В Берлине для молодого физика-исследователя не было тогда возможностипродвижения, во всяком случае в обозримый промежуток времени. Поэтому Герцпоследовал совету Кирхгофа принять доцентуру по математической физике вуниверситете Киля. Министерство просвещения дало согласие. На время егоприват-доцентуры до разрешения на экстраординарную профессуру, для которой онпредназначался, для него была предусмотрена постоянная денежная субсидия.Нелегко было страстному физику-экспериментатору уйти из главного центрафизических исследований и преподавания, каким был Берлинский университет приГельмгольце и Кирхгофе, в провинциальный университет, где в его распоряжений небыло даже простой лаборатории. В Берлине он располагал самыми лучшими приборамидля своей дальнейшей исследовательской работы. Регулярные собрания в Берлинскомфизическом обществе, где он сам несколько раз делал доклады, стимулировали егонаучную работу. От всего этого он должен был теперь отказаться. После того какв мае 1883 года за статью о газосветном разряде он получил право преподавания,Герц два года преподавал в Киле математическую физику. Влияние егопреподавательской деятельности на этот маленький университет, где на всехфакультетах, взятых вместе, насчитывалось лишь несколько сот студентов, былоскромно. Большей частью в его аудитории сидело лишь 6...8 студентов. В хорошуюлетнюю погоду их было еще меньше. Так, в июле 1883 года он писал, чтопосещаемость лекций за последние недели, когда было особенно жарко, пострадала,к его «немалому огорчению», несколько раз число присутствующих опускалось додвух. Поскольку одновременно с понижением температуры оно вновь поднялось дочетырех, он решил, что может не ставить себе в вину столь скудное посещение.Время от времени он находил аудиторию совсем пустой. «Большое расстройство», –писал он по этому поводу в своем дневнике. При таких обстоятельствах молодойученый имел относительно много времени для размышления о научных вопросах иработы над специальной литературой. Это было лучшее из того, чем отмечены годы,проведенные в Киле, и что впоследствии очень благоприятно отразилось на егоуспехах. Заметки в дневнике позволяют детально проследить исследования,проводимые доцентом. Так, 19 января 1884 года говорится: «Обдумывалэлектродинамические опыты». 27 января он отметил: «Размышлял обэлектромагнитном излучении». 29 января он раздумывал об электромагнитной теориисвета. 4 марта его занимала недавно вышедшая «Механика» Эрнста Маха. 6 марта онпосвятил оптике. 11 мая говорится: «Вечером – основательно – электродинамика поМаксвеллу». 13 мая: «Исключительно электродинамика». 16 мая: «Весь деньзанимался электродинамикой». Вплоть до поздней осени 1884 года на первом планестояли занятия электродинамикой. Все время встречаются записи о том, что Герц«размышлял» над вопросами электродинамики. В их числе появляется заметка:«Упорно размышлял над электродинамикой». Наряду с этим он интересовался такжетрудами Давида Фридриха Штрауса, посвященными критике религии, и читалпереписку между Гёте и Шиллером, Гауссом и Шумахером. Но Герц не мог бытьполностью удовлетворен своей деятельностью в Киле. «Очень плохое настроение», –отметил он в дневнике 29 октября 1884 года. Предоставление обещанной профессурыоттягивалось от семестра к семестру. Из-за этого у него не было прочной основыдля существования. Но большей частью его угнетало, по-видимому, отсутствиевозможности экспериментировать в хорошо оборудованном институте, к чему онпривык в свои берлинские годы. Маленькая частная лаборатория, которую он началоборудовать самодельными приборами в подсобном помещении своей квартиры, моглабыть лишь паллиативом. Герц был прирожденным экспериментатором. Несмотря насвои ярко выраженные математические способности и живые теоретическиенаклонности, он не чувствовал себя счастливым, занимаясь математическойфизикой. Он тосковал, как писал Планк, по своему любимому делу – эксперименту.Поэтому он с радостью принял осенью 1884 года приглашение на должностьординарного профессора физики в Высшую техническую школу в Карлсруэ, где в егораспоряжении был институт с хорошим экспериментальным оборудованием. В марте1885 года Герц переселяется в город, который в последующие четыре года сталареной его великих открытий и местом рождения его мировой славы. «Утромосмотрел институт в политехникуме и остался доволен», – значится в дневнике 30марта 1885 года. Двумя днями позднее он отмечает: «В институт доставленоптический шкаф. Найдена подходящая квартира». Во всяком случае, былопокончено, как он писал, с «безмятежным досугом приват-доцента». Он должен былзаниматься всевозможными институтскими и административными делами. Подготовка клекциям, экзамены и факультетские обязанности всякого рода мешали емузаниматься собственной научной работой. В июне 1885 года он жаловался в письмесвоим родителям: «Неужели я тоже стану одним из тех, кто, получив профессуру,перестает что-либо создавать». Дневник верно отображает жизнь молодогопрофессора. Среди заметок о служебных делах, о ссоре с учеником механика,разбившим диск большой электростатической машины, о теоретических вопросах,короткая и деловая – в стиле сообщений о результатах физических опытов – записьо том, что он помолвлен с дочерью одного из коллег. Через год после своегопереселения в Карлсруэ, летом 1886 года, Герц женится. Вскоре после этого, воктябре 1886 года, начинаются в «удивительном сплетении заслуг и счастья», какписал Планк, те классические эксперименты, которые создали научную славуГенриха Герца. Их непосредственным исходным пунктом – подобно открытию Эрстедав 1820 году – было случайное наблюдение во время подготовки и проверки учебногоэксперимента. При экспериментировании с электрическими разрядами Герц заметилискрение одной из двух близко лежавших друг подле друга изолированных спиралей.