Physiker von Weltruf

Am 22. Februar 1857 wurde Heinrich Rudolf Hertz in Hamburg geboren. Sein Vater Dr. Gustav Ferdinand (eigentlich David Gustav) Hertz war Jurist und später Senator der Hansestadt Hamburg. Vom jüdischen Glauben war er 1834 zum Luthertum konvertiert. Seine Mutter Anna Elisabeth geb. Pfefferkorn war Tochter eines Arztes. Heinrich war der älteste Sohn, er hatte drei jüngere Brüder und eine Schwester.

Bereits in seiner Schulzeit auf einer Privatschule fielen seine großen sprachlichen, mathematischen und technischen Talente auf. Im Jahr 1875 legte Gustav Hertz die Abiturprüfung am traditionsreichen humanistischen Gymnasium Johanneum in Hamburg ab. Danach absolvierte er in einem Baubüro in Frankfurt am Main ein einjähriges Praktikum zur Vorbereitung auf das Bauingenieurstudium, das er 1876 an der Technischen Hochschule Dresden aufnahm. Dort wurde er Mitglied der Burschenschaft Cheruscia. In den Jahren 1876/77 leistete er seinen Militärdienst beim Eisenbahnregiment in Berlin ab und bestand die strenge Abschlussprüfung für die Aufnahme in die Reserveoffizierslaufbahn.

Studium in München und Berlin

Danach wechselte er zu den Naturwissenschaften und nahm im Wintersemester 1877/78 das Studium der Mathematik und Physik an der Technischen Hochschule München auf. Nach nur einem Jahr wechselte er an die Universität Berlin, wo die Koryphäen Hermann von Helmholtz und Gustav Robert Kirchhoff seine Lehrer waren. Bald nach seinem Wechsel an die Universität gewann er eine Preisaufgabe, indem er die Trägheit der sich in einem Draht bewegenden Elektrizität nachwies.

Im Jahr 1880 wurde Hertz im Alter von gerade einmal 23 Jahren mit einer theoretischen Dissertation »Über die Induktion rotierender Kugeln« mit der damals selten vergebenen Bewertung »magna cum laude« promoviert. Danach arbeitete er als Assistent seines Doktorvaters Helmholtz und befasste sich mit der Verdunstung und Kondensation von Flüssigkeiten, mit der Elastizität und der Glimmentladung. Erneut entschied er sich für einen Ortswechsel. Mit einer Arbeit zum Thema »Versuche über die Glimmentladung« wurde er 1883 an der Christian-Albrechts-Universität Kiel habilitiert und lehrte dort als Privatdozent.

Übertragung einer elektromagnetischen Welle

Im Jahr 1885 wurde er als Nachfolger von Karl Ferdinand Braun auf den renommierten Lehrstuhl für Physik der Technischen Hochschule Karlsruhe berufen. Hier begann er sich intensiv mit elektromagnetischen Wellen zu beschäftigen. Sein Ziel war es, die grundlegenden Hypothesen der Faraday-Maxwellschen Theorie zu überprüfen. Am 13. November 1886 gelang Hertz die experimentelle Übertragung einer elektromagnetischen Welle von einem Sender zu einem Empfänger über 1,5 Meter. Der Sender bestand aus zwei gestreckten Drähten mit der Funkenstrecke in der Mitte und Metallkugeln an den Enden. Damit konnte er die theoretischen Erkenntnisse des sieben Jahre zuvor verstorbenen schottischen Physikers James Clerk Maxwell bestätigen.

Mit großen Zinkplatten führte Hertz Messungen zur Reflexion der Wellen an den Wänden durch. Er ermittelte die Wellenlänge und stellte fest, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Auch wies er nach, dass man Wellen ebenso wie Licht bündeln kann. Mit Hilfe von zwei zylindrischen Parabol-Reflektoren und einer stützenden Holzkonstruktion baute er eine erste kurze Richtfunkstrecke. Hertz befasste sich auch mit der Beugung und Polarisation elektromagnetischer Wellen.

Nehmt aus der Welt die Elektrizität, und das Licht verschwindet; nehmt aus der Welt den lichttragenden Äther, und die elektrischen und magnetischen Kräfte können nicht mehr den Raum überschreiten.1

Seine Entdeckung legte die Grundlagen für die spätere Entwicklung des drahtlosen Telegrafen und des Radios. Doch hatte Hertz diese Möglichkeiten noch nicht vorhergesehen. Einem Ingenieur antwortete er, dass für eine technische Nutzung die Schwingungen zu langsam und die Apparate zu klein seien.

