Περί Φυσικής

Ο γνωστός άγνωστος

Υπήρξε μια από τις εμβληματικότερες μορφές της θεωρητικής φυσικής του 20ού αιώνα, ανοίγοντας νέους δρόμους στη γνώση μας για τον κόσμο. Σε αντίθεση όμως με άλλους διάσημους συναδέλφους του, δεν έλαβε ποτέ την ευρεία λαϊκή αναγνώριση που του άξιζε.

«Από όλους τους φυσικούς ο Ντιράκ έχει την αγνότερη ψυχή», «Αν υπάρχει Θεός, τότε προφήτης του ήταν ο Ντιράκ», «Ο Ντιράκ εμφάνισε το ημίφως». Αυτές είναι μερικές μόνο από τις φράσεις που χρησιμοποίησαν διάσημοι φυσικοί, νομπελίστες οι περισσότεροι, για να περιγράψουν τον Πολ Ντιράκ και το έργο του. Έναν άνθρωπο σχεδόν εκνευριστικά μετριόφρωνα, απελπιστικά ολιγόλογο (οι συνάδελφοί του περιπαικτικά μιλούσαν για τη «μονάδα Ντιράκ», που ισοδυναμούσε σε μία λέξη ανά ώρα) και εσωστρεφή. Αν μη τι άλλο, όμως, ο Πολ Ντιράκ ήταν ένας εξαιρετικά ιδιοφυής επιστήμονας, ένας οραματιστής που θεμελίωσε σε στέρεες βάσεις την κβαντική μηχανική.

«Μόνο γαλλικά». Ο Πολ Ντιράκ γεννήθηκε το 1902 στο Μπρίστολ της Αγγλίας από Ελβετό πατέρα και Αγγλίδα μητέρα. Ο πατέρας του ήταν καθηγητής γαλλικών και λέγεται ότι η ιδιόρρυθμη συμπεριφορά του ενήλικου Ντιράκ οφειλόταν εν πολλοίς στον αυταρχικό και δεσποτικό πατέρα του. Χαρακτηριστικό είναι ότι υποχρέωνε τους πάντες να μιλούν γαλλικά μέσα στο σπίτι, παρ’ όλο που ζούσαν χρόνια στην Αγγλία, ενώ ο μεγαλύτερος αδερφός του Ντιράκ αυτοκτόνησε σε ηλικία 25 ετών. Ο ίδιος έγραψε μετά το θάνατο του πατέρα του: «αισθάνομαι πολύ πιο ελεύθερος τώρα».

Το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ ήταν το πρώτο στο οποίο φοίτησε ο Ντιράκ σπουδάζοντας αρχικά μηχανικός. Συνέχισε με μαθηματικά, ενώ μέσω μιας υποτροφίας κατάφερε τελικά να εγγραφεί στο κολέγιο του St. John στο Κέμπριτζ, όπου και μελέτησε Θεωρητική Φυσική.

Ομορφιά αντί ακρίβειας. Ενώ ως μηχανικός το ζητούμενό του ήταν η ακρίβεια τόσο στις μετρήσεις όσο και στις προβλέψεις, η ενασχόλησή του με τη Θεωρητική Φυσική σύντομα τον έφερε αντιμέτωπο με το γεγονός ότι τα φυσικά φαινόμενα είναι εξαιρετικά πολύπλοκα. Έτσι ο ίδιος διατύπωσε την άποψη ότι μια θεωρία που εκφράζει θεμελιώδεις φυσικούς νόμους μπορεί να πηγάζει περισσότερο από τη διαίσθηση παρά από την ακριβή γνώση ενός φαινομένου. Ο ίδιος παρακινούσε αργότερα τους φοιτητές του να ενδιαφέρονται για την ομορφιά μάλλον παρά για την ακρίβεια των εξισώσεών τους, ενώ όταν κάποτε ρωτήθηκε για την περίφημη εξίσωσή του που προέβλεπε θεωρητικά την ύπαρξη του ποζιτρινίου, απάντησε πως «αυτό το αποτέλεσμα ήταν πολύ όμορφο, για να είναι λάθος. Είναι πιο σημαντικό να έχεις ομορφιά μέσα σε μια εξίσωση παρά την πειραματική απόδειξή της».

