Πέμπτη, 31 Δεκεμβρίου 2020

"Η Τριβή στα Ρευστά" σε pptx.

 Να αποχαιρετήσω το 2020 με μια ανανεωμένη ανάρτηση pptx. 

Καλώς να έρθει το 2021.

Φυσική Γ' Λυκείου Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών και Σπουδών Υγείας

Στις 31 διαφάνειες της ανάρτησης υπάρχει παρουσίαση της θεωρίας μέσα από ένα συνδυασμό κειμένου, εικόνων και υπερσυνδέσεων. Όποια λέξη ή φράση εμφανίζεται υπογραμμισμένη σε μια διαφάνεια, σημαίνει πως έχει υπερσύνδεση. 

Παρακάτω δίνω ορισμένες οδηγίες για την καλύτερη λειτουργία και χρήση των διαφανειών μιας παρουσίασης pptx. Αυτό θα γίνεται σε κάθε παρόμοια ανάρτηση.

Όταν το pptx είναι σε κατάσταση προβολής, βάζοντας το δείκτη του ποντικιού στην υπογραμμισμένη λέξη ή φράση, εμφανίζεται το "χεράκι", οπότε κάνοντας αριστερό κλικ εκεί, οδηγείστε συνήθως σε μια προσομοίωση ή βίντεο που έχει σχέση κι εξυπηρετεί την καλύτερη κατανόηση του συγκεκριμένου μαθήματος. Γι' αυτή τη διαδικασία χρειάζεται να υπάρχει σύνδεση με το διαδίκτυο.

Μετά την ανάπτυξη της θεωρίας, δίνονται διαδικτυακές διευθύνσεις-παραπομπές, όπου μπορείτε να βρείτε επιπλέον χρήσιμο εκπαιδευτικό υλικό προερχόμενο από συναδέλφους και εκπαιδευτικά ιδρύματα.

Στις τελευταίες διαφάνειες κάθε ανάρτησης υπάρχουν ερωτήσεις (διαφόρων τύπων) και ασκήσεις σχετικές με το θέμα της ανάρτησης. 

Οι αναρτήσεις pptx μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα από κάθε συνάδελφο, αρκεί να έχει κατεβάσει στον υπολογιστή του κάποιο πρόγραμμα που υποστηρίζει το powerpoint (Office ή κάτι άλλο). 

Για την παρουσίαση κάθε διαφάνειας έχω επιλέξει κάποιο χρονισμό. Γι' αυτό ο (η) χρήστης του υλικού καλό θα ήταν να έχει μελετήσει με προσοχή τον τρόπο που το κείμενο και οι εικόνες αλληλοδιαδέχονται, πριν το χρησιμοποιήσει. 

Υπάρχει περίπτωση κάποια σύμβολα να μην προβάλλονται σωστά στην οθόνη του δικού σας υπολογιστή. Ο πιο πιθανός λόγος γι' αυτό είναι η διαφορετική έκδοση του Office (pptx). Χρησιμοποιώ το MS Office 2016. 

Οι αναρτήσεις δεν είναι κωδικοποιημένες, για να μπορεί ο (η) συνάδελφος να επιφέρει αλλαγές που κρίνει ότι βελτιώνουν την εκπαιδευτική προσέγγιση του θέματος. Η αναφορά από τον (την) χρήστη, του ονόματός μου ως δημιουργού της παρουσίασης, θα με τιμούσε ιδιαίτερα! 

Εννοείται, ότι η χρήση κάθε ανάρτησης pptx δεν αφορά την εμπορική εκμετάλλευσή της. 

Μπορείτε να κατεβάσετε την ανάρτηση "ΤΡΙΒΗ ΣΤΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΡΕΥΣΤΑ" από  ΕΔΩ.

Καλή συνέχεια στις προσπάθειές σας.

Αποχαιρετισμός στο 2020! ΚΑΛΩΣ ΗΡΘΕΣ 2021!!

 


Δεν θυμάμαι πως έφτασε στα χέρια μου. Σίγουρα δεν το αγόρασα. Πιθανόν να ήταν δώρο από κάποιο βιβλιοπωλείο ανάμεσα στα βιβλία που είχα αγοράσει στα τέλη του '19. Αγνοούσα την ύπαρξή του μέχρι τον περασμένο Αύγουστο, όταν το ανακάλυψα στο συρτάρι ενός κομοδίνου.

Τότε, ΤΟ ΕΙΔΑ!!! Εκεί, η πρόσοψη του κοντόχοντρου τόμου 16x12 να με κοιτά περιπαικτικά με γράμματα BOLD:

BEST  
YEAR 
ever!

Ναι, στα τέλη του Αυγούστου να μου φωνάζει για το 2020 ότι (θα) είναι η καλύτερη χρονιά που υπήρξε ποτέ! OMG που θα έλεγε κάποιος με την εμπειρία συνομηλίκου μου!
Και παρακάτω, να χώνει το μαχαίρι ακόμη πιο βαθειά: 

Ημερολόγιο ευτυχίας 

Γιατί, δεν ήταν, παρά το εξώφυλλο ενός ημερολογίου του 2020, έκδοση γνωστού εκδοτικού οίκου. 
Το κράτησα. Προφανώς όχι για ημερολόγιο, αλλά ως μια ακόμη απόδειξη του πόσο απρόβλεπτη είναι η ΖΩΗ μας. Αλλά, ίσως και για να καταφέρω να φτιάξω αυτή την ανάρτηση που μου δίνει την ευκαιρία να σας ευχηθώ για το 2021

BEST  
YEAR 
ever!

ΚΑΛΗ  ΧΡΟΝΙΑ  ΦΙΛΕΣ ΚΑΙ ΦΙΛΟΙ
Ας δώσουμε απλόχερα την αγάπη που μαζέψαμε το 2020 και μέχρι τώρα δεν ήταν δυνατό να προσφέρουμε (έστω, όταν μπορέσουμε)!

Τρίτη, 15 Δεκεμβρίου 2020

Σαν σήμερα... 1852, γεννήθηκε ο Henri Becquerel.


Antoine Henri Becquerel

Σαν σήμερα, στις 15 Δεκεμβρίου 1852, γεννήθηκε στο Παρίσι ο Antoine Henri Becquerel (Αντουάν Ανρί Μπεκερέλ) προερχόμενος από παλαιά οικογένεια καθηγητών κι επιστημόνων. Ο πατέρας του, Alexander Edmond Becquerel, ήταν καθηγητής Εφαρμοσμένης Φυσικής και είχε κάνει έρευνα για την ηλιακή ακτινοβολία και το φαινόμενο του φωσφορισμού. Μητέρα του ήταν η Aurélie Quénard. Είχε έναν αδελφό, τον André Paul (1856 – 1904), μικρότερο κατά 4 χρόνια.

Το 1872 τελείωσε το Λύκειο Louis-le-Grand και μπήκε στην Ecole Polytechnique. Στη συνέχεια, το 1874, συνέχισε τις σπουδές του στην Ecole des Ponts et Chaussées (Σχολή Γεφυρών και Πεζοδρόμων) για να σπουδάσει μηχανικός. 

Ο πατέρας του Ανρί, Alexander Edmond Becquerel.

Το 1877 διορίστηκε ως μηχανικός σε έργα του δημοσίου. Εκτός από τις θέσεις διδασκαλίας και έρευνας που είχε ο Μπεκερέλ στη διάρκεια της ζωής του, ήταν για πολλά χρόνια μηχανικός στο Τμήμα Γεφυρών και Δρόμων και μάλιστα το 1894 τοποθετήθηκε ως αρχιμηχανικός.

Στις 13 Ιανουαρίου 1877, ο Ανρί Μπεκερέλ παντρεύτηκε στο δημαρχείο του 5ου Διαμερίσματος του Παρισιού την Lucie Zoé Marie Jamin, κόρη του φυσικού, καθηγητή στην Ecole Polytechnique Jules Jamin. Η Lucie πέθανε τον Μάρτιο του 1878, ένα μήνα μετά τη γέννηση του γιου τους Jean. Ο Jean Becquerel (1878 - 1953) ακολούθησε τα βήματα του πατέρα του και με τη σειρά του έγινε φυσικός, καθηγητής Φυσικής στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας και στο Πολυτεχνείο και μέλος της Ακαδημίας Επιστημών.

Ο Ανρί Μπεκερέλ στο εργαστήριό του.

Το 1878 ο Μπεκερέλ τοποθετήθηκε Βοηθός στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. Το 1888 πήρε το διδακτορικό του κάνοντας εργασία στην απορρόφηση του φωτός από κρυστάλλους.

Ο Ανρί Μπεκερέλ ξαναπαντρεύτηκε στις 4 Αυγούστου 1890 στο Παρίσι (16ο Διαμέρισμα) με τη Louise Désirée Lorieux.

