Continuando il nostro percorso sui padri dell’elettricità, oggi vogliamo presentarvi un rilevante scienziato: Heinrich Rudolf Hertz.

La maggior parte di noi, leggendo la parola Hertz, la ricollegherà immediatamente a un’importante unità di misura del Sistema Internazionale, utilizzata per misurare la frequenza delle onde radio.

Pochi sanno però chi è il personaggio da cui è tratto il nome.

Heinrich Rudolf Hertz è uno degli scienziati che ha contribuito a molte delle importanti scoperte avvenute alla fine del diciannovesimo secolo. Le sue ricerche hanno aperto la strada allo sviluppo della radio, della televisione e del radar. È proprio per questo motivo, in riconoscimento del suo lavoro, che l’unità di misura della frequenza delle onde radio ha il suo nome.

L’infanzia di Heinrich Rudolf Hertz

Heinrich Rudolf Hertz nasce ad Amburgo il 22 Febbraio del 1857, da una stimata famiglia tedesca di origini ebraiche, suo padre era un importante avvocato e legislatore.

Mostra sin da bambino la sua intelligenza al di sopra della media e la sua propensione alla tecnica, nella sua giovinezza Heinrich Rudolf Hertz si diverte a costruire strumenti nel laboratorio di famiglia. È uno studente esemplare in particolare nelle scienze e nelle lingue (impara persino arabo e sanscrito); terminato il ginnasio sceglie di frequentare la Facoltà di Ingegneria presso l’università di Monaco.

Quindi, all’età di 20 anni, nell’Ottobre 1877 si iscrive all’Università di Monaco, ma dopo appena un mese abbandona in seguito alla decisione di diventare un fisico. A seguito di questa svolta segue corsi in matematica avanzata e meccanica, fisica sperimentale e chimica sperimentale. Dopo un anno all’Università di Monaco si sposta all’Università di Berlino per il fatto che aveva laboratori migliori rispetto a Monaco.

La laurea

Nel Febbraio del 1880, all’età di soli 23 anni, Heinrich Rudolf Hertz riceve il dottorato in fisica, e diventa subito assistente di Hermann von Helmholtz, uno dei principali fisici del tempo.

Una volta laureatosi, Heinrich Rudolf Hertz inizia la propria carriera di ricercatore all’interno delle Università di Dresda, Monaco di Baviera e Berlino, prediligendo per i suoi studi l’approccio sperimentale legato all’elaborazione teorica.

Nel 1883 inizia i suoi studi sulla teoria elettromagnetica di James Clerk Maxwell, e nello stesso anno diventa docente universitario di fisica teorica all’Università di Kiel.

La sua carriera accademica procede a gonfie vele e diviene nel Marzo 1885, con la volontà di tornare alla fisica sperimentale, professore ordinario di fisica al Politecnico di Karlsruhe. Heinrich Rudolf Hertz avrebbe potuto scegliere tra altre due opportunità oltre a Karlsruhe, ma i migliori laboratori di questa Università, gli faranno propendere per questa scelta.

Nel 1886 Heinrich Rudolf Hertz, all’età di 29 anni, sposa a Karlsruhe, Elizabeth Doll, la figlia di un matematico. Dalla loro unione nascono due figlie, Johanna and Mathilde. Mathilde diventerà un’influente biologa, facendo scoperte importanti nel campo relativo a come gli animali risolvono i problemi.

Gli esperimenti

Nel 1887 Hertz testa l’ipotesi della teoria di Maxwell, usando un oscillatore fatto di pomelli di ottone lucido, ognuno connesso a una spirale ad induzione e separati da un piccolo spazio dove le scintille potevano saltare da un lato all’altro. Heinrich Rudolf Hertz ragionò sul fatto che, se la teoria di Maxwell fosse stata giusta, le onde elettromagnetiche sarebbero state trasmesse durante ogni serie di scintille. Per confermare questo Hertz creò un ricevitore fatto da un filo arrotolato. Alla fine dell’anello c’erano piccoli pomelli separati da un piccolo spazio e il ricevitore fu posizionato a diverse iarde dall’oscillatore. Come predetto da Maxwell le cariche elettriche oscillanti hanno prodotto onde elettromagnetiche, che si sono propagate nell’aria intorno al filo, alcune raggiungendo una distanza di 1.5 metri.

Questo esperimento fu un trionfo, Heinrich Rudolf Hertz aveva prodotto e rilevato le onde radio, aveva fatto passare l’energia elettrica attraverso l’aria da uno strumento ad un altro, alla distanza di oltre un metro senza la necessità di nessun filo per la connessione.

Nei tre anni successivi Heinrich Rudolf Hertz, attraverso una serie di brillanti esperimenti, verificò totalmente la teoria di Maxwell, provando oltre ogni dubbio che il suo apparato stava producendo onde elettromagnetiche. Questa era la dimostrazione che l’energia emanata dal suo oscillatore elettrico poteva essere riflessa, rinfranta, produrre schemi di interferenza e produrre onde stazionarie, proprio come la luce.

Gli esperimenti di Heinrich Rudolf Hertz hanno provato che le onde radio e le onde della luce sono parte della stessa famiglia, sono quello che oggi noi chiamiamo spettro elettromagnetico.

Grazie a questi esperimenti Heinrich Rudolf Hertz ha il merito anche di aver posto le basi per l’invenzione della radio. Hertz infatti scoprì l’effetto fotoelettrico (spiegazione teorica elaborata successivamente da Einstein) osservando che gli oggetti che erano carichi elettricamente perdevano la carica se esposti alla luce ultravioletta.

