Heinrich Rudolf Hertz (1857 – 1894)
Heinrich Rudolf Hertz, radyo dalgalarının laboratuar ortamında yayılmasını ve toplanmasını gözlemleyebilen ilk kisidir. 1883 ve 1889 yılları arasında elektrik kıvılcımlarından elektromanyetik dalgalar elde etmistir.
Heinrich Rudolf Hertz, 22 Şubat 1857’ de Hamburg, Almanya’da doğmuştur. Babası Gustav Ferdinand Hertz, sonradan Hıristiyan olmuş bir yahudidir. Hamburg’da ve Oberlandsgerichstrat’ da avukatlık yapmış ve 1887 yılından itibaren de hukuk idaresinin başkanlığına geçmiştir.
Annesi Anna Elizabeth Hertz ise Frankfurtlu doktor Pfefferkorn’ un kızıdır.
1875 yılında özel bir okulda yalnızca bir yıllık bir çalışmanın sonunda, okulunu bitirip üniversiteye başlaması için geçmesi gereken Abitur sınavını birincilikle geçmiştir.
Bu Dönemde doğa bilimlerine karsı olan ilgisi artmıştır ve ailesine ait olan atölyede mekanik teçhizatlar üretmek konusunda pratik bilgiler edinmiştir. Ayrıca Arapça öğrenmek konusunda gayret göstermiştir.
Okulu bittikten sonra Heinrich Hertz, mühendislikle ilgili pratik deneyimini arttırmak için Frankfurt’a gitmiştir. Sonra 1876 – 1877 yılları arasında askeri hizmetini gerçekleştirmek için Berlin Demiryolu Alayı’na katılmıştır. Askeri hizmeti bittikten sonra Münih Üniversitesi’nde bir yıl geçirmiştir.
Oradayken akademik ve bilimsel bir kariyere sahip olmaya karar vermiştir ve dolayısıyla Frankfurt’a mühendislik eğitimi almaya gitmemiş, bilimsel çalışmalarına devam etmek üzere Berlin Üniversitesi’ ne gitmiştir.
Oradaki hocaları, o zamanın en önde gelen fizikçileri olan Gustav Kirchhoff ve Herman von Helmoltz’ tu. 1880 yılında elektromanyetik indüksiyonla ilgili teziyle fizik doktorasını almıştır. Bunun ardından üç yıl boyunca Herman von Helmoltz’ un asistanlığını yapmıştır.
1883 yılında Hertz, Kiev Üniversitesi’ de teorik fizik alanında konferanslar vermeye başlamıştır. Kiev’ de çalışmaları için yeterli laboratuar ortamı olmamasına rağmen, fizikle ilgili daha çok teorik görüş üretmiştir.
Burada James Clark Maxwell’ in yeni geliştirdiği elektromanyetik teori üzerine de çalışmalarda bulunmuştur. Maxwell’ in teorisi sıradışı mekanik fikirler üzerineydi ve evrensel olarak kabul görmemişti. Bu sıralarda bir başka bilim adamı olan Michelson, Morley’ in yardımıyla zekice deneyler yaparak Maxwell’in teorisini geliştirmekteydi. Hertz de Maxwell’ in denklemlerini yeni bir metotla türetmiştir. Bu metotla denklemler daha modern bir hal almıştır.
1885 yılında, daha 28 yasındayken, Heinrich Hertz, Karlsruhe Üniversitesi’ de fizik profesörü olarak atanmıştır. Karlsruhe Üniversitesi’ de ilk zamanlarında Hertz elektriksel fenomen ve elektriksel teçhizatla ilgili araştırmalardan parçalar içeren çalışmalar yapmıştır. Bu araştırmalar onun en ünlü deneylerini içerir.
1886 yılında, Hertz, Karlsruhe Üniversitesi’ndeki profesörlerden birinin kızı olan Elizabeth Doll’ la evlenmiştir. Çiftin iki kızı olmuştur. ilki olan Johanna 20 Ekim 1887’ de, kardeşi Mathilda 14 Ocak 1891’ de doğmuştur.
Hertz’ in kariyeriyle ilgili ilginç bir not da sudur ki, 1887 yılında, ültraviyole radyasyonun, bir metal yüzeyindeki elektronları açığa çıkarması sırasında oluşan fotoelektrik etkiyi keşfetmiştir. Ancak her ne kadar özünü kavramış olsa da bu konuyla ilgili çalışmalarını sürdürmemiştir. Bu konuyu, diğerlerine, araştırıp açıklamaları için bırakmıştır.