Το αντι-ηλεκτρόνιο. Το 1926 και ενώ ήταν ακόμα φοιτητής, πραγματοποίησε την πρώτη του μεγάλη συνεισφορά στο πεδίο της κβαντομηχανικής, διατυπώνοντας τους νόμους που περιγράφουν την κίνηση των στοιχειωδών σωματιδίων. Η προσέγγιση του Ντιράκ ήταν πιο γενική και πιο απλή από εκείνη των Γερμανών συναδέλφων του Μαξ Μπορν και Πάσκουαλ Γιόρνταν, που είχαν διατυπώσει μια ανάλογη θεωρία λίγους μήνες πριν από τον Ντιράκ. Η καινοτομία του ήταν ότι χρησιμοποίησε διαφορετικά μαθηματικά εργαλεία, εισάγοντας στην κβαντομηχανική τις αρχές της γενικής θεωρίας της σχετικότητας . Αποτέλεσμα; Η περιγραφή, για πρώτη φορά, του ηλεκτρονίου μέσω τεσσάρων κυματοσυναρτήσεων οι οποίες ικανοποιούσαν συγχρόνως τέσσερις διαφορετικές εξισώσεις. Εκεί προέκυψε το εξής παράδοξο: σύμφωνα με τις εξισώσεις δημιουργούνταν καταστάσεις αρνητικής ενέργειας, δηλαδή απουσία ηλεκτρονίου, κατάσταση που ο Ντιράκ απέδωσε στο ενδεχόμενο ύπαρξης ενός εξαιρετικά βραχύβιου θετικά φορτισμένου σωματιδίου, ενός αντι-ηλεκτρονίου δηλαδή. Η υπόθεση αυτή αντιμετωπίστηκε με μεγάλη δυσπιστία εκείνη την εποχή, καθώς ένα αντι-ηλεκτρόνιο φάνταζε εξωτικό ακόμα και για τους επιστήμονες. Η πρόβλεψη του Ντιράκ επιβεβαιώθηκε πανηγυρικά –και πειραματικά– έξι χρόνια αργότερα, όταν ο Αμερικανός φυσικός Καρλ Άντερσον κατόρθωσε το 1932 να αιχμαλωτίσει φωτογραφικά ένα ποζιτρόνιο, δηλαδή το σωματίδιο που έχει την ίδια ακριβώς μάζα αλλά το αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο από το ηλεκτρόνιο. Το 1933 ο Ντιράκ βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής για «την ανακάλυψη των νέων και παραγωγικών μορφών της ατομικής θεωρίας».

Δεσμώτης της συνήθειας. Από το 1932 μέχρι το 1968 ο Ντιράκ κατείχε την περίφημη Λουκασιανή έδρα Μαθηματικών στο Κέμπριτζ. Ήταν ο πρώτος που καθιέρωσε τον όρο Κβαντική Ηλεκτροδυναμική, ασχολήθηκε με την ύπαρξη μαγνητικών μονόπολων και το 1958 στο βιβλίο του Οι αρχές της κβαντομηχανικής έθεσε, άθελά του, τις βάσεις για πολλές σύγχρονες θεωρίες της φυσικής, όπως για παράδειγμα τη Θεωρία Χορδών. Παρά τα αμέτρητα μετάλλια και βραβεία με τα οποία βραβεύτηκε, παρέμενε μετριόφρων σε βαθμό παρεξηγήσεως. Είναι ενδεικτικό πως, όταν δίδασκε στους φοιτητές του τις λεγόμενες «στατιστικές Φέρμι-Ντιράκ», επέμενε να τις αναφέρει ως «στατιστικές Φέρμι». Το ίδιο σπαρτιατικές με το λόγο του ήταν και οι συνήθειές του, αφού δεν υπερέβαλλε σε καμία δραστηριότητα της ζωής του. Εργαζόταν 6 ημέρες την εβδομάδα και μόνο κάθε Κυριακή διασκέδαζε πραγματοποιώντας μεγάλους περιπάτους στην εξοχή. Ο Πολ Ντιράκ πέθανε στη Φλόριντα των ΗΠΑ στις 20 Οκτωβρίου του 1984, στο Πανεπιστήμιο της οποίας ήταν καθηγητής τα τελευταία είκοσι χρόνια της ζωής του. Στην επιτύμβια πλάκα του αναγράφεται η περίφημη εξίσωσή του.

Πηγή: focusmag.gr

O πρωτοπόρος του ραδιοφώνου

Γεννήθηκε στο Αμβούργο της Γερμανίας στις 22 Φεβρουαρίου 1857.

Κατά τη διάρκεια της φοίτησής του στο Πανεπιστήμιο του Αμβούργου, επέδειξε κλίση τόσο για τις επιστήμες όσο και για τις γλώσσες, μαθαίνοντας αραβικά και σανσκριτικά. Μελέτησε επιστήμες και μηχανική στο Ντρέσντεν, στο Μόναχο και στο Βερολίνο. Υπήρξε μαθητής του Γκουστάβ Κίρχοφ και του Χέρμαν φον Χέλμχολτζ. Απέκτησε το διδακτορικό του το 1880 και παρέμεινε μαθητής του Χέλμχολτζ μέχρι το 1883, οπότε απέκτησε θέση λέκτορα θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κιλ. Το 1885, έγινε καθηγητής στο Τεχνικό Ινστιτούτο Κάρλσρουχ, όπου και ανακάλυψε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Ο Χερτζ συνέβαλε στην εμπέδωση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου (το οποίο εξηγήθηκε από άλλους αργότερα) όταν πρόσεξε ότι ένα φορτισμένο αντικείμενο χάνει το φορτίο του πιο εύκολα όταν φωτίζεται με υπεριώδες φως. Το 1887, έκανε παρατηρήσεις πάνω στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και στην εκπομπή και λήψη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τις οποίες δημοσίευσε στην επιστημονική εφημερίδα Annalen der Physik. Ο δέκτης του αποτελείτο από ένα πηνίο με διάκενο ηλεκτρικού σπινθήρα. Την ανίχνευση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων θα σηματοδοτούσε ένας σπινθήρας. Τοποθέτησε τη συσκευή σε ένα σκοτεινό κουτί, προκειμένου να δει τον σπινθήρα καλύτερα. Παρατήρησε, ωστόσο, ότι το μήκος του σπινθήρα μειωνόταν όταν ήταν μέσα στο κουτί. Ένα γυάλινο έλασμα τοποθετημένο ανάμεσα στον πομπό των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και τον δέκτη, απορροφούσε την υπεριώδη ακτινοβολία που βοηθούσε τα ηλεκτρόνια να περάσουν το διάκενο. Εκτός κουτιού, το μήκος του σπινθήρα αυξανόταν. Δεν παρατήρησε καμία μείωση στο μήκος του σπινθήρα όταν αντικατέστησε το γυαλί με χαλαζία, καθώς ο τελευταίος δεν απορροφά την ακτινοβολία UV. Ο Χερτζ συγκέντρωσε τα συμπεράσματα των ερευνών του και τα δημοσίευσε. Δεν συνέχισε τη διερεύνηση του φαινομένου, ούτε έκανε κάποια απόπειρα να ερμηνεύσει τα αποτελέσματα των παρατηρήσεών του.

