اتصال کوتاه

.

.

اتو لومر¹ در سال ۱۸۹۹ به دانشمندان گفت که در نتایج آزمایش‌های مربوط به تابش جسم سیاه² با قانون تابش وین³  اختلاف پیدا کرده‌است. خیلی‌ها در ابتدا حرفش را باور نکردند، اما همین کشف کوچک باعث شد ماکس پلانک سال بعد ایده‌ی انقلابی کوانتوم انرژی [یعنی این فکر که انرژی نه به صورت پیوسته، بلکه در بسته‌های کوچک و مجزا به نام "کوانتوم" جریان دارد] را مطرح کند!

اتو لومر در سالن سخنرانی

.

از نانوایی تا فیزیک!
لومر که در ۱۷ ژوئیه ۱۸۶۰ در شهر «گرا» به‌عنوان پسر یک نانوا متولد شد، پس از گرفتن دیپلم دبیرستان در انتخاب آینده تحصیلی خود مردد بود و ابتدا نمی‌دانست ریاضی و فیزیک بخواند یا هنر! در ابتدا در دانشگاه توبینگن در رشته‌های ریاضی، فیزیک و شیمی ثبت‌نام کرد. سپس به برلین رفت و در ترم‌های نخست، هم‌زمان در آکادمی هنر نیز شرکت می‌کرد. نهایتاً فیزیک را انتخاب کرد و زیر نظر هرمان فون هلمهولتز⁴، فیزیکدان معروف، درس خواند. تحصیل نزد هرمان فون هلمهولتز برایش سرنوشت‌ساز بود و در سال ۱۸۸۴ با موضوعی در حوزه‌‌ی نورشناسی (اپتیک) دکترا گرفت. برای دکترا روی پدیده‌ی تداخل نور⁵ روی شیشه‌های صاف کار کرد. او پدیده‌های تداخلی پرتوهای نوری را که با زاویه‌ای بر یک صفحه شیشه‌ای تخت می‌تابیدند، بررسی کرد. شکست نور در دو سطح مشترک، اختلاف راهی بین دو پرتو بازتابیده ایجاد می‌کرد. این اثر پیش‌تر در سال ۱۸۴۹ توسط ویلهلم فون هایدینگر⁶، کانی‌شناس اتریشی و ۳۰ سال بعد توسط الئوتر ماسکار⁷، فیزیکدان فرانسوی، توصیف شده بود، اما پس از آن به فراموشی سپرده شده بود.

لومر استاد ساختن دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق بود

.

هلمهولتز، که به‌دلیل پیرچشمی قادر به مشاهده تداخل نبود، ابتدا نسبت به این نظریه تردید داشت و تنها زمانی که لومر توضیح نظری پدیده را به او ارائه داد، او - این بار با عینک - به آزمایشگاه بازگشت و متقاعد شد. این که لومر اجازه نداد مرجعیت و اقتدار علمی استاد مورد تحسینش او را مرعوب کند، احترام او را در مؤسسه افزایش داد و هلمهولتز او را به‌عنوان دستیار خود منصوب کرد.

وقتی هلمهولتز در سال ۱۸۷۸ رئیس «مؤسسه فنی-فیزیکی امپراتوری آلمان⁸» (PTR) شد، لومر را نیز با خود به آنجا برد. در دهه ۱۸۸۰، او دستیارش را نزد ارنست آبه⁹ در شهر ینا فرستاد تا آموزش دقیق‌تری در اپتیک ببیند. آبه به لومر پیشنهاد شغل پردرآمدی در کارخانه زایس داد، اما لومر آن را به نفع مسیر علمی مورد علاقه‌اش رد کرد. او در سال ۱۸۸۹، در سن ۲۹ سالگی، به عضویت دائم PTR درآمد.

.

ساختن ابزارهای دقیق
لومر استاد ساختن دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق بود. یکی از کارهای مهمش ساخت نورسنج (برای اندازه‌گیری شدت نور) و یک تابش‌سنج (بولومتر¹⁰) خیلی حساس بود.

.

معمای جسم سیاه
مهم‌ترین کار لومر حل معمای تابش جسم سیاه بود. دانشمندان می‌خواستند بدانند چرا اجسام داغ (مثل یک تکه آهن داخل کوره) در دماهای مختلف، نور با رنگ‌ها (طول‌موج‌های) مختلفی از خود ساطع می‌کنند. قانون‌های قدیمی مثل قانون وین در بعضی موارد جواب نمی‌داد. لومر و همکارانش (مثل ویلهلم وین و فردیناند کورلباوم¹¹) یک دستگاه هوشمندانه ساختند: یک جعبه‌ی توخالی با یک سوراخ کوچک [که بهترین نمونه از یک "جسم سیاه" محسوب می‌شود، چون تقریباً تمام نوری که واردش می‌شود را جذب می‌کند]. با گرم شدن این جعبه و اندازه‌گیری این گرما و نور خارج شده از سوراخ، نتایج خیلی دقیقی گرفتند.

.

کشفی که دنیا را تغییر داد!
وقتی لومر و کورلباوم دستگاه‌شان را در دمای خیلی بالا و برای نورهای قرمز (طول موج بلند) آزمایش کردند، دیدند که نتایج با پیش‌بینی قانون وین اختلاف قابل توجهی دارد! همین اختلاف دما بود که ماکس پلانک را به فکر فرو برد و باعث شد او در سال ۱۹۰۰ ایده کوانتومی بودن انرژی را مطرح کند – ایده‌ای که اساس فیزیک کوانتوم و خیلی از فناوری‌های امروزی مثل لیزر و تراشه‌های کامپیوتری شد!

.