1888 yılında, Hertz, fizik sınıfının bir kösesinde bir çeşit elektrik devresi kullanarak elektrik dalgaları üretmiştir. Devre, içinde elektriksel kıvılcımların gedmesi için küçük bir boşluk olan metal bir çubuk içermektedir.
Elektriksel kıvılcımlar boşluktan geçerken çubukta yüksek frekansta şiddetli salınma hareketi gözlenmiştir. Hertz bu dalgaların havada yayıldığını, bu dalgaları biraz uzak mesafede kurduğu benzer bir devre ile meydana çıkartarak kanıtlamıştır.
Ayrıca Hertz bu deneyle, bu dalgaların ışık gibi yansıma, kırılma özelliklerine sahip olduklarını ve en önemlisi onların da ışıkla eş bir hıza sahip olduklarını ancak çok daha büyük dalga boylarına sahip olduklarını keşfetmiştir.
Bunun dışında Hertz, elektriksel iletkenlerin bu dalgaları yansıttığının ve bu dalgaların içbükey yansıtıcılarla odaklanabileceğinin altını çizmiştir. Hertz birçok yalıtkanın dalgaların çoğunu geçirdiğini bulmuştur. Bu dalgalara Hertzin dalgaları denmiştir, günümüzde ise radyo dalgaları denmektedir.
Bu kesif Maxwell’ in elektromanyetik dalgaların hem ışık hem de radyo dalgaları halinde varolabileceği öngörüsünün doğruluğunu da kesin olarak kanıtlamıştır.
Heinrich Hertz deneylerinde ilk olarak ortasında elektriksel kıvılcımlar için boşluk olan ve radyatör olarak kullanılmak üzere bir adet indüksiyon bobinine bağlı bir çift birer metrelik tel kullanmıştır. Bu düzeneğe uçlardan iki geniş küre bağlanmıştır. Bu küreler ise rezonans için devrenin kapasitesini ayarlamakta kullanılmıştır. Alıcısı, telden oluşan radyatör boşaldığında elektriksel kıvılcımların gözlenmesi için üzerinde boşluk olan bir levhadır. Alıcı, osilatörden birkaç yarda uzağa yerleştirilmiştir. Bu tellere zıt işaretli akım verildiğinde devre salınır. Bu osilatör sayesinde Hertz iki problemi çözmüştür:
*Maxwell dalgalarını zamanlamıştır. (ışık ve radyo dalgalarının hızlarının eşitliği konusunda Maxwell sadece teori üretebilirken Hertz bunu kesin bir şekilde kanıtlamıştır.)
*Elektrik ve manyetik alanlar üretip onların tellerden ayrılarak Maxwell dalgaları gibi serbest bir şekilde hareket edebilmelerini sağlamıştır.
Bu gelişmeler sonucunda Hertz’ in öğrencileri çok etkilenmişlerdi ve bu harika buluşla neler yapılabileceğini merak ediyorlardı, fakat Hertz’ e göre düşünceleri Maxwell’ incilerden daha pratik değildi. Öğrencilerine, “Sonuçta hiç kullanışlı değil. Bu sadece Maestro Maxwell’ in yanılmadığını kanıtladı.
Bu gizemli elektromanyetik dalgaları gözlerimizle göremiyoruz ama oradalar.” demiştir. Öğrencilerden birinin “Peki sırada ne var?” sorusuna ise omzunu silkerek alçakgönüllü, gösteriş meraklısı olmayan ancak uğraştığı şeyleri başarmak konusunda hırslı biri olan Hertz, öğrencisini “Hiçbir şey, sanırım...” diyerek cevapladı. Fakat teorik seviyede bile Hertz’ in başarıları diğerleri tarafından hemen fark edildi ve yeni bir elektrik çağının başladığı seklinde yorumlandı. Bir ingiliz fizikçisi olan Sir Oliver Heaviside, 1891’de “Üç yıl önce hiçbir yerde elektromanyetik dalga yoktu, artık her yerdeler” demiştir.
Hertz’ in Deneylerinin Öneminin Özeti
Hertz’ in elektrik dalgalarının kırılmaları, yansımaları, parazit oluşturmaları, polarizasyonu ve hızları hakkında yaptığı deneyleri, kablosuz telgraf, radyo, televizyon ve radarların icat edilmelerini tetiklemiştir. Bunun bir örneği söyle gerçekleşmiştir: 1888’ de Hertz bir makalede elektromanyetik dalgalarını osilatör ile nasıl tetiklediğini ve ortaya nasıl çıkardığını açıklamıştır. O sıralarda Alplerde tatil yapmakta olan bir genç bu makaleyi okumuştur. Hertz’ in keşfi bu gencin aklına neden osilatör düzeneğindeki elektromanyetik dalgaları sinyalleşmek için kullanmayalım sorusunu getirmiştir. Bu gencin adı Guglielmo Markoni idi. O makaleyi okuduktan sonra hemen evine, İtalya’ya döndü ve fikrini denemeye karar verdi.