Το 1892 τοποθετήθηκε Καθηγητής Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Τμήμα Φυσικής Ιστορίας του Μουσείου του Παρισιού. Το 1895 έγινε Καθηγητής στην Ecole Polytechnique.

Η πρώτη εργασία του Μπεκερέλ αφορούσε την πόλωση του φωτός και το φαινόμενο του φωσφορισμού. Για αρκετά χρόνια η έρευνα του νεαρού Μπεκερέλ αφορούσε την περιστροφή του πολωμένου φωτός από μαγνητικά πεδία, ένα θέμα που είχε ανοίξει ο Michael Faraday (Μάικλ Φαραντέι) και στο οποίο είχε επίσης συμβάλλει ο πατέρας του Ανρί. Ασχολήθηκε ακόμη με το θέμα του γήινου μαγνητισμού.

Ο Μπεκερέλ (αρισ.) με την Μαρί Κιουρί, τον Πιέρ Κιουρί
και την πρώτη τους κόρη Ιρέν.


Το 1896 ανακάλυψε τυχαία το φαινόμενο της αυθόρμητης εκπομπής ραδιενέργειας επισκιάζοντας μ’ αυτό το επίτευγμα κάθε προηγούμενη εργασία του. Πώς όμως έφτασε ο Μπεκερέλ σ’ αυτή την ανακάλυψη;

Είχε προηγηθεί μια συζήτηση με τον Henri Poincare (Ανρί Πουανκαρέ) σχετικά με τις ακτίνες Χ που είχαν ανακαλυφτεί εκείνη την εποχή (1895) από τον Wilhelm Röntgen (Βίλελμ Ρέντγκεν). Η συζήτηση αφορούσε το γεγονός ότι κατά την παραγωγή των ακτίνων Χ είχε παρατηρηθεί κάποιο είδος φωσφορισμού στο σωλήνα κενού. Έτσι, ο Μπεκερέλ αποφάσισε να ερευνήσει αν υπήρχε κάποια σχέση ανάμεσα στις ακτίνες Χ και στην φυσική δημιουργία του φωσφορισμού. 

Ο Ανρί Μπεκερέλ με επίσημη ενδυμασία.
(Photos.com/Jupiterimages)


Σ’ αυτή την έρευνα επρόκειτο να χρησιμοποιήσει μια ποσότητα αλάτων ουρανίου που είχε κληρονομήσει από τον πατέρα του. Πειραματιζόμενος, διαπίστωσε ότι όταν τα άλατα ουρανίου τοποθετούνταν κοντά σε φωτογραφική πλάκα που ήταν καλυμμένη με αδιαφανές χαρτί, η πλάκα "θόλωνε". Διαπιστώνοντας ότι το φαινόμενο ήταν κοινό με όλα τα άλατα του ουρανίου που χρησιμοποιούσε, κατέληξε στο συμπέρασμα πως ό,τι συνέβαινε είχε να κάνει με κάποια ιδιότητα του ατόμου του ουρανίου. Για αρκετό καιρό, οι άγνωστες ακτίνες που είχε ανακαλύψει ο Μπεκερέλ είχαν ονομαστεί με το όνομά του. Μελετώντας ο Μπεκερέλ τις ακτίνες που εκπέμπονταν από το ουράνιο, διαπίστωσε ότι προκαλούσαν ιονισμό των αερίων και σίγουρα ήταν διαφορετικές από τις ακτίνες Χ, αφού οι νέες ακτίνες μπορούσαν να εκτραπούν από ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία.

Ο Μπεκερέλ με το ζεύγος Κιουρί στο εργαστήριό τους.

Το 1899 και το 1900 μπόρεσε να μετρήσει την εκτροπή των β σωματιδίων, που αποτελούσαν μέρος της ραδιενεργού ακτινοβολίας, από ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Ακόμη, από την μέτρηση του λόγου της μάζας προς το φορτίο (m/q) του β σωματιδίου, παρατήρησε ότι αυτός ο λόγος ήταν ίδιος με τον αντίστοιχο λόγο για το ηλεκτρόνιο, το σωματίδιο που πριν λίγα χρόνια (1894) είχε ανακαλύψει πειραματικά ο J. J. Thomson. Έτσι, πρότεινε την άποψη ότι β σωματίδιο και ηλεκτρόνιο ήταν το ίδιο.  Το τελευταίο σημαντικό επίτευγμα του Μπεκερέλ αφορούσε τη βιολογική επίδραση που μπορούσε να προκαλέσει μια ραδιενεργός ακτινοβολία. 

Ο Μπεκερέλ χρησιμοποίησε μια παρόμοια συσκευή
για ν' αποδείξει ότι η ραδιενέργεια ήταν διαφορετική
από τις ακτίνες Χ, αφού αυτές δεν εκτρέπονταν από μαγνητικο πεδίο.

Το 1901, μεταφέροντας στην τσέπη του γιλέκου του ένα δείγμα ραδίου από το εργαστήριο του ζεύγους Κιουρί, διαπίστωσε ότι είχε πάθει σωματικό έγκαυμα. Η δημοσιοποίηση του γεγονότος έδωσε την αφορμή στους γιατρούς για παραπέρα έρευνα, οδηγώντας τελικά στη χρήση των ραδιενεργών ακτινοβολιών σε ιατρικές εφαρμογές.     

Ο όρος "ραδιενέργεια" επινοήθηκε από την Μαρί Κιουρί, η οποία μαζί με τον σύζυγό της Πιέρ, άρχισε να ερευνά το φαινόμενο που είχε ανακαλύψει ο Μπεκερέλ. Το ζεύγος Κιουρί έχοντας εξάγει το ουράνιο από ένα μετάλλευμα, διαπίστωσαν με μεγάλη έκπληξη ότι το υπόλοιπο μετάλλευμα έδειχνε μεγαλύτερη δραστηριότητα από το καθαρό ουράνιο. Έτσι, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το μετάλλευμα περιείχε κι άλλα ραδιενεργά στοιχεία. Αυτό τελικά οδήγησε την Κιουρί στην ανακάλυψη των στοιχείων πολώνιο και ράδιο. 

Γαλλικό γραμματόσημο του 1946
για τον Ανρί Μπεκερέλ.


Ο Μπεκερέλ δημοσίευσε τις εργασίες με τα ευρήματά του σε επιστημονικά περιοδικά, όπως το Annales de Physique et de Chimie (Χρονικά της Φυσικής και της Χημείας) και το Comptes Rendus de l'Academie des Sciences (Πρακτικά της Ακαδημίας Επιστημών).

Το 1903, ο Ανρί Μπεκερέλ (1/2) μοιράστηκε με τον Πιέρ Κιουρί (1/4) και την Μαρί Κιουρί (1/4) το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής «σε αναγνώριση των εξαιρετικών υπηρεσιών που προσέφερε με την ανακάλυψη της αυθόρμητης ραδιενέργειας».

Το 1889 εξελέγη μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Γαλλίας και διαδέχτηκε τον Marcellin Berthelot ως Γραμματέας της Ακαδημίας εφ' όρου ζωής. 

Το 1900 του δόθηκε ο τίτλος του Αξιωματικού της Λεγεώνας της Τιμής. Μεταξύ άλλων, υπήρξε μέλος της Accademia dei Lincei, της Βασιλικής Πρωσικής Ακαδημίας του Βερολίνου και της Royal Society (1908).

Εικόνα φωτογραφικής πλάκας που πήρε ο Μπεκερέλ.
Φαίνεται το "θόλωμα" από την επίδραση της ραδιενεργού ακτινοβολίας.  


Ο Αντουάν Ανρί Μπεκερέλ πέθανε στο Le Croisic της Βρετάνης στις 25 Αυγούστου 1908, σε ηλικία μόλις 56 ετών. Ο τάφος του βρίσκεται στο Manoir de Pen Castel στο Croisic.

Το 1975, η General Conference on Weights and Measures (CGPM) προς τιμή του έδωσε το όνομα becquerel (Bq) στη μονάδα μέτρησης της ραδιενέργειας, στο σύστημα SI. Το όνομα "becquerelite" δόθηκε σ' ένα ορυκτό του ουρανίου. Ακόμη, ένας κρατήρας στη Σελήνη και άλλος ένας κρατήρας στον Άρη έχουν ονομαστεί Becquerel.

Χειρόγραφη επιστολή του Μπεκερέλ προς άγνωστο
παραλήπτη (14 Νοεμβρίου 1896).