Νωρίτερα, το 1886, ο Χερτζ είχε κατασκευάσει μια διπολική κεραία, η οποία εξέπεμπε και λάμβανε ραδιοσυχνότητες. Το 1887, ο Χερτζ πειραματίστηκε με τα ραδιοκύματα στο εργαστήριό του. Μέσω πειραμάτων, απέδειξε ότι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν στον χώρο για κάποια απόσταση. Αυτό είχε προβλεφθεί από τον Τζέιμς Μάξγουελ και τον Μάικλ Φάραντεϊ. Με τη διαμόρφωση της συσκευής του, τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία μπορούσαν να εκπέμψουν ακτίνες χωρίς καλώδια, σαν εγκάρσια κύματα. Ο Χερτζ είχε τοποθετήσει τον ταλαντωτή περίπου 12 μέτρα μακριά από ένα ανακλών τσίγκινο πιάτο για να δημιουργήσει σταθερά κύματα. Κάθε κύμα ήταν περίπου 4 μέτρα. Χρησιμοποιώντας ένα ανιχνευτή, κατέγραψε την ποικιλία στις διαστάσεις και την κατεύθυνση του κύματος. Ο Χερτζ μέτρησε τα κύματα του Μάξγουελ και κατέδειξε ότι η ταχύτητα των ραδιοκυμάτων ήταν ίση με την ταχύτητα του φωτός. Μέτρησε ακόμη την ένταση και την πολικότητα του ηλεκτρικού πεδίου.

Ο Χερτζ βρήκε ακόμη ότι τα ραδιοκύματα μπορούσαν να μεταδοθούν από διαφορετικά είδη υλικών, ενώ ανακλώνταν από άλλα. Αυτή υπήρξε η κεντρική ιδέα που οδήγησε στη δημιουργία του ραντάρ αργότερα. Ο Χερτζ δεν κατανόησε ποτέ τη σημασία των ανακαλύψεών του σε πρακτικές εφαρμογές. Έλεγε ότι «έτσι κι αλλιώς, δεν έχει καμία χρηστικότητα […] είναι μόνο ένα πείραμα που αποδεικνύει ότι ο καθηγητής Μάξγουελ είχε δίκιο – απλά έχουμε αυτά τα μυστηριώδη ηλεκτρομαγνητικά κύματα που δεν μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι. Αλλά είναι εκεί». Ερωτώμενος για τις επιπτώσεις των ανακαλύψεών του, ο Χερτζ απάντησε: «Καμία, υποθέτω».

Οι παρατηρήσεις του θα κατανοούνταν πλήρως αργότερα και θα γίνονταν αναπόσπαστο μέρος της νέας «ασύρματης εποχής». Χονδρικά, τα πειράματα του Χερτζ εξηγούν την αντανάκλαση, τη διάθλαση, την πολικότητα, την αντικυμάτωση και την ταχύτητα των ηλεκτρικών κυμάτων. Τα πειράματά του βοήθησαν στην κατανόηση του ηλεκτρομαγνητισμού και η συσκευή του εξελίχθηκε περαιτέρω από τους συνεχιστές του.

Το 1892, ο Χερτζ ξεκίνησε να πειραματίζεται και κατέδειξε ότι οι καθοδικές ακτίνες μπορούν να διεισδύσουν σε πολύ λεπτά μεταλλικά φύλλα (π.χ., αλουμινίου). Ο μαθητής του Χερτζ, Φίλιπ Λέναρντ, διερεύνησε περαιτέρω το φαινόμενο των ακτίνων. Δημιούργησε μια εκδοχή του καθοδικού σωλήνα και μελέτησε τη διείσδυση ακτίνων Χ σε διάφορα υλικά. Ωστόσο, ο Λέναρντ δεν συνειδητοποίησε ποτέ ότι παρήγαγε ακτίνες Χ.

