Σάββατο, 31 Μαρτίου 2018

Σαν σήμερα ... 1906, γεννήθηκε ο νομπελίστας φυσικός Sin-Itiro Tomonaga.


Ο Sin-Itiro Tomonaga σε χαρακτηριστική πόζα με τσιγάρο.

Σαν σήμερα, στις 31 Μαρτίου 1906, γεννήθηκε στο Τόκιο ο Ιάπωνας φυσικός Sin-Itiro Tomonaga (ιαπωνικά: 朝永振) του οποίου το έργο τον καθιέρωσε ως έναν από τους θεμελιωτές της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής.

Ήταν το δεύτερο παιδί και μεγαλύτερος γιος του Ιάπωνα φιλοσόφου Sanjuro Tomonaga και της Hide TomonagaΤο 1913 η οικογένεια Tomonaga μετακόμισε στο Κιότο, επειδή ο πατέρας του τοποθετήθηκε καθηγητής φιλοσοφίας στο Αυτοκρατορικό Πανεπιστήμιο του Κιότο. Αποφοίτησε από το Τρίτο Γυμνάσιο του Κιότο, ένα σχολείο που ανέδειξε μια μεγάλη ομάδα μαθητών που εξελίχθηκαν σε σημαντικές προσωπικότητες της Ιαπωνίας. 
Το 1926 μπήκε στο Αυτοκρατορικό Πανεπιστήμιο του Κιότο και ήταν συμφοιτητής με τον Hideki Yukawa, κάτοχο του Νόμπελ Φυσικής 1949. Το 1929, αφού πήρε το πτυχίο Rigakushi (μπάτσελορ) στη φυσική, συνέχισε να εργάζεται στο πανεπιστήμιο ως βοηθός για τα επόμενα τρία χρόνια. Στη συνέχεια, το 1932 εντάχθηκε στην ομάδα του καθηγητή Yoshio Nishina στο Ινστιτούτο Φυσικής και Χημικής Έρευνας Riken του Τόκιο. Εκεί ξεκίνησε να εργάζεται σ' ένα καινούριο, εξελισσόμενο τομέα θεωρητικής φυσικής, την κβαντική ηλεκτροδυναμική, υπό την καθοδήγηση του δρ. Nishina. Η εργασία του εκείνης της εποχής για τη δημιουργία φωτοηλεκτρικού ζεύγους (photoelectric pair creation) είναι πολύ γνωστή.

2 Νόμπελ Φυσικής: Hideki Yukawa (αρ.) και Sin-Itiro Tomonaga.

Το 1937 εγκαταστάθηκε στη Λειψία της Γερμανίας για να σπουδάσει πυρηνική φυσική και ιδιαίτερα το πεδίο της κβαντικής θεωρίας, κοντά στην θεωρητική ομάδα εργασίας του W. Heisenberg. Εκεί έμεινε μέχρι το 1939 και έγραψε την εργασία "Innere Reibung und Wärmeleitfähigkeit der Kernmaterie" ("Εσωτερική τριβή και θερμική αγωγιμότητα του υλικού του πυρήνα"), που αποτέλεσε τη διδακτορική διατριβή του στο Αυτοκρατορικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο τον Δεκέμβριο 1939. Ο λόγος της εσπευσμένης αναχώρησης του Tomonaga από τη Γερμανία ήταν η έναρξη του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. 

Επιστρέφοντας στην Ιαπωνία, παντρεύτηκε την Ryοko Sekiguchi το 1940 και απέκτησαν δύο γιους και μία κόρη.
Το 1941 ανέλαβε θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο (σήμερα Πανεπιστήμιο   Tsukuba). 


Sin-Itiro Tomonaga, φωτογραφία από τον Yousuf Karsh


Κατά τη διάρκεια του πολέμου ασχολήθηκε με τη μελέτη του magnetron, τη θεωρία των μεσονίων και τη δικιά του θεωρία "super-many-time".
Ενδιαφέρθηκε για την ανάπτυξη μιας θεωρίας για τα συστήματα μικροκυμάτων, έλυσε την κίνηση των ηλεκτρονίων στο magnetron και ανέπτυξε μια ενοποιημένη θεωρία των συστημάτων που αποτελούνται από οδηγούς κύματος (waveguides) και αντηχεία κοιλότητας (cavity resonators).
Το 1943 δημοσίευσε τη "super-many-time theory", που συνέδεε την κβαντική μηχανική με τη θεωρία σχετικότητας.


Ο Sin-Itiro Tomonaga το 1949.

Το 1948, ο Tomonaga και οι μαθητές του επανεξέτασαν μια εργασία από το 1939 του Sidney Dancoff, που προσπάθησε, αλλά δεν κατάφερε ν' αποδείξει, ότι οι άπειρες ποσότητες που εμφανίζονται στην κβαντική ηλεκτροδυναμική (QED) μπορούν να αλληλοκαταργηθούν. Ο Tomonaga, εφαρμόζοντας τη θεωρία του, διαπίστωσε ότι ο Dancoff είχε αγνοήσει έναν όρο στους υπολογισμούς του. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον όρο, η θεωρία έδωσε πεπερασμένα αποτελέσματα. Έτσι, ο Tomonaga ανακάλυψε την μέθοδο της επανακανονικοποίησης (renormalization) ανεξάρτητα από τον Julian Schwinger και μπόρεσε να υπολογίσει ταυτόχρονα φυσικές ποσότητες, όπως η μετατόπιση Lamb.