  • "1 Μαρτίου 1896: Ο Ανρί Μπεκερέλ ανακαλύπτει τη ραδιενέργεια". Ένα κείμενο από την   American Physical Society.
  • Η ομιλία του Ανρί Μπεκερέλ κατά την απονομή του Βραβείου Νόμπελ Φυσικής (11 Δεκεμβρίου 1903).
  • Η βιογραφία του Μπεκερέλ από το American Institute of Physics (AIP).
  • Βίντεο με κινούμενα σχέδια για την ανακάλυψη του Ανρί Μπεκερέλ από την Ecole polytechnique (αγγλικά, 3:56).
  • Βίντεο "Marie & Pierre Curie, Henri Becquerel. Η ανακάλυψη της Ραδιενέργειας και των Ραδιενεργών στοιχείων". (αγγλικά, 13:30)
  • Βίντεο "Ραδιενεργές ακτινοβολίες: Άλφα, Βήτα, Γάμα" (αγγλικά, 4:05)


Πέμπτη, 10 Δεκεμβρίου 2020

Σαν σήμερα... 1603, πέθανε ο "πατέρας του Μαγνητισμού και Ηλεκτρισμού" William Gilbert.


William Gilbert
(Wellcome Library, Λονδίνο)

Σαν σήμερα, στις 10 Δεκεμβρίου 1603, (η Wikipedia αναφέρει 30 Νοεμβρίου με το παλιό σύστημα χρονολόγησης), πέθανε στο Λονδίνο ο William Gilbert (Γουίλιαμ Τζίλμπερτ) (και Gilberd ή Gylberde), που έχει χαρακτηριστεί από πολλούς ως ο "πατέρας του Μαγνητισμού και Ηλεκτρισμού", μιας και ήταν πρωτοπόρος στη μελέτη των μαγνητικών και ηλεκτρικών φαινομένων. Και βέβαια ως Άγγλος, θεωρείται ο θεμελιωτής της πειραματικής επιστήμης στην Αγγλία.

Ο William Gilbert γεννήθηκε στο Colchester του Essex στην Αγγλία, στις 24 Μαΐου 1544.
Πατέρας του ήταν ο Jerome Gilberd που ανήκε στην μεσαία τάξη. Δεν υπάρχουν έγκυρες πληροφορίες για την παιδική και νεανική του περίοδο. 
Το 1558 ξεκίνησε τη φοίτησή του στο Κολέγιο St. John του Cambridge παίρνοντας μπάτσελορ το 1561. Συνέχισε σπουδάζοντας Ιατρική στο Πανεπιστήμιο του Cambridge  παίρνοντας μάστερ το 1564 και διδακτορικό το 1569. Αφού εργάστηκε για λίγο στο πανεπιστήμιο, στη συνέχεια εγκαταστάθηκε στο Λονδίνο όπου άσκησε την ιατρική με επιτυχία, με αποτέλεσμα το 1573 να γίνει μέλος του Βασιλικού Κολεγίου των Ιατρών (Royal College of Physicians). Σε λίγα χρόνια είχε γίνει ένας από τους πλέον διάσημους και αξιοσέβαστους γιατρούς της Αγγλίας. Το 1600 έγινε πρόεδρος του Κολεγίου των Ιατρών. Τον επόμενο χρόνο και μέχρι το θάνατό της ήταν προσωπικός γιατρός της βασίλισσας  Elizabeth I. Μετά τον θάνατο της Elizabeth Ι ανέλαβε γιατρός του επόμενου βασιλιά James I.

Το σπίτι που γεννήθηκε ο Gilbert στο Colchester.
(Φωτό: David Hawgood)

Παρά το γεγονός ότι ήταν ένας επιτυχημένος γιατρός, ασχολήθηκε με τη φυσική, την αστρονομία και τη φιλοσοφία. Τα πειράματα που έκανε στον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό ήταν εντυπωσιακά για την εποχή του, αφού λίγα πράγματα ήταν γνωστά γι' αυτά τότε.

Το σπουδαιότερο  έργο του στη Φυσική δημοσιεύτηκε το 1600 γραμμένο στα λατινικά, με τίτλο "De Magnete, Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure" ("Περί των Μαγνητών, των Μαγνητικών Σωμάτων και του Μεγάλου Μαγνήτη της Γης").

Το εξώφυλλο του "De Magnete" σε έκδοση του 1628.

Εκείνη την εποχή οι Ευρωπαίοι πραγματοποιούσαν μακρινά ταξίδια διαμέσου των ωκεανών και η μαγνητική πυξίδα ήταν ένα από τα λίγα όργανα που μπορούσαν να ελπίζουν ότι θα μπορούσε να τους σώσει από την απώλεια της πορείας τους. Όμως, λίγα ήταν γνωστά για τους μαγνήτες ή τον μαγνητισμένο σίδηρο. Κυκλοφορούσαν πολλοί λαϊκοί μύθοι γύρω από τα μαγνητικά φαινόμενα. Π.χ. ότι το σκόρδο καταστρέφει το μαγνητικό αποτέλεσμα της βελόνας της πυξίδας ή ο μαγνητισμός εμποδίζεται από τα βουνά της Αρκτικής ή όπως ο Χριστόφορος Κολόμβος νόμιζε, ότι ο πολικός αστέρας  έλκυε τη βελόνα της πυξίδας.

Ο Gilbert με υπομονή κι ερευνητική περιέργεια εξέτασε πειραματικά για 17 περίπου χρόνια, αν ίσχυαν αυτές οι ιστορίες, μέχρι να καταλήξει στην κατανόηση της λειτουργίας της πυξίδας και των μαγνητικών φαινομένων.
Το πιο σημαντικό ίσως ήταν, ότι έκανε για πρώτη φορά σαφή διάκριση μεταξύ του μαγνητικού και του "κεχριμπαρένιου" αποτελέσματος (στατικός ηλεκτρισμός). 

Ο Gilbert παρουσιάζει πειράματα μαγνητισμού στη
βασίλισσα Elizabeth I.
(Λάδι σε μουσαμά από τον Ernest Board)

Στο έργο του "De Magnete", αφού κάνει μια περιεκτική ανασκόπηση του τι ήταν γνωστό για τη φύση του μαγνητισμού μέχρι τότε, στη συνέχεια παρουσιάζει την καινούρια γνώση που προερχόταν μέσα από τα δικά του πειράματα. Ο ίδιος παρομοίωσε την πολικότητα του μαγνήτη με την πολικότητα της Γης κι έχτισε μια ολόκληρη μαγνητική φιλοσοφία πάνω σ' αυτή την αντιστοίχιση. 

Συνεργάσθηκε με όποιον πίστευε ότι μπορούσε να συνεισφέρει στην έρευνά του, από τους καπετάνιους των πλοίων μέχρι τους κατασκευαστές πυξίδων. Στη διάρκεια της δουλειάς του ανακάλυψε πώς να φτιάχνει μαγνήτες με τριβή, έμαθε να φτιάχνει ισχυρότερους μαγνήτες και ότι η έκθεση ενός μαγνήτη σε ψηλές θερμοκρασίες καταστρέφει τις μαγνητικές του ιδιότητες.
Όταν παρατήρησε ότι οι μαγνητικές δυνάμεις συχνά προκαλούν κυκλικές κινήσεις, συνέδεσε το φαινόμενο του μαγνητισμού με την κυκλική κίνηση της Γης.

Πυξίδα όπως παρουσιάζεται στη σελίδα 185
του βιβλίου "De Magnete". Ο τίτλος στα λατινικά γράφει
 "Instrumentum declinationis" ("Όργανο απόκλισης").

Στην αφηρημένη (ανιμιστική) εξήγηση που μας προσέφερε ο Gilbert, ο μαγνητισμός ήταν η ψυχή της Γης κι ένας τέλειος σφαιρικός μαγνήτης, αν προσανατολιζόταν κατά τους πόλους της Γης, τότε θα στρεφόταν περί τον άξονά του ακριβώς όπως η Γη στρέφεται περί τον άξονά της σε 24 ώρες. Ο Gilbert, ωστόσο, δεν εξέφραζε γνώμη για το αν αυτή η περιστρεφόμενη Γη ήταν στο κέντρο του σύμπαντος ή σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο.

Δεδομένου ότι η κοσμολογία του Κοπέρνικου χρειαζόταν μια νέα φυσική για να υποστηριχτεί, οι οπαδοί του Κοπέρνικου όπως ο Johannes Kepler και ο Γαλιλαίος ενδιαφέρθηκαν πολύ για τις μαγνητικές έρευνες του Gilbert. Οι προσπάθειες του Γαλιλαίου για την κατασκευή ενός πραγματικά ισχυρού μαγνήτη, πιθανόν να χρονολογούνται από την ανάγνωση του βιβλίου του Gilbert.

