марта его занимала недавно вышедшая 'Механика' Эрнста Маха. 6 марта он посвятил оптике. 11 мая говорится: 'Вечером - основательно - электродинамика по Максвеллу'. 13 мая: 'Исключительно электродинамика'. 16 мая: 'Весь день занимался электродинамикой'.
Вплоть до поздней осени 1884 года на первом плане стояли занятия электродинамикой. Все время встречаются записи о том, что Герц 'размышлял' над вопросами электродинамики. В их числе появляется заметка: 'Упорно размышлял над электродинамикой'. Наряду с этим он интересовался также трудами Давида Фридриха Штрауса, посвященными критике религии, и читал переписку между Гёте и Шиллером, Гауссом и Шумахером.
Но Герц не мог быть полностью удовлетворен своей деятельностью в Киле. 'Очень плохое настроение', - отметил он в дневнике 29 октября 1884 года. Предоставление обещанной профессуры оттягивалось от семестра к семестру. Из-за этого у него не было прочной основы для существования. Но большей частью его угнетало, по-видимому, отсутствие возможности экспериментировать в хорошо оборудованном институте, к чему он привык в свои берлинские годы. Маленькая частная лаборатория, которую он начал оборудовать самодельными приборами в подсобном помещении своей квартиры, могла быть лишь паллиативом.
Герц был прирожденным экспериментатором. Несмотря на свои ярко выраженные математические способности и живые теоретические наклонности, он не чувствовал себя счастливым, занимаясь математической физикой. Он тосковал, как писал Планк, по своему любимому делу - эксперименту.
Поэтому он с радостью принял осенью 1884 года приглашение на должность ординарного профессора физики в Высшую техническую школу в Карлсруэ, где в его распоряжении был институт с хорошим экспериментальным оборудованием.
В марте 1885 года Герц переселяется в город, который в последующие четыре года стал ареной его великих открытий и местом рождения его мировой славы. 'Утром осмотрел институт в политехникуме и остался доволен', значится в дневнике 30 марта 1885 года. Двумя днями позднее он отмечает: 'В институт доставлен оптический шкаф. Найдена подходящая квартира'.
Во всяком случае, было покончено, как он писал, с 'безмятежным досугом приват-доцента'. Он должен был заниматься всевозможными институтскими и административными делами. Подготовка к лекциям, экзамены и факультетские обязанности всякого рода мешали ему заниматься собственной научной работой. В июне 1885 года он жаловался в письме своим родителям: 'Неужели я тоже стану одним из тех, кто, получив профессуру, перестает что-либо создавать'.
Дневник верно отображает жизнь молодого профессора. Среди заметок о служебных делах, о ссоре с учеником механика, разбившим диск большой электростатической машины, о теоретических вопросах, короткая и деловая - в стиле сообщений о результатах физических опытов - запись о том, что он помолвлен с дочерью одного из коллег. Через год после своего переселения в Карлсруэ, летом 1886 года, Герц женится.
Вскоре после этого, в октябре 1886 года, начинаются в 'удивительном сплетении заслуг и счастья', как писал Планк, те классические эксперименты, которые создали научную славу Генриха Герца. Их непосредственным исходным пунктом - подобно открытию Эрстеда в 1820 году - было случайное наблюдение во время подготовки и проверки учебного эксперимента.
При экспериментировании с электрическими разрядами Герц заметил искрение одной из двух близко лежавших друг подле друга изолированных спиралей. Он сразу же предположил, что это явление основано на процессе индукции и его следует толковать как электромагнитный резонанс, сравнимый с аналогичным акустическим явлением. Очевидно, было возможно с помощью искрового индуктора и в открытой катушке с небольшим количеством витков вызывать быстрые электрические колебания.
Теперь Герц вернулся к вопросу, поставленному в конкурсном задании Берлинской Академии наук, от разработки которого он отказался семь лет назад, потому что тогда не видел возможности разрешить его при помощи имевшихся в его распоряжении средств. Но вскоре он вышел за рамки частной проблемы, которая была предметом конкурсного академического сочинения: влияют ли изоляторы на электродинамические процессы?