O Sin-Itiro Tomonaga σε ηλικία 56 ετών με τη σύζυγό του Ryοko
και την κόρη τους Shigeko, 21 ετών, μπροστά στο σπίτι τους στο Τόκιο.
(getty images) 

Τον επόμενο χρόνο 1949, προσκλήθηκε από τον Robert Oppenheimer να εργαστεί στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πανεπιστήμιο Princeton. Εκεί μελέτησε το πρόβλημα ταλαντώσεων ενός κβαντικού-μηχανικού συστήματος πολλαπλών σωμάτων.
Την επόμενη χρονιά επέστρεψε στην Ιαπωνία και πρότεινε το θεωρητικό μοντέλο του υγρού Tomonaga-Luttinger.

Το 1955 δημοσίευσε μια θεμελιώδη θεωρία της κβαντικής μηχανικής συλλογικών κινήσεων ("collective motions"). Την ίδια χρονιά πήρε την πρωτοβουλία για τη δημιουργία ενός Ινστιτούτου Πυρηνικών Σπουδών στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο. Από το 1956 έως το 1962 διετέλεσε πρόεδρος του Πανεπιστημίου του Τόκιο. Το 1963 έγινε πρόεδρος του Επιστημονικού Συμβουλίου της Ιαπωνίας και διευθυντής του Ινστιτούτου Οπτικών Ερευνών του πανεπιστημίου.

Η δημοσίευση του περιοδικού Science με την είδηση της απονομής
του Νόμπελ Φυσικής 1965 στους Tomonaga, Schwinger και Feynman.

Το 1965 μοιράστηκε το Νόμπελ Φυσικής με τον Julian Schwinger και τον Richard P. Feynman "για τη θεμελιώδη εργασία τους στην κβαντική ηλεκτροδυναμική και τις συνέπειες από την εμβάθυνση στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων".

Ο Tomonaga τιμήθηκε με το Βραβείο της Ιαπωνικής Ακαδημίας (1948), το Βραβείο Order of Culture από τον Ιάπωνα αυτοκράτορα (1952) και το Μετάλλιο Lomonosov από την ΕΣΣΔ (1964). Υπήρξε μέλος της Ιαπωνικής Ακαδημίας, όπως και πολλών Ακαδημιών άλλων χωρών. 

Νομίζω ότι είναι χαρακτηριστική η απάντηση που έδωσε στο γιατί ασχολήθηκε με το συγκεκριμένο επιστημονικό πεδίο "Η καριέρα μου στη φυσική ξεκίνησε, λόγω της επίσκεψης του Αϊνστάιν στην Ιαπωνία το 1922, όταν διαπίστωσα ότι ο κόσμος της φυσικής κρύβει πολλά θαύματα. Μαγεύτηκα από την πιθανότητα να ερευνήσω αυτό τον καταπληκτικό κόσμο".

Το εξώφυλλο του βιβλίου που αναφέρεται στους 4 θεμελιωτές
της θεωρίας QED: Dyson, Feynman, Schwinger και Tomonaga
(έκδοση Princeton University Press, 1994)
.

Ο Sin-Itiro Tomonaga πέθανε στις 8 Ιουλίου 1979 στο Τόκιο από  καρκίνο του λάρυγγα (ήταν μανιώδης καπνιστής). Είναι θαμμένος στο Κοιμητήριο Tama του Τόκιο. 

Πηγή: Today in Science History

Τετάρτη, 28 Μαρτίου 2018

Σαν σήμερα ... 1979, το πυρηνικό ατύχημα στο Three Mile Island.


Οι πυρηνικές εγκαταστάσεις στην περιοχή Three Mile Island.

Σαν σήμερα, στις 28 Μαρτίου 1979, στον πυρηνικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του Three Mile Island (Θρι Μάιλ Άιλαντ), στην Πενσυλβανία, συνέβη το χειρότερο, μέχρι και σήμερα, ατύχημα στις ΗΠΑ σε εμπορικό πυρηνικό αντιδραστήρα

Το πυρηνικό εργοστάσιο Three Mile Island χτίστηκε το 1974 σε μια αμμώδη λωρίδα γης στον ποταμό Susquehanna της Πενσυλβανίας, μόλις 16 χιλιόμετρα από την πρωτεύουσα της πολιτείας, Harrisburg. Το 1978, ένας δεύτερος μοντέρνος αντιδραστήρας άρχισε να λειτουργεί στο Three Mile Island, με σκοπό την παραγωγή, οικονομικά προσιτής, ενέργειας, σε μια περίοδο ενεργειακής κρίσης. 

Η είδηση του ατυχήματος στην ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ της 31/3/1979.

Το ατύχημα ξεκίνησε στις 4 πμ όταν μια βαλβίδα πίεσης στην Μονάδα-2 (TMI-2) του εργοστασίου απέτυχε να κλείσει. Τότε, μεγάλη ποσότητα νερού ψύξης που περιείχε ραδιενέργεια, πέρασε από την ανοιχτή βαλβίδα σε παρακείμενα κτίρια. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα η καρδιά του αντιδραστήρα ν' αρχίσει να υπερθερμαίνεται επικίνδυνα. Ευτυχώς, αυτόματα λειτούργησαν οι αντλίες έκτακτης παροχής κρύου νερού που είχε ως αποτέλεσμα την αποφυγή μεγαλύτερης κρίσης εκείνη την ώρα.
Όμως, οι χειριστές βάρδιας στο θάλαμο ελέγχου παρερμήνευσαν την κατάσταση, νομίζοντας ότι από λάθος άνοιξαν οι αντλίες παροχής νερού και γι' αυτό τις απενεργοποίησαν. Συγχρόνως έκλεισαν και τον αντιδραστήρα. Όμως, η αντίδραση σχάσης συνέχιζε να εξελίσσεται, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία να έχει ανέβει πολύ μέχρι το ξημέρωμα.   