Ο William Gilbert δείχνει ένα πείραμα ηλεκτρισμού στη βασίλισσα
Elizabeth I και στην Αυλή της. 
(19ος αιώνας, λάδι σε μουσαμά από τον Arthur Ackland Hunt).

Το "De Magnete" έγινε το πρότυπο έργο σε όλη την Ευρώπη για τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα και κυριάρχησε ως πηγή γνώσης για τα επόμενα 200 χρόνια.
Σ' αυτό το έργο περιγράφει πολλά από τα πειράματα που έκανε στο μαγνητισμό και καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η Γη (την οποία αποκαλεί terrella - μικρή Γη) είναι ένας τεράστιος μαγνήτης και γι' αυτό η μαγνητική βελόνα στρέφεται προς το βόρειο πόλο (σε αντίθεση με άλλους της εποχής του που υποστήριζαν ότι στο βόρειο πόλο της γης υπάρχει ένα μαγνητικό νησί). Ήταν ο πρώτος που υποστήριξε ότι κόβοντας ένα μαγνήτη στα δύο, κάθε κομμάτι θα αποτελεί έναν καινούριο μαγνήτη με βόρειο και νότιο πόλο.

Το πιο διάσημο από τα πολλά πειράματα που πραγματοποίησε, ίσως ήταν εκείνο με το οποίο προσπάθησε να εξηγήσει γιατί η πυξίδα δείχνει προς το βορρά. Σχεδίασε ένα μεγάλο μαγνήτη μέσα σε μια σφαίρα. Με το σχέδιό του ήθελε να παρουσιάσει ένα μοντέλο της Γης σαν μαγνήτη και γι' αυτό το ονόμασε "terrella". (Δείτε το παρακάτω διάγραμμα).


Πάνω από την επιφάνεια της terrella κινούσε μια μαγνητική πυξίδα. Για μεγαλύτερη ακρίβεια - καθώς η πυξίδα έπρεπε να παραμένει οριζόντια - μετακινούσε την terrella, τοποθετώντας την πυξίδα σε διάφορα σημεία πάνω της. Όταν η πυξίδα ήταν παράλληλη με την επιφάνεια της terrella, η βελόνα πάντα έδειχνε στο μαγνητικό βόρειο πόλο της terrella.
Η εικόνα δείχνει αυτό που συνέβαινε όταν η πυξίδα ήταν κάθετη προς την terella - οι πόλοι είναι αριστερά και δεξιά, ο ισημερινός στην κορυφή και η βελόνα γενικά κλίνει προς τα κάτω, ακριβώς όπως είχε παρατηρηθεί από τον Robert Norman. Στους πόλους, δείχνει κατ’ ευθείαν προς τα κάτω, στον ισημερινό είναι οριζόντιο. Αυτό το πείραμα τον έπεισε ότι η κατεύθυνση της πυξίδας προκλήθηκε από την ίδια τη Γη, που είναι ένας μεγάλος μαγνήτης. 

Είναι φανερό ότι ο Gilbert γνώριζε πως ορισμένοι τύποι μεταλλικών βελόνων έλκονταν από τους μαγνήτες. Ακόμη ισχυρίστηκε ότι η επίδραση ενός μαγνήτη σ’ αυτές, τις μετέτρεπε σε προσωρινούς μαγνήτες. Το παρακάτω σχέδιο δείχνει πως έκανε επίδειξη αυτού του πειράματος. Κρεμώντας δύο ράβδους σιδήρου πάνω από τον πόλο μιας terella, παρατήρησε ότι οι ράβδοι απωθούνταν μεταξύ τους. (Δείτε το παρακάτω διάγραμμα).


Ο Gilbert ήταν που επινόησε τους όρους "ηλεκτρικός" (electricus), συνδέοντας τις ιδιότητες του ήλεκτρου (

κεχριμπάρι
) με τα σχετικά φαινόμενα, όπως επίσης  "ηλεκτρική έλξη", "ηλεκτρική δύναμη", "μαγνητικός πόλος". 

Παραπέρα, ο Gilbert πίστευε ότι η θέρμανση καταστρέφει τον ηλεκτρισμό και οι πλανήτες διατηρούν τις τροχιές τους λόγω μαγνητικών δυνάμεων. Αυτή η αντίληψη, ίσως ήταν το μεγαλύτερο λάθος του. Η αρχική θεωρία της μαγνητικής φιλοσοφίας του Gilbert ήταν η αντίληψή του ότι ο μαγνητισμός είναι η κινητήρια δύναμη της γης και των ουράνιων σωμάτων. Βέβαια, πρέπει να θυμηθούμε ότι το βιβλίο του Gilbert δημοσιεύθηκε 87 χρόνια πριν από την διατύπωση της θεωρίας της βαρύτητας από τον  ΝεύτωναΗ αντίληψη της βαρύτητας ήταν άγνωστη στην εποχή του Gilbert και γι' αυτό μπορούμε να δικαιολογήσουμε το λάθος του να συγχέει τη δύναμη της βαρύτητας με το μαγνητισμό.

Το σχέδιο είναι από τη 2η έκδοση του "De Magnete" (1628).
Δείχνει ένα γυάλινο κύπελλο μ' ένα μαγνητισμένο σύρμα
σιδήρου που διέρχεται από ένα φελλό, το οποίο
είναι εν μέρει βυθισμένο σε νερό.

Όταν το 1603 η βασίλισσα Elizabeth Ι πέθανε, άφησε ένα χρηματικό ποσό στον Gilbert για να τον βοηθήσει να συνεχίσει την εργασία του στη φυσική.
Όμως, εκείνος δεν ευτύχησε να χρησιμοποιήσει αυτή τη γενναιόδωρη προσφορά, αφού λίγους μήνες αργότερα πέθανε σε ηλικία μόλις 59 ετών, από την βουβωνική πανώλη που είχε ενσκήψει στην Ευρώπη. Θάφτηκε στην Εκκλησία Holy Trinity (Αγία Τριάδα), στο Colchester. Σήμερα η εκκλησία έχει μετατραπεί σε καφετέρια και αγορά, αλλά μπορεί κάποιος ακόμη να δει την μαρμάρινη ταφική πλάκα. 

Αρκετά από τα αδημοσίευτα και ημιτελή έργα του Gilbert δημοσιεύθηκαν το 1651 από τον μικρότερο ετεροθαλή αδελφό του με τον τίτλο "De Mundo Nostro Sublunari Philosophia Nova" ("Νέα Φιλοσοφία για τον Υποκείμενο Κόσμο μας"). Αυτό το έργο όμως πέρασε μάλλον απαρατήρητο.

Σχέδιο του σύμπαντος, όπως εμφανίζεται
στο βιβλίο "De Mundo".


Δευτέρα, 7 Δεκεμβρίου 2020

Σαν σήμερα... 1868, γεννήθηκε ο Arnold Sommerfeld.

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld


Σαν σήμερα, στις 5 Δεκεμβρίου 1868, γεννήθηκε ο Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (Άρνολντ Γιοχάνες Βίλελμ Σόμερφελντ), στο Königsberg της Ανατολικής Πρωσίας (σήμερα Kaliningrad στη Ρωσία). Υπήρξε ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής και της ατομικής φυσικής και λαμπρός δάσκαλος επιφανών φυσικών.
Πατέρας του Άρνολντ ήταν ο γιατρός Franz Sommerfeld, από ευγενή οικογένεια του Königsberg και μητέρα του η Cäcile Matthias.

Το 1875 μπήκε στο Γυμνάσιο Altstädtisches στο Königsberg. Την ίδια εποχή, στο ίδιο σχολείο φοιτούσαν σε μεγαλύτερη τάξη ο Hermann Minkowski και ο Wilhelm Wien. Ήταν πολύ καλός μαθητής και, σύμφωνα με τον ίδιο, αγαπούσε περισσότερο τη λογοτεχνία, την ιστορία και τις κλασικές γλώσσες από τα μαθήματα των θετικών επιστημών.

Το Γυμνάσιο Altstädtisches στο Königsberg όπου 
φοίτησε ο Άρνολντ Σόμερφελντ.

Το 1886, αφού πέρασε τις τελικές σχολικές εξετάσεις (δίπλωμα Abitur), γράφτηκε στο Πανεπιστήμιο Albertina του Königsberg για να σπουδάσει μαθηματικά. Το Τμήμα Μαθηματικών στο Königsberg εκείνη την εποχή ήταν γνωστό για το εξαιρετικό καθηγητικό προσωπικό που δίδασκε εκεί. Ο Σόμερφελντ παρακολουθούσε διαλέξεις σε όλα τα συναφή με τα μαθηματικά μαθήματα, όπως φυσική, φιλοσοφία, και πολιτική οικονομία. Διδάχτηκε από τους μαθηματικούς Adolf Hurwitz και David Hilbert και από τον φυσικό Emil Wiechert. Το Πανεπιστήμιο ήταν διάσημο για τη σχολή θεωρητικής φυσικής που είχε ιδρυθεί από τον Franz Neumann
Μετά από την παρακολούθηση μιας σειράς μαθημάτων από τον Hilbert σχετικά με τη θεωρία των ιδανικών αριθμών, ο Σόμερφελντ αισθάνθηκε ότι τα αφηρημένα καθαρά μαθηματικά ήταν το σωστό αντικείμενο σπουδών γι’ αυτόν.

