 |
| Heinrich Hertz (1857–1893) adalah orang pertama yang memanfaatkan gelombang magnetik. Eksperimennya mengarah pada penemuan telegraf nirkabel oleh Marconi. Getty Images / Bettmann |
Heinrich Rudolf Hertz adalah seorang fisikawan Jerman yang lahir di Hamburg pada 22 Februari 1857. Dia merupakan tokoh yang paling berjasa dalam bidang elektromagnetisme dan orang pertama yang berhasil membuktikan secara meyakinkan keberadaan radiasi gelombang elektromagnetik, yang kini menjadi fondasi teknologi komunikasi nirkabel modern. Hertz meninggal dunia di Bonn pada 1 Januari 1894, pada usia yang relatif muda, yaitu 36 tahun.
Masa Muda dan Latar Belakang Pendidikan
Hertz lahir dari pasangan Gustav Ferdinand Hertz dan Anna Elisabeth Pfefferkorn. Ayahnya adalah seorang penasihat hukum di Hamburg yang kemudian menjadi Senator, sementara ibunya adalah putri seorang dokter tentara. Kakek paternal Hertz adalah seorang Yahudi kaya yang telah berpindah ke Lutheranisme, dan Heinrich dibesarkan dalam iman Lutheran.
Sejak kecil, Hertz menunjukkan kecerdasan yang luar biasa dalam sains, sama baiknya dengan kemampuan bahasanya. Ia belajar bahasa Arab dan Sansekerta, dan bahkan seorang profesor bahasa menyarankan agar Hertz menjadi mahasiswa bahasa oriental karena bakat alaminya yang besar.
Awalnya, Hertz memutuskan untuk menempuh karier di bidang teknik, memanfaatkan keterampilan praktis dan menggambar yang dia miliki. Ia sempat belajar di Dresden dan Munich. Namun, selama masa dinas militernya dan pendidikan teknik, ia mulai merasa tidak cocok, karena menganggap teknik lebih berkaitan dengan bisnis, data, dan formula - kehidupan biasa yang tidak menarik baginya. Ia mendambakan kehidupan penelitian dan studi yang tidak pernah berakhir. Dengan dukungan ayahnya, ia memutuskan untuk beralih ke jalur penelitian fisika.
Perjalanan Akademik dan Penemuan Awal
Hertz melanjutkan pendidikannya di Universitas Munich dan kemudian pindah ke Universitas Berlin, tempat ia belajar di bawah bimbingan guru-guru hebat seperti Gustav R. Kirchhoff dan Hermann von Helmholtz. Pada usia 21, ia mulai melakukan penelitian dan segera memenangkan hadiah medali emas pada tahun 1879 untuk memecahkan masalah eksperimental yang berkaitan dengan inersia listrik. Melalui serangkaian eksperimen sensitif, ia menunjukkan bahwa massa arus listrik, jika ada, pasti sangat kecil.
Pada tahun 1880, Hertz meraih gelar PhD dengan predikat cemerlang dari Universitas Berlin. Selama tiga tahun berikutnya, ia bekerja sebagai asisten Helmholtz di Berlin, di mana ia menulis lima belas makalah tentang berbagai topik, termasuk dua makalah tentang sinar katoda dan beberapa makalah tentang instrumen, seperti ammeter dan hygrometer baru.
Antara tahun 1881 dan 1882, Hertz juga mempublikasikan dua artikel penting yang dikenal dalam bidang mekanika kontak. Karyanya ini, yang menganalisis deformasi mekanis dua benda elastis yang bertabrakan, menjadi dasar penting bagi teori-teori selanjutnya dalam mekanika kontak, suatu bidang penting dalam teknik mesin.
Pada tahun 1883, Hertz menerima posisi sebagai dosen fisika teoretis di Universitas Kiel. Dua tahun kemudian, pada tahun 1885, ia menjadi profesor penuh di Universitas Karlsruhe, tempat ia melakukan sebagian besar penemuan terpentingnya. Di Karlsruhe, ia menikah dengan Elisabeth Doll, dan mereka dikaruniai dua putri.
Pembuktian Gelombang Elektromagnetik Maxwell
Kontribusi terbesar Hertz adalah di bidang elektrodinamika. Sekitar abad ke-19, fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell mengajukan serangkaian persamaan yang memprediksi adanya gelombang elektromagnetik, meskipun pada saat itu belum ada bukti eksperimental. Hertz menjadi sangat tertarik untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik ini.