Το 1892, διαγνώστηκε κακοήθης όγκος στα οστά και ο Χερτζ υπεβλήθη σε αρκετές επεμβάσεις. Πέθανε από σηψαιμία στην ηλικία των 37 ετών, στη Βόννη. Την ερευνητική παράδοση συνέχισε ο ανιψιός του, Γκουστάβ Λούντβιχ Χερτζ, ο οποίος τιμήθηκε με βραβείο Νόμπελ, και ο γιος του τελευταίου, Καρλ Χέλμουθ Χερτζ, ο οποίος επινόησε την υπερηχογραφία.

Η μονάδα της συχνότητας, αποκαλούμενη Hertz, ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του, το 1930. Το όνομά του φέρει τιμητικά και ένας κρατήρας που βρίσκεται στη Σελήνη.

Πηγή: focusmag.gr

Ο εφευρέτης που άλλαξε τον κόσμο

O Τόμας Έντισον γεννήθηκε στις 11 Φεβρουαρίου 1847 στο Οχάιο, έβδομο και τελευταίο παιδί του Σάμιουελ και της Νάνσι Έντισον.

Στην ηλικία των επτά, η οικογένειά του μετακόμισε στο Μίσιγκαν, όπου και έζησε μέχρι τα δεκαέξι του χρόνια. Πήγε στο σχολείο μόλις για λίγους μήνες. Έμαθε γραφή, ανάγνωση και αριθμητική από τη μητέρα του, αλλά ανέκαθεν το κύριο χαρακτηριστικό του ήταν η περιέργεια και υπήρξε αυτοδίδακτος σε πολλούς τομείς. Αυτή η πίστη στη συνεχή αυτοβελτίωση καθόρισε τη ζωή του.

Ο Έντισον ξεκίνησε να εργάζεται σε πολύ μικρή ηλικία. Στα δεκατρία πουλούσε εφημερίδες και γλυκά σε ένα τοπικό σιδηροδρομικό σταθμό. Φαίνεται ότι περνούσε πολύ χρόνο διαβάζοντας επιστημονικά και τεχνικά βιβλία, ενώ είχε την ευκαιρία να μάθει πώς λειτουργεί ο τηλέγραφος. Στα δεκαέξι του ήταν αρκετά καταρτισμένος ώστε να δουλέψει ως τηλεγραφητής.

Η ανάπτυξη του τηλέγραφου ήταν το πρώτο βήμα της επανάστασης στην επικοινωνία και η βιομηχανία του τηλέγραφου επεκτεινόταν ταχύτατα το δεύτερο μισό του 19^ου αιώνα. Αυτή η ραγδαία ανάπτυξη έδωσε στον Έντισον την ευκαιρία να ταξιδέψει και να προσθέσει εμπειρίες. Ο Έντισον εργάστηκε σε πολλές πόλεις πριν φθάσει στη Βοστώνη το 1868. Εκεί εγκατέλειψε το επάγγελμα του τηλεγραφητή για να γίνει εφευρέτης. Η πρώτη πατέντα που κατοχύρωσε αφορούσε ένα ηλεκτρικό μηχάνημα εγγραφής ψήφου, μια συσκευή που σκοπό είχε να διευκολύνει τις ψηφοφορίες στο Κογκρέσο. Η εφεύρεση ήταν εμπορική αποτυχία και ο Έντισον αποφάσισε ότι στο μέλλον θα επινοούσε μόνο πράγματα που θα ήταν σίγουρος ότι ενδιέφεραν το κοινό.

To 1869 μετακόμισε στη Νέα Υόρκη. Συνέχισε να εργάζεται σε εφευρέσεις που σχετίζονταν με τον τηλέγραφο και η πρώτη του επιτυχημένη επινόηση ήταν ένα βελτιωμένο διατρητικό μηχάνημα ταινίας τηλέγραφου. Για τη συγκεκριμένη συσκευή και ορισμένες ακόμη σχετικές εφευρέσεις, ο Έντισον αποκόμισε 40.000$. Xρησιμοποίησε τα χρήματα για να στήσει το πρώτο του μικρό εργαστήριο στο Νιούαρκ του Νιου Τζέρσεϊ, το 1871. Μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, ο Έντισον εργάστηκε στο Νιούαρκ επινοώντας και κατασκευάζοντας συσκευές που βελτίωναν την ταχύτητα και την αποδοτικότητα του τηλέγραφου. Την ίδια περίοδο παντρεύτηκε με τη Μαίρη Στίλγουελ και έκανε οικογένεια.

Το 1876, ο Έντισον πούλησε την επιχείρησή του στο Νιούαρκ και μετακόμισε μαζί με την οικογένειά του στο χωριό Μένλο Παρκ, 40 χλμ. νοτιοδυτικά της Νέας Υόρκης. Εκεί εγκατέστησε το καινούργιο του εργαστήριο με όλο τον απαραίτητο εξοπλισμό. Αυτό το εργαστήριο έρευνας και ανάπτυξης ήταν το πρώτο του είδους και αποτέλεσε πρότυπο για μεταγενέστερες επιστημονικές εγκαταστάσεις, όπως το Bell Laboratories. Συχνά το εργαστήριό του θεωρείται ως η μεγαλύτερή του εφεύρεση. Εκεί ο Έντισον άλλαξε τον κόσμο.