Nel 1888, in una sua classe di fisica al politecnico Karlsruhe a Berlino, Hertz generò delle onde elettriche mediante la scarica oscillatoria di un condensatore attraverso un anello provvisto di uno spinterometro, e quindi le rilevò con un circuito simile. Il condensatore di Heinrich Rudolf Hertz era costituito da una coppia di barre metalliche, posizionate faccia a faccia con un piccolo spazio tra loro, per una scintilla. Quando a queste barre era data una carica di segno opposto, abbastanza forte da generare una scintilla, la corrente sarebbe oscillata avanti e indietro attraverso lo spazio e lungo le barre.

Con l’oscillatore Hertz aveva risolto due problemi, il timing delle onde di Maxwell e come far distaccare i campi elettrici e magnetici dal filo e farli essere liberi come le “onde di Maxwell”. In tutto questo gli studenti furono impressionati tanto da porre domande riguardo ai possibili utilizzi di questo fenomeno. Ma Heinrich Rudolf Hertz non riteneva la sua scoperta più utile di quella di Maxwell.

Ripose agli studenti che non sarebbe stata utile per nessun utilizzo, sostenendo che era solamente un esperimento per provare che la teoria di Maxwell era corretta. La modestia di Hertz o quella che potrebbe essere vista come poca ambizione, gli portò a sostenere che non ci sarebbero, appunto, state applicazioni future.

Ma anche se Hertz non credeva nella sua scoperta, in poco tempo le sue scoperte furono identificate come l’inizio della “electric age”. In pochi anni le onde elettromagnetiche dal non essere da nessuna parte, erano ovunque (parafrasando il fisico e matematico inglese Sir. Oliver Heaviside). In pratica gli esperimenti di Heinrich Rudolf Hertz avrebbero portato da li a poco all’invenzione del telegrafo senza fili e della radio.

Nel 1888 Hertz parlò in un giornale specializzato, di come fosse stato in grado di attivare le onde elettromagnetiche con il suo oscillatore; un ragazzo lesse quell’articolo mentre era in vacanza sulle Alpi. La scoperta di Heinrich Rudolf Hertz gli diede un’idea, perché non usare le onde proveniente dall’oscillatore per inviare segnali? Una volta tornato a casa provò quell’idea, quel ragazzo era Guglielmo Marconi.

Nel 1889 fu nominato professore di fisica all’Università di Bonn.

I suoi scritti scientifici furono tradotti in inglese e pubblicati in tre volumi: Electric Waves nel 1893, Miscellaneous Papers nel 1896 e Principles of Mechanics nel 1899.

All’età di 35 anni Hertz si ammalerà seriamente, soffrendo di forti emicranie. I dottori pensarono ad un’infezione, procedendo anche ad una serie di operazioni, ma la condizione di Hertz continuò a peggiorare.

Heinrich Rudolf Hertz morirà il primo Gennaio 1894, all’età di 36 anni, a Bonn a causa di un’infiammazione derivante da un problema del sistema immunitario. Fu seppellito nella sua città natale, Amburgo, nell’Ohlsdorf Cemetery.

Nonostante la sua prematura scomparsa la sua vita è considerabile piuttosto intensa tanto da farli ottenere, per le sue scoperte, numerosi riconoscimenti dalle Accademie di tutta Europa.

Concludendo

Nonostante l’esistenza non proprio longeva, le sue scoperte sono tante e fondamentali: Heinrich Rudolf Hertz infatti è il primo a realizzare in laboratorio il fenomeno della propagazione di onde elettromagnetiche, costruendo le fondamenta degli studi sulle onde radio e sulla trasmissione via etere. Per dimostrare l’esistenza dell’elettromagnetismo, Hertz utilizza un dispositivo denominato antenna a dipolo o per l’appunto dipolo hertziano. Si tratta di un sistema costituito da due bracci identici aperti realizzati con un materiale in grado di condurre l’elettricità; le correnti elettriche, scorrendo, irraddiano un campo elettromagnetico a distanza.

Oltre a questa importantissima scoperta, Heinrich Rudolf Hertz ne fa molte altre. Tra le tante, una è ripresa in seguito anche da Albert Einstein, ovvero quella del cosiddetto effetto fotoelettrico: Heinrich Rudolf Hertz è il primo a osservare, infatti, come oggetti elettricamente carichi perdano la propria carica se esposti alla luce ultravioletta.

Silenzioso, modesto e pacato, ma perspicace e attento, Heinrich Rudolf Hertz è anche un filosofo della scienza. Sostiene che quest’ultima conferisca all’uomo una capacità predittiva sugli eventi della natura e che ci sia corrispendenza tra le teorie formulate grazie alla sperimentazione scientifica e i fenomeni naturali.

L’importanza di questo scienziato non è quindi da sottovalutare, anche perchè persino alcuni suoi parenti sono a loro volta di grande rilevanza in ambito scientifico: Heinrich è lo zio di Gustav Ludwig Hertz (premio Nobel per la Fisica nel 1925, contribuisce con importanti studi allo sviluppo della Fisica atomica); figlio di quest’ultimo è invece Carl Hellmuth Hertz, uno dei padri dell’ecografia medica.

Quindi, di diritto, Heinrich Rudolf Hertz è uno dei padri dell’elettricità, tanto importante che anche Google nel 155° anniversario della sua nascita gli dedica un doodle.

doodle heinrich rudolf hertz