Ο Άρνολντ Σόμερφελντ ως φοιτητής το 1889.

Εκείνη την εποχή ήταν έθιμο των Γερμανών φοιτητών να μετακινούνται από το ένα πανεπιστήμιο στο άλλο, ωστόσο ο Σόμερφελντ δεν το έκανε, παραμένοντας στο Königsberg. Αργότερα βέβαια μετάνιωσε γι’ αυτό, γιατί στα πρώτα έτη σπαταλούσε πολύ από το χρόνο του κάνοντας “φοιτητική ζωή” με τη φοιτητική ομάδα Burschenschaft, κάτι που εμπόδισε τη συστηματική και συγκεντρωμένη μελέτη του.    

Υπεύθυνος για τη διατριβή του ήταν ο μαθηματικός Ferdinand von Lindemann. Το 1891 του απονεμήθηκε το διδακτορικό του από το Königsberg για τη διατριβή του “Die willkürlichen Functionen in der mathematischen Physik”. Ήταν μια εργασία η οποία, όπως έγραψε ο ίδιος ο Σόμερφελντ,  “…συνέλαβα και έγραψα σε λίγες εβδομάδες”, το καλοκαίρι του 1891.

Μετά την ολοκλήρωση του διδακτορικού του, ο Σόμερφελντ παρέμεινε στο Königsberg για να πάρει το δίπλωμα διδασκαλίας που θα του επέτρεπε να διδάξει μαθηματικά και φυσική στο γυμνάσιο. Το 1892, αφού πέρασε αυτές τις εξετάσεις, ξεκίνησε την ετήσια στρατιωτική του θητεία στο σύνταγμα επιφυλακής στο Königsberg. Μάλιστα, επειδή του άρεσε το στρατιωτικό κλίμα, συνέχισε,  για τα επόμενα οκτώ χρόνια, να συμμετέχει στις εθελοντικές στρατιωτικές ασκήσεις διάρκειας οκτώ εβδομάδων κάθε φορά.

Ο Άρνολντ Σόμερφελντ το 1897.

Τον  Σεπτέμβριο του 1893, μετά την ολοκλήρωση της στρατιωτικής του εκπαίδευσης, ο Σόμερφελντ πήγε στο Πανεπιστήμιο του Γκέτιγκεν, γνωρίζοντας ότι εκεί ήταν «η έδρα της μαθηματικής διανόησης». Αφού πέρασε ένα χρόνο στο Ορυκτολογικό Ινστιτούτο ως βοηθός του μεταλλειολόγου Theodor Liebisch, που ήταν οικογενειακός φίλος, τον Σεπτέμβριο του 1894 έγινε βοηθός του Felix Klein (Φέλιξ Κλάιν). Έχοντας παρακολουθήσει διαλέξεις και συζητήσεις του Κλάιν επηρεάστηκε έντονα από την προσωπικότητά του. Όπως έγραψε αργότερα ο Σόμερφελντ σε σημειώσεις του: “Πάντα θεωρούσα τον Κλάιν ως τον πραγματικό μου δάσκαλο, όχι μόνο σε ό,τι είχε σχέση με τα μαθηματικά, αλλά και στη μαθηματική φυσική και σε ό,τι είχε σχέση με τη μηχανική”.

Η πρώτη εργασία του Σόμερφελντ υπό την επίβλεψη του Κλάιν ήταν για την μαθηματική ερμηνεία του φαινομένου της διάθλασης. Αυτή η εργασία περιείχε σπουδαία θεωρία στηριγμένη στις μερικές διαφορικές εξισώσεις. Άλλες σημαντικές εργασίες που ανέλαβε την περίοδο που βρισκόταν στο Γκέτινγκεν ήταν σχετικά με τη μελέτη της διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε καλώδια και τη μελέτη του πεδίου που παράγεται από ένα κινούμενο ηλεκτρόνιο.
Τον Μάρτιο 1895, ο Σόμερφελντ αφού παρουσίασε στο Γκέτινγκεν  τη μεταδιδακτορική διατριβή του (habilitation) με τίτλο “Mathematische Theorie der Diffraction” (“Η μαθηματική θεωρία της διάθλασης”), έγινε άμισθος πανεπιστημιακός διδάσκων (privatdozent) στα μαθηματικά.

Σόμερφελντ και Πάουλι.

Το 1895-96 ο Κλάιν με τον Σόμερφελντ έγραψαν από κοινού ένα έργο 4 τόμων σχετικά με τη θεωρία των γυροσκοπίων, που τελικά δημοσιεύτηκε το 1909-1910. Οι δύο πρώτοι τόμοι του έργου ασχολούνται με τη μαθηματική θεωρία, ενώ οι δύο άλλοι ασχολούνται με τις εφαρμογές στη γεωφυσική, την αστρονομία και την τεχνολογία.

Ενώ βρισκόταν στο Γκέτινγκεν, ο Σόμερφελντ γνώρισε την Johanna Höpfner, κόρη του πρύτανη του πανεπιστημίου, Ernst Höpfner. Όμως το ζευγάρι δεν μπορούσε να παντρευτεί, αφού το εισόδημα του Σόμερφελντ ήταν ανεπαρκές για να στηρίξει ένα γάμο.

Το ατομικό μοντέλο του Σόμερφελντ 
με τις ελλειπτικές τροχιές.

Από τον Οκτώβριο του 1897 ο Σόμερφελντ ξεκίνησε να διδάσκει μαθηματικά στην Ακαδημία Ορυχείων στο Clausthal που ήταν κοντά στο Γκέτινγκεν. Παρά το γεγονός ότι δεν ήταν μια συναρπαστική δουλειά, του έδινε τη δυνατότητα να συνεχίσει τη συνεργασία με τον Κλάιν και το κυριότερο, του παρείχε έναν επαρκή μισθό για να παντρευτεί αμέσως την αγαπημένη του. Το ζευγάρι απέκτησε τρεις γιους και μια κόρη. Ο πρώτος γιος ήταν ο Ernst (1899 - 1976) και ακολούθησε η κόρη Margarethe (1900 - 1976).

Τρία χρόνια αργότερα, το 1900, έγινε καθηγητής Μηχανικής στο Königliche Technische Hochschule Aachen (αργότερα Πανεπιστήμιο του Άαχεν), κατόπιν σύστασης του Κλάιν. Στη θέση αυτή ανέπτυξε τη θεωρία της υδροδυναμικής, ένα θέμα που θα διατηρούσε το ενδιαφέρον του για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αργότερα, όταν πλέον θα βρισκόταν στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου, οι φοιτητές του Werner Heisenberg και Ludwig Hopf θα έγραφαν διδακτορικό γι' αυτό το θέμα.

Γράμμα του Linus Pauling στον
Σόμερφελντ (20 Οκτωβρίου 1925).

Το 1906 κλήθηκε από τον Wilhelm Röntgen ν' αναλάβει τακτικός καθηγητής φυσικής και διευθυντής του νέου Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου. Το Ινστιτούτο δημιουργήθηκε για τον ίδιο, με αίθουσες για σεμινάρια, αίθουσες για βοηθούς και εργαστήρια για πειραματική εργασία. Παρά το γεγονός ότι ήταν θεωρητικός φυσικός, ήθελε να είναι σε θέση να κατευθύνει πειραματική εργασία με στόχο τον έλεγχο των θεωριών του. Στη διάρκεια της παραμονής του στο Μόναχο επέβλεψε ένα μεγάλο αριθμό φοιτητών, που άλλοι ασχολούνταν με τη θεωρητική φυσική και άλλοι συμμετείχαν σε προγράμματα πειραματικής έρευνας. Μερικοί από τους διάσημους φοιτητές του ήταν ο Peter Debye (διδακτορικό το 1908), ο Peter Ewald (διδακτορικό το 1912), ο Wolfgang Pauli (διδακτορικό το 1921), ο Werner Heisenberg (διδακτορικό το 1923) και ο Hans Bethe (διδακτορικό το 1928). Συνολικά επέβλεψε περίπου 30 διδακτορικούς φοιτητές στο Μόναχο, με κάποιος από αυτούς να παίρνουν Νόμπελ τα επόμενα χρόνια.

O Σόμερφελντ ασχολούμενος με το αγαπημένο του σκι.