1 Απριλίου 1979, ο πρόεδρος των ΗΠΑ Jimmy Carter ξεναγείται
στην αίθουσα ελέγχου TMI-2 του πυρηνικού σταθμού,
μαζί με τον διευθυντή του σταθμού Harold Denton,
τον κυβερνήτη της Πενσυλβανίας Dick Thornburgh

και τον James Floyd, προϊστάμενο της αίθουσας TMI-2.

Καθώς οι υπεύθυνοι του σταθμού αδυνατούσαν να καταλάβουν τι είχε συμβεί, το φαινόμενο εξελισσόταν, το μολυσμένο με ραδιενέργεια νερό συνέχιζε να κυλά και τα επίπεδα ραδιενέργειας άρχισαν να ανεβαίνουν. Τα πρώτα μέτρα που πάρθηκαν αφορούσαν την προστασία των εργαζομένων εκείνη την ώρα στο σταθμό. 
Κατά τις 8 πμ άρχισε να διαδίδεται ότι κάτι συνέβη στο εργοστάσιο, όμως η μητρική εταιρεία Metropolitan Edison υποβάθμισε το γεγονός και ισχυρίστηκε ότι δεν είχε διαφύγει ραδιενέργεια σε χώρο έξω από το εργοστάσιο. Όμως την ίδια ημέρα επιθεωρητές ανίχνευσαν ελαφρά αυξημένα επίπεδα ραδιενέργειας γύρω από το εργοστάσιο
Ο Κυβερνήτης της Πολιτείας Πενσυλβανία Dick Thornburgh πρότεινε να ζητηθεί εκκένωση της περιοχής.

Τελικά, κατά τις 8 μμ οι χειριστές των εγκαταστάσεων συνειδητοποίησαν την ανάγκη να περάσει νερό για να ψυχθεί η καρδιά του αντιδραστήρα κι έτσι ενεργοποίησαν πάλι τις αντλίες. Η θερμοκρασία άρχισε να πέφτει και η πίεση στον αντιδραστήρα μειώθηκε. 
Αν δεν είχε γίνει αυτή η ενέργεια, σε λιγότερο από μία ώρα ο αντιδραστήρας θα υφίστατο πλήρη κατάρρευση.
Περισσότερο από το μισό της καρδιάς είχε καταστραφεί ή λιώσει, αλλά ευτυχώς δεν είχε σπάσει το προστατευτικό κέλυφος και δεν είχε διαφύγει ακτινοβολία από εκεί. 

Σχέδιο των εγκαταστάσεων του αντιδραστήρα που έπαθε ζημιά.

Δύο ημέρες αργότερα όμως, στις 30 Μαρτίου, μία φούσκα με έντονα εύφλεκτο αέριο υδρογόνο ανακαλύφθηκε μέσα στο κτίριο του αντιδραστήρα. Η φυσαλίδα του αερίου δημιουργήθηκε δύο ημέρες πριν, όταν υλικά που προέρχονταν από την καρδιά του αντιδραστήρα αντέδρασαν με υπέρθερμο ατμό.  Στις 28 Μαρτίου, ένα μέρος από αυτό το αέριο είχε εκραγεί, απελευθερώνοντας μια μικρή ποσότητα ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Εκείνη την ώρα οι χειριστές του σταθμού δεν αντιλήφθηκαν την έκρηξη, επειδή ο ήχος που παράχθηκε ακούστηκε σαν ένα κλείσιμο πόρτας εξαερισμού.  

Η αίθουσα ελέγχου του σταθμού TMI-2 κατά τη διάρκεια της κρίσης.

Μετά την ανίχνευση διαρροής ακτινοβολίας στις 30 Μαρτίου, οι κάτοικοι ειδοποιήθηκαν να παραμείνουν σε εσωτερικούς χώρους. Οι ειδικοί δεν ήταν σίγουροι για το τι, θα μπορούσε να προκαλέσει η φούσκα του υδρογόνου, φοβούμενοι ενδεχομένως, μια γιγαντιαία έκρηξη. Γι' αυτό, ως προληπτικό μέτρο ο Κυβερνήτης Thornburgh σύστησε "οι έγκυες γυναίκες και τα παιδιά προσχολικής ηλικίας να εγκαταλείψουν την περιοχή σε ακτίνα πέντε μιλίων από την εγκατάσταση Three Mile Island, μέχρι νεωτέρας ". Αυτό πέτυχε να προκαλέσει ό,τι ήθελαν ν' αποφευχθεί, τον πανικό. Έτσι, μέσα σε λίγες ημέρες, περισσότεροι από 100.000 άνθρωποι εγκατέλειψαν τις γύρω πόλεις.

Ο πυρηνικός σταθμός TMI-2 τον Φεβρουάριο του 2014.

Την 1η Απριλίου, ο Πρόεδρος των ΗΠΑ Τζίμι Κάρτερ έφτασε στο Three Mile Island για να επιθεωρήσει το εργοστάσιο. Η επίσκεψή του πέτυχε το στόχο της, να ηρεμήσει τους κατοίκους της περιοχής, άλλα και ολόκληρο τον αμερικάνικο λαό.
Εκείνο το απόγευμα οι ειδικοί συμφώνησαν ότι δεν υπήρχε κίνδυνος έκρηξης της φούσκας του υδρογόνου και σιγά-σιγά έγινε αφαίρεση του υδρογόνου από το σύστημα, ενώ παράλληλα ο αντιδραστήρας ψύχθηκε.

