Heinrich Hertz und die Sichtbarmachung des Unsichtbaren (Die spannendsten Experimente der Naturwissenschaft 04)

Dieser Artikel ist Teil einer Serie über naturwissenschaftliche Experimente. Entsprechende Artikel werden hier im Blog bis Ende Juli erscheinen. Alle Artikel der Serie könnt ihr hier finden.
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Wenn es einen Wettbewerb gäbe der die am wenigsten allgemein bekannte Person prämiert deren wissenschaftliche Arbeit den größten Einfluss auf unseren Alltag hatte, dann hätte Heinrich Hertz sicherlich gute Chancen auf einen Spitzenplatz. Gut, den Namen „Hertz“ hat man vielleicht schon mal gehört. Wenn nicht als Nachname einer konkreten Person, dann sicherlich als physikalische Einheit für die Frequenz. „Hertz“ ist eine meiner Lieblingseinheiten weil man sie mit „Irgendwas pro Sekunde“ angibt (wissenschaftlich exakt: 1/s in SI-Einheiten). Solange sich etwas periodisch verändert, kann man ihm eine Frequenz in Hertz zuweisen; auch wenn es keine elektromagnetische Welle ist. Aber natürlich geht es bei der Arbeit von Heinrich Hertz um elektromagentische Wellen.

Elektromagnetismus ist das, auf dem heute mehr oder weniger unsere gesamte Technik basiert. Jedes Handy, jeder Computer, das Internet, das Radio, das Fernsehen und so weiter: Alles funktioniert nur so wie es funktioniert, weil dabei auf elektromagnetische Wellen auf die eine oder andere Art gesendet, empfangen oder sonst irgendwie manipuliert werden. Elektromagnetische Wellen sind die Wellen, über die unsere Handys kommunizieren. WLAN läuft mit elektromagnetischen Wellen. Licht ist eine elektromagnetische Welle. Das Essen in der Mikrowelle wird dank elektromagnetischer Wellen heiß. Und so weiter. Die Dinger sind überall und man kann darüber leicht vergessen, dass es noch gar nicht so lange her ist, dass man noch nichts von der Existenz elektromagnetischer Wellen wusste.

Ich kann jetzt nicht die komplette Geschichte des Elektromagnetismus nacherzählen. Ein guter Anfang ist James Clerk Maxwell, der im 19. Jahrhundert mit seiner theoretischen Beschreibung von Elektrizität und Magnetismus nicht nur zeigte, dass beide Phänomene nur unterschiedliche Wege sind ein und das selbe Phänomen zu betrachten, nämlich den Elektromagnetismus. Sondern der vor allem auch zeigte, dass man Elektromagnetismus mathematisch als Welle beschreiben kann. Ich habe über Maxwell und seine Arbeit hier schon mehr geschrieben und möchte mich da gar nicht länger aufhalten. Aber nur weil etwas mathematisch beschrieben werden kann muss es in der Realität noch lange nicht existieren. Als Maxwell Mitte des 19. Jahrhunderts seine Arbeiten zum Elektromagnetismus veröffentlicht hatte, wusste man dass es elektromagnetische Wellen geben könnte. Aber nicht, ob es sie auch tatsächlich gibt.

Die Geburt von Heinrich Hertz am 22. Februar 1857 in Hamburg liegt genau in der Zeit, in der Maxwell seine neuen Erkenntnisse publiziert hat (zwischen 1855 und 1865). Hertz studierte Physik, promovierte in Berlin und wurde 1885 Professor an der Technischen Hochschule Karlsruhe. Dort führte er 1886 auch das Experiment aus, dass die Welt verändert hat. Mit einem sogenannten „Funkeninduktor“ erzeugte er Impulse hoher Spannung. Wenn man zwei elektrische Leiter nahe genug aneinander bringt kann von einem zum anderen ein Funken durch die Luft springen. Das war nicht neu, das wusste man schon vorher. Maxwell hatte nun aber behauptet, dass von so einem Funken elektromagnetische Wellen ausgehen würden. Und das wollte Hertz bestätigen. Aus der Theorie berechnete er, welche Art von Welle da genau entstehen sollte, also mit welcher Wellenlänge. Und dann bastelte er ein wenig. Im großen Physikhörsaal brachte er eine 4 Meter hohe und 2 Meter breite Wand aus Zinkblech an. An der sollten elektromagnetische Wellen, wenn es sie denn gibt, reflektiert werden. Dann baute er einen Detektor, also einen kleinen Kreis aus Draht mit einer Lücke, über die Funken springen könnten, sofern im Draht von einer elektromagnetischen Wellen ein Strom induziert wird.

Simpel gesagt: Dort wo eine starke elektromagnetische Welle im Raum vorhanden ist muss ein Funken durch die Lücke springen. Dort wo nix ist, passiert nix. Jetzt wanderte Hertz mit seinem Funkenkreis (kommt eigentlich das Wort „Rundfunk“ davon?) durch den Raum. Unmittelbar hinter der Blechwand war nix zu messen. Aber ein kleines Stück weiter weg war schon ein kleiner Funke zu sehen. Noch weiter weg wurde der Funke noch stärker. Dann wurde er wieder schwächer, verschwand ganz, wurde wieder stärker, und so weiter. Hertz sah genau das, was man zu sehen erwartet, wenn da eine elektromagentische Welle im Raum steht die auf und ab schwingt und dort wo die hohen Wellenberge und tiefen Wellentäler sind kriegt man einen starken Funken, dazwischen einen schwachen oder gar keinen.

Heinrich Hertz hatte die Existenz elektromagnetischer Wellen nachgewiesen. Ich kann allen nur nochmal dringend empfehlen, die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen in Hertz‘ eigenen Worten nachzulesen, so wie er es damals in seinem Tagebuch aufgeschrieben hat.

Hertz starb früh, an einer Gefäßerkrankung mit 36 Jahren. Nach seiner Entdeckung wurde er gefragt, welche Auswirkungen sie haben würde. „Keine, denke ich“, war seine Antwort. Und der Nachsatz: „Das ist absolut nutzlos. Dies ist nur ein Experiment, das beweist, dass Maestro Maxwell Recht hatte. Wir haben nur mysteriöse elektromagnetische Wellen, die wir mit unseren Augen nicht sehen können, aber sie sind es.“

Tja – so richtig er auch sonst lag. Damit lag er falsch. Es war „nur ein Experiment“. Aber eines, dessen Auswirkungen die Welt seitdem transformiert haben.