Ένα από τα πρώτα θέματα για τα οποία εργάστηκε στο Μόναχο ήταν τα ατομικά φάσματα. Μελέτησε την υπόθεση ότι οι ακτίνες Χ ήταν κύματα και το απέδειξε χρησιμοποιώντας κρυστάλλους ως τρισδιάστατα σώματα διάθλασης.

Από το 1911 ο κύριος τομέας ενδιαφέροντός του έγινε η κβαντική θεωρία. Με το έργο του ο Σόμερφελντ αντικατέστησε τις κυκλικές τροχιές του ατομικού μοντέλου του Μπορ με ελλειπτικές τροχιές.
Το 1916 εισήγαγε τον μαγνητικό κβαντικό αριθμό και τέσσερα χρόνια αργότερα, τον αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό. Ήταν θεωρητική εργασία που οδήγησε στην ανακάλυψη της ιδιοπεριστροφής (spin) των ηλεκτρονίων.
Κατά τη διάρκεια της ζωής του στο Μόναχο, ήρθε σ’ επαφή με την ειδική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Εκείνη την εποχή, η θεωρία του Αϊνστάιν δεν ήταν ακόμη ευρέως αποδεκτή και η μαθηματική συνεισφορά του Σόμερφελντ βοήθησε στην αποδοχή αυτής της θεωρίας.

Σόμερφελντ και Μπορ στο Lund της Σουηδίας.

Το 1918, ο Σόμερφελντ έγινε ο διάδοχος του Άλμπερτ Αϊνστάιν ως πρόεδρος της Deutsche Physikalische Gesellschaft (Γερμανική Εταιρεία Φυσικής - DPG). Ο Σόμερφελντ βοήθησε στη δημιουργία του περιοδικού "Zeitschrift für Physik" ("Περιοδικό Φυσικής") το 1920, ένα περιοδικό στο οποίο δημοσιεύθηκαν και αξιολογήθηκαν σπουδαία άρθρα φυσικής και λειτούργησε ως όχημα για την ανάδειξη της νέας γενιάς των θεωρητικών φυσικών.
 
Ο Σόμερφελντ χρησιμοποίησε τη στατιστική μηχανική για να εξηγήσει τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των μετάλλων. Με την εργασία του αντικατέστησε μια προηγούμενη θεωρία που είχε διατυπώσει ο Hendrik Lorentz το 1905, βασισμένη στην κλασσική φυσική. Η προσέγγιση του Σόμερφελντ ήταν να θεωρεί τα ηλεκτρόνια σε ένα μέταλλο ως εκφυλισμένο αέριο ηλεκτρονίων. Έτσι, ήταν σε θέση να εξηγήσει χαρακτηριστικά που ήταν ανεξήγητα με την προηγούμενη κλασική θεωρία. Η σημαντική εργασία του "Atombau und Spektrallinien" ("Ατομική δομή και φασματικές γραμμές") κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το 1919 κι έτρεξε σε έξι εκδόσεις.

Ο Σόμερφελντ με τον Chandrasekhara Raman το 1928.

Με την άνοδο του ναζιστικού κόμματος στη Γερμανία, ο Σόμερφελντ βρισκόταν προς το τέλος της καριέρας του και τα γεγονότα που συνέβαιναν στη χώρα του τον έκαναν να λυπάται καθημερινά. Ο Σόμερφελντ ήταν υποχρεωμένος να βλέπει διάσημους συναδέλφους του με εβραϊκή καταγωγή να υποχρεώνονται σε μετανάστευση. Ένα χρόνο μετά την άνοδο του Χίτλερ στην εξουσία, έγραψε σε γράμμα του στον Αϊνστάιν:
«Μπορώ να σας διαβεβαιώσω ότι η κατάχρηση της λέξης "εθνικό" από τους ηγέτες μας έχει σπάσει βαθιά μέσα μου τα εθνικά συναισθήματα που στην περίπτωσή μου ήταν πολύ έντονα πάντα. Θα ήμουν τώρα πρόθυμος να δω τη Γερμανία να εξαφανίζεται ως δύναμη και να συγχωνεύεται σε μια ειρηνική Ευρώπη.»

Το 1928-1929 ο Σόμερφελντ ταξίδεψε για ένα χρόνο σε πολλές χώρες σ’ όλο τον κόσμο, με κυριότερους σταθμούς την Ινδία, την Κίνα, την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ. Με αυτό τον τρόπο προσπάθησε να βοηθήσει τους συναδέλφους του Γερμανούς εβραίους επιστήμονες με τις φιλίες που είχε δημιουργήσει, ιδιαίτερα στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Ο Σόμερφελντ το 1928.

Την 1η Απριλίου 1935 βγήκε σε σύνταξη, αλλά η θέση του παρέμεινε κενή μέχρι την 1η Δεκεμβρίου 1939 λόγω πολιτικών και ακαδημαϊκών διαφορών. Όμως, η μετανάστευση δεκάδων Γερμανών επιστημόνων λόγω του ναζιστικού καθεστώτος, τον έκανε να αισθανθεί την υποχρέωση να συνεχίσει την πανεπιστημιακή διδασκαλία μέχρι το 1947.

Η ζωή του Άρνολντ Σόμερφελντ τελείωσε μ’ ένα τραγικό τρόπο. Την άνοιξη του 1951, έχοντας βγει βόλτα με τα εγγόνια του, τον κτύπησε διερχόμενο φορτηγό, αφού δεν άκουσε λόγω κωφότητας τις προειδοποιήσεις. Πέθανε στο Μόναχο από τα τραύματα του κτυπήματος στις 26 Απριλίου 1951, σε ηλικία 83 ετών. Θάφτηκε στο νεκροταφείο Nordfriedhof του Μονάχου.

Στη διάρκεια της ζωής του, αλλά και αργότερα ο Σόμερφελντ τιμήθηκε με πλήθος βραβείων και μεταλλίων. Κέρδισε το χρυσό μετάλλιο Lorentz, το μετάλλιο Planck και το μετάλλιο Oersted. Εξελέγη στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου, στην Εθνική Ακαδημία Επιστημών της Ουάσιγκτον, στις Ακαδημίες του Βερολίνου, του Μονάχου, της Βιέννης, του Γκέτινγκεν, της Βουδαπέστης, της Ουψάλας και της Μαδρίτης, καθώς και στην Ακαδημία Lincei της Ρώμης, στην Ακαδημία της Σοβιετικής Ένωσης στη Μόσχα και στην Ινδική Ακαδημία Επιστημών. Έλαβε τιμητικά πτυχία από πολλά πανεπιστήμια, μεταξύ των οποίων ήταν αυτά του Ρόστοκ, του Άαχεν, της Καλκούτας και της Αθήνας.

Ο οικογενειακός τάφος των Σόμερφελντ.

Ήταν υποψήφιος για το Βραβείο Νόμπελ 84 φορές, αλλά ποτέ δεν το έλαβε.
Το 2004, το Κέντρο Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου πήρε τιμητικά το όνομά του. 
  • Βίντεο - βιογραφία του Άρνολντ Σόμερφελντ με τίτλο "The Man Who Was Nominated for the Nobel Prize 84 Times, But Never Won" από τον ιστότοπο "Today I Found Out" (αγγλικά, 8:58).
  • Ο Hans Bethe για τον Σόμερφελντ (αγγλικά, 1:28).
  • Ο Edward Teller για τον Σόμερφελντ (αγγλικά, 2:42).
  • Βίντεο που παρουσιάζει το ατομικό μοντέλο του Σόμερφελντ από τον ιστότοπο "Physics4students" (αγγλικά, 6:24).

Σάββατο, 5 Δεκεμβρίου 2020

Σαν σήμερα... 1901, γεννήθηκε ο Werner Heisenberg.

Werner Karl Heisenberg

Σαν σήμερα, στις 5 Δεκεμβρίου 1901, γεννήθηκε στο Wurzburg της Γερμανίας ο Werner Karl  Heisenberg (Βέρνερ Καρλ Χάιζεμπεργκ), ένας θεωρητικός φυσικός που υπήρξε από τους θεμελιωτές της Κβαντομηχανικής. 
Πατέρας του ήταν ο Kaspar Ernst August Heisenberg, καθηγητής Ελληνικών αρχικά στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση και αργότερα το 1910 βοηθός καθηγητής στην έδρα της Μεσαιωνικής και της Νεώτερης Ελληνικής φιλολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου και μητέρα του η Annie Wecklein. O Βέρνερ είχε ένα μεγαλύτερο αδελφό.

Ο πατέρας Χάιζεμπεργκ με τους δυο γιους.
Δεξιά ο Βέρνερ. 