Он сразу же предположил, что это явление основано на процессе индукции и егоследует толковать как электромагнитный резонанс, сравнимый с аналогичнымакустическим явлением. Очевидно, было возможно с помощью искрового индуктора ив открытой катушке с небольшим количеством витков вызывать быстрыеэлектрические колебания. Теперь Герц вернулся к вопросу, поставленному вконкурсном задании Берлинской Академии наук, от разработки которого онотказался семь лет назад, потому что тогда не видел возможности разрешить егопри помощи имевшихся в его распоряжении средств. Но вскоре он вышел за рамкичастной проблемы, которая была предметом конкурсного академического сочинения:влияют ли изоляторы на электродинамические процессы? Герц поставил перед собойгораздо более широкую задачу: он хотел выяснить, существуют ли вдействительности электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла. Занесколько дней он изготовил необходимые приборы и начал планомерноэкспериментировать. 25 октября 1886 года в дневнике записано: «Получил искровоймикрометр и начал с ним опыты». 26 октября: «Ставил опыты над искрами в короткихметаллических контурах». 29 октября: «Опыты с искрами». И так продолжается до 2декабря 1886 года, когда появляется первое значительное свидетельство успеха:«Удалось вызвать явление резонанса между двумя электрическими колебаниями». Входе этих опытов Герц создал основную форму дипольной антенны, которая исегодня применяется в технике УКВ. При помощи этого прибора он мог получатьбыстрые электрические колебания, необходимые для осуществления егоисследовательского замысла и для оценки теории Максвелла. 5 декабря 1886 годаГерц отправил Гельмгольцу первое письменное сообщение о своих наблюдениях,противоречащих теории дальнодействия. Предварительные результаты своихэкспериментов он обобщил в двух работах. Первая была опубликована подзаголовком «Об очень быстрых электрических колебаниях» в «Видемановских анналахфизики и химии». Вторая, толчком для которой послужила идея, высказаннаяФарадеем, была написана в его духе и под заголовком «О влиянииультрафиолетового света на электрический разряд» напечатана в материалахзаседаний Берлинской Академии наук. Она была посвящена побочному явлению,возникавшему при некоторых опытах с искрами. Герц наблюдал влияниеультрафиолетового света на искровой разряд. Он открыл таким образомзакономерность, которую уже через год подробно исследовал экспериментальнымпутем дрезденский физик Вильгельм Галлвакс, а позднее Филипп Ленард. Однакотеоретическое объяснение этой закономерности было дано лишь в 1905 годуАльбертом Эйнштейном. Речь идет о фотоэлектрическом эффекте, электрическомдействии света, которое, как показал Эйнштейн, основывается на квантовом обменеэнергией между фотонами и электронами. В силу чисто внешних обстоятельств, прикоторых Герц проводил свои опыты, он иногда оказывался на ложном пути. Ондолжен был работать с очень длинными электрическими волнами. Между тем особыеусловия резонанса в помещении, где ставились опыты, приводили к невернымрезультатам. «Неблагоприятное влияние помещений», как он писал, не могло бытьустранено даже при усилении тщательности наблюдений. Он придумывал все новыеусловия опытов и месяцами проводил контрольные эксперименты, чтобы проверитьнадежность результатов своих наблюдений. Нередко ему казалось, что он«заблуждается, несмотря на все старания». При этом наиболее сомнительным былвывод, к которому он пришел из-за помех. Ему показалось, что электрическая силараспространяется в проводах с иной скоростью, чем в вакууме. Это противоречилобы максвелловской теории. Через некоторое время ему удалось исправить своюошибку. 5 ноября 1887 года Герц послал Гельмгольцу новую статью – «О явлениииндукции, вызываемом в изоляторах электрическими процессами». Он просил егопредложить рукопись Берлинской Академии наук. Гельмгольца эта работа должнабыла особенно обрадовать: в ней Герц блестяще и исчерпывающим образом решилконкурсную задачу Академии от 1879 года. Он сумел показать, что изолятор можетбыть местом электромагнитных процессов. Это подтверждало взгляды Фарадея иМаксвелла. Уже через три дня он получил почтовую открытку с ответом: «Рукописьполучил. Браво! В четверг передаю ее в печать. Герман фон Гельмгольц». ТеперьГерц ставит опыт за опытом в захватывающем дух темпе. Последовала дальнейшаяпроверка и подтверждение максвелловской теории. Основные эксперименты Герц могпроизводить только в перерывах между лекциями, так как он использовал для нихсвою аудиторию, площадью 14×15 метров, которая была самым большим изимевшихся в его распоряжении помещений. Зал для опытов специально оборудовался.