Η πρώτη μεγάλη εφεύρεση στο Μένλο Παρκ υπήρξε ο φωνογράφος. Η πρώτη μηχανή που μπορούσε να καταγράψει και να αναπαράγει τον ήχο έκανε μεγάλη εντύπωση και προσέδωσε στον Έντισον κύρος και παγκόσμια φήμη. Ο Έντισον περιόδευσε στις ΗΠΑ μαζί με τον φωνογράφο και προσεκλήθη στον Λευκό Οίκο για να κάνει επίδειξη του μηχανήματος στον Πρόεδρο Rutherford B. Hayes, τον Απρίλιο του 1871.

Στη συνέχεια, ο Έντισον ανέλαβε μία ακόμη μεγαλύτερη πρόκληση. Η ιδέα του ηλεκτρικού φωτισμού δεν ήταν καινούργια και πολλοί είχαν εργαστεί πάνω σε αυτό. Αλλά μέχρι εκείνη τη στιγμή, καμία από αυτές τις απόπειρες δεν ήταν αρκετά πρακτική για ευρεία χρήση. Το επίτευγμά του δεν ήταν μόνο η κατασκευή της λυχνίας πυράκτωσης, αλλά ενός ολόκληρου συστήματος ηλεκτρικού φωτισμού το οποίο ήταν λειτουργικό, ασφαλές και οικονομικό. Μετά από μόλις ενάμιση χρόνο ενασχόλησης, η επιτυχία ήρθε με την πρώτη λάμπα να φωτίζει για δεκατρείς ώρες. Η πρώτη δημόσια παρουσίαση της νέας εφεύρεσης του Έντισον πραγματοποιήθηκε τον Δεκέμβριο του 1879, όταν όλο το εργαστήριο του Μένλο Παρκ φωτίστηκε ηλεκτρικά. Αφιέρωσε τα επόμενα επτά χρόνια στη δημιουργία της ηλεκτρικής βιομηχανίας. Τον Σεπτέμβριο του 1882, ο πρώτος εμπορικός σταθμός ηλεκτρικής ενέργειας ξεκίνησε τη λειτουργία του παρέχοντας φως και ενέργεια σε μια περιοχή ενάμιση τετραγωνικού χλμ και εγκαινιάζοντας την εποχή του ηλεκτρισμού.

Η επιτυχία του ηλεκτρικού φωτός έφερε στον Έντισον ακόμη περισσότερη δόξα και πλούτο, καθώς ο ηλεκτρισμός απλωνόταν σε όλο τον κόσμο. Οι διάφορες ηλεκτρικές εταιρείες του Έντισον συνέχισαν να αναπτύσσονται μέχρι το 1889, όταν και συνενώθηκαν για να σχηματίσουν την Edison General Electric. Παρόλη τη χρήση του ονόματός του στον τίτλο της εταιρείας, ο Έντισον ποτέ δεν είχε τον έλεγχο της. Όταν η Edison GeneralElectric συγχωνεύθηκε με τον κυριότερο ανταγωνιστή της, την Thompson-Houston, το 1892, το Edison εγκαταλείφθηκε και η εταιρεία μετονομάστηκε σε General Electric.

Αυτή η περίοδος επιτυχίας σημαδεύτηκε από τον θάνατο της συζύγου του, Μαίρης, το 1884. Η εμπλοκή του στην επιχείρηση του ηλεκτρισμού είχε ως αποτέλεσμα ο Έντισον να περνά όλο και λιγότερο χρόνο στο Μένλο Παρκ. Μετά τον θάνατο της Μαίρης, ο Έντισον βρισκόταν όλο και λιγότερο εκεί, κατοικώντας στη Νέα Υόρκη μαζί με τα τρία του παιδιά. Ένα χρόνο αργότερα, κατά τη διάρκεια διακοπών σε φιλικό σπίτι στη Νέα Αγγλία, θα γνωρίσει τη Μίνα Μίλερ την οποία θα παντρευτεί τον Φεβρουάριο του 1886 και θα παραμείνουν μαζί μέχρι τον θάνατό του.

Λίγους μήνες μετά τον γάμο του, ο Έντισον μετακομίζει στο Γουέστ Όραντζ, όπου και χτίζει το καινούργιο του εργαστήριο αποτελούμενο από πέντε κτίρια. Το τεράστιο μέγεθος του εργαστηρίου τού επέτρεπε όχι μόνο να εργάζεται σε οποιουδήποτε είδους εφεύρεση, αλλά και να επεξεργάζεται ταυτόχρονα μέχρι και είκοσι εφευρέσεις. Κατά τη διάρκεια του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου, το εργαστήριο κάλυπτε περισσότερα από είκοσι εκτάρια και απασχολούσε 10.000 υπαλλήλους.