3 Nisan 1889’ da Heinrich Hertz, fizik profesörlüğü ve fizik bölümü başkanlığı pozisyonuna, Rudolf Clausius (1822 – 1888)’ un varisi olarak geçsek üzere Bonn’ a geldi. Hertz, çok başarılı bir takım deneylerden sonra yüksek dalga boylu elektromanyetik dalgaların, Maxwell’ in teorisinin doğruluğunu ve bu dalgaların, ışık dalgalarının kırılma, yansıma, polarizasyon gibi özelliklerini de taşıdığını kanıtladığı Karlsruhe Üniversitesi’ den geldiğinde, yıldızı parlamaya başladı. Çok kısa bir sürede sadece Almanya’ da değil, tüm dünya çapında fizik toplumunun yıldızı oldu.
Ancak Hertz, Bonn’ da geçirdiği beş yılda (3 Nisan 1889 – 1 Ocak 1894) hemen hemen tüm deneysel çalışmalarına son verip mekanik üzerine zorlu teorik çalışmalar yapmış ve çalışmaları da 1894’ de ölümünden sonra yayınlanan kitabıyla son bulmuştur. (Heinrich Hertz, Die Prizipien Der Meckanik in Neuem zusammenhange Dargestdellt) Daha sonra çeşitli bilim adamları bu çalışmalarına katkıda bulunmuştur. Bunlar Philipp Lenard (ed.), Leipzik, J. A. Barth, 1894 çevirisi D. E. Jones, J. T. Wally, “The principles of Mechanics Presented in a New Form”, London, Macmillan and Co. 1889 Reprinted New York, Dover Publications, 1956)
Peki Hertz niçin büyük başarılara imza attıktan sonra elektromanyetik deneylerine sırt çevirip üç yılını mekanik üzerine yazdığı kitabına adamıştır? Pratik bir cevap olarak (tam sebebi bu olmasa da ) o yıllarda bir dizi enfeksiyon sonucu hasta olması ve bu hastalığının gitgide ilerlemesi, onun hem kişisel hem de profesyonel anlamda karşılığını fazlasıyla veren deneylerine devam etmek için yapması gereken laboratuar çalışmalarına engel olmuş olabilir. Ye da Karlsruhe Üniversitesi’ deki çalışmaları kadar önemli sonuçlar doğuracak deneysel çalışmalar bulmak konusunda zorlanmış olabilir. Hertz’ in teorisel mekaniğe yönelmesinin göze çarpan nedeni ise, Hertz’ in on dokuzuncu yüzyıldaki her fizikçi gibi, fiziğin nihai amacının gözlenebilen tüm fizik olaylarının mekaniğe indirgenmesi olduğunu düşünmesidir.
Bu yıllarda Hertz, mekanikteki teorisel çalışmalarına ek olarak düşük yoğunluktaki gazlarda elektriksel boşalma üzerine çalışmalarda bulunmuştur. Bunu yanında Hertz, Maxwell’ in teorisini analiz etmeye devam etmiştir ve 1890 yılında bununla ilgili iki yazı yazmıştır. Onun deneysel çalışmaları elektrodinamik alanlarla ilgili görüşlerin daha sağlam temeller üzerine oturmasını sağlamıştır. Bilimsel yazıları, daha sonra İngilizciye çevrilerek üç cilt olarak yayımlanmıştır. Electric Waves (1893), Miscellaneous Papers (1896) ve Principles of Mechanics (1899).
Hertz 1892 yazında bir kemik hastalığından mustarip olmuştur.
Daha sonra 1 Ocak 1894’ ta ise daha 37 yasına bile gelmeden kan zehirlenmesinden dolayı ölmüştür.
Sağlık durumunun kötü olduğu birkaç yıldan sonra, trajik bir şekilde erken ölmesi parlak kariyerinin son bulmasına neden olmuştur.
Hertz, ölümünden sonra Ohlsdorf, Hamburg, Almanya’daki Yahudi mezarlığına defnedilmiştir.