Механик удалял все металлические предметы, которые можно было убрать, преждевсего газовые трубы и люстру. Скамейки были соединены мостками, по которым Герцмог ходить во всех направлениях со своим измерительным инструментом,проволочным кольцом примерно 30 см диаметром. Цинковая пластинка 4 м высотой,которая была укреплена на стене, служила отражателем электрических волн. Работуэкспериментатора снова можно шаг за шагом проследить по дневнику. 29 декабря1887 года значится: «Экспериментировал. Затеняющее действие железа, рефлексияот стены и т.д.». 30 декабря: «Проследил действие через аудиторию». 31 декабряон заметил: «Устал от экспериментов». И радостно добавляет: «С удовлетворениемоглядываюсь на прошедший год». Литературным отражением этих эпохальных опытов,со всей определенностью подтверждающих теорию Максвелла, была классическаястатья «О скорости распространения электродинамических эффектов», которую Герцзакончил в январе 1888 года и тоже направил Гельмгольцу. После ее публикации впротоколах заседаний Берлинской Академии наук мир специалистов началнастораживаться. Уже в марте 1888 года Герц мог сообщить своим родителям, чтопрофессор Рентген из Гисена поздравил его в письме с его экспериментальнымиработами, заметив, что они являются лучшими из работ последних лет в областифизики. Рентген в то время еще не был всемирно известным первооткрывателемлучей, названных в его честь, но уже и тогда он считался выдающимсяфизиком-экспериментатором и пользовался заслуженным уважением как автор рядасерьезных работ. Поэтому Герц по праву гордился благоприятным отзывом старшего,проявившего себя в науке и признанного специалистами коллеги. Но молодойисследователь не позволил себе удовлетвориться достигнутыми успехами. Емуудалось произвести и показать на прямолинейных проводах и в свободном пространствепостоянные электрические волны. Эти нередко крохотные искорки, которые ондолжен был с лупой отыскивать в затемненной аудитории, убедительно показывалиузлы и выпуклости электрических волн. «Я считаю, – писал Герц Гельмгольцу вмарте 1888 года, – что волновую природу звука в свободном пространстве нельзяпредставить так же ясно и наглядно, как волновую природу электродинамическогораспространения». Двенадцать лет спустя в своей вступительной лекции в ЛейпцигеБольцман сказал, что этот эксперимент «нанес почтенной теории электрическогофлюида такой удар, от которого она уже не смогла оправиться». Чтобынеопровержимо доказать единую сущность световых и электрических волн. Герцпоследовательно повторил все основные оптические опыты: отражение, преломлениеи поляризацию – с электрическими волнами. После первых неудач он достиг целипри помощи случайно обнаруженных им коротких волн. С двумя большимипараболическими зеркалами – цилиндрами из цинковой жести, – используя пучкиэлектрических лучей, он мог вызывать эффект прожекторов, подобный оптическому.При помощи вылитой из твердой смолы изолирующей призмы 1,5 м высотой и 6 цвесом он добился отклонения электрического волнового пучка, соответствующегопреломлению световых лучей в стеклянной призме. Наконец, он смог убедиться и вполяризации электрических волн при помощи проволочной сетки. Благодаря этимоптическим опытам с электрическими волнами стало ясно, что невидимыеэлектрические волны, которые распространяются по проводам и в свободномпространстве со скоростью света, ведут себя так же, как световые волны. Ониразличаются только по длине волн, правда, в данном случае, очень значительно:длины электрических волн в миллион раз больше, чем световых. Таким образом,единая сущность света и электричества, которую Фарадей предполагал уже в 1845году, а Максвелл теоретически обосновал в 1862 году, была подтвержденаэкспериментально. Оптика могла быть теперь включена в электродинамику так же,как акустика давно уже вошла в механику. Одновременно была доказана несостоятельностьучения об электрических силах дальнодействия. Герц, со свойственной емуосторожной манерой выражаться, сформулировал этот важный вывод так: «Освященноенаукой, но неохотно принимаемое разумом господство непосредственно действующихна расстоянии сил в области электричества кажется разбитым навсегда простыми иубедительными опытами». В классической статье «О лучах электрической силы»,одной из своих самых значительных работ, Герц сообщил о своих экспериментах свогнутым зеркалом. И эту рукопись он также послал сначала Гельмгольцу, которыйс радостью следил за множащимися научными успехами своего бывшего ученика,докторанта и ассистента. «Несомненно большим достижением, – писал Гельмгольц,размышляя о прошлом, – является приведение убедительных доказательств того, чтосвет – эта столь важная и таинственная сила природы – ближайшим образомродствен другой, столь же таинственной и, вероятно, имеющей еще большееприменение силе – электричеству. Для теоретической науки, возможно, еще важнеето, что теперь стало понятным, как силы, о которых существовало представление,что они непосредственно действуют на расстоянии, распространяются путемвоздействия одного слоя промежуточной среды на ближайший». Над техническимприменением результатов своих гениальных опытов с искрами сам Герц не думал.