Entdeckung des lichtelektrischen Effekts

Im Jahr 1886 heiratete Hertz Elisabeth Doll. Aus der Ehe gingen zwei Töchter hervor. Ein Jahr später entdeckte er zufällig den lichtelektrischen Effekt (Photoeffekt), d. h. das Verhalten von Licht als Teilchenstrom. Hertz demonstrierte den Einfluss von Ultraviolettstrahlung auf die Metalloberflächen in einer Funkenstrecke. Dabei beobachtete er, dass das von einem Funken ausgestrahlte ultraviolette Licht die Länge eines zweiten Funkens vergrößerte. Wegen seiner Forschungen zu elektromagnetischen Wellen überließ Hertz die weitere Beschäftigung mit diesem Thema seinem Assistenten Wilhelm Hallwachs. Dieser führte systematische Untersuchungen durch und demonstrierte z. B., dass sich eine Metallplatte durch Bestrahlung mit einer Lichtbogenlampe elektrisch aufladen ließ. Der Photoeffekt wurde fortan auch als »Hallwachs-Effekt« bezeichnet. Die Entdeckung und Erforschung dieses Effekts schuf die Grundlagen zur Entwicklung der Photozelle und der Photoelektrizität.

Für die Berliner Akademie der Wissenschaften verfasste Hertz den Forschungsbericht »Über Strahlen elektrischer Kraft«. Vorgetragen wurde er am 13. Dezember 1888 von seinem Lehrer Helmholtz. Die Forschungen von Hertz fanden dadurch große Beachtung. So wurde er von der Royal Society nach London eingeladen, und Königin Victoria empfing ihn persönlich.

Fruchtbare Bonner Schaffenszeit

Im Jahr 1889 wurde Hertz als Nachfolger von Rudolf Clausius auf den Lehrstuhl für Physik an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn berufen. Rufe nach Berlin und Gießen hatte er abgelehnt. Drei Jahre später entdeckte Hertz, dass schnell fliegende Elektronen dünne Metallschichten durchstoßen können. Hertz schloss daraus, dass bestimmte Wellen auch durch härteste Materie dringen können. Sein Schüler Philipp Lenard forschte weiter zu Kathodenstrahlen und wurde hierfür 1905 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Hertz war es auch, der die physikalische Einheit der Härte definierte. Seine Karlsruher Experimentierausstattung kann heute im Deutschen Museum München besichtigt werden. Im Jahr 1890 veröffentlichte er eine Darstellung der Elektrodynamik auf der Grundlage der Maxwellschen Theorie unter dem Titel »Über die Grundgleichungen der Elektrodynamik für ruhende Körper«.

Früher Tod mit 36 Jahren

Im Alter von nur 36 Jahren starb er nach zweijährigem Leiden am 1. Januar 1894 in Bonn. Wahrscheinlich war die äußerst seltene Wegener-Granulomatose dafür verantwortlich. Die chronisch verlaufende entzündliche Erkrankung der Blutgefäße kann Lungen oder Nieren befallen und tödlich enden. Begraben wurde Hertz auf dem Ohlsdorfer Friedhof in seiner Heimatstadt Hamburg. Posthum wurde seine Schrift »Prinzipien der Mechanik« veröffentlicht.

Auszeichnungen

Wissenschaftliche Gesellschaften und Akademien in Frankreich, Italien und Österreich verliehen Heinrich Hertz hohe Auszeichnungen. Die preußische Regierung zeichnete ihn mit dem Kronen-Orden aus. Seine Entdeckungen waren nobelpreisverdächtig, doch wurde diese Auszeichnung erst nach seinem Tod gestiftet. Sein Neffe Gustav Ludwig Hertz erreichte diese höchste Ehrung: Im Jahr 1925 wurde ihm für die Entdeckung der Stoßgesetze zwischen Elektronen und Atomen zusammen mit James Franck der Nobelpreis für Physik zugeeignet. Im Jahr 1927 gründete die Deutsche Reichspost zusammen mit weiteren Institutionen das »Heinrich-Hertz-Institut für Schwingungsforschung« (HHI) in Berlin. Die heutige Bezeichnung lautet Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut.

1 Hz = 1 Schwingung pro sec.

Im Jahr 1935 wurde die internationale physikalische Einheit der Frequenz nach Heinrich Hertz benannt. 1 Hertz (Hz) entspricht einer Schwingung pro Sekunde. Doch das NS-Regime feindete Heinrich Hertz wegen seiner jüdischen Herkunft an. So wurden nach ihm benannte Institutionen und Straßen entwidmet, beispielsweise hieß das HHI fortan »Institut für Schwingungsforschung«.

Sein Lehrer und Freund Helmholtz würdigte den viel zu früh verstorbenen Forscher in seinem Nachruf mit den Worten: »Hertz hat sich durch seine Entdeckung einen bleibenden Ruhm in der Wissenschaft gesichert. Ihm selbst war es nur um der Wahrheit zu tun, die er mit äußerstem Ernst und mit aller Anstrengung verfolgte, nie machte sich die geringste Spur von Ruhmessucht oder persönlichem Interesse bei ihm geltend.«2
 

1. Heinrich Hertz: Über sehr schnelle elektrische Schwingungen: vier Arbeiten (1887–1889), hg. von Hans Wussing, Thun 21996, S. 97.

2. Zit. nach Joachim Kniestedt: Heinrich Hertz – Die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen vor 100 Jahren, in: Archiv für das Post- und Fernmeldewesen (1/1989), S. 41–57.