Το πυρηνικό ατύχημα του Three Mile Island κλόνισε σε μεγάλο βαθμό την εμπιστοσύνη του κοινού στην πυρηνική ενέργεια. Για περισσότερες από 2 δεκαετίες μετά το ατύχημα, ούτε ένα νέο εργοστάσιο πυρηνικής ενέργειας δεν παραγγέλθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Η Μονάδα-1 του αντιδραστήρα που είχε κλείσει κατά τη διάρκεια της κρίσης, σταμάτησε τη λειτουργία της το 1985.
Η Μονάδα-2 στην οποία είχε παρουσιαστεί το πρόβλημα ήταν πολύ κατεστραμμένη και δεν ξαναλειτούργησε. 


1979, αντιπυρηνική διαδήλωση στο Harrisburg της Πενσυλβανίας,
μετά το πυρηνικό ατύχημα στο Three Mile Island.

Χρειάστηκε
 να περάσουν έξι χρόνια για να υπολογιστούν τόσο η έκταση των ζημιών όσο και ο κίνδυνος μόλυνσης. Όπως έγινε γνωστό το 45% των καυσίμων υπέστη τήξη. Τα καύσιμα μαζί με άλλα στοιχεία της δομής του αντιδραστήρα σχημάτισαν ένα μάγμα γνωστό ως «corium». Περίπου 20 τόνοι από αυτό το μάγμα χύθηκαν στον πυθμένα της δεξαμενής. Το περίβλημα του αντιδραστήρα ήταν που περιόρισε σημαντικά τη καταστροφή. Εξαιτίας της ανθεκτικότητάς του δεν προκλήθηκε έκλυση ραδιενεργών υλικών απευθείας στο περιβάλλον. Ο βαθμός σοβαρότητας του πυρηνικού ατυχήματος στο Three Mile Island
 είχε εκτιμηθεί στο επίπεδο 5 της κλίμακας, κάτι που το αναδεικνύει ως ένα από τα χειρότερα πυρηνικά ατυχήματα στην ιστορία.

Πριν μερικά χρόνια στο συγκεκριμένο πυρηνικό εργοστάσιο προκλήθηκε πάλι ραδιενεργός διαρροή, αυτή τη φορά μικρής έκτασης, η οποία περιορίσθηκε γρήγορα. Ωστόσο, σύμφωνα με εκπρόσωπο της Εθνικής Ρυθμιστικής Αρχής Πυρηνικών των ΗΠΑ μια μικρή ομάδα εργαζομένων μολύνθηκε από ραδιενέργεια.


Η ταμπέλα τοποθετήθηκε το 1999 στο Middletown της Πενσυλβανίας
για να θυμίζει το ατύχημα και την εκκένωση της περιοχής από τους κατοίκους. 

Θα ακολουθήσουν δύο άλλα, ακόμα χειρότερα, πυρηνικά ατυχήματα:
  • στο Τσερνόμπιλ  της Ουκρανίας το 1986 (τότε Σοβιετική Ένωση) και
Δείτε το βίντεο  "MELTDOWN AT THREE MILE ISLAND"  με όλο το χρονικό του πυρηνικού ατυχήματος  (51.15' στα αγγλικά). 

Τρίτη, 27 Μαρτίου 2018

ΤΟ ΦΩΣ. Ερωτήσεις με το πρόγραμμα Hot Potatoes και ... άλλα.



Φυσική Β' Λυκείου Γεν. Παιδείας

Στην ανάρτηση θα βρείτε 2 αρχεία με Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής και άλλα 2 αρχεία με Ερωτήσεις Σωστού - Λάθους σε πρόγραμμα Hot Potatoes.
Οι ερωτήσεις αφορούν την ύλη της Β' Λυκείου που είναι σχετική με το 3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ του σχολικού βιβλίου με τίτλο "ΦΩΣ".
Τα αρχεία έχουν αναρτηθεί και πάλι στο παρελθόν με διαφορετική μορφή.

25 Ερωτήσεις Πολλαπλής Eπιλογής (Ι): Μπορείτε να δείτε ή να κατεβάσετε το αρχείο από  ΕΔΩ.

25 Ερωτήσεις Πολλαπλής Eπιλογής (ΙΙ): Μπορείτε να δείτε ή να κατεβάσετε το αρχείο από  ΕΔΩ.

25 Ερωτήσεις Σωστού - Λάθους (Ι):  Μπορείτε να δείτε ή να κατεβάσετε το αρχείο από   ΕΔΩ.

25 Ερωτήσεις Σωστού - Λάθους (ΙΙ):  Μπορείτε να δείτε ή να κατεβάσετε το αρχείο από   ΕΔΩ.

Πατώντας τη λέξη ΕΔΩ, θα μεταφερθείτε στο περιβάλλον του ιστότοπου Dropbox. 

Πατώντας την ένδειξη DOWNLOAD (επάνω δεξιά) κατεβαίνει το αρχείο στον υπολογιστή σας στον φάκελο ΛΗΨΕΙΣ (ή όπου αλλού εσείς έχετε ορίσει). 
Χρειάζεται να έχετε κατεβάσει την εφαρμογή Dropbox στον υπολογιστή σας για να εμφανίζεται σωστά το αρχείο με τις ερωτήσεις.

Επίσης, μπορείτε να κατεβάσετε αρχεία σε word ή pdf με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, σωστού - λάθους, συμπλήρωσης κενού και πολλαπλής επιλογής με αιτιολόγηση, όπως δίνονται παρακάτω:

43 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής (1ου θέματος εξέτασης) σε word  ΕΔΩ  ή σε pdf  ΕΔΩ.
Στην τελευταία σελίδα της ανάρτησης δίνονται οι απαντήσεις.

40 ερωτήσεις σωστού - λάθους και 6 προτάσεις με συμπλήρωση κενού σε word  ΕΔΩ  ή σε pdf  ΕΔΩ.
Στην τελευταία σελίδα της ανάρτησης δίνονται οι απαντήσεις.