Hertz secara teoretis menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan oleh Maxwell adalah gabungan gelombang listrik dan magnetik yang saling tegak lurus, begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengandung gelombang listrik, Hertz mencoba membuktikan keberadaannya melalui gelombang listrik yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.
Pada tahun 1886, Hertz mulai membangun alat eksperimental. Ia membuat osilator sederhana (pemancar) dengan celah percikan api dan loop kawat melingkar (penerima) yang diletakkan pada jarak 1,5 meter. Ketika percikan listrik dihasilkan di pemancar, percikan listrik juga muncul pada celah di loop penerima. Ini membuktikan bahwa energi listrik dapat ditransfer melalui udara tanpa kabel, yang dikenal sebagai transmisi energi listrik dari dua titik tanpa kabel (nirkabel).
Penemuan ini membuktikan radiasi gelombang elektromagnetik Maxwell. Hertz kemudian melakukan serangkaian eksperimen yang membuktikan bahwa gelombang ini dapat dipantulkan, dibiaskan, dan bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya. Dengan eksperimen ini, ia membuktikan bahwa cahaya dan gelombang lain yang ia ukur adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang mematuhi persamaan Maxwell.
Meskipun Hertz membuktikan konsep yang amat paradoks saat itu, ia sendiri tidak menyangka penemuan gelombang nirkabelnya akan memiliki aplikasi praktis. Ia menulis bahwa ia tidak berpikir gelombang nirkabel yang ia temukan akan memiliki aplikasi praktis apa pun, karena fokusnya murni pada eksperimen teoretis untuk mengungkap misteri alam. Namun, karyanya inilah yang memicu penemuan telegrafi tanpa kabel dan radio oleh Guglielmo Marconi pada tahun-tahun berikutnya.
Penemuan Efek Fotolistrik
Pada tahun 1887, sebagai bagian dari penelitian elektromagnetiknya, Hertz secara tidak sengaja menemukan fenomena lain yang memiliki implikasi besar bagi masa depan fisika. Saat melakukan percobaan, ia menemukan bahwa muatan listrik akan berkurang lebih cepat jika terdapat sinar ultraviolet yang jatuh di antara kedua elektrodanya.
Penemuan ini dikenal sebagai efek fotolistrik, yaitu ketika suatu benda bermuatan listrik kehilangan muatannya dengan sangat cepat saat terkena cahaya, khususnya radiasi ultraviolet. Meskipun Hertz tidak menjelaskan mekanisme di balik fenomena ini, penemuannya ini menjadi dasar bagi Albert Einstein. Pada tahun 1905, Einstein menjelaskan efek fotolistrik dengan mengusulkan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket energi (kuanta atau foton). Penjelasan Einstein ini kemudian menjadi salah satu pendorong utama dalam pembentukan mekanika kuantum.
Warisan dan Penghargaan
Pada tahun 1889, Hertz menerima posisi Profesor Fisika di Universitas Bonn, posisi yang dia pegang sampai akhir hayatnya. Pada tahun 1892, kesehatannya mulai memburuk, ditandai dengan migrain parah. Ia menjalani beberapa operasi, tetapi kondisinya terus memburuk. Heinrich Rudolf Hertz meninggal pada 1 Januari 1894 di Bonn karena keracunan darah, yang diyakini disebabkan oleh peradangan pembuluh darah (granulomatosis dengan poliangiitis) atau kondisi tulang ganas.
Karya terakhirnya yang diterbitkan adalah buku anumerta berjudul The Principles of Mechanics Presented in a New Form (1894). Buku ini membahas filsafat sains dan mekanika, berupaya menghilangkan ambiguitas dan kritik terhadap konsep gaya Newtonian, serta memengaruhi pemikiran filosofis, termasuk Ludwig Wittgenstein.
Untuk menghargai jasa-jasanya yang besar, nama Heinrich Rudolf Hertz diabadikan sebagai satuan SI untuk frekuensi, yaitu hertz (Hz), yang ditetapkan pada tahun 1930. Satu hertz menyatakan banyaknya gelombang dalam waktu satu detik (1 Hz = 1 gelombang per detik). Unit ini digunakan untuk mengukur gelombang periodik apa pun, seperti frekuensi gerak bandul jam dinding yang mungkin sebesar 1 Hz. Selain itu, sebuah kawah di Bulan dan Medali Heinrich Hertz IEEE juga dinamai untuk menghormatinya. Keluarga Hertz melanjutkan tradisi ilmiah; keponakannya, Gustav Ludwig Hertz, memenangkan Hadiah Nobel, dan putrinya, Mathilde Hertz, menjadi seorang ahli biologi terkemuka.
