هفته نامه همشهری جوان: هرتز، ولتاژ، ماخ و… اسامی آشنایی برای ما هستند و ما را یاد فیزیک و فرمول های عجیب و غریبش می اندازند. واحدهای اندازه گیری در فضاهای مختلف فیزیکی از صورت گرفته تا الکتریسیته که برگرفته از نام دانشمندانی اند که آن ها را کشف کرده اند و فرمول های آن ها را سامان دهی کرده اند. روزهای اخیر با تولد و درگذشت سه فیزیکدانی که نام شان واحد اندازه گیری است، همزمان شده. همین تقارن، بهانه ای شد که در این در مطلب سراغ سه فیزیکدان نامدار یعنی هرتز، ولتا و ماخ برویم. ضمن این که سالروز درگذشت کوپرنیک هم بود.
ارنست والد فرید یوزف ونتسل ماخ
محمدتقی حاجی موسی: اگر درباره شکسته شدن دیوار صوتی و ریختن شیشه خانه ها چیزی شنیده باشید احتمالا از نام «ماخ» متنفر می شوید؛ موضوعی که درواقع هیچ ربطی به آقای فیزیکدان ندارد. «ارنست والد فرید یوزف ونتسل ماخ» که حالا همه او را اتریشی می دانند، در چک قدیم به دنیا آمد و چون پدرش معلم بود، نگذاشت پسرش به مدرسه برود و تا چهارده سالگی خودش در خانه به او درس داد. بعدا که ارنست به دبیرستان و دانشگاه رفت فهمید که به فیزیولوژی بدن انسان علاقه دارد و البته فیزیک را هم دوست دارد، به خاطر همین در سال ۱۸۶۰ از دانشگاه وین دکترای فیزیک گرفت.
همان موقع او در حال تحقیق روی یک عارضه چشمی بود که بعدا به «نوارهای ماخ» معروف شد، نوارهای تیره و روشنی که گاهی در نورهای متفاوت روی چشم انسان می افتد و ماخ آن را کشف کرد. تمام شهرت او اما برای چیز دیگری بود؛ اندازه گیری سرعت صوت. ماخ توانست این عدد را اندازه بگیرد و نشان بدهد که در دمای صفر درجه، صوت می تواند با سرعت ۳۳۱٫۲ متر بر ثانیه حرکت کند و مهم تر از آن پیش بینی کرد اگر چیزی بتواند سریع تر از این عدد حرکت کند، آن وقت دیوار صوتی خواهدشکست و احتمالا اتفاق عجیبی رخ خواهدداد؛ اتفاقی که حالا زیاد رخ می دهد و بسیاری از هواپیماهای جنگنده می توانند با سرعتی بسیار بالاتر از صوت پرواز کنند.
حالا اگر وسیله ای با این سرعت حرکت کند اصطلاحا یک ماخ سرعت دارد و وقتی به این حد از سرعت برسد، پرنده از صدای خودش جلو می زند و دیوار صوتی با صدایی مهیب فرو می ریزد و این همان جایی است که بعضی ها به روح ماخ لعنت می فرستند که چرا چنین چیزی را به دیگران یاد داد. ماخ بعد از این کشف، باز به بدن انسان و گوش میانی علاقه مند شد و وقتی دید دیگر حوصله کارهای علمی را ندارد وارد سیاست و پارلمان اتریش شد. ماخ که ۵۰ سال از عمر هفتاد و هشت ساله خود را به درس و بحث گذرانده بود، فقط ۱۵ سال توانست دور از دانشگاه باشد و سال ۱۹۱۶ از دنیا رفت.
هاینریش رودلف هرتز
زهره ترابی: «هرتز» بیشتر از هر چیزی ما را یاد فرکانس می اندازد و سیکل در ثانیه و هزاران مسئله و نکته و درس. بی آن که یادمان باشد سیستم بین المللی واحدها یا همان SI خودمان خیلی از واحدها را به نام دانشمندان نامگذاری کرده است. یکی اش همین هرتز که از روی اسم «هاینریش رودلف هرتز» برداشته شده است؛ دانشمندی آلمانی که ۱۶۱ سال پیش از این در هامبورگ آلمان متولد شد. در دوره نوجوانی به معماری و مهندسی علاقه داشت اما شانس با ما همراه بود که خیلی زود نظرش عوض شد و رفت سمت علوم تحقیقی و فیزیک.
هرتز تند و باسرعت جلو رفت و نهایتا مدرک دکترایش را از دانشگاه برلین گرفت و به عنوان دستیار هلمهولتز شروع به کار کرد. او هم مثل خیلی از دانشمندان دیگر از ماجرای «ماکسول» خبر داشت. «جیمز کلرک ماکسو» مجموعه ای از معادلات ریاضی را نوشته بود که وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش بینی می کرد. دانشمندان زیادی به تکاپو افتاده بودند تا ببینند می شود چنین ادعایی را اثبات کرد یا نه. هرتز با انجام آزمایش های زیادی نظریه های ماکسول را در مورد وجود تابش الکترومغناطیسی تایید کرد. او ثابت کرد که الکتریسیته می تواند به صورت امواج الکترومغناطیسی که با سرعت نور حرکت می کنند و بسیاری از ویژگی های نور را دارند منتقل شود.