20 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής με αιτιολόγηση (2ου θέματος εξέτασης) σε word  ΕΔΩ  ή σε pdf  ΕΔΩ.

Οι περισσότερες ερωτήσεις προέρχονται από θέματα πανελλαδικών εξετάσεων της Γ' Λυκείου.

Παρασκευή, 23 Μαρτίου 2018

Σαν σήμερα ... 1749, γεννήθηκε ο Pierre-Simon μαρκήσιος της Laplace.


Pierre-Simon, μαρκήσιος της Laplace

Σαν σήμερα, στις 23 Μαρτίου 1749, γεννήθηκε ο Pierre-Simon (Πιέρ-Σιμόν), αργότερα μαρκήσιος της Laplace (Λαπλάς), στο Beaumont-en-Auge της Νορμανδίαςστη Γαλλία. Υπήρξε επιστήμονας που με τις εργασίες του επηρέασε βαθιά τα Μαθηματικά, τη Φυσική, την Αστρονομία και τη Φιλοσοφία. Συχνά αναφέρεται σαν "ο Νεύτων της Γαλλίας".

Για τα πρώτα χρόνια της ζωής του Λαπλάς δεν έχουν διασωθεί αρκετά στοιχεία, αφ' ενός γιατί ο παραδοσιακός πύργος (château) της οικογένειας κάηκε το 1925, αφ' ετέρου επειδή το σπίτι του στο Arcueil (νότια του Παρισιού) είχε λεηλατηθεί παλαιότερα, το 1871. 
Παρά την κακή οικονομική κατάσταση της οικογένειάς του, ο Λαπλάς κατάφερε να πάρει καλή παιδεία με την βοήθεια των πλούσιων γειτόνων τους. Το πρώτο σχολείο που  παρακολούθησε ήταν στο χωριό του, σε μια κοινότητα  Βενεδικτίνων μοναχών, επειδή ο πατέρας του Pierre de Laplace τον προόριζε για ιερέα στη Ρωμαιοκαθολική Εκκλησία. Έτσι, στα δεκαέξι του στάλθηκε στο Πανεπιστήμιο της Καέν να σπουδάσει Θεολογία.  

Το σπίτι του Λαπλάς στο Arcueil.

Στο πανεπιστήμιο συνάντησε τους μαθηματικούς Christophe Gadbled και Pierre Le Canu που του ξύπνησαν την αγάπη για τα Μαθηματικά και έγιναν οι μέντορές του.
Γρήγορα φάνηκε η μαθηματική του ευφυία κι εδώ στην Καέν ήταν που έγραψε την πρώτη του εργασία "Sur le Calcul integral aux differences infinitment petites et aux differences finies" ("Σχετικά με τον ολοκληρωτικό λογισμό για τις άπειρες μικρές διαφορές και τις πεπερασμένες διαφορές") που δημοσιεύθηκε στο Mélanges (περιοδικό) της Βασιλικής Ένωσης του Τορίνου με τη μεσολάβηση του Lagrange. Αυτή την εποχή αποφάσισε ότι δεν ήθελε ν' ασχοληθεί πλέον με τη Θεολογία, αλλά να γίνει μαθηματικός. 
Το 1771, έχοντας ολοκληρώσει τις μαθηματικές σπουδές του, φεύγει για το Παρίσι έχοντας μια συστατική επιστολή του Le Canu για τον Jean le Rond d'Alembert, το μεγαλύτερο ίσως όνομα στο χώρο της επιστήμης στη Γαλλία εκείνη την εποχή.  


Ιδιόχειρη πρόσκληση του Λαπλάς προς κάποιον κ. Nicolet
"να γευματίσουν μαζί την επόμενη Κυριακή" (22 Ιουνίου 1822).

Σύμφωνα μ' έναν απόγονο του Λαπλάς
, ο d'Alembert δεν τον υποδέχτηκε εγκάρδια και για να τον αποφύγει του έδωσε ένα ογκώδες βιβλίο μαθηματικών, λέγοντάς του να επιστρέψει όταν θα το έχει μελετήσει. Σε λίγες μέρες ο Laplace ήταν πίσω και ο d'Alembert δεν ενθουσιάστηκε που τον είδε. Για να τελειώσει μ' αυτόν τον νεαρό, ο d'Alembert του έθεσε ερωτήματα σχετικά με το περιεχόμενο του βιβλίου και προς έκπληξή του, κατάλαβε ότι πραγματικά το είχε κατανοήσει. Από τότε ανέλαβε τον Laplace υπό την προστασία του. 
Με τη σύσταση του d'Alembert προσλήφθηκε ως μαθηματικός στη Στρατιωτική Σχολή του Παρισιού
Το 1773, σε ηλικία μόλις 24 ετών, έγινε μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Γαλλίας και πρόεδρος της επιτροπής οργάνωσης του Πολυτεχνείου. 

Πορτραίτο του Λαπλάς ζωγραφισμένο από τον
Jean-Baptiste Paulin Guérin, 1838.

Εξέτασε πολλά επιστημονικά θέματα της εποχής του όπως, την ελλειπτική κίνηση των πλανητών, τις κινήσεις της Σελήνης, το σχήμα της Γης, τη μέθοδο για να βρεθεί η απόσταση του Ήλιου, τις τροχιές των πλανητών Δία και Κρόνου κλπ. Η θεωρία του για την κοσμογονία εκτίθεται μέσα από το έργο του "Έκθεση του συστήματος του κόσμου" που εξέδωσε το 1796. Σημειώνεται πως το έργο αυτό επανεκδόθηκε το 1824 μαζί με την "Ιστορία της Αστρονομίας". Κορυφαίο ίσως έργο του θεωρείται η "Ουράνια Μηχανική" "Mécanique Céleste"). 