Μετά τα εγκαίνια του εργαστηρίου, ο Έντισον ξεκίνησε να εργάζεται και πάλι πάνω στον φωνογράφο, σχέδιο που είχε εγκαταλείψει για να ασχοληθεί με τον ηλεκτρισμό, στα τέλη της δεκαετίας του 1870. Στις αρχές του 1890, ξεκίνησε να κατασκευάζει φωνογράφους τόσο για οικιακή όσο και για επαγγελματική χρήση. Ανέπτυξε οτιδήποτε αφορούσε τον φωνογράφο, συμπεριλαμβανομένων των δίσκων γραμμοφώνου, εξοπλισμού για την εγγραφή δίσκων και εξοπλισμού κατασκευής δίσκων και σχετικών μηχανών. Η εξέλιξη και βελτίωση του φωνογράφου αποτέλεσε για τον Έντισον έργο ζωής που δεν το σταμάτησε μέχρι τον θάνατό του.

Παράλληλα, άρχισε να εργάζεται σε μια συσκευή που «κάνει για το μάτι ό,τι ο φωνογράφος κάνει για το αυτί» και επρόκειτο να εξελιχθεί στη σύγχρονη βιομηχανία του κινηματογράφου. Ο Έντισον παρουσίασε για πρώτη φορά κινούμενες εικόνες το 1891 και ξεκίνησε εμπορική παραγωγή «ταινιών» δύο χρόνια αργότερα, με μία παράξενη μηχανή γνωστή ως Black Maria. Όπως και με τον ηλεκτρισμό και τον φωνογράφο προηγουμένως, ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο σύστημα τόσο για την εγγραφή όσο και για την προβολή των «ταινιών». Στα τέλη της δεκαετίας του 1890, η νέα βιομηχανία είχε ριζώσει για τα καλά. Μέχρι το 1918, ο χώρος είχε γίνει τόσο ανταγωνιστικός που ο Έντισον αναγκάστηκε να εγκαταλείψει συνολικά την επιχείρηση.

Η επιτυχία του φωνογράφου και των κινούμενων εικόνων στα 1890 αντιστάθμισαν τη μεγαλύτερη αποτυχία του ως εφευρέτης. Όλη αυτή τη δεκαετία, ο Έντισον προσπαθούσε να βρει καινούργιες μεθόδους εξόρυξης μεταλλευμάτων σιδήρου, προκειμένου να ικανοποιήσει την ακόρεστη ζήτηση των εργοστασίων επεξεργασίας χάλυβα. Για να χρηματοδοτήσει την εργασία, πούλησε όλες τις μετοχές του στην General Electric. Παρά τα δέκα χρόνια δουλειάς και τα εκατομμύρια δολάρια που επενδύθηκαν στην έρευνα, ο Έντισον δεν κατάφερε ποτέ να κάνει τη διαδικασία εμπορικά πρακτική και έχασε όλα τα χρήματα που είχε επενδύσει. Αυτό θα σήμαινε χρεοκοπία αν δεν ασχολούνταν με τον φωνογράφο και τις κινούμενες εικόνες. Ο Έντισον μπήκε στον νέο αιώνα έτοιμος να αναλάβει τις επόμενες προκλήσεις.

Η νέα πρόκληση ήταν να αναπτύξει μια μπαταρία που θα χρησιμοποιούνταν σε ηλεκτρικά οχήματα. Ο Έντισον λάτρευε τα αυτοκίνητα και ήταν κάτοχος ενός πλήθους οχημάτων που κινούνταν με βενζίνη, ηλεκτρισμό και ατμό. Πίστευε ότι η ηλεκτρική προώθηση ήταν εμφανώς ο καλύτερος τρόπος κίνησης των αυτοκινήτων αλλά συνειδητοποίησε ότι οι συμβατικές μπαταρίες ήταν ακατάλληλες. Ο Έντισον ξεκίνησε να μελετά τη δημιουργία της αλκαλικής μπαταρίας το 1899. Αποδείχθηκε ότι ήταν το πιο δύσκολο έργο του και αφιέρωσε δέκα χρόνια για να κατασκευάσει μια πρακτική αλκαλική μπαταρία. Μέχρι να παρουσιάσει το νέο του επίτευγμα, τα βενζινοκίνητα οχήματα είχαν ήδη κερδίσει πολύ έδαφος και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είχαν περιοριστεί. Ωστόσο, η αλκαλική μπαταρία του Έντισον αποδείχτηκε χρήσιμη για την ενεργειακή τροφοδότηση φωτεινών σηματοδοτών, καραβοφάναρων και στις λάμπες των μεταλλωρύχων. Η αλκαλική μπαταρία έγινε η πιο προσοδοφόρα εφεύρεση του Έντισον και άνοιξε τον δρόμο για τη σύγχρονη αλκαλική μπαταρία.