یکی از شانس های هرتز این بود که زمان آزمایش در مورد امواج الکترومغناطیسی، به طور تصادفی اثر فوتوالکتریک را هم کشف کرد. همچنین او نشان داد که نور و گرما امواج الکترومغناطیسی هستند. او اولین کسی بود که با ساخت دستگاهی که قابلیت تولید و تشخیص امواج رادیویی را داشت، وجود امواج الکترومغناطیسی را نشان داد. خلاصه تقریبا نصف کتاب فیزیک و درصد قابل توجهی از تست های کنکور و تعداد زیادی از واحدهای دانشگاهی فیزیک را هرتز یک تنه به وجود آورد. آن هم در عمر کوتاه سی و هفت ساله اش.
نیکولاس کوپرنیک
جلال افشار: دانش ستاره شناسی از قرن شانزدهم میلادی به تدریج تغییری کرد و ناگهان تمام باورهایی که در طول قرن ها شکل گرفته بود از بین رفت. «کوپرنیک» و پس از او «تیکو براهه» آغازگر نظریات جنجالی نجوم بودند. کوپرنیک، اخترشناس، حقوقدان و اقتصاددان بااستعدادی بود که نزد مردم بسیار محترم بود. اصلیت او لهستانی بود و برای ادامه تحصیل به ایتالیا رفت. او نخستین کسی بود که در دوران رنسانس، انقلاب بزرگی را در زمینه نجوم ایجاد می کند. کوپرنیک به نظریه حرکت دورانی افلاطون در مورد اجرام آسمانی بسیار علاقه مند بود و در این زمینه تلاش های بسیاری انجام داد.
کوپرنیک معتقد بود که حرکت اجرام آسمانی بمانند ستاره ها، سیارات و ماه یک حرکت دورانی (دایره ای) یا ترکیبی از حرکات دایره ای است، زیرا در این نوع از حرکات، جرم در یک دوره مشخص و ثابت به حالت و وضعیت قبلی خود باز می گردد. کوپرنیک با مشاهدات و تحقیقات گسترده و محاسبات دقیق به این نتیجه رسید که اگر حرکت سیارات با حرکت دوره ای زمین در ارتباط باشد و حرکت دورهای سیارات را براساس گردش آن ها به دور خورشید محاسبه کنیم به این نتیجه می رسیم که علاوه بر نظم و ارتباط میان آن ها (منظور حرکت دورانی زمین و خورشید مرکزی) و ترتیب حاکم بر مدارهای سیارات، حرکت دورانی این اجرام با هم در ارتباط است.
به طوری که تغییر در هر یک از این مدارها باعث در هم فرو ریختن اجرام و در نتیجه، کل منظومه می شود. کوپرنیک پس از چندین سال تلاش موفق شد نتایج تحقیقات خود را بر اصول جدیدی منتشر کند؛ اصولی که براساس سه اصل بنیادی جدید بود: ۱٫ خورشید در مرکز قرار دارد و زمین و دیگر سیارات به دور آن حرکت می کنند. ۲٫ زمین دیگر مرکز جهان نیست. زمین علاوه بر حرکت گردشی به دور خورشید، به دور خود نیز می چرخد. ۳٫ حرکت خورشید در آسمان براساس حرکت دوره ای زمین است.
الکساندر ولتا
ج. ا: کسی که ناپلئون بناپارت به افتخارش سکه طلا ضرب می کند، امپراتور اتریش وی را به سمت رییس دانشکده منصوب می کند و مردم کشورش او را به مقام سناتوری بر می گزینند. همشهری هایش مجسمه او را در شهر «کمو» نصب می کنند و بزرگان جهان علم نیز به اتفاق آرا واحد نیروی محرکه را به یادبود نامش «ولت» می گذارند، «ولتا» است. ولتا، فیزیکدان بزرگ ایتالیایی و اولین کسی که مولد جریان الکتریسیته را اختراع کرد، در خانواده فقیری در کموی ایتالیا به دنیا آمد. در مدرسه شهرش به تحصیل پرداخت تا آن که در شانزده سالگی پدرش مرد و عمویش متکفل مخارجش شد و سبب ادامه تحصیلش. پس از فراغت از تحصیل رسمی با شغل معلمی در یکی از مدارس کمو به تدریس پرداخت. مهم ترین دستاورد علمی «الساندرو ولتا» مربوط به باتری های الکتروشیمیایی است که به او نسبت داده می شود.