Беспроволочное телеграфирование на большие расстояния могло развиться лишьпосле создания для него дальнейших предпосылок. Здесь несомненны заслугирусского физика Попова, немца Брауна и итальянца Маркони. Расцвет радиотехникиосновывается прежде всего на многостороннем применении электронных трубок,открытых Либеном. Он в свою очередь сделал возможным повторение опытов Герца сгораздо большей точностью. Показателем упрочения научной репутации молодогоисследователя среди специалистов служит то, что многие университеты проявилиинтерес к нему как к преподавателю. В Гисене ему предложили стать преемникомРентгена, который принял приглашение в Вюрцбург. Герц не мог на это решиться.Потом перед ним открылась возможность стать в Берлинском университетепреемником Кирхгофа, умершего в 1887 году. В отзыве, который Гельмгольцсоставил для факультета и министерства, значится, что Герц своими опытамиразрешил вопрос, «основываются ли электромагнитные эффекты на дальнодействии илипередаются путем изменений в заполняющей пространство среде и для своегораспространения нуждаются, подобно свету, во времени». Гельмгольц считал, чторешение этой проблемы следует рассматривать как «достижение чрезвычайнойнаучной важности», осуществление которого ранее «казалось почти невозможнымиз-за безнадежных экспериментальных трудностей». Герц добился успеха «лишьблагодаря в высшей степени редкому соединению глубокой научной проницательностии практической сноровки». Приглашение в Берлин, на кафедру знаменитогоКирхгофа, который лишь десятилетие назад был одним из его учителей, Герц считалособенно почетным. Однако, когда министерство предложило ему выбор междуБерлином и Бонном, он выбрал меньший университет, на Рейне, в надежде, что таму него будет больше свободного времени для исследовательской работы. Этавозможность была предоставлена ему с тем условием, что он прежде всего должензаниматься своими «историями с распространением». Гельмгольц, ранее сампредлагавший кандидатуру Герца Берлинскому университету, считая его самымдостойным из всех возможных кандидатов, одобрил решение Герца. «Лично я огорчентем, – писал он 15 декабря 1888 года, – что Вы не хотите переехать в Берлин,но, как я Вам уже раньше говорил, я думаю, что, безусловно, Вы в Вашихсобственных интересах действуете правильно, предпочитая в конце концов Бонн.Тот, кто ставит перед собою научные задачи и стремится к их разрешению, долженоставаться вдали от больших городов. В конце жизни, когда сильнее склоняешься ктому, чтобы использовать достигнутое для воспитания нового поколения и длягосударственного управления, дело обстоит иначе». В ответе на запросфилософского факультета Боннского университета Гельмгольц отметил Герца какнаиболее «талантливого и богатого оригинальными идеями среди молодых физиков»;он «одинаково способен как к овладению абстрактнейшими математическимитеориями, так и к решению вытекающих из них вопросов экспериментального порядкас большой ловкостью и большой изобретательностью в том, что касается методов». Весной1889 года Герц прибыл в Бонн как ординарный профессор физики. Здесь он сталпреемником Рудольфа Клаузиуса, который заслужил мировое признание своимиисследованиями в области термодинамики. В распоряжение Герца был предоставленкрасиво расположенный жилой дом, которым владел его предшественник. «То, что вдоме жил один из самых знаменитых в моей науке людей, конечно, привлекательнодля меня и всех физиков, которым случается меня посещать», – писал он своимродителям. Сан возле дома был очень удобен как место отдыха для него и какплощадка для игр двух его маленьких дочерей. «Сегодня я все время до обеда былв саду, который сейчас весь наполнен ароматом», – гласит запись в дневнике вмае 1892 года. За несколько дней до этого он писал в дневнике, что устроил длядетей большую песочницу с «волшебной пещерой», которая освещалась по вечерам.Университет Бонна стал последним местом деятельности исследователя. Поначалуему пришлось преодолеть множество трудностей, чуть ли не больше, чем четырегода назад в Карлсруэ. Институт, занимавший тесные помещения, нужно былорасширить и оснастить новыми приборами. Имеющаяся аппаратура большей частью небыла готова к употреблению, так как Клаузиус в последние годы своейпреподавательской деятельности не разрешал использовать приборы, щадя их.«Много работы с лабораторией, нет возможности идти дальше. Очень утомлен инесчастен». Так повествует дневник в конце летнего семестра 1889 года.
