هاینریش هرتز: بیوگرافی و دستاوردهای علمی او
دستگاه رادار مانند نورافکن کار می‌کند، با این تفاوت که نورافکن انرژی نورانی از خود صادر می‌کند در حالیکه رادار از انرژی رادیویی با فرکانس قوی استفاده می‌کند. هنگامی که پرتو‌های نورافکن به جسمی می‌تابد مقداری از انرژی آن باز می‌تابد و به چشم بیننده می‌رسد و جسم را می‌بیند. اما وقتی که پرتو‌های رادار به جسمی بر می‌خورند مقداری از این پرتو‌ها باز می‌تابند و به گیرنده رادار می‌رسند و موقعیت جسم تشخیص داده می‌شود.
از رادار برای تعیین خط سیر هواپیما و همچنین ردگیری حرکت طوفان‌ها و کمک به خلبانان یا دریانوردان در مسیر حرکت استفاده زیادی می‌شود. دستگاه ارتفاع سنج رادار، ارتفاع حقیقی هواپیما را تا زمین بدون در نظر گرفتن مقدار فشار هوا با دانستن ارتفاع کوهی که هواپیما از روی آن پرواز می‌کند تعیین می‌کند. در دوران جنگ جهانی دوم، از رادار برای تعیین موقعیت هواپیما‌های دشمن استفاده می‌شد و هواپیما‌های دفاعی پس از آگاهی از محل هواپیمای دشمن آن را شدیدا زیر رگبار گلوله قرار می‌دادند.
اختراع رادار، در سال ۱۹۴۰ یک کشف سری بود. اما ۵۲ سال پیش از آن، یعنی در سال ۱۸۸۸، هاینریش هرتز روی این اختراع اسرارآمیز جنگ جهانی دوم تحقیق و مطالعه کرده بود. او نخستین کسی بود که به اساس کار این دستگاه پی برد. حتی سال‌ها پیش از این، در موارد عملی از این دستگاه استفاده می‌شد. هرتز موفق به اختراع نوعی آنتن شد که در انتقال و گرفتن امواج تلویزیونی به کار می‌رفت. او نام این آنتن را، دیپل هرتز گذاشت.
هاینریش هرتز در ۲۲ فوریه سال ۱۸۵۷ در بندر هامبورگ آلمان بدنیا آمد. خانواده هرتز از طبقات متنفذ و سرشناس شهر بودند. هاینریش هرتز در ابتدای جوانی به رشته معماری و مهندسی علاقه‌مند بود، اما خیلی زود از این علاقه دست کشید و به علوم تحقیقی دل بست. در آن زمان، هرمن فون هلمولتز از استادان مشهور دانشگاه برلن بشمار می‌رفت و در همین دانشگاه بود که هرتز مشغول تحصیل شد.
هلمولتز نابغه‌ای بزرگ بود که به علوم فیزیولوژی، تشریح، فیزیک و ریاضی تسلط داشت و این رشته‌ها را تدریس می‌کرد. اکتشاف‌ها بیش عبارت بودند از اندازه‌گیری سرعت ضربان عصبی، تجزیه و تحلیل حرکت امواج صوتی، تئوری هارمونیکی موسیقی و خیلی از قوانین فیزیکی دیگر که درباره قوانین انرژی، نظریه دید رنگ‌ها بحث می‌کند. دستگاه افتالموسکوپ، (Ophthalmoscope) که امروز در پزشکی از آن برای تشخیص بیماری‌های چشم استفاده می‌شود، از اختراعات هاینریش هرتز است.
هرتز از این استاد بزرگ و دانشمند چیز‌های زیادی آموخت. او بیشتر اوقاتش را به مطالعه علوم می‌گذراند. طولی نکشید که هلمولتز به استعداد و نبوغ هرتز پی برد. هرتز پس از پایان تحصیل در سال ۱۸۸۰ باسمت استادیار فیزیکی به خدمت هلمولتز در آمد.