Είναι επίσης αυτός που επινόησε την περίφημη εξίσωση Λαπλάς. Αν και ο  μετασχηματισμός Λαπλάς ονομάστηκε έτσι προς τιμή του Λαπλάς, ο μετασχηματισμός ανακαλύφθηκε αρχικά από τον Ελβετό μαθηματικό Λέοναρντ Όιλερ. Ο μετασχηματισμός Λαπλάς εμφανίζεται σε όλους τους κλάδους της μαθηματικής φυσικής.

Το εξώφυλλο βιογραφίας του Λαπλάς, γραμμένη από τον Roger Hahn.
Έκδοση του Harvard University Press, 2005 (310 σελίδες).

Στη Φυσική είναι περισσότερο γνωστός από τη "δύναμη Λαπλάς", τη δύναμη που ασκείται σε ρευματοφόρο αγωγό που βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο. Βέβαια, ο μέγας ερευνητής στη Γαλλία στα θέματα ηλεκτρομαγνητισμού εκείνη την εποχή ήταν ο Αμπέρ. Όμως, το πνεύμα του Λαπλάς στον κόσμο της επιστήμης στη Γαλλία ήταν τόσο έντονο, που προς τιμή του και πάλι έδωσαν το όνομά του. 
Συνέγραψε σειρά έργων που εξέδωσε αργότερα η γαλλική κυβέρνηση σε επτά τόμους και στη συνέχεια και η Ακαδημία των Επιστημών.

Το Μάρτιο του 1788 παντρεύτηκε την Marie-Charlotte de Courty de Romanges, μια νεαρή κοπέλα από την Besançon, που ήταν 20 χρόνια νεώτερή του. Το ζευγάρι απέκτησε ένα γιο, τον Charles-Émile και μια κόρη, την Sophie-Suzanne. 

Εκλέχθηκε γερουσιαστής και αργότερα έφτασε μέχρι το αξίωμα του υπουργού Εσωτερικών. Το 1804 έλαβε τον τίτλο του κόμητα και το 1817 τον τίτλο του μαρκησίου, μετά από την αποκατάσταση των Βουρβόνων.

Γαλλικό γραμματόσημο για τον Laplace.

To 1806, ο Λαπλάς εξελέγη ως (ξένο) μέλος της Βασιλικής Σουηδικής Ακαδημίας Επιστημών (KVA), ενώ το 1822 ονομάστηκε τιμητικά (ξένο) μέλος της Αμερικάνικης Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών (AMACAD).  

Ο Pierre-Simon Laplace πέθανε στο Παρίσι στις 5 Μαρτίου 1827, σε ηλικία 78 ετών. Ο γιατρός του François Magendie διατήρησε τον εγκέφαλό του, που όπως λέγεται ήταν μικρότερος από έναν μέσο εγκέφαλο και ο οποίος αργότερα εκτέθηκε σ' ένα περιοδεύον ανατομικό μουσείο στη Βρετανία. Σήμερα ο τάφος του βρίσκεται σ' ένα λόφο πάνω από το χωριό St Julien de Mailloc στη Νορμανδία. 

Το σύνολο των βιβλίων του Λαπλάς.

Πηγή: Today in Science History

Πέμπτη, 22 Μαρτίου 2018

Σαν σήμερα ... 1960, το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το Λέιζερ.


Σελίδα από τις σημειώσεις
του Townes (Σεπτέμβριος 1957)

Σαν σήμερα, στις 22 Μαρτίου 1960, το Γραφείο Ευρεσιτεχνιών των ΗΠΑ έδωσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με αριθμό U.S. No. 2.929.922 στους Arthur Schawlow (Nobel Φυσικής 1981) και Charles Hard Townes (Nobel Φυσικής 1964) για τη συσκευή που είχαν καταθέσει με τίτλο "Masers and Maser Communications System" ("Masers και σύστημα επικοινωνιών με Masers"). Αυτό που έκανε ξεχωριστή την ανακάλυψη των δύο επιστημόνων, ήταν το γεγονός ότι αυτό το laser ήταν το πρώτο που λειτουργούσε στο ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Τελικά, όπως φάνηκε εκ των υστέρων, αυτό το δίπλωμα δεν ήταν τίποτα άλλο παρά μέρος μιας πολύχρονης αντιπαράθεσης για το δικαίωμα στην πρωτιά του laser.

Το 1957, ο Charles Hard Townes και ο Arthur Leonard Schawlow που τότε εργάζονταν στα Εργαστήρια Bell, ξεκίνησαν μια σοβαρή μελέτη για το laser υπερύθρου. Η ιδέα στην οποία δούλευαν αρχικά είχε ονομαστεί "ένα οπτικό maser". Το 1958, τα Εργαστήρια Bell υπέβαλλαν αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την προτεινόμενη συσκευή του οπτικού maser. Παράλληλα, οι Townes και Schawlow υπέβαλαν ένα χειρόγραφο των θεωρητικών τους υπολογισμών στο περιοδικό Physical Review, που δημοσιεύτηκε τον ίδιο χρόνο στο τεύχος No. 6 του τόμου 112. 

Την ίδια περίοδο, στο Πανεπιστήμιο Columbia, ο μεταπτυχιακός φοιτητής Gordon Gould  προετοίμαζε τη διδακτορική του διατριβή σχετικά με τις ενεργειακές στάθμες του διεγερμένου Θάλλιου
Το 1957, ο Townes συναντήθηκε με τον Gould και συζήτησαν κάποιες ιδέες για την άντληση φωτεινής ενέργειας από άτομα. 
Το Νοέμβριο του 1957 ο Gould σημείωσε στο σημειωματάριό του τις ιδέες του  για ένα "laser". 
Επίσης, το 1958, ο Ρώσος Alexander Prokhorov εργαζόμενος ανεξάρτητα παρουσίασε για πρώτη φορά στη Σοβιετική Ένωση μια παρόμοια ιδέα.