Следуя приглашению, Герц выступает в сентябре 1889 годана 62-м заседании Общества немецких естествоиспытателей и врачей в Гейдельбергес докладом «Об отношении между светом и электричеством». Подготовка этогодоклада, предназначенного для широкой аудитории, доставила Герцу много хлопот.Временами он был близок к тому, чтобы взять назад данное обещание. «Я такнесчастен оттого, – писал он своим родителям, – что нагрузил себя докладом вГейдельберге. Лечусь тяжелой, неприятной работой, затрачиваю на него массувремени, а то, что я получаю в результате, по моему мнению (по моему искреннемумнению), для любителя непонятно, для специалиста тривиально, мне самомупротивно. К сожалению, на этот раз уклониться нельзя, необходимо сказатьчто-либо». Эти сомнения не подтвердились. Доклад был принят громкимиаплодисментами. Гельмгольц выразил удовлетворение по поводу выступления своегоученика. Даже такой своеобразный и требовательный слушатель, как ВильгельмОствальд, в автобиографии, написанной спустя сорок лет, с признательностьюупомянул «большую и в высшей степени выразительную речь», в которой Герц сообщал«о доходящем до мельчайших деталей совпадении света и исследованных им быстрыхэлектрических колебаний». Это было действительно мастерское изложение сложныхфизических взаимозависимостей в общедоступной форме. Доклад со всейочевидностью обнаружил, что Герц не сомневался в правомерности господствовавшейтогда гипотезы светового эфира. Более того, исследование «эфира» казалось емудаже основным делом физики. Он полагал, что по примеру греческих натурфилософовможно спросить, «разве почти все существующее не создано из эфира?». Здесь Герцостался сыном своего века. Но его замечание, что дальнодействие, изгнанноеМаксвеллом из учения об электричестве теоретически и его собственными опытамипрактически, делает сомнительной и теорию гравитации, уже намечало пути вбудущее. Через четверть века Эйнштейн устранил сомнительные силы дальнодействияиз теории гравитации. В 1890 году Герц по приглашению Королевского обществаотправился в Англию. В Лондоне он имел возможность осмотреть оригинальныеаппараты Фарадея. В Лондоне и в Кембридже он читал доклады на английском языке,встречался со знаменитыми английскими учеными, среди них с Вильямом Томсоном.Его принимали как великого физика со всевозможными научными почестями. ГенрихГерц стоял тогда на вершине своей всемирной славы. О нем читали доклады; о неми его открытиях писали статьи. Ему присуждали медали и премии. Научныеобщества, отечественные и зарубежные, принимали его в свои ряды. «Почетный членМосковского общества», – как один из многочисленных примеров, гласит запись вего дневнике от 26 ноября 1890 года. Берлинская Академия наук избрала его своимчленом-корреспондентом в марте 1889 года. Он принадлежал также к старейшейестественнонаучной академии «Леопольдина» в Галле. Начиная с 1890 годамногосторонний физик наряду с продолжением своих экспериментальных исследованийопять занялся теоретическими вопросами.
– В работе «Основные уравнения электродинамики покоящихсятел» Герц придал учению Максвелла архитектоническую законченность. В следующейработе, относящейся к основным уравнениям электродинамики движущихся тел, онпошел дальше Максвелла. Он сделал первые шаги по пути, ведущему к теорииотносительности. Особенно усердно занимался Герц основами механики. Результатыего занятий появились под заголовком «Принципы механики, изложенные в новойсвязи». Известность получило в первую очередь теоретико-познавательноевведение, еще и сегодня сохраняющее свою ценность. Эта работа,свидетельствующая о блестящих и прирожденных способностях Герца какфизика-теоретика, была плодом уединенных размышлений, стимулированных трудамиГельмгольца, Маха, Дж.Дж. Томсона и других исследователей. «В общем, я оченьблагодарен прекрасной книге о развитии механики Маха», – говорится впредисловии. В правомерности своих новых формулировок и обобщений механическихзаконов Герц был не совсем уверен. «Все же трудно избавиться от некоторойробости, – говорил он в письме от 19 ноября 1893 года, – когда приступаешь кделу, которое никогда не обсуждалось ни одним человеком». Гельмгольц, назвавшийпроизведение Герца «последним памятником его земной деятельности», заметил всвоем введении: «Конечно, стремление дать объяснение для отдельных разделовфизики исходя из развитых Герцем основных положений встретится с большимитрудностями, но в целом книга Герца об основных законах механики должна ввысшей степени заинтересовать каждого читателя, которому может доставитьнаслаждение последовательная система динамики, представленная в совершенном иостроумном математическом изложении. Возможно, в будущем эта книга приобрететболее высокую эвристическую ценность как учебное руководство к открытию новоговсеобщего характера сил природы». Самым замечательным в предложенном Герцемновом порядке механических законов природы, собственно, зерном его замысла, былапопытка осуществить программу построения механики без понятия силы. Понятие«сила» казалось Герцу пережитком донаучных представлений. Он сделал попыткупоказать, что при описании природных процессов достаточно понятий времени,пространства и массы, чтобы выразить то, что поддается наблюдению. «Трудноотрицать, – писал он, – что в очень многих случаях силы, которые наша механикаприводит для истолкования физических вопросов, работают вхолостую за пределамидействительности везде, где дело касается изображения действительных фактов».