Articles

Foucault, Jean Bernard Léon

(s. Pariisi, Ranska, 19. syyskuuta 1819; K.Pariisi, II. helmikuuta 1868)

kokeellinen fysiikka.

kirjakauppias-kustantajan poika Foucault sai koulutuksensa kotona herkän terveytensä vuoksi. Välinpitämätön opiskelija, hän läpäisi baccalauréat vasta erityistä valmennusta ja alkoi opiskella lääketiedettä, toivoen ottaa käyttöön kuin kirurgi huomattavaa näppäryyttä hän oli osoittanut (iästä alkaen kolmetoista) tehdä useita tieteellisiä leluja, kuten höyrykone. Veren ja kärsimyksen näkeminen ja dagerrotypian keksiminen kiihdytti Foucault ’ ta uusiin suuntiin, ja hän hylkäsi lääketieteen opintonsa, joskaan ei ennen kuin hän oli tullut école de Médecinen kliinisen mikroskopian opettajan Alfred Donnén tietoon. Donné teki hänestä assistentin, mikroskopia tietenkin, sitten coauthor sen oppikirja (julkaistu 1844 – 1845). Foucault lopulta onnistunut hänen master kuin tiedetoimittaja sanomalehden Journal des débats (1845), sen jälkeen kirjallisesti, on loistava tyyli kerralla vilkas ja tarkka, säännöllinen sarake, jossa hän keskusteli suurelle yleisölle viimeistään maailman tieteen.

vuosina 1844-1846 Foucault julkaisi geometrian, aritmetiikan ja kemian tekstejä baccalauréatille. Sen jälkeen hän julkaisi lehtiartikkeleita lukuun ottamatta vain tieteellisiä tutkielmia. Foucault työskenteli laboratoriossa perustettu kotiinsa, kunnes sen jälkeen, kun palkinto, Cross, Legion of Honor vuonna 1851 (hänen heiluri kokeilu) ja docteur ès sciences physiques vuonna 1853 (hänen thesis vertaamalla nopeus valon ilmassa ja vedessä), hän sai paikan fyysikko Pariisin observatorio, Napoleon III. lisäksi kunnianosoituksia seurasi: Copley mitali Royal Societyn vuonna 1855, upseeri, Legion of Honor ja jäsen Bureau des pituusasteet vuonna 1862, ja ulkomainen jäsen Royal seura (1864) sekä Berliinin ja Pietarin akatemiat. Lopuksi, kun ei ole valittu vuonna 1857, Foucault valittiin vuonna 1865, kuoleman jälkeen Clapeyron, jäsen Académie des Sciences.

nonobserving Catholic until his final illness returned him to the church, Foucault led a quiet life of total devotion to scientific research. Pieni ja heikko, hän onnistui johtamaan sulavasti ryhmä tieteellisiä ystäviä, jotka kokoontuivat torstaisin hänen kotiinsa Rue d ’ Assas. Hän kuoli aivosairauteen 48-vuotiaana seitsemän kuukautta kestäneen sairauden jälkeen.

Foucault tunnetaan parhaiten kahdesta yhdeksännentoista vuosisadan puolivälin merkittävimmästä kokeesta-valon nopeuden laboratoriomäärityksestä (1850, 1862) ja maapallon pyörimisen mekaanisesta demonstroinnista (1851, 1852)-sekä kaukoputken tekniikan edistämisestä. Hän suoritti myös useita muita tärkeitä kokeita, pääasiassa optiikan, ja kehitti useita laitteita, joita käytettiin laajalti sekä kokeellisen tieteen ja teknologian.

vuonna 1834 Charles Wheatstone kehitti pyörimispeililaitteen sähkön nopeuden mittaamiseksi, ja vuonna 1838 Arago ehdotti, että samaa periaatetta voitaisiin soveltaa valon nopeuden määrittämiseen terrestriaalisesti (aikaisemmat määritykset olivat tähtitieteellisiä). Tämän nopeuden vertailu ilmassa ja vedessä olisi selvä kokeellinen koe valon aalto-ja hiukkasteorioiden välillä, sillä ensin mainittu vaati valoa kulkemaan nopeammin ilmassa, jälkimmäinen vedessä. Aragon yritykset suorittaa koe epäonnistuivat, ja heikko näkö pakotti hänet hylkäämään ne. Välittömästi Foucault ja Hippolyte Fizeau, joiden kanssa Foucault oli yhteistyötä optisten tutkimusten välillä 1845 ja 1847, alkoi itsenäisesti yrittää voittaa esteet, jotka olivat voittaneet Arago.