Герц поставил перед собой гораздо более широкую задачу: он хотел выяснить, существуют ли в действительности электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла. За несколько дней он изготовил необходимые приборы и начал планомерно экспериментировать.
25 октября 1886 года в дневнике записано: 'Получил искровой микрометр и начал с ним опыты'. 26 октября: 'Ставил опыты над искрами в коротких металлических контурах'. 29 октября: 'Опыты с искрами'. И так продолжается до 2 декабря 1886 года, когда появляется первое значительное свидетельство успеха: 'Удалось вызвать явление резонанса между двумя электрическими колебаниями'.
В ходе этих опытов Герц создал основную форму дипольной антенны, которая и сегодня применяется в технике УКВ. При помощи этого прибора он мог получать быстрые электрические колебания, необходимые для осуществления его исследовательского замысла и для оценки теории Максвелла.
5 декабря 1886 года Герц отправил Гельмгольцу первое письменное сообщение о своих наблюдениях, противоречащих теории дальнодействия. Предварительные результаты своих экспериментов он обобщил в двух работах.
Первая была опубликована под заголовком 'Об очень быстрых электрических колебаниях' в 'Видемановских анналах физики и химии'. Вторая, толчком для которой послужила идея, высказанная Фарадеем, была написана в его духе и под заголовком 'О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд' напечатана в материалах заседаний Берлинской Академии наук. Она была посвящена побочному явлению, возникавшему при некоторых опытах с искрами.
Герц наблюдал влияние ультрафиолетового света на искровой разряд. Он открыл таким образом закономерность, которую уже через год подробно исследовал экспериментальным путем дрезденский физик Вильгельм Галлвакс, а позднее Филипп Ленард. Однако теоретическое объяснение этой закономерности было дано лишь в 1905 году Альбертом Эйнштейном. Речь идет о фотоэлектрическом эффекте, электрическом действии света, которое, как показал Эйнштейн, основывается на квантовом обмене энергией между фотонами и электронами.
В силу чисто внешних обстоятельств, при которых Герц проводил свои опыты, он иногда оказывался на ложном пути. Он должен был работать с очень длинными электрическими волнами. Между тем особые условия резонанса в помещении, где ставились опыты, приводили к неверным результатам. 'Неблагоприятное влияние помещений', как он писал, не могло быть устранено даже при усилении тщательности наблюдений.
Он придумывал все новые условия опытов и месяцами проводил контрольные эксперименты, чтобы проверить надежность результатов своих наблюдений. Нередко ему казалось, что он 'заблуждается, несмотря на все старания'. При этом наиболее сомнительным был вывод, к которому он пришел из-за помех. Ему показалось, что электрическая сила распространяется в проводах с иной скоростью, чем в вакууме. Это противоречило бы максвелловской теории. Через некоторое время ему удалось исправить свою ошибку.
5 ноября 1887 года Герц послал Гельмгольцу новую статью - 'О явлении индукции, вызываемом в изоляторах электрическими процессами'. Он просил его предложить рукопись Берлинской Академии наук.
Гельмгольца эта работа должна была особенно обрадовать: в ней Герц блестяще и исчерпывающим образом решил конкурсную задачу Академии от 1879 года. Он сумел показать, что изолятор может быть местом электромагнитных процессов. Это подтверждало взгляды Фарадея и Максвелла. Уже через три дня он получил почтовую открытку с ответом: 'Рукопись получил. Браво! В четверг передаю ее в печать. Герман фон Гельмгольц'.
Теперь Герц ставит опыт за опытом в захватывающем дух темпе. Последовала дальнейшая проверка и подтверждение максвелловской теории. Основные эксперименты Герц мог производить только в перерывах между лекциями, так как он использовал для них свою аудиторию, площадью 14x15 метров, которая была самым большим из имевшихся в его распоряжении помещений. Зал для опытов специально оборудовался. Механик удалял все металлические предметы, которые можно было убрать, прежде всего газовые трубы и люстру. Скамейки были соединены мостками, по которым Герц мог ходить во всех направлениях со своим измерительным инструментом, проволочным кольцом примерно 30 см диаметром. Цинковая пластинка 4 м высотой, которая была укреплена на стене, служила отражателем электрических волн.