Герц предложил рассматривать физические силы как действие жестко связанныхмасс. Тогда сила явилась бы не более, чем «математической, вспомогательнойконструкцией, свойства которой полностью в нашей власти и которая, таким образом,не может таить в себе ничего загадочного». Свой эмпирический закон – приниматьво внимание лишь фактически наблюдаемое – он, собственно, ограничил тем, чтонаряду с видимыми массами ввел в игру «скрытые массы». Смелый, но не лишенныйпротиворечий труд Герца «Механика без сил» не нашел последователей среди егоколлег. Больцман в своем докладе на конференции естествоиспытателей в Мюнхене в1899 году назвал механику Герца «программой для отдаленного будущего» идобавил, что довольно часто слышал похвалы «Механике» Герца, но не видел ещеникого, кто пошел бы по пути, указанному Герцем. В том же духе как «физикубудущего» оценил в 1910 году принципы механики Герца и Планк. НабросаннаяГерцем программа новой механики была выражением внутреннего разлада, которыйдолжен был испытывать столь глубоко мыслящий физик, обнаружив трещины вфундаменте своей науки. Она была предвестницей кризиса, разразившегося в физикечерез несколько лет. Она была буревестником переворота в физике. Герц сам ещене мог указать выход из обозначившихся трудностей. Но его гениальная интуицияподсказала ему, что часы классической физики сочтены. Большинство современныхему физиков имели собственные побудительные причины не признавать предложенияГерца. Характерно, что его последний ассистент и ближайший сотрудник ФилиппЛенард, впоследствии ярый антисемит и фанатический приверженец Гитлера, после1933 года высказал нелепое предположение, что в учебнике механики как быпрорвался «сильный еврейский дух», который в ранних работах Герца «оставалсяболее скрытым». Герц стремился устранить из естествознания все «неправомерныевопросы» и «мнимые доказательства». Он квалифицировал вопросы о «сущностисилы», «сущности электричества» как «неясные». В этом он солидаризировался сКирхгофом, который ограничивал задачу механики наиболее простым и полнымописанием наблюдаемых явлений. В духе этой «феноменологической» физики Герцразрешил вопрос о сущности теории Максвелла знаменитым положением:«Максвелловская теория есть система максвелловских уравнений». ТребованиеГерца, чтобы наши представления о природных явлениях были простыми,целесообразными и экономными, напоминает выдвинутый Махом принцип «экономиимышления». Но в остальном Герц отнюдь не был махистом. Ленин писал в«Материализме и эмпириокритицизме», что «философское введение Г. Герца к его«Механике» показывает обычную точку зрения естествоиспытателя, напуганногопрофессорским воем против «метафизики» материализма, но никак не могущегопреодолеть стихийного убеждения в реальности внешнего мира». В действительностиГерц, несмотря на свою склонность к априоризму Канта и свою благодарность Маху,твердо стоял на почве естественнонаучного материализма. В духематериалистической теории познания он утверждал, что физика «отражает» вещи изависимости с помощью своих особенных средств. Правильность отраженияопределяется «силой вещей»; она не подлежит «нашему произволу». Это чистоматериалистическое воззрение. Герц, собственно, остался в границахмеханистического материализма. Первым среди физиков в 70-е годы противмеханистического взгляда на природу выступил Эрнст Мах. Этот взгляд, по егословам, был исторически оправданной, но в целом искусственной гипотезой,которую следует преодолеть, потому что она мешает прогрессу естествознания. Приэтом Мах вместе с водой выплеснул и ребенка: вместе с механистическимматериализмом он отбросил материализм вообще. Это была роковая ошибка. Примернов это же время Фридрих Энгельс опроверг механистическое восприятие природы,оценив его с точки зрения диалектического материализма как одностороннее инедостаточное. В «Диалектике природы» Энгельс страстно выступал против«стремления свести все к механическому движению». Подобная оценка механицизмабыла чуждой Герцу. В предисловии к «Принципам механики» он писал: «Все физикисогласны с тем, что задача физики состоит в приведении явлений природы кпростым законам механики». Это однозначное признание механистической картиныприроды свидетельствует о том, что Герц – как и Максвелл – еще строго держалсямеханики в качестве общей основы физической науки, несмотря на то чторезультаты его исследований подрывали доверие к механике как последнему иокончательному основанию физики. Во всяком случае, механистический материализмГерца не застыл в тот догматический механицизм, который господствовал к концуXIX века в мышлении большинства естествоиспытателей в ущерб науке. Герцсохранял по отношению к нему скептически-критическую позицию. Со своимитворческими сомнениями он выступает в «Принципах механики» почти собратом подуху великого критического мыслителя Декарта, к идеальной картине механикикоторого восходили его представления. Такой осторожный и самокритичныйисследователь, как Герц, никогда не устававший снова и снова проверять своиэкспериментальные наблюдения и уточнять их результаты, должен был противитьсялюбой попытке представить научные мнения неколебимыми. «Что возникло из опыта,может быть опытом же и уничтожено», – так гласит один из его девизов. Средипубликаций боннского периода следует назвать собрание экспериментальных работ, появившеесяв 1892 году под заголовком «Исследования о распространении электрической силы».