باتری الکتروشیمیایی که ولتا ساخت، از دو الکترود تشکیل می شد که یکی از روی دیگری از مس ساخته شده بود و شکل کلی این نوع باتری ها تا امروز حفظ شده و کاربردهای زیادی دارد. او با الهام از آزمایش هایی که «گالوانی» روی الکتریسیته ساکن کرده بود، موفق به اختراع این پیل شد. گالوانی تصور می کرد عضلات حیوانات مولد الکتریسیته هستند در صورتی که ولتا با استفاده از دو فلز متفاوت مس و روی و محلول اسید سولفوریک جریان الکتریکی را تولید کرد. اولین پیلی که ساخت، قرص هایی از مس و روی بودند که بین آن ها قرص هایی از نمد آغشته به اسید سولفوریک موجود بود. ولتا این پیل را «سلول الکتریکی» نامید.
چند فیزیکدان دیگر که نامشان، یکای اندازه گیری شده است
اسم شما رو کجا شنیدم؟
با عبور از نام هایی مانند «نیوتن» که قرن ها از قرار گرفتن نامشان بر «یکاها» می گذرد، بیشتر یکاهایی که در دوران مدرسه و دانشگاه با آن ها سر و کار داشته ایم، نام دانشمندان اروپایی ۳۰۰ سال اخیر است که سوار بر موج انقلاب صنعتی و فرصتی که برای اکتشافات و اختراعات به وجود آمده بود در دنیای فیزیک، اقدامات قابل تاملی انجام دادند. در این جا چند نفر دیگر از آن ها را معرفی می کنیم تا جمع دانشمندانی که نامشان یکا شده، کامل شود.
جیمز وات
وات: «جیمز وات» اسکاتلندی که به پدر انقلاب صنعتی هم مشهور است. او در سال ۱۷۳۶ به دنیا آمد و ۸۳ سال بعد درگذشت. او با تکمیل دیگ بخار و صرفه جویی در مصرف سوخت، به روند انقلاب صنعتی شتاب داد و برای همین واحد توان که ژول بر ثانیه است به نام وات نامگذاری شده است.
تسلا: «نیکولا تسلای» صرب تبار که یکای میدان مغناطیسی به نام اوست، سال ۱۸۵۶ در کرواسی به دنیا آمد و در میانه جنگ جهانی دوم و در سال ۱۹۴۳ در آمریکا درگذشت. او متخصص برق بود و ازدواج نکرد و دوست «مارک توآین» بود. او با وجود این که مدتی برای ادیسون کار کرد اما خودش موفقیت های زیادی در جریان متناوب برق به دست آورد.
پاسکال: عمر این دانشمند فرانسوی به ۴۰ سال نرسید اما در همین زمان کم در حوزه هیدرودینامیک و فشار، موفق بود و به افتخار او نامش را روی واحد فشار گذاشتند. «بلز پاسکال» که در سال ۱۶۶۲ در سی و نه سالگی درگذشت در سال های پایانی عمر، وارد دنیای الهیات شده بود.
ژول: «جیمز پرسکات» ژول انگلیسی اولین دانشمندی بود که رابطه کار و گرما را کشف کرد و برای همین نام فامیلش را روی واحد یکای انرژی و کار گذاشتند. ژول که سال ۱۸۸۹ درگذشت، ۷۰ سال زندگی کرد، او قانون پایستگی انرژی را بیان کرد.
مایکل فارادی
فارادی: دانشمند شیمی و فیزیک انگلیسی که توی کار الکترومغناطیس بود. «مایکل فارادی» از مسیحیان دوآتشه بود که مسائل علمی را بیشتر به صورت تجربی می آموخت. واحد خازن به نام او، فاراد نامگذاری شد. او ۷۵ سال زندگی کرد و در سال ۱۸۶۷ درگذشت و عکسش بر اسکناس های ۲۰ پوندی نقش بست.
اهم: قانون و واحد یکایی که به این نام می شناسیم یادآور «گئورگ زیمون اهم» آلمانی است که سال ۱۷۸۹ به دنیا آمد و در هفتاد و پنج سالگی درگذشت. نام او روی یکای مقاومت الکتریکی است و فرمول معروف v=ir به نام اوست که قانون اهم نامیده می شود. جریان در مقاومت مساوی است با ولتاژ.
آمپر: «آندره ماری آمپر» که واحد سنجش جریان الکتریکی به نام اوست . او با وجود زندگی سخت خانوادگی و از دست دادن همسرش در جوانی، نقش مهمی در کشف روابط الکترومغناطیسی داشت. او سال ۱۷۷۵ در لیون به دنیا آمد و ۶۱ سال بعد در مارسی درگذشت.
سلسیوس: این دانشمند سوئدی با وجود زندگی مرفه، عمر چندانی نکرد. «آندرش سلسیوس» که سال ۱۷۰۱ به دنیا آمده بود، در چهل و دو سالگی در گذشت اما در همین مدت کوتاه با آزمایشات مختلف درباره دما، در فاصله دو سال مانده به مرگش، نقطه جوش آب را صفر و نقطه یخ آب را ۱۰۰ تعیین کرد و سال بعدش، آن را برعکس کرد تا همینی شود که ما الان می دانیم. واحد سلسیوس، ۷۰ سال قبل در جهان رسمی شد.