Hertz ölünce, Sir. Oliver Lodge, Hertz’e zamanın büyük ingiliz fizikçilerinin yapamadığı şeyleri yapmasından dolayı duyduğu saygıyı ifade etmek için, “O sadece Maxwell’ in teoremlerinin geçerliliğini kanıtlamadı, O, bunları büyük bir alçakgönüllülükle yaptı. O asil bir adamdı.” demiştir. 1894’ ta bir yazar “O, hiçbiri ona karsı kıskançlık ye da kin duymayan, birçok hayrana sahip biri idi. Onunla kişisel olarak irtibat kuran kişiler, onun alçakgönüllülüğü ve sevimliliği karsısında çok etkilenmişlerdir. Hertz, arkadaşları için iyi bir arkadaş, bazıları çok uzak bir mesafeden gelmiş olan çok sayıda öğrencisi için saygı duyulan bir öğretmen, ve ailesi için de sevilen bir koca ve baba olmuştur.”
Heinrich Hertz’ in yirminci yüzyılın baslarında fiziğin gelişimi için yaptığı çalışmalar, Ludwin Boltzmann’ın, Herman von Helmoltz’ a 6 Ocak 1894’ ta – Hertz’ in ölümünden sadece beş gün sonra – yazdığı bir mektupta çok iyi bir şekilde özetlenmiştir: “Biri Hertz’ in buluşlarının bizim tüm doğa konseptimiz için ne kadar önemli olduğunu ve buluşların tamamının yalnızca bir yönü gösterdiği gerçeğini vurgulamak isterse, araştırması uzun yıllar alır”.
Günümüzde Hertz’ in çalışmalarının kabulünün sembolü, adının frekans birimi olarak atanmasıdır. Saniyedeki dönüş sayısı olan Hertz, “Z.” Seklinde kısaltılmaktadır.
1899 yılında, ölümünün üzerinden sadece beş yıl geççikten sonra, Hamburg, Hertz’ in ismini Uhelenhorst semtinde bir caddeye (Heinrich Hertz StraBe) vermiştir. Yine Hamburg’ da bir ilkokula da ismi verilmiştir. (Heinrich Hertz Grundschule)
Heinrich Hertz’ in portresi, Hamburg Belediye Binasının önündeki elli altı önemli portrenin arasındadır. Bu portre, ikinci Dünya Savası’nda Naziler tarafından yıkılan yedi Yahudi portresinden biridir. 1949’ da portreler yenilenmiştir. ikinci Dünya Savası’ndan sonra, Hamburg, yaklaşık iki yüz yetmiş metre boyundaki bir gökdelene (RentzellstraBe), Hertz’ in adını vermiştir.
(Heinrich Hertz Turm)
1987 yılında IEEE, Hertz’ in radyo dalgalarındaki inanılmaz başarıları nedeniyle Hertz’ in adına madalya bastırmıştır. (Heinrich Hertz Medal). Bu madalya her yıl, teorik ye da deneysel basarı gösteren bir kişiye hediye edilir.
1923 yılından itibaren, alman parası değer kaybedince, Heinrich Hertz’ in esi Elizabeth Hertz, iki kızı Mathilda ve Johanna ile birlikte çeşitli bölgelerdeki radyo şirketlerinin bağışları sayesinde yaşamlarını sürdürmüşlerdir. Ailesi yarı Yahudi olduğundan (Heinrich Hertz’ in babası sonradan Lutheran olduğu için) Almanya’ da kalmalarına izin verilmiştir ancak üniversitede çalışan Mathilda Hertz isinden kovulmuştur. Sonra Max von Laue ve Erwin Schrodinger’in yardımıyla Oxford’da geçici olarak kalmaya başlamıştır. Daha sonra Cambridge’ den J. J. Thomson (1890 yılında Heinrich Hertz ile buluşup ondan etkilenmiştir), Mathilda’nın, Cambridge’ e üç mil uzaklıkta olan Girton adında bir kasabaya kalıcı olarak yerleşmesini sağlamıştır. 1937 yılında Mathilda, annesini ve kız kardeşini, yanına gelmeye ikna etmiştir. Elizabeth Hertz, kırk sekiz yıl dul olarak yasadıktan sonra 28 Şubat 1941’ de yetmiş yedi yıl yasında ölmüştür.
Heinrich Hertz’ in kuzeni, Gustav Ludwig Hertz, 1925 yılında James Franck ile birlikte “bir elektronun, atom üzerindeki etkisinin idare edilmesine dair keşfettikleri kanunlar nedeniyle Nobel Fizik Ödülü’nü almışlardır.
Gustav Hertz’ in oğlu Carl Hellmuth Hertz ise medikal ultrasonu keşfetmiştir.