Это произведение особенно ценно тем, что Герц подробно описывает в нем, как онпришел к своим результатам. По словам Гельмгольца, мы обладаем «немногимиподобными документами внутренней психологической истории науки, и мы должныбыть исполнены величайшей благодарности автору за то, что он позволил нам такглубоко заглянуть в лабораторию своей мысли и даже в историю своих ошибок». Вэтом Герц резко противоположен таким физикам-экспериментаторам, как Рентген,умолчавший об истории своего знаменитого открытия, или таким теоретикам, какПланк, никогда не упоминавший о методе, при помощи которого он нашел значениесвоих квантовых формул, не говоря уже о великом математике Гауссе: егосовременники утверждали, что он делает пути, которыми приходит к своимрезультатам, столь же неясными, как лиса, заметающая хвостом свой след напеске. Как физик-экспериментатор Герц работал в Бонне главным образом надвопросами, связанными с прохождением катодных лучей через тонкие металлическиепластинки. В 1892 году он опубликовал фундаментальную статью «О прохождениикатодных лучей через тонкие слои металла». Здесь Герц продолжил исследования,которые десять лет назад начинал в Берлине под влиянием работ Крукса иГольд-штейна. Дело главным образом было в том, чтобы решить, несут ли катодныелучи электрические заряды, то есть корпускулярны ли они, или же обладаютволновой природой, как свет. Герц склонялся ко второму взгляду – с оговоркой, чтопри катодных излучениях речь идет, по всей вероятности, о продольных волнах всветовом эфире: предположение, впоследствии оказавшееся ложным. В этих опытахГерц иногда – обычно он экспериментировал один – прибегал к помощи своегоассистента Филиппа Ленарда, который успешно продолжил его опыты. Через тонкуюалюминиевую фольгу, называемую «окном Ленарда», он выпускал катодные лучи извакуумной трубки на «свободу». Теперь он мог вне прибора исследовать их ближепри помощи световой ширмы и фотопластинки. При этом он пришел к важномуоткрытию, что атомы не могут быть непроницаемыми шариками, как их представлялидо сих пор, но что их масса должна быть собрана в крохотной частицепространства, занимаемой атомом. Это представление легло в основурезерфордовской модели атома. Ленард за свои ценные экспериментальныеисследования был в 1905 году вторым из немецких физиков – после Рентгена –удостоен Нобелевской премии. Герцу не пришлось стать свидетелем научных успеховсвоего сотрудника. Но он избежал также участи стать свидетелем падения Ленарда:его отвратительных клеветнических выпадов против Рентгена я Эйнштейна, егопроникнутой шовинизмом «Немецкой физики» и всех его фашистских бесчинств.Последние годы жизни великого физика были омрачены болезнью, которая, как считали,началась с обычного флюса. Бесконечные операции приносили лишь временноеоблегчение и давали возможность Герцу продолжать педагогическую деятельность –хотя и с трудом, – но не вели к выздоровлению. В начале декабря 1893 года онвынужден был отказаться от лекций. В день прихода нового 1894 года смертьизбавила исследователя, которому шел лишь 37-й год, от непереносимых страданий,бороться с которыми тогда медицина не умела. Запланированные и подготовленныеГерцем эксперименты с искрами, во время которых он хотел применить токивысокого напряжения, опасные для жизни, остались неосуществленными. Подготовкак печати «Принципов механики», над языком которой он работал до последнего дня,была закончена Ленардом. Гельмгольц воздал должное труду своего величайшегоученика в предисловии. Это была последняя дружеская услуга, которую он могоказать ему и его памяти, прежде чем – несколькими месяцами позже – оборваласьи его жизнь: в тот черный 1894 год физическая наука в Германии потеряла Герца,Кундта и Гельмгольца. Герц занимался академическим преподаванием лишь однодесятилетие. Он умер слишком рано, как Сади Карно, основатель термодинамики,как Френель и Фраунгофер, которые внесли столь значительный вклад в оптику. Онумер молодым, подобно многим великим представителям музыки, изобразительногоискусства и литературы: Моцарту и Шуберту, Рафаэлю и Ван Гогу, Клейсту и ГеоргуБюхнеру. В предчувствии своей ранней смерти, 9 декабря 1893 года, Герц писалсвоим родителям: «Если со мной действительно что-либо случится, Вы не должныпечалиться, но Вы должны немного гордиться и думать, что я принадлежу к темизбранным, которые живут мало и все-таки достаточно. Этой судьбы я не хотел ине выбирал, но, раз она меня нашла, я должен быть доволен». О характере этогонеповторимого исследователя Гельмгольц сказал: «Генрих Герц обеспечил себесвоими открытиями долгую славу в науке. Но память о нем будет жить не толькоблагодаря его работам, но и благодаря его личным достоинствам: его постояннойскромности, радостной готовности признать чужие заслуги, неизменнойблагодарности, которую он сохранил по отношению к своим учителям. Все этоостанется незабываемым для тех, кто его знал. Он сам жаждал только истины,которой он следовал с высочайшей серьезностью и с полной отдачей сил. Никогдане было в его душе и тени тщеславия или личного интереса. Даже там, где он имелбесспорное право воспользоваться открытиями, он был склонен молча отойти всторону». Печатные