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Doodle:电磁波之父海因里希·魯道夫·赫茲115年诞辰

  Google今日首页采用了一款动态涂鸦(Doodle),以纪念德国物理学家、电磁波发现者海因里希·魯道夫·赫茲诞辰155周年,涂鸦以灰色的直线与代表电磁波的红、黄、蓝、绿四色在灰色直线中有序传输。标志简洁而抽象,贴切主题。令人意外的是,Google突然玩起了复古风,这个涂鸦是GIF动画图片,而非HTML5动画。

Google动态涂鸦:电磁波之父海因里希·魯道夫·赫茲115周年诞辰

  海因里希·魯道夫·赫茲简介:

  海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日),德国物理学家,于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献,故被誉为电磁波之父,频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。

  “我不认为我发现了的那些没有线的波可以有任何实际的应用。”——海因里希·魯道夫·赫茲

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  海因里希·魯道夫·赫茲早年生活

  赫兹出生在德国汉堡一个改信基督教的犹太家庭。父亲是位律师和参议员,母亲是一位医生的女儿。他有三个弟弟和一个妹妹。

  在他去柏林洪堡大学就读之前就已经展现出良好的科学和语言天赋,喜欢学习阿拉伯语和梵文。他曾经在德国德累斯顿、慕尼黑和柏林等地学习科学和工程学。他是柏林洪堡大学著名教授古斯塔夫·基尔霍夫和赫尔曼·冯·亥姆霍兹的学生。1880年赫兹获得博士学位,但继续跟随亥姆霍兹学习,直到1883年他收到来自基尔大学出任理论物理学讲师的邀请。1885年他获得卡尔斯鲁厄大学正教授资格,并在那里发现电磁波。

  随着阿尔伯特·迈克耳孙在1881年进行的实验和1887年的迈克耳孙-莫雷实验推翻了光以太的存在,赫兹改写了麦克斯韦方程组,将新的发现纳入其中。通过实验,他证明电信号如同麦克斯韦和法拉第预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础。他注意到带电物体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷,发现了光电效应(后来由阿尔伯特·爱因斯坦给予解释)。

  1894年37岁的赫兹因为败血症在波恩英年早逝。他的侄子古斯塔夫·路德维格·赫兹是诺贝尔奖获得者,古斯塔夫的儿子卡尔·海尔莫斯·赫兹创立了超声影像医学(例如常见的B超)。

  海因里希·魯道夫·赫茲的成就与贡献:

  气象学

  1878年夏天,由于赫兹在慕尼黑工业大学所跟随的指导教授Wilhelm von Bezold是气象学家,他开始对气象学抱持着浓厚兴趣。但是,除了在柏林当Helmholtz的助手时写的几篇论文之外,他对气象学没有什么贡献。论文题目有:对于液体蒸发的研究、新型湿度计的开发、使用图形方式判定隔热的湿润大气变化之特性等等。

  接触力学

  1886年至1889年间,赫兹发表了两篇往后被称作接触力学领域的论文。赫兹虽以电动力学的贡献闻名,但多数研究接触之根本性质的论文皆引用此两篇文章里的重要概念。Joseph Valentin Boussinesq发表了于赫兹作品中的决定性重大发现,更确立了他的成果在接触力学屹立不摇的重要性。赫兹基本上概述了当两个线对称的物体接触并负重时会如何表现,并从经典弹性理论和连续力学得到了结论。他的理论中有个重大的疏漏便是忽略了两个固体之间的附着力,而后来的科学家证明了当固体具有高弹性时,这个因素是很重要的。不过忽视是必然的,因为当时根本没有检验附着力的技术。

  为了发展他的理论,赫兹以对椭圆形牛顿环的观察为基础,进行了将玻璃球体放在镜片上面的接触实验,并假设球体的压力会是椭圆形分布。当他以计算自球体移动至镜片之压力的实验来验证理论时,再次使用了牛顿环的型态。K. L. Johnson、K. Kendall与A. D. Roberts (JKR)在他们的著名论文“表面能和弹性物体之接触”(The Proceedings of the Royal Society, 1971)使用了此理论为基础,来计算附着表面上理论上的位移压力或压痕深度(A324, 1558, 301-313)。他们的方程假设物质附着力为零,补充了赫兹的理论。尔后, B. V. Derjaguin、 V. M. Muller与Y. P. Toporov(DMT)也在1975年发表了另一个相近的理论,同样以附着力为零的假设替赫兹的方程做了补充。然而DMT的理论被认为不成熟,和JKR的理论相比,需要更多校正方能成为一个物质接触理论。前述两者构筑了接触力学的基础,成为所有过渡期接触模型的基石,并且被运用在纳米压痕和原子力显微镜的物质参数预测上。在当年,赫兹的研究作为讲师的意义,远大于他在电磁学的成就。但他以自身独有的清醒认为微不足道的这一章,却流传下来并深刻地影响着纳米科技时代。

  卒年36岁

  在1892年,赫兹被诊断出感染了韦格纳肉芽肿(发病时会经历剧烈的头痛),而他试着去治疗这种疾病。 在1894年,赫兹终于在德国波恩离世,享年36岁,他死后被埋在Ohlsdorf汉堡的犹太墓地。 赫兹死后留下了他的妻子伊丽莎白‧赫兹(原名:伊丽莎白‧道欧)和两名女儿乔安娜和玛蒂尔德。 而他的妻子在他死后并没有改嫁。 1930那年代,希特勒崛起,他的妻子和三名女儿也从德国搬到英国。 1960年,查尔斯萨‧斯坎德拜访了玛蒂尔德‧赫兹,询问有关她父亲的事,并在不久之后出版了一本有关海因里希‧赫兹的书。根据查尔斯萨的书指出,赫兹的两名女儿都没有结婚,因此他没有任何后裔。

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