Μέχρι το 1911, διάφορα εργοστάσια είχαν χτιστεί γύρω από το αρχικό εργαστήριο στο Γούεστ Όραντζ και το προσωπικό είχε αυξηθεί σημαντικά. Για να συντονίσει αποτελεσματικά τις διάφορες επιχειρήσεις του, ο Έντισον συνένωσε όλες τις εταιρείες που είχε ιδρύσει για να κάνει τις εφευρέσεις του στην Thomas A. Edison Incorporated, της οποίας πρόεδρος ήταν ο ίδιος. Εκείνη τη στιγμή, ο Έντισον είχε φτάσει στην ηλικία των 64 και άρχισε για μία ακόμη φορά να αλλάζει τον τρόπο ζωής του. Ο Έντισον άφησε σε άλλους τις περισσότερες από τις καθημερινές ασχολίες του στο εργαστήριο και στα εργοστάσια. Το ίδιο το εργαστήριο περιόρισε την πειραματική δουλειά και εστίασε στη βελτίωση των ήδη υπαρχόντων προϊόντων. Αν και ο Έντισον συνέχισε να κατοχυρώνει πατέντες για νέες εφευρέσεις, οι μέρες που ανέπτυσσε ριζοσπαστικά προϊόντα και δημιουργούσε βιομηχανίες, είχαν τελειώσει.

Η τελευταία πειραματική-ερευνητική δουλειά του Έντισον έγινε κατόπιν παρακλήσεως των φίλων του, Χένρι Φορντ και Χάρβεϊ Φάιρστοουν, στα τέλη της δεκαετίας του 1920. Του ζήτησαν να βρει μια εναλλακτική πρώτη ύλη για τα λάστιχα των αυτοκινήτων. Το φυσικό καουτσούκ έπρεπε να εισάγεται και είχε γίνει εξαιρετικά ακριβό. Ο Έντισον μελέτησε χιλιάδες διαφορετικά φυτά για να βρει το κατάλληλο υποκατάστατο και κατέληξε σε ένα είδος αγριόχορτου το οποίο μπορούσε να παράγει αρκετό λάστιχο.

Τα τελευταία δύο χρόνια, η υγεία του επιδεινωνόταν συνεχώς. Είχε ήδη περάσει τα ογδόντα και υπέφερε από διάφορες παθήσεις. Τον Αύγουστο του 1931, ο Έντισον κατέρρευσε στο Γκλένμοντ. Τελικά απεβίωσε στις 18 Οκτωβρίου 1931, στις 3:21 π.μ.

Πηγή: focusmag.gr

Ο άνθρωπος που πάντρεψε τον ηλεκτρισμό με το μαγνητισμό

Τα καλώδια και ο εξοπλισμός είχαν ελεγχθεί και τα παράθυρα του εργαστηρίου ήταν ερμητικά κλειστά. Τώρα, θα μπορούσε να αρχίσει το πείραμα. Στο ένα άκρο του δωματίου ένας διακόπτης άναψε και μία λάμψη φωτός ήρθε στη ζωή. Την ίδια ώρα, στην άλλη άκρη του εργαστηρίου, εμφανίστηκε μία άλλη λάμψη φωτός.

Ήταν το 1888 και αυτή ήταν η πρώτη πειραματική απόδειξη μιας θεωρίας, της οποίας οι εφαρμογές της εξερευνούνται μέχρι και σήμερα. Αποκαλύφθηκε, για πρώτη φορά, η ενότητα των δυνάμεων της φύσης και σχηματίσθηκε η βάση για τη βιομηχανία των τηλεπικοινωνιών. Κάθε φορά που κάνουμε μία κλήση από το κινητό μας τηλέφωνο, βλέπουμε τηλεόραση ή εικόνες από το διάστημα, βλέπουμε τα αποτελέσματα που υπολογίζονται από αυτές τις εξισώσεις.

Αυτές οι εξισώσεις μελετήθηκαν πριν από 150 χρόνια από το νεαρό Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ – που δεν είναι και πολύ γνωστός έξω από τους κύκλους της επιστημονικής κοινότητας, αν και ο Αϊνστάιν τον εκτιμούσε πολύ.

Οι φυσικοί ακόμη προσπαθούν να ενοποιήσουν τις δυνάμεις της φύσης σε μία Θεωρία του Παντός, μία ανησυχία που ξεκίνησε από τον Μάξγουελ. Ο Μάξγουελ έδειξε ότι η σπίθα που περνάει μεταξύ δύο ηλεκτροδίων και η έλξη μεταξύ δύο μαγνητών είναι διαφορετικές πλευρές της ίδιας ακριβώς δύναμης: του ηλεκτρομαγνητισμού.

Ιδιοφυΐα από την παιδική του ηλικία

Αυτή η σπουδαία ανακάλυψη του Μάξγουελ επισκίασε όλα τα υπόλοιπα σπουδαία επιτεύγματά του και μπορούν να τη συναγωνιστούν μόνο οι ανακαλύψεις του Νεύτωνα και του Αϊνστάιν.

Ο Μάξγουελ γεννήθηκε το 1831 στο Εδιμβούργο και ήταν μοναχογιός ενός αριστοκράτη αλλά εκκεντρικού χήρου. Προερχόμενος από ένα τέτοιο οικογενειακό περιβάλλον ο Μάξγουέλ ήταν και ο ίδιος λίγο εκκεντρικός και αυτό τον οδήγησε σε μία συνεχή κοροϊδία στο σχολείο. Στις αρχές της εφηβείας του ο Μάξγουελ ανέπτυξε ενδιαφέρον προς τα μαθηματικά και τις επιστήμες. Δημοσίευσε το πρώτο του ερευνητικό σύγγραμμα στην ηλικία των 14 ετών.