Fizeau onnistui ensimmäisenä; korvaamalla laboratorion pyörivä peili-laitteen hammastetulla pyörällä, joka keskeyttää valonsäteen kulkemalla pitkän maanpäällisen polun yli, hän sai ensimmäisen tarkkuusmittauksen valon nopeudesta maan pinnalla vuonna 1849. Fizeau palasi pyörivään peiliin vertaamaan valon nopeutta harvoissa ja tiheissä väliaineissa, mutta tässä hänet voitti Foucault, joka ilmoitti 30. huhtikuuta 1850, että ”valo kulkee nopeammin ilmassa kuin vedessä” (Recueil, s.207). Hänen laitteensa on kaaviokuva 1. A: ssa oleva valonlähde heijastuu 800 kierrosta sekunnissa pyörivästä peilistä m pallomaisesti koveraan paikallaan olevaan peiliin M ja takaisin A: han. (Lasitaso g sallii o: n tarkkailijan nähdä sekä lähteen että heijastuksen.) Käyttämällä sekä ilmatietä (kaavion ylempi puolisko, kuva A’) että vesitietä (kaavion alempi puolisko,

vedellä täytetty putki T, Kuva a’) valon nopeutta, joka on heijastuneen kuvan A ’tai a’ siirtymän funktio lähdekuvasta A, voidaan verrata näissä kahdessa väliaineessa. Koska vesikuva a” taipuu enemmän kuin ilmakuva, valon täytyy kulkea nopeammin ilmassa kuin vedessä.

Foucault ’ n ensimmäinen kokeilu, joka toteutettiin vuonna 1850 ja joka kirjoitettiin kokonaisuudessaan hänen väitöskirjansa 1853, oli puhtaasti vertaileva; hän ilmoitti ei numeerisia arvoja vasta 1862. Sitten, jossa on parannettu laite, hän pystyi mittaamaan tarkasti nopeus valon ilmassa. Tämä tulos, huomattavasti pienempi kuin Fizeau ’ s, 1849, muuttunut hyväksytty arvo auringon parallax ja oikeaksi korkeampi arvo, joka Le Verrier oli laskettu tähtitieteellisiä tietoja. Foucault ’ n kääntöpeililaitteisto oli perustana A. A. Michelsonin ja Simon Newcombin myöhemmille valon nopeuden määrityksille.

Fizeaun kanssa Foucault oli uranuurtaja tähtitieteellisessä valokuvauksessa tekemällä ensimmäisen dagerrotypian auringosta vuonna 1845. Tähtien kuvaamiseen tarvittavat pitkät valotukset edellyttivät, että kaukoputki osoitti jatkuvasti taivaankappaletta. Säädellä ajaa tällaisen kaukoputken, Foucault vuonna 1847 käyttöön käytännössä Christian Huygens ” abortive seitsemästoista-luvulla hankkeen kellon kartiomainen heiluri. Foucault ’ n kello oli teräs sauva tukea bob sen heiluri, ja hän huomasi, että tällainen sauva, asetettu tärisevä kun taas puristettu chuck, sorvi, yleensä säilyttää sen taso tärinää, kun sorvi oli pyörinyt käsin.

tämä sauvan odottamaton käyttäytyminen ehdotti Foucault ’ lle kokeellista demonstraatiota maan pyörimisestä. Talonsa kellariin hän asensi heilurin, jossa oli kahden metrin pituisesta teräslangasta riippuva viiden kilon bob, joka oli vapaa keinumaan mihin suuntaan tahansa ja sidottu sen keinun päähän langalla. Kun Lanka sytytettiin tuleen, heiluri alkoi heilua, ja kello 2 keskiviikkona 8. tammikuuta 1851 Foucault palkittiin näkemällä, että heilurin keinutaso kääntyi vähitellen ”taivaanpallon vuorokausivaihtelun suuntaan” (Recueil, s. 378, n.). Toistamalla kokeen, pituuspiirille hall, Pariisin observatorion kanssa yksitoista metriä pitkä heiluri, Foucault raportoitu Académie des Sciences 3 päivänä helmikuuta 1851 hänen havainto, että ympyrän kuvattu suuntaisesti heilurin swing on kääntäen verrannollinen sine, leveyttä. Tämä koe, pian scaled ylös ja siirretty Panthéon, toistui seuraavien kahden vuoden aikana useissa paikoissa ympäri maailmaa ja synnytti kymmenkertainen kasvu tieteellisten papereiden omistettu heiluri.