работы Герца и ставшие известными документы сообщают мало оего общественных воззрениях и политической позиции. Если он, будучи студентом вБерлине, восхищался «мужеством» старого кайзера, который в открытом экипажеехал с Мольтке среди «частью весьма сомнительно выглядевшей массы», или, уже вовремена своего ассистентства, радовался выдаче офицерского патента, то это былолишним подтверждением того, что и так очевидно: сын богатого гамбургскогосенатора разделял социальные и «национальные» предрассудки своего класса и небыл противником прусского милитаризма и партийным соратником Бебеля. Нельзяутверждать, что такие взгляды были единственно возможными. Так молодой (он былна три года моложе Герца) физик-экспериментатор Лео Ароне, преподававший вБерлинском университете в качестве приват-доцента, пока прусское правительствоне лишило его права на преподавание из-за его политических убеждений идеятельности в рядах марксистского рабочего движения, является примером того,что представитель точных наук, происходящий из среды крупной буржуазии, можетбыть «красным». Но это было исключение. Эпоха, когда физики стали внимательноприслушиваться к общественной жизни и политике и должны были содействовать делупрогресса, если они хотели оставаться верными гуманистическим стремлениям своейнауки, наступила позже. Первооткрыватель электрических волн не испытывал ещенеобходимости делить свое время «между политикой и уравнениями», как это делалсоздатель теории относительности. Но и в случае, если бы Герцу пришлосьпережить события, свидетелем которых стал Эйнштейн, можно сомневаться, учитываяего происхождение и воспитание, в возможности резкого полевения его взглядов.Большим несчастьем для науки было то, что Герц, равно гениальный и удачливыйкак теоретик высочайшей логической ясности и как скрупулезный и наблюдательныйэкспериментатор, не смог принять участия в ее дальнейшем развитии. Не подлежитсомнению, что этот ученый, счастливо соединивший в себе достоинства теоретика иэкспериментатора, этот глубоко творческий мыслитель, который, по словамГельмгольца, «соединял в себе все, что требуется для разрешения сложнейшихпроблем науки», внес бы значительный вклад в создание квантовой теории и теорииотносительности. Многое из того, что впоследствии приобрело фундаментальноезначение, заложено уже в работах Герца. Но и то, что он успел совершить, принеслоему непреходящую научную славу. Открытие электрических волн привело к развитиюбеспроволочного телеграфа, который создан на основе экспериментов Герца.Радиовещание, телевидение и радарная техника неотделимы от результатов егоэкспериментов. Его имя получило всемирную известность, сохранившись в названиифизической единицы измерения. Методы, с помощью которых Герц осуществлял своиоптические опыты с электромагнитными волнами, помогли более чем черезполстолетия создать радиоастрономию, открывшую новый век астрономическихисследований. Гигантские радиотелескопы, помогающие сегодня проложить мостычерез многие миллиарды световых лет, построены по принципу параболическогозеркала, которым Герц пользовался в 1888 году в своей маленькой лаборатории вКарлсруэ. Фотоэлектрический эффект, который он наблюдал и описал в 1886 году вовремя своих опытов с искрами, приобрел позднее громадное теоретическое ипрактическое значение. Его работы с катодными лучами – о природе которых он несмог составить верного представления – привели в дальнейшем стольнепосредственно к проблеме физики атома, что уже поэтому мы можемприветствовать Герца как одного из первопроходцев атомного века. Он непринадлежал к тем естествоиспытателям, которые утверждают результаты своихисследований в драматически напряженной борьбе с отсталыми взглядами или спротивоположными научными мнениями, подобно Юстусу Либиху, Эрнсту Геккелю илиВильгельму Оствальду. Это были ученые-спорщики, блестящие полемисты, нападавшиена своих противников без оглядки и не останавливавшиеся перед отдельныминеточностями. Герц, образец личной скромности, искал возможность обеспечитьпобеду своих научных идей и достижений исключительно эмпирическими средствамиубеждения своих противников: правдой фактов. О нем по праву можно сказать, чтоего стилем было проводить свои научные взгляды и планы не в борьбе, а путемобъяснения. Очевидно, это не единственный путь и не всегда наиболее легкий. Нонесомненно, герцевский стиль умственной деятельности, который впоследствииособенно ярко повторился у Нильса Бора, обладает большим и основополагающимзначением. И с этой точки зрения примечательны слова, которыми Макс Планкзакончил свою речь, посвященную памяти Генриха Герца, на заседании Берлинскогофизического общества 16 февраля 1894 года: «Теперь наука будет двигаться впередбез него: то, что он, возможно, мог бы еще открыть, рано или поздно – в этомнет сомнения – откроют другие. Но никто из работающих в его области не сможетизбежать его влияния. Тысячекратно, как плоды его усилий, будут развиваться наблагоприятной почве, давая жизнь новым стремлениям, те ростки, которые онзаложил в своих трудах».
Список литературы :
1. Фридрих Гернек. «Пионеры атомного века».
2. Большая Советская Энциклопедия
3. Учебник Физики 11 класс