Δύο χρόνια αργότερα, ο Μάξγουελ ήταν φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου όπου τα ενδιαφέροντά του τού έδωσαν έναυσμα να δημοσιεύσει περισσότερα συγγράμματα σχετικά με τα μαθηματικά και τη φυσική. Οι καθηγητές του έπεισαν τον πατέρα του Μάξγουελ να τον στείλει στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και μετά από δύο χρόνια στο Κολέγιο Τρίνιτι το 1854, ο Μάξγουελ σε ηλικία 22 ετών ξεκίνησε μία λαμπρή αλλά σύντομη ακαδημαϊκή καριέρα.

Τον επόμενο χρόνο έλυσε δύο χρόνια μυστήρια. Το πρώτο αφορούσε τη φύση και τα δαχτυλίδια του Κρόνου και το δεύτερο εστιαζόταν στον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τα χρώματα. Πριν από 150 χρόνια, ο Ισαάκ Νεύτωνας είχε χρησιμοποιήσει ένα πρίσμα για να δείξει ότι το λευκό φως συγκεντρώνει όλα τα χρώματα του φάσματος. Οι ζωγράφοι, όμως, γνώριζαν ότι αν αναμίξουν όλα τα χρώματα στις παλέτες τους δεν θα έβγαινε το άσπρο.

Ο Μάξγουελ έλυσε αυτό το παράδοξο, αποδεικνύοντας ότι η μίξη των χρωμάτων του φωτός είναι τελείως διαφορετική από τη μίξη χρωστικών ουσιών. Η κόκκινη μπογιά φαίνεται κόκκινη επειδή απορροφά όλα τα χρώματα σε λευκό φως εκτός από το κόκκινο, το οποίο το αντανακλά. Η μίξη χρωστικών ουσιών απλά συνδυάζει την αφαίρεση του χρώματος από το λευκό φως. Η ανάμιξη, όμως, χρωματιστών φώτων δίνει ένα καθαρό, ανοιχτό χρώμα. Ο Μάξγουελ χρησιμοποίησε αυτόν τον ισχυρισμό για να πιστοποιήσει τους ισχυρισμούς του Τόμας Γιανγκ που έλεγε ότι κάθε χρώμα μπορεί να παραχθεί από τη μίξη διαφορετικών αναλογιών τριών μόνο χρωμάτων φωτός: πορτοκαλί-κόκκινο, μπλε-βιολετί και πράσινο. Ως απόδειξη, ο  Μάξγουελ τράβηξε φωτογραφίες ενός κομματιού ταρτάν μέσω φίλτρων των τριών αυτών χρωμάτων και έδειξε ότι ο συνδυασμός αιχμαλώτιζε με ακρίβεια τα χρώματα. Αυτή η εικόνα ήταν ο προάγγελος της έγχρωμης φωτογραφίας και το σύστημα RGB (red-green-blue) χρησιμοποιείται στις έγχρωμες τηλεοράσεις σήμερα.

O Μάξγουελ άρχισε να δουλεύει ένα πρόγραμμα που θα οδηγούσε στην πιο γνωστή και θεμελιώδη έρευνά του. Επικεντρώθηκε σε μία ανακάλυψη που έγινε στο Λονδίνο μερικές εβδομάδες πριν από τον μεγαλύτερο φυσικό εκείνης της εποχής, τον Μάικλ Φαραντέι.

Ο Φαραντέι παραξενεύτηκε από τους ισχυρισμούς του επιστήμονα Ρουγκέρο Μπόσκοβιτς, ο οποίος πίστευε ότι τα πάντα περιβάλλονταν από «δυναμικά πεδία» που μπορούσαν να επηρεάσουν τα αντικείμενα γύρω τους. Τον Αύγουστο του 1831, ο Φαραντέι έκανε ένα πείραμα για να ανακαλύψει αν τα δυναμικά πεδία του μαγνητισμού μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μεταδώσουν ηλεκτρισμό από το ένα μέρος στο άλλο. Περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός καλωδίου σε σχήμα δαχτυλιδιού ανακάλυψε ότι ανοίγοντας και κλείνοντας το διακόπτη αυτό προκαλούσε τη μετάδοση του ρεύματος στα καλώδια.

Ο Μάξγουελ έμεινε ενθουσιασμένος από την ανακάλυψη του Φαραντέι, αλλά και συγχρόνως μπερδεμένος. Τι εξυπηρετούσαν τα «δυναμικά πεδία»; Πώς εξάπλωναν την επιρροή τους και μπορούσαν τα αποτελέσματά τους να προβλεφθούν; Για να δοθούν απαντήσεις η απλή ιδέα των δυναμικών πεδίων έπρεπε να μετατραπεί σε ακριβή μαθηματική εξίσωση. Ήταν μία πρόκληση πάνω από τις δυνάμεις του Φαραντέι, αλλά ο Μάξγουελ θα μπορούσε να την φέρει εις πέρας, με εκπληκτικά αποτελέσματα.

Όσα παίρνει ο άνεμος

Το πρώτο