היינריך הרץ – להפוך חשמל לגלים אלקטרומגנטיים

היינריך הרץ – האיש שהוכיח שניתן להפוך חשמל לגלים אלקטרומגנטיים והוביל לפיתוח הטלגרף והרדיו

מאת אבי בליזובסקי

הרץ הבהיר והרחיב את התיאוריה האלקטרומגנטית של האור שהוצעה לראשונה בידי הפיזיקאי הבריטי ג'יימס קלארק מקסוול בשנת 1884. הרץ הוכיח כי החשמל יכול להפוך לגלים אלקטרומגנטיים הנעים במהירות האור ואשר מגלים תכונות רבות הדומות לאלו של האור

הפיזיקאי הגרמני היינריך רודולף הרץ נולד ב-22 בפברואר 1857 בהמבורג, גרמניה ומת ב-1 בינואר 1894 בבון גרמניה והוא 37.

 
שמו של הרץ מוכר היטב לכל מי שהקשיב לרדיו למשל קול השלום הודיע בזמריר מדי שעה במחצית השעה, כי אתם מאזינים לקול השלום, גלים בינוניים 1540 קילוהרץ (כלומר 1540 אלף הרץ). ב-FM אנחנו מדברים על מגהרצים, כלומר מיליוני הרצים.
 
הרץ היה בן לאב יהודי, עורך דין שהמיר את דתו לנצרות כמו יהודים רבים בגרמניה בתקופת ההשכלה. הוא חונך באוניברסיטת ברלין. בין השנים 1885 ל-1889 הוא היה פרופסור לפיזיקה בבית הספר הטכנולוגי בקארלסרוהה ולאחר מכן עבר לאוניברסיטת בון.
 
הרץ הבהיר והרחיב את התיאוריה האלקטרומגנטית של האור שהוצעה לראשונה בידי הפיזיקאי הבריטי ג'יימס קלארק מקסוול בשנת 1884. הרץ הוכיח כי החשמל יכול להפוך לגלים אלקטרומגנטיים הנעים במהירות האור ואשר מגלים תכונות רבות הדומות לאלו של האור. הניסויים שערך עם הגלים האלקטרומגנטיים הובילו לפיתוח הטלגרף האלחוטי ולבסוף הרדיו.
 
שמו גם הפך למונח ידוע בתחום הרדיו והתדרים החשמליים. הרץ (קילוהרץ, מגהרץ). המונח הזה הוא חלק מהשיטה המטרית הבינלאומית מאז שנת 1933.
 
לפני שהרץ עבד כפרופסור בקארלסורהה ובבון, הוא חקר תחת הדרכתו של מדען ידוע אחר – הרמן פון הלמהולץ בבון. היה זה הלמהולץ שעודד את הרץ לנסות לזכות בפרס מדעי שהוביל לכמה מהתגליות החשובות של הרץ.
 מ-1885 עד 1889 הפך הרץ לאדם הראשון ששידר וקלט גלי רדיו, ולקבוע את העובדה שהאור הוא צורה של קרינה אלקטרומגנטי. הממציא האיטלקי ג'ולילמו מרקוני לא החל בניסויים שלו באלחוט לפני 1894, והם היו מבוססים על עבודות מוקדמות של הרץ שהוכיחו את השערותיו של הפסיקיאי הבריטי רוברט מקסוול.
 
הקשר היה די ישיר. בשנת 1879, שנת מותו של מקסוול, הכריזה האקדמיה למדעים בברלין על פרס למי שיגלה גלים אלקטרומגנטיים וימדוד את מהירות התפשטותם, מתוך כוונה להוכיח שאין שדה עצמאי בו מתפשטים גלים במהירות סופית.
 הרץ ניגש לתחרות ובנה מערכת שכללה משדר ומקלט. המשדר הורכב ממקור מתח, סליל ושתי כדוריות מתכת קרובות זו לזו. המקלט היה דומה למשדר, אולם ללא מקור מתח.
 
הרץ גילה שבכל פעם שהמתח במשדר עלה ונוצר ניצוץ בין שתי הגולות, הופיע ניצוץ מקביל, חלש יותר, בין שתי הגולות שבמקלט. המסקנה היתה שתנודות המטענים החשמליים בין הכדוריות במעגל הראשון יצרו גלים אלקטרומגנטיים שהתפשטו במרחב והגיעו למעגל השני. בהמשך, ביצע הרץ סדרת ניסויים בהם הוכיח שיש לגלים אלה את כל התכונות של גלים. הוא אף מדד את מהירותם והראה שהיא שווה למהירות האור.
 
ניסוייו של היינריך הרץ בשנים 1886-88 הולידו את עידן התקשורת האלחוטית. כבר ב-1896 בנו ג'וליאלמו מרקוני האיטלקי ואלכסנדר פופוב הרוסי מכשירי רדיו שיכלו להעביר מסרים למרחקים קצרים. ב-1901 ביצע מרקוני את שידור הרדיו הטרנס-אטלנטי הראשון.
 
אחת ההשלכות של גילויו של הרץ על כך שהאור הוא תופעה אלקטרומגנטית. בשנת 1905 פרסם איינשטיין ארבע עבודות שכל אחת מהן היתה יוצאת דופן בתחומה. אחת העבודות שדווקא עליה ולא על תורת היחסות קיבל איינשטיין את פרס נובל היתה תופעת האפקט הפוטואלקטרי. אפקט זה התגלה לראשונה על ידי הרץ בשנת 1887. הרץ גילה כי אור הפוגע בגוף מתכתי גורם לפליטה של אלקטרונים. תופעה זו נגדה את התיאוריה הגלית של האור, שכן אי אפשר היה ליישב את האינטראקציה שבסופה נפלטים אלקטרונים בודדים עם האופי הרציף של האור. ההנחה שהאור אינו רציף אלא "בנוי" ממנות בדידות, שלימים ייקראו פוטונים, פתרה את הבעיה.
 איינשטיין אמנם לא הוכיח את קיום הפוטונים אך הוא סיפק תחזיות מדויקות לאישושה בהקשר האפקט הפוטואלקטרי. לימים היתה תגלית זו הבסיס למכניקת הקוונטים.
 
יתכן שלו הרץ היה מאריך ימים, הוא היה תורם למדע הרבה יותר ואולי היה מגיע לחלק מהמסקנות הללו בעצמו.