Arthur Schawlow και Charles Townes

Το 1959, σε συνέντευξή του ο 
Gould δημοσιοποίησε τον όρο LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - Ενίσχυση Φωτός με Εξαναγκασμένη Εκπομπή Ακτινοβολίας) γραμμένο σε χαρτί. Από γλωσσική άποψη, η πρόθεση του  Gould ήταν να χρησιμοποιήσει την κατάληξη "-aser" για κάθε ακτινοβολία που εκπέμπεται και το κατάλληλο γράμμα-πρόθεμα που θα δηλώνει την περιοχή στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα που εκπέμπει η πηγή της ακτινοβολίας. Π.χ.  "xaser" για τις ακτινογραφίες (ακτίνες Χ), "uvaser" για το υπεριώδες (ultraviolet), "laser" (light - ορατό φως) κλπ. Μέχρι τότε δεν είχε επίσημα καθιερωθεί κάτι τέτοιο, αν και ήδη χρησιμοποιείτο ο όρος ¨Raser" (Radio) για τις συσκευές εκπομπής ραδιοσυχνοτήτων.

Οι σημειώσεις του Gould περιείχαν και πιθανές εφαρμογές του laser, όπως στη  φασματομετρία, στη συμβολομετρία, στα ραντάρ και στην πυρηνική σύντηξη

Η πρώτη σελίδα των σημειώσεων του Gould, όπου 
φαίνεται να χρησιμοποιεί τον όρο LASER (Νοέμβριος 1957).  

Τον Απρίλιο 1959, ο Gould υπέβαλλε αίτηση για να πάρει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την ιδέα του. Το Γραφείο Ευρεσιτεχνιών των ΗΠΑ απέρριψε την αίτησή του και το 1960 έδωσε την πατέντα στα Εργαστήρια Bell.
Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ο Gould να ξεκινήσει ένα δικαστικό αγώνα που κράτησε 28 χρόνια, γιατί η κατοχή του διπλώματος ευρεσιτεχνίας συνδεόταν με μεγάλες χρηματικές αποζημιώσεις. 
Το 1977 είχε την πρώτη δικαστική νίκη και το 1987 Ομοσπονδιακός δικαστής διέταξε το Γραφείο Ευρεσιτεχνιών να κατοχυρώσει στον Gould τις συσκευές λέιζερ οπτικής άντλησης και εκκένωσης αερίου. 

Gordon Gould

Μέχρι σήμερα το ερώτημα για το ποιος προηγήθηκε στην κατασκευή του Laser παραμένει αναπάντητο από τους ιστορικούς.

Τελικά, στις 16 Μαΐου 1960, ο Theodore H. Maiman από το Hughes Research Laboratories παρουσίασε το πρώτο λειτουργικό laser, ξεπερνώντας τις προσπάθειες των Townes, Schawlow και Gould.

Σαν σήμερα ... 1868, γεννήθηκε ο Αμερικανός νομπελίστας Robert Millikan.


Robert Andrews Millikan (1923)

Σαν σήμερα, στις 22 Μαρτίου 1868, γεννήθηκε ο Robert Andrews Millikan (Ρόμπερτ Άντριους Μίλικαν) στο Morrison του Illinois στις ΗΠΑ. Ήταν ο δεύτερος γιος του Reverend Silas Franklin Millikan και της Mary Jane Andrews. Οι παππούδες του προέρχονταν από τους παλιούς άποικους που είχαν εγκατασταθεί στις ΗΠΑ (Νέα Αγγλία) πριν από το 1750.

Μεγάλωσε σε αγροτική περιοχή και παρακολούθησε το Maquoketa High School στην Iowa. Αφού εργάστηκε για μικρό χρονικό διάστημα ως δικαστικός δημοσιογράφος, εισήλθε στο Κολέγιο Oberlin του Ohio το 1886. Στη διάρκεια της φοίτησής του τα αγαπημένα του μαθήματα ήταν τα Ελληνικά και τα μαθηματικά. Μετά την αποφοίτησή του το 1891 εργάστηκε για δύο χρόνια διδάσκοντας φυσική. Το 1893, αφού πήρε μάστερ στη φυσική από το Oberlin, πήρε θέση βοηθού καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Columbia.


(μπροστά): Carl Kinsley, (πίσω από αρ.) Albert Michelson, Robert Millikan
και Henry Gale, στα σκαλιά του Εργαστηρίου Φυσικής Ryerson
Πανεπιστήμιο του Σικάγου (συλλογή αρχείων Emilio Segrè).

Το 1895 
πήρε το διδακτορικό του από το Columbia με ερευνητική εργασία στο πολωμένο φως που εκπέμπεται από λευκοπυρωμένες επιφάνειες. Ήταν ο πρώτος που πήρε ένα PhD από αυτό το τμήμα.

Με πρωτοβουλία των καθηγητών του, ο Millikan πέρασε ένα χρόνο (1895-1896) στη Γερμανία, στα Πανεπιστήμια του Βερολίνου και του Γκέτινγκεν
Επέστρεψε μετά από πρόσκληση του A. A. Michelson και το 1896 έγινε βοηθός καθηγητής στο νεοσυσταθέν εργαστήριο Ryerson, στο Πανεπιστήμιο  του Chicago

Το 1902 παντρεύτηκε την Greta Erwin Blanchard με την οποία απέκτησαν τρεις γιους, τον Clark Blanchard, τον Glenn Allen και τον Max Franklin.

Η πειραματική συσκευή που χρησιμοποίησε ο Μίλικαν
για να μετρήσει το φορτίο του ηλεκτρονίου με τις σταγόνες λαδιού.

Ο Μίλικαν ήταν διακεκριμένος δάσκαλος και το 1910 έγινε τακτικός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο  του Chicago, θέση που διατήρησε μέχρι το 1921. 
Κατά τη διάρκεια των πρώτων χρόνων του στο Σικάγο πέρασε πολύ χρόνο προετοιμάζοντας εγχειρίδια και απλοποιώντας τη διδασκαλία της φυσικής. Ήταν συγγραφέας ή συν-συγγραφέας πολλών βιβλίων. 

Ο Ρόμπερτ Μίλικαν στο εργαστήριό του.

Ως επιστήμονας, ο Millikan έκανε πολλές σημαντικές ανακαλύψεις, κυρίως στους τομείς της ηλεκτρικής ενέργειας, της οπτικής και της μοριακής φυσικής.
Από το 1909 ο Μίλικαν είχε ξεκινήσει ένα πείραμα για να μετρήσει το ηλεκτρικό φορτίο ενός ηλεκτρονίου. Το 1910 χρησιμοποίησε μια καινούρια πειραματική συσκευή στην οποία χρησιμοποιούσε σταγόνες λαδιού, αντί νερού που εξατμιζόταν πολύ γρήγορα. Η τιμή που βρήκε ο Μίλικαν για το φορτίο του ηλεκτρονίου θεωρούνταν για αρκετά χρόνια σωστή, όμως το 1929 διαπιστώθηκε ότι αυτή είχε σφάλμα της τάξης του 1%. Σήμερα δεχόμαστε ότι το φορτίο του ηλεκτρονίου είναι |e|= 1,6.10-19 C.

(1η σειρά, από αρ.) Albert A. Michelson, Albert Einstein και
 Robert A. Millikan, μπροστά από το Athenaeum στο Caltech (1931)
.

Το 1912 ασχολήθηκε με τη μελέτη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου που είχε περιγράψει ο Αϊνστάιν από το 1905, με σκοπό να καταρρίψει τις απόψεις του Αϊνστάιν, μιας και ο ίδιος πίστευε στην κυματική φύση του φωτός. Παρόλο που στα αποτελέσματα της εργασίας που δημοσίευσε το 1914 υπήρχε πλήρης απόδειξη των απόψεων του Αϊνστάιν, δεν κατάφερε να πειστεί περί της ορθότητας της θεωρίας του Αϊνστάιν. Μελετώντας πειραματικά το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο μπόρεσε να προσδιορίσει την τιμή της σταθεράς h του Planck 

Αν και ένα μεγάλο μέρος της εργασίας του Μίλικαν είχε να κάνει με την μοντέρνα σωματιδιακή φυσική, εν τούτοις ο ίδιος εμφανιζόταν μάλλον συντηρητικός στις απόψεις του για τις εξελίξεις στη φυσική στο πρώτο τέταρτο του 20ου αιώνα.  

(από αρ.) Οι νομπελίστες Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck,
Robert A. Millikan και Max von Laue στο Βερολίνο, 11 Νοεμβρίου 1931.

Κατά τη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Millikan ήταν αντιπρόεδρος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας (των ΗΠΑ), με σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη μετεωρολογικών συσκευών, όπως και συσκευών αντι-υποβρυχιακού πολέμου.

Το 1921 άφησε το Σικάγο για τη θέση του διευθυντή του Εργαστηρίου Φυσικής Norman Bridge, στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (Caltech) στην Pasadena της  Καλιφόρνιας. 

Εξώφυλλο του περιοδικού TIME με τον Ρόμπερτ Μίλικαν
(25 Απριλίου 1927).

Το 1923 ο Μίλικαν πήρε το 
Nobel Φυσικής "για την εργασία του στο στοιχειώδες φορτίο του ηλεκτρισμού και στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο". Ήταν το πρώτο Nobel Φυσικής για το Caltech.

Στη διάρκεια της παραμονής του στο Caltech ασχολήθηκε με μια σπουδαία μελέτη πάνω στην ακτινοβολία από το διάστημα, που είχε εντοπίσει ο Victor Hess. Ο Μίλικαν απέδειξε ότι αυτή η ακτινοβολία πραγματικά προέρχεται έξω από τη Γη και την ονόμασε "κοσμική ακτινοβολία".  
Μέχρι το 1945 που αποσύρθηκε από το Caltech, λειτούργησε ουσιαστικά ως πρόεδρος του ιδρύματος, χωρίς να πάρει ποτέ αυτόν τον τίτλο και κατάφερε να το αναδείξει ως ένα από τα σπουδαιότερα ερευνητικά κέντρα των Ηνωμένων Πολιτειών.


Το γραμματόσημο που εκδόθηκε το 1982 από τις ΗΠΑ
προς τιμή του Μίλικαν.

Ο Ρόμπερτ Μίλικαν πέθανε στις 19 Δεκεμβρίου 1953 από καρδιακή ανακοπή, σε ηλικία 85 ετών, στο San Marino της Καλιφόρνια. Ενταφιάστηκε στο "Court of Honor" στο κοιμητήριο  Forest Lawn Memorial Park, στο Glendale της Καλιφόρνια.


Το εξώφυλλο της αυτοβιογραφίας του Ρόμπερτ Μίλικαν.
1η Έκδοση 1950 από Prentice-Hall, Englewood Cliffs.

Βίντεο με παρουσίαση της βιογραφίας του Ρόμπερτ Μίλικαν (6:26, αγγλικά) από την ιστοσελίδα study.com.

Η σελίδα για τον Ρόμπερτ Μίλικαν από το Αμερικάνικο Ινστιτούτο Φυσικής (AIP).