kuten Foucault väitti raportissaan Akatemialle, hänen havaintonsa havainnollisti Poissonin teoreettista käsittelyä maapallon pyörimisliikkeen taipuvasta voimasta (Journal de l ’ École polytechnique, 16, (1-68), mutta Poisson oli nimenomaisesti kieltänyt, että heilurin vaikutusta voitaisiin havaita (s. 24).

jatkaen maan pyörimismekaniikan tutkimista Foucault keksi vuonna 1852 gyroskoopin, jonka hän osoitti antaneen selvemmän osoituksen kuin maan pyörimismekaniikan heilurin ja jolla oli magneettisen neulan tapaan kiinteä suunta. Foucault ’ n heiluri ja gyroskooppi oli enemmän kuin suosittu merkitys (joka jatkuu tähän päivään). Ensinnäkin ne kannustivat kehitystä teoreettisen mekaniikan, jolloin suhteellinen liike ja teorioita heilurin ja gyroskooppi standardi aiheita tutkimuksen ja tutkimuksen. Toiseksi, ennen Foucault n mielenosoituksia tutkimuksen näiden päätöslauselmaesitykset maapallon pinta-ala, jossa deflecting voimassa kierto on merkittävä osa (erityisesti tuulet ja merivirrat) oli hallitsee unphysical käsitteitä siitä, miten tämä voima toiminut. Foucault ’ n demonstraatiot ja teoreettiset hoidot, jotka ne innoittivat, osoittivat lopullisesti, että tämä taipuva voima toimii kaikissa horisontaalisissa suunnissa, mikä tarjoaa hyvän fyysisen käsityksen, jonka perusteella ostaa Ballot, Ferrel, Ulrich Vettin ja muut voisivat rakentaa.

heidän dagerrotyyppinsä auringosta oli vain yksi Foucault ’ n ja Fizeaun yhteistyön hedelmä. Yhdessä he tekivät vuosien 1844 ja 1847 välillä puolen tusinaa tutkimusta. Kaksi oli erityisen tärkeää: vuonna 1845 ja 1846 ne laajennettu kokeita Thomas Young ja Fresnel osoittaa, että häiriöitä tapahtui välillä valonsäteet, joiden polut poikkesivat useita tuhansia aallonpituuksia, ja vuonna 1847 he osoittivat, tutkimalla häiriöitä lämmön säteet auringosta, että säteilylämpö on wavelike rakenne sama kuin valon. Nämä kaksi koetta vahvistivat huomattavasti valon aaltoteoriaa.

Foucault näytti läheisen ystävänsä Jules Regnault ’ n kanssa vuonna 1848, miten aivot yhdistävät yhdeksi kuvaksi kaksi erillistä väriä, jotka molemmat esitetään yhdelle silmälle. Pian tämän jälkeen Foucault heitti auringonvaloa hiilikaaresta tulevan valon päälle peittääkseen spektrit. Havainnostaan, että kaaren kaksinkertainen kirkkaankeltainen viiva oli identtinen auringon spektrin kaksinkertaisen tumman viivan kanssa (D-viiva natriumista), hän päätteli, että kaari voisi absorboida samaa valoa, jota se emittoi, mutta tämän havainnon yleistys Fraunhoferin viivojen selittämiseksi jätettiin Kirchhoffille vuonna 1859.

vuonna 1853 Foucault tutki nesteiden johtavuutta, ja vuonna 1855 hän osoitti mekaanisen työn muuntamisen lämmöksi kääntämällä kampella sähkömagneetin napojen väliin asetettua kuparilevyä ja mittaamalla kiekossa tuotettua lämpöä.