یک معلم متفاوت
لومر بعدها استاد دانشگاه شد. با اینکه تجربه تدریس کمی داشت، اما روش تدریسش خاص بود. شاگردانش تعریف می‌کردند که شب‌ها با هم بحث می‌کردند و لومر آنقدر فروتن بود که از دانشجویانش هم نظر می‌خواست! او همیشه مسائل را به چشم می‌دید و با شهود و خلاقیت (مثل یک هنرمند) راه حل پیدا می‌کرد، نه فقط با فرمول‌های خشک ریاضی.

اوتو لومر در روز تولد 60 سالگی‌اش

.

زندگی پرشور
لومر علاوه بر یک آزمایش‌گر نابغه در کار ساخت دستگاه‌های فوق‌العاده دقیق اندازه‌گیری، در زندگی شخصی انسان پرشور و جالبی بود: عاشق موسیقی، سفر، مهمانی و حیوانات خانگی‌اش بود! زندگی پرتلاش علمی‌اش در سال ۱۹۲۵، تنها چند ساعت بعد از دریافت خبر بازنشستگی‌اش، بر اثر سکته‌ی ناگهانی پایان یافت. بدون کار دقیق آزمایشگاهی لومر، شاید ما امروز درک درستی از دنیای ذرات ریز و فناوری‌های مدرن نداشتیم، زیرا نتایج آزمایش‌های او بود که ماکس پلانک را به سمت یکی از بزرگ‌ترین انقلاب‌های علمی تاریخ، یعنی ارایه‌ی نظریه کوانتوم، هدایت کرد.

.

.

پانویس‌ها:

1- Otto Lummer، زاده‌ی 17 ژوییه ۱۸60 - درگذشته در 5 ژوییه ۱925، فیزیک‌دان آلمانی با درجه دکتری در فیزیک اپتیک.

2- «تابش جسم سیاه» یعنی تابش حرارتی که هر جسم داغ مثل یک تکه آهن گداخته از خودش ساطع می‌کند.

3- Wien's displacement law، «قانون تابش وین» یا «قانون جابجایی وین»، واژه جابجایی در این قانون بیانگر جابه‌جا شدن بیشینه‌‌ی طول‌موج تابش با تغییر دمای جسم سیاه است که با افزایش دما، این بیشینه به سمت طول موج‌های کوچک‌تر جابه‌جا می‌شود. یک قانون فیزیکی که پیش‌بینی می‌کند ویژگی تابش یک جسم داغ چطور باید باشد. مثلاً، با استفاده از قانون جابجایی وین می‌توان دمای سطح ستاره‌ها را تخمین زد.

4- Hermann von Helmholz، زاده‌ی ۳۱ اوت ۱۸۲۱ - درگذشته در ۸ سپتامبر ۱۸۹۴، پزشک، فیلسوف و فیزیک‌دان آلمانی بود که در چندین زمینه‌ی علمی کارهای چشمگیری کرد. شهرت او بیشتر به‌سبب اثبات قانون پایستگی انرژی است. امروزه بزرگترین بنیاد پژوهشی آلمان، به‎‌افتخار او، انجمن هلمهولتز نام گرفته‌است. او را در فیزیولوژی و روان‌شناسی، به‌سبب ریاضیات چشم، نظریه‌های بینایی، ایده‌هایی درباره‌ی درک بصری از فضا، تحقیق در بینایی رنگی، همچنین درک صدا، و تجربه‌گرایی در فیزیولوژی ادراک می‌شناسند.

5- وقتی دو موج نور با هم برخورد می‌کنند، می‌توانند همدیگر را تقویت یا تضعیف کنند و الگوهای روشن و تاریک ایجاد کنند.

6- Wilhelm von Haidinger، زاده‌ی ۵ فوریه ۱۷۹۵ - درگذشته در ۱۹ مارس ۱۸۷۱) یک فیزیک‌دان و زمین‌شناس اهل اتریش بود.

7- Éleuthère Mascart، فیزیک‌دان فرانسوی (1837-1908) که در زمینه‌ی اپتیک و الکتریسیته پژوهش می‌کرد. او در علم هواشناسی پیشرو زمان خود در جهان بود و موسسه‌ی ملی هواشناسی فرانسه را پایه‌گذاری کرد.

8- Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (PTR)

9- Ernst Abbe، فیزیک‌دان، ریاضی‌دان و نورشناس آلمانی (1840-1905) که به همراه کارل زایس و اوتو شوت دانش نورشناسی جدید را پایه‌گذاری کردند و با تاسیس شرکت «زایس» دستگاه‌ها و تجهیزات  اپتیکی بسیاری را ابداع کردند. از جمله اجزای اپتیکی میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی در شرکت زایس بر اساس محاسبات او طراحی و ساخته شدند.

10- Bolometer، دستگاهی شبیه دماسنج پیشرفته که با اندازه‌گیری گرمای ایجاد شده توسط نور، قدرت آن را می‌سنجد.

11- Ferdinand Kurlbaum، فیزیک‌دان آلمانی (1857-1927) که در سال 1887دانشنامه‌ی دکتری خود را در تعیین طول موج خطوط طیف‌های جذبی موسوم به «خطوط فراونهفر» (Fraunhofersche Linien) به پایان رساند. او در آزمایشگاه اپتیک مؤسسه فنی-فیزیکی امپراتوری آلمان، PTR، مشغول پژوهش در فیزیک نور و انتشار حرارت در ارتباط با جسم سیاه بود که به ارایه‌ی «ثابت پلانک»و قانون تابش چسم سیاه توسط ماکس پلانک شد که از مفاهیم اساسی در مکانیک کوانتومی است و مرتبط کننده‌ی انرژی فوتون به بسامد آن می‌باشد.

.

.

مطالب مرتبط:

.

.

.