هرتز در سال ۱۸۸۳ بعنوان معلم به کیل (Keil) رفت، و در آنجا به تحقیق درباره تئوری الکترومانیتیک مکسول پرداخت. این تئوری جدید علمی، در سال ۱۸۶۵ منتشر شده بود. هرتز به کار‌های تحقیق عشق و علاقه فراوانی داشت. آرزو داشت روزی به شهرت برسد و در ردیف دانشمندان بزرگ درآید. از این رو تصمیم گرفت که روی تئوری ریاضی مکسول مطالعه بیشتری انجام دهد و دلیل آن را کشف کند. نظریه مکسول می‌گفت: «امواج الکتریکی با نیروی مغناطیسی می‌توانند بصورت امواج نورانی منتشر شوند. »هاینریش هرتز، بخاطر تجربیاتی که در این زمینه انجام داد به سمت استادی فیزیک دانشکده پلی تکنیک کالسرو منصوب شد و در آنجا یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی ساخت که بسیار مورد توجه قرار گرفت. او برای اکثر دستگاه‌های الکترونی مثل رادیو، تلویزیون و رادار، که امروز در خدمت بشر هستند، اصول استواری را پایه‌گذاری کرد.
یکی از نخستین چیز‌هایی که هرتز درصدد تکمیل آن بود کشف ماهیت اموج الکتریکی و مغناطیسی، یا بعبارت ساده‌تر امواج الکترومانتیک بود. حرکت این امواج در حقیقت مدت زمانی طول می‌کشید. اما تعیین این مدت زمان برای دانشمندان بسیار دشوار بود و امروز می‌دانیم که این امواج با سرعتی برابر 000/000/300 متر در ثانیه حرکت می‌کنند. برای اندازه‌گیری زمان بین انتقال یک موج و دریافت آن آزمایش‌های زیادی انجام شده بود، اما اگر قرار بود که این آزمایش در اتاقی که ۱۰ متر طول داشت صورت گیرد هر موج ثانیه طول می‌کشید تا از این سوی اتاق بسوی دیگر برود. این رقم بی‌ن‌هایت کوچکی بود که مغز آن را نمی‌پذیرفت و امکانی برای اندازه‌گیری آن وجود نداشت.
هاینریش هرتز فکر می‌کرد که شاید بتواند از تخلیه بطری لیدن بعنوان زمان‌سنج استفاده کند. تخلیه سریع الکتریکی حاصل از بطری لیدن، در حقیقت شامل نوسان‌هایی است که یک پاندول انجام می‌دهد و تدریجه بحالت سکون در می‌آید. مدت زمان هر نوسان الکتریکی مانند مدت زمان یک پاندول همیشه ثابت است. در اینجا این پرسش پیش می‌آمد که: «چرا از نوسان الکتریکی بطری لیدن بعنوان زمان سنج استفاده نشود؟ » اما این مدت زمان هم مقدار فوق‌العاده کوچکی برابر ثانیه بود. و این برابر مدت زمان یک موج است که مسافت ۱۰۰۰ فوت (۳۰۰ متر) را می‌پیماید. هرتز هرگز نمی‌توانست امواج را به این فاصله بفرستد، چرا که هیچ وسیله تقویت‌کننده‌ای که بتواند امواج قوی تولید کند در اختیار نداشت.
هرتز کشف کرد که جرقه الکتریکی از تخلیه هر هادیی بوجود می‌آید و دیگر احتیاجی به بطری لیدن نیست. تخلیه یک هادی، نوسان‌هایی بین یکصد میلیون تا یک هزار میلیون تولید می‌کند که در الکترونیک جدید به آن یکصد مگاسیکل و یک کیلو مگاسیکل در ثانیه می‌گویند. زمان نوسان در این حالت بین یک صدم میکرو ثانیه تا یک هزارم میکروثانیه تغییر می‌کند. هر میکروثانیه عبارت از یک میلیونیم ثانیه است. هرتز آزمایش‌های خود را در ناحیه فرکانس قوی که امروز در رادار و ارتباطات میکروموجی (Microwave) از آن‌ها استفاده می‌شود انجام داد.
هرتز اندیکاتوری اختراع کرد و بوسیله این دستگاه توانست علائم الکتریکی را دریافت کند. او عقیده داشت که با هر وسیله ساده‌ای می‌توان این عمل را انجام داد. «مثلا، در نقطه‌ای که می‌خواهیم نیرو را نشان دهیم سیم مستقیمی قرار می‌دهیم که در وسط آن فاصله‌ای برای ایجاد جرقه وجود داشته باشد. با وارد کردن نیروی متناوب، الکتریسیته در سیم هادی شروع به حرکت می‌کند و جرقه‌ای بین این فاصله ایجاد می‌شود. » هرتز، این فاصله را در گیرنده خود کو انتخاب کرده بود که شاید مشکل بتوان ضخامت کاغذ این کتاب را با آن مقایسه کرد. هرتز روی آزمایش خود کوشید و توانست جرقه را به همه نشان دهد. او گفت که برای دیدن جرقه اتاق باید کاملاً تاریک باشد تا چشم بیننده به تاریکی آن عادت کند.
هرتز ثابت کرد که می‌تواند امواج الکتریکی را بگیرد و بفرستند. اما چطور می‌توانست ثابت کند که حرکت امواج مدت زمانی طول می‌کشد. او برای یافتن حل این مساله به نظریه صوتی هلمولتز رو آورد و مطالعه و تحقیق زیادی روی آن انجام داد. بر طبق تئوری تداخل امواج، هرگاه دوموج از یک منبع با مسیر‌های مختلف به یک نقطه برسند یا با هم جمع می‌شوند با یکدیگر را خنثی می‌کنند.
هرتز با استفاده از این خاصیت، یک دستگاه فرستنده و گیرنده میکروموجی ساخت و گیرنده را بتدریج از محل دور کرد، بطوریکه دیگر نمی‌توانست موجی در این محل دریافت کند. به این ترتیب طول موج را بدست آورد. او اطلاعات گسترده و جالبی درباره فرکانس نوسان‌ها داشت. هرتز، مقدار فرکانس را در طول موج ضرب کرد و سرعت موج را تعیین کرد. این عدد، سرعت امواج الکترومانیتیک بود که مقدارش با سرعت نور ( 000/000/300 متر در ثانیه) یکی بود. هرتز آزمایش‌های با ارزشی درباره کیفیت امواج انجام داد و بخوبی از اثبات تئوری مکسول بر آمد. او در مورد اکتشاف‌های خود می‌گفت: «آن‌ها نشانه‌ای از پیروزی درخشان تئوری مکسول هستند. »
هرتز، در سال ۱۸۸۹ بخاطر اکتشاف‌های ارزنده‌اش بسمت استادی فیزیک دانشگاه بن انتخاب شد. در این موقع فقط ۳۲ سال داشت.
نام او با عبارت «سیکل در ثانیه» به معنی هرتز همیشه جاودان خواهد بود. امروز که چشم ما به آنتن تلویزیون با میله‌های افقی‌اش می‌افتند ناگهان هرتز را به یاد می‌آوریم که آن را اختراع کرد. و نیز هرگاه به تصویر روی صفحه تلویزیون نگاه می‌کنیم آن وقت است که می‌فهمیم این تصویر بر اثر موج باز تابیده‌ای است که پس از مدتی روی صفحه ظاهر می‌شود. هرتز نخستین کسی بود که ثابت کرد هر موج الکتریکی یا مغناطیسی مدت زمانی وقت لازم دارد تا حرکت کند.
هرتز در سال ۱۸۹۴، در حالی که بیش از ۳۷ سال از سنش نمی‌گذشت از دنیا رفت. او نابغه‌ای بزرگ بود که به دانش بشری خدمات ارزنده‌ای کرد. اگر به این زودی نمی‌مرد راستی بشر در انتظار چه شگفتی‌های تازه‌ای از سوی او بود!