kukaan ei hänen aikanaan ylittänyt Foucault ’ ta teknisessä kekseliäisyydessä. From hänen ensimmäinen julkaistu kirjoituksia parannuksia daguerreotypy (1841, 1843) loppuun hänen siderostat pian hänen kuolemansa jälkeen, laitteet suunnitellut Foucault ja suoritetaan, ensin itse ja myöhemmin muiden avulla, ratkaista jäljellä olevat ongelmat käytännön sekä tieteen ja teknologian. Hän kehitti kaarilampulle säätimen, joka mahdollisti kaasun syrjäyttämisen sähköllä keinovalon toimittamisessa mikroskoopille (1843), ja hänen parannuksensa tähän säätelijään (1849) toi kaarilampun teatteriin. Hän suunnitteli fotometrin (1855). Hänen mercury interrupterinsa (1856) paransi ruhmkorffin induktiokäämien suorituskykyä, ja hänen birefringent prism-teoksensa (1857), käyttäen ilmaa palsamin sijaan näiden kahden kappaleen välissä, mahdollisti tasopolarisoituneen valon saamisen ultraviolettiin. Noin 1860 hän palasi ongelma tehdä mekaanisen liikkeen yhtenäinen, joka oli johtanut hänet heilurin kokeilu, ja hän kehitti koko joukon mekaanisia sääntelyviranomaisten, joka meni huomattavasti pidemmälle James Watt n kuvernööri niiden tehokkuutta. Näitä säätelijöitä käytettiin ensin koneissa, jotka pitivät teleskoopin osoittamassa jatkuvasti aurinkoa (heliostat) tai tähteä (siderostat) ja sitten suurissa höyrykoneissa, sekä tehtaissa että Pariisin maailmannäyttelyssä 1867.

mikään näistä keksinnöistä ei kuitenkaan ollut tieteen kannalta yhtä merkittävä kuin Foucault ’ n esittelemä nykyaikainen tekniikka lasin silveroimiseksi peilien valmistamiseksi heijastavia kaukoputkia varten (1857) ja hänen yksinkertaiset mutta tarkat menetelmänsä sekä peilien että linssien luvun testaamiseksi ja korjaamiseksi (1858). Lasi osoittautui paljon paremmaksi kuin tähystysmetalli, jota aiemmin käytettiin heijastavissa teleskoopeissa, koska se on paljon kevyempi, helpompi jauhaa ja hahmottaa ja helpompi nousta pintaan, jos se tahraantuu tai vaurioituu.

Foucault ’ n ylimääräinen käsky täsmällisestä kielestä sekä sanoissa että teoissa ei aina ollut hänen aikalaisensa Ranskan analyyttisen perinteen mestareiden joukossa, joille säästeliäs matematiikan käyttö tuomitsi hänet vain onnekkaaksi tinkereriksi. Hänen pistävät lehtikirjoituksensa, vaikkeivät ne koskaan olleet ilkeitä, herättivät myös vihamielisyyttä. Foucault ’ n kiinnostus astrofysiikkaan kohtasi vankan vastustuksen, Le Verrier, johtaja, Pariisin observatorio, teoreettinen tähtitieteilijä, vanhan koulukunnan, ja Foucault oli siksi estetty asentamasta hänen siderostat, observatorio. Kuitenkin ennen kuolemaansa Foucault oli hankkinut kaikkien kunnioituksen erinomaisena experimentalistina, ja hänen maineensa kasvoi hänen kuolemansa jälkeen modernina teleskooppitähtitieteenä, joka kehittyi hänen vihkimiensä optisten tekniikoiden pohjalta.

bibliografia

I. alkuperäisteokset. Foucault ’s papers, julkaistu enimmäkseen Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’ Académie des sciences, kerättiin ja annetaan yhdessä useita julkaisemattomia papereita Recueil des travaux scientifiques de Léon Foucault, 2 vols. yhdessä (Pariisi, 1878). Kuva 1 tekstissä on otettu levy 4, Recueil, joka on puolestaan otettu Foucault ’n thesis, Sur les vitesses sukulaiset de la lumiére dans l’ air et dans l ’ eau (Pariisi, 1853).

II. Sivukirjallisuus. Myös kaksi Foucault ’ n elämän ja työn päälähdettä ovat Recueilissa: J. Bertrand,” Avertissement”, I, i-iv, ja” Des progrés de la mécanique”, I, v-xxviii, jälkimmäinen alun perin julkaistu Revue des deux mondes, 51 (1 Toukokuu 1864), 96-115, jotta auttaa Foucault ’ n ehdokkuus Académie des Sciences; ja J. A. Lissajous,” Notice historique sur la vie et les travaux de Léon Foucault, ” II, 1-18. Hyödyllinen on myös P. Gilbert, ”Leon Foucault, sa vie et son oeuvre scientifique,” in Revue des questions scientifiques, 5 (1879), 108-154, 516-563. Betrend viittaa artikkelissaan vastustukseen, jonka Foucault kohtasi Akatemiassa; Le Verrierin vastustus mainitaan kirjassa P. Larousse, Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, VIII (Pariisi, 1872), 649.

Harold L. Burstyn

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.