Το 1911 ο Βέρνερ γράφτηκε στο Γυμνάσιο Maximilians του Μονάχου και από πολύ νωρίς εντυπωσίασε τους καθηγητές του με την επίδοσή του στα μαθηματικά. Η ομαλή πορεία των σπουδών του εμποδίστηκε από τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο. Εκτός από τα μαθηματικά και τη φυσική, έδειχνε πολύ ενδιαφέρον και είχε καλές επιδόσεις στο σκάκι και στο πιάνο.
Μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο, ως έφηβος, έγινε μέλος στην ομάδα νέων "Pfadfinders" ("Ιχνηλάτες") η οποία τελικά έγινε μια Χιτλερική ομάδα νέων.

Οικογενειακή φωτογραφία των Heisenberg στο πατρικό σπίτι, στο Osnabrück.
Ο Werner διακρίνεται όρθιος, τρίτος από αριστερά. Ο πατέρας του όρθιος, 
δεύτερος από δεξιά και η μητέρα του καθιστή, δεύτερη από δεξιά (δεκαετία του '20).

Το 1920 ξεκίνησε να σπουδάζει φυσική και μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου και στη συνέχεια κατά τη διάρκεια του χειμώνα του 1922-1923 πήγε στο Gottingen για να συνεχίσει τη μελέτη του στη φυσική. 
Σπούδασε κοντά στους Arnold SommerfeldWilhelm WienMax BornJames Franck και David Hilbert. Ιδιαίτερα ο Sommerfeld τον ενθάρρυνε στην ατομική φυσική και τον έφερε κοντά με το έργο του Niels Bohr στην κβαντική φυσική
Το 1923 πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο του Μονάχου υπό την επίβλεψη του Sommerfeld και έγινε βοηθός του Max Born στο Πανεπιστήμιο του Gottingen. Το 1924 απόκτησε το δικαίωμα διδασκαλίας στο Gottingen. Το 1924 πήρε υποτροφία από το Ίδρυμα Rockefeller για το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, όπου δούλεψε με την επίβλεψη του Niels Bohr μέχρι το 1925.

Ο Heisenberg το 1926.

Το 1925 δημοσιεύεται στο περιοδικό Zeitschrift fur Physik η εργασία του πάνω στη κβαντομηχανική, η οποία οδήγησε στην ανακάλυψη αλλοτροπικών μορφών υδρογόνου. 
Το 1926, ο Χάιζεμπεργκ διορίστηκε καθηγητής στη θεωρητική φυσική στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, κάτω από το Niels Bohr και το 1927, όταν ήταν μόνο 26 ετών, διορίστηκε καθηγητής της θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας.

Ο Χάιζεμπεργκ (μέσον) με τον Pauling (αρ.) και τον Fermi (δεξ.)
στη λίμνη Κόμο, το 1927. 

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ο Χάιζεμπεργκ ανέπτυξε τις «μήτρες μηχανικής» ("matrix mechanics") στην κβαντομηχανική σε συνεργασία με τον Max Born και τον Pascual Jordan
Στις αρχές του 1929 ο Χάιζεμπεργκ με τον Wolfgang Pauli δημοσίευσαν την πρώτη από τις δύο εργασίες που αποτέλεσαν το θεμέλιο για την σχετικιστική κβαντική θεωρία πεδίου.

Ο Χάιζεμπεργκ (άκρη δεξιά) με τον Ρώσο συγγραφέα Ivan Bunin
τον Αυστριακό φυσικό Erwin Schrodinger και τον Βρετανό φυσικό
Paul Dirac την τελετή απονομής των βραβείων Νόμπελ 1933.   

Το 1932, ο Βέρνερ Χάιζεμπεργκ πήρε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική "για τη δημιουργία της κβαντικής μηχανικής, τις εφαρμογές που αυτή έχει και μεταξύ άλλων, οδήγησε στην ανακάλυψη των αλλοτροπικών μορφών του υδρογόνου".
Το 1937 κατέλαβε την έδρα της Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου, στη θέση του Sommerfeld. 
Έκανε πολλά ταξίδια σε χώρες όπως η Ιαπωνία, η Ινδία, η Βρετανία, οι ΗΠΑ και άλλες χώρες, όπου τον καλούσαν είτε ως ομιλητή είτε ως διδάσκοντα.

(Από αρ. προς δεξ.) Η μητέρα του Χάιζεμπεργκ, η σύζυγος του Schrodinger,
η μητέρα του Dirac, ο Dirac, ο Χάιζεμπεργκ και ο 
Schrodinger
(Δεκέμβριος 1933, σιδηροδρομικός σταθμός Στοκχόλμης).

Στις 29 Απριλίου 1937 παντρεύτηκε στο Βερολίνο την Elisabeth Schumacher. Το ζευγάρι γνωρίστηκε στις 27 Ιανουαρίου 1937 σε μια συναυλία όπου ο Χάιζεμπεργκ είχε παίξει πιάνο κι έμειναν μαζί μέχρι το τέλος της ζωής του. Ο Χάιζεμπεργκ ήτανε καλός μουσικός κι εύρισκε στη μουσική την ίδια ομορφιά που έβρισκε στα μαθηματικά και τη φυσική.

Οι επίσημες σχέσεις του με το ναζιστικό καθεστώς ήταν ουδέτερες και τυπικές, αφού ποτέ δεν αντιτάχθηκε σε αυτό, αλλά απ΄ ό,τι φαίνεται, ήταν κατά βάθος εχθρικός προς την πολιτική του. Κατά τη διάρκεια του πολέμου, συνεργάστηκε με τον Οttο Hahn, ο οποίος συνδέεται με την ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης, για την ανάπτυξη ενός πυρηνικού αντιδραστήρα και υποστήριξε επιστημονικά πορίσματα που είχαν δημοσιεύσει οι «Εβραίοι» Einstein και Lise Meitner (η συνεργάτιδα του Οttο Hahn). Οι ιστορικοί βέβαια συνεχίζουν τους δημόσιους διάλογους για το ρόλο που ο Χάιζεμπεργκ έπαιξε κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου πολέμου.

Ο Βέρνερ Χάιζεμπεργκ με την γυναίκα του 
Elisabeth Schumacher το 1937.

Έχει υπάρξει μια τεράστια συζήτηση για το αν ο Χάιζεμπεργκ εργάστηκε δραστήρια για το πυρηνικό πρόγραμμα των ναζί (άποψη της μιας πλευράς) ή αν εργαζόμενος, σαμποτάρισε την εξέλιξη της έρευνας (άποψη της άλλης πλευράς).
Ο Άγγλος συγγραφέας Michael Frayn ασχολείται με αυτό το θέμα στο θεατρικό του έργο "Κοπεγχάγη"Το 2002 έγινε κινηματογραφική μεταφορά του έργου, από τον Howard Davies ως παραγωγή του BBC και παρουσιάστηκε στο δίκτυο PBS στις Ηνωμένες Πολιτείες, με τους Daniel Craig (Heisenberg), Stephen Rea (Niels Bohr) και Francesca Annis (Margrethe Bohr) (dvd).

Στο τέλος του πολέμου, ο Χάιζεμπεργκ και άλλοι Γερμανοί φυσικοί, συνελήφθησαν από τα αμερικανικά στρατεύματα και στάλθηκαν στην Αγγλία. Το 1946 επέστρεψε στη Γερμανία και αναδιοργάνωσε, μαζί με άλλους συναδέλφους του, το ίδρυμα για τη φυσική στο Gottingen. Αυτό το ίδρυμα, το 1948, μετονομάστηκε σε Ινστιτούτο Max Planck για τη φυσική.

(Πρώτη σειρά) Christian Klein, Niels Bohr και Werner Heisenberg,
στη διάσκεψη της Κοπεγχάγης, 1930.

Ο Χάιζεμπεργκ σχεδίασε τον πρώτο μεταπολεμικό πυρηνικό αντιδραστήρα της Γερμανίας, αλλά ασχολήθηκε και με τη διατύπωση θεωριών σε σχέση με την υδροδυναμική, τη δομή των ατομικών πυρήνων, το σιδηρομαγνητισμό, την κοσμική ακτινοβολία και τα στοιχειώδη σωμάτια.

Όμως το όνομα του Χάιζεμπεργκ είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την "αρχή της αβεβαιότητας" ή της απροσδιοριστίας. Η θεωρία του βασίστηκε μόνο σε αυτό που μπορεί να παρατηρηθεί, δηλαδή, στην ακτινοβολία που εκπέμπεται από το άτομο. Υποστήριζε πως δεν μπορούμε να είμαστε βέβαιοι για την ορμή και τη θέση ενός σωματιδίου όσον αφορά την κβαντική φυσική και ο βασικός λόγος γι' αυτό είναι ότι ο ίδιος ο παρατηρητής αποτελεί μέρος του πειράματος και το επηρεάζει σε τέτοιο βαθμό, έτσι ώστε δεν μπορεί να γνωρίζει ο ίδιος αν τα διάφορα σωματίδια θα είχαν την ίδια συμπεριφορά, αν αυτός δεν ήταν εκεί: "Εάν η μέτρηση της θέσης έχει γίνει με αβεβαιότητα Δx και μια ταυτόχρονη μέτρηση ορμής έχει γίνει με αβεβαιότητα Δp, τότε το γινόμενο των δύο αβεβαιοτήτων δεν μπορεί να γίνει μικρότερο από την τάξη του μεγέθους ħ) (προφέρεται "έιτς μπαρ" - η ανηγμένη σταθερά του Planck, ħ = h/2π). Στην εργασία του αυτή ο Χάιζεμπεργκ σημείωνε προσεκτικά ότι οι αναπόφευκτες αβεβαιότητες Δx και Δp δεν προέρχονται από ατέλειες των πραγματικών συσκευών μέτρησης, αλλά από αυτήν καθ΄ αυτήν την κβαντική συμπεριφορά της ύλης.

Ο Χάιζεμπεργκ (δεξ.) με τους νομπελίστες φυσικούς John Bardeen (αρ.) 
και Isidor Isaac Rabi (κεν.), στις 2 July 1962.

Η αρχή της αβεβαιότητας αποτελεί όχι μόνο μια από τις βασικότερες αρχές της κβαντικής μηχανικής, αλλά εισήγαγε μια επανάσταση στα θεμέλια της φυσικής αποτελώντας την αρχή για μια νέα φιλοσοφική θεώρηση της δομής της ύλης, του Σύμπαντος και των δυνατοτήτων του ανθρώπου. Όπως όμως συνήθως συμβαίνει με τις μεγάλες ανακαλύψεις, έτσι κι εδώ, όταν πρωτοδιατυπώθηκε αυτή η αρχή, δεν αναγνωρίστηκε από τους συναδέλφους του Χάιζεμπεργκ και χρειάστηκαν περίπου 10 χρόνια για να γίνει πλήρως αποδεκτή. Λαθεμένα θεωρήθηκε, ότι ο Χάιζεμπεργκ αναφέρεται σε μια αδυναμία στο πείραμα για να μπορέσουμε να πάρουμε μετρήσεις ταυτόχρονα για τη θέση και την ορμή των σωματιδίων, δηλαδή μια πρόκληση για τις ικανότητες των πειραματιστών κι έτσι άρχισε προσπάθεια να επινοηθούν διάφορα πειράματα που θα αποδείκνυαν το λάθος του. Βέβαια αυτό αποτελούσε μάταιο στόχο, αφού δεν ήταν καθόλου αυτός ο ισχυρισμός του.

Η αφρόκρεμα της διανόησης της φυσικής στην 5η Διεθνή 
Διάσκεψη Solvay για "Ηλεκτρόνια και Φωτόνια", τον Οκτώβριο 1927. 
Ο Χάιζεμπεργκ διακρίνεται στην σειρά των ορθίων, τρίτος από δεξιά.

Στην πορεία του προς τη διατύπωση αυτής της αρχής, ο Χάιζεμπεργκ αντιμετώπισε διάφορα προβλήματα. Το σημαντικότερο από αυτά ήταν το πρόβλημα της γλώσσας.
Έτσι, ασχολούμενος με αυτό το πρόβλημα και ψάχνοντας για ένα τρόπο όσο το δυνατόν καλύτερο για την περιγραφή των κβαντικών φαινομένων, έφτασε στη δημιουργία  αφηρημένων μαθηματικών δομών, που τις αποκάλεσε "μήτρες" ("πίνακες").
Αυτή ήταν και η «νέα γλώσσα» που χρησιμοποίησε ως εργαλείο περιγραφής και όπως φάνηκε στη συνέχεια δεν εφαρμοζόταν μόνο στα συγκεκριμένα πειράματα. Όταν εφάρμοσε τη θεωρία του στα μόρια που αποτελούνται από δύο παρόμοια άτομα, βρήκε μεταξύ άλλων ότι το μόριο του υδρογόνου πρέπει να υπάρχει με δύο διαφορετικές μορφές που θα πρέπει να εμφανίζονται σε κάποια δεδομένη αναλογία η μία με την άλλη. Αυτή η πρόβλεψη του Heisenberg αργότερα επιβεβαιώθηκε πειραματικά.


Χάιζεμπεργκ και Μπορ το 1934.

Ο Χάιζεμπεργκ είχε επηρεαστεί σημαντικά από δύο άλλους μεγάλους φυσικούς: τον Niels Bohr και τον Albert Einstein. Από τον πρώτο υιοθέτησε τις αρχές του κοινωνικού και διαλογικού χαρακτήρα της επιστημονικής ανακάλυψης. Την αρχή της αντιστοιχίας ανάμεσα στη μακρο- και μικροφυσική, τον ενεργό ρόλο του επιστήμονα. Μαζί με τον Bohr ανέπτυξε τη φιλοσοφία της συμπληρωματικότητας  για την περιγραφή των νέων φυσικών μεταβλητών, καθώς και μια κατάλληλη μέθοδο μέτρησης για καθεμιά από αυτές. Η νέα αυτή αντίληψη της διαδικασίας μέτρησης ενισχύει τον ενεργό ρόλο του επιστήμονα, ο οποίος εκτελώντας μετρήσεις αλληλεπιδρά με το παρατηρούμενο αντικείμενο, με αποτέλεσμα το τελευταίο να αποκαλύπτεται όχι όπως πραγματικά είναι, αλλά επηρεασμένο σε κάποιο βαθμό από τη μέθοδο της μέτρησης. Από το δεύτερο, τον Albert Einstein, αποδέχθηκε την αρχή της απλότητας ως κριτηρίου για την περιγραφή της κεντρικής τάξης της Φύσης, καθώς και τη θεωρία της αξιοποίησης των επιστημονικών παρατηρήσεων.

Ο Χάιζεμπεργκ στην ομιλία του κατά την τελετή αναγόρευσής του
ως επίτιμου διδάκτορα στο ΕΜΠ (1966).

Στη διάρκεια της ζωής του τιμήθηκε με πάρα πολλά βραβεία και μετάλλια, όπως του Τάγματος Αξίας της Βαυαρίας, το βραβείο Romano Guardini, το Μεγάλο Σταυρό για Ομοσπονδιακή Υπηρεσία, το μετάλλιο Max-Planck κ.α. Εκλέχτηκε μέλος πολλών επιστημονικών ενώσεων όπως της Royal Society, των Ακαδημιών Επιστημών του Göttingen, της Σουηδίας, της Ρουμανίας, της Ισπανίας, της Ποντιφικής, της American Academy of Sciences κλπ. 
Ήταν πρόεδρος του Γερμανικού Συμβουλίου Έρευνας και του Ιδρύματος Alexander von Humboldt.

Στις 7 Μαΐου 1966 αναγορεύτηκε σε επίτιμο διδάκτορα από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. 

Ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ πέθανε στο σπίτι του στο Μόναχο, σε ηλικία 75 ετών, στις 1 Φεβρουαρίου 1976. Ο θάνατός του προήλθε από καρκίνο των νεφρών και της χοληδόχου κύστης. Ο τάφος του βρίσκεται στο νεκροταφείο Waldfriedhof του Μονάχου.

Ο οικογενειακός τάφος του Χάιζεμπεργκ.

  • Ένα δημοσίευμα με τίτλο "Η αληθινή δράση του Χάιζενμπεργκ" από την ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ.
  • Η τελετή της αναγόρευσης του Βέρνερ Χάιζενμπεργκ σε επίτιμο διδάκτορα από ΕΜΠ. 
  • Η ομιλία του Χάιζενμπεργκ στη Στοκχόλμη για τη βράβευσή του με το Νόμπελ Φυσικής, στις 11 Δεκεμβρίου 1933.
Αναμνηστικό γραμματόσημο της Γερμανίας 
για τον Βέρνερ Χάιζεμπεργκ.

  • Ένα αφιέρωμα 6 δεκαπεντάλεπτων επεισοδίων για τη ζωή του Βέρνερ Χάιζενμπεργκ.
  • "Τι είναι η αρχή αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ;" Ένα σύντομο βίντεο (4.43) του Chad Orzel με ελληνικούς υπότιτλους σε μετάφραση της Δέσποινας Μακρή.
  • Δείτε για τα προγράμματα Epsilon και Alsos προσέγγισης Γερμανών επιστημόνων μετά τον πόλεμο.
Πηγές: Today in Science History,   Το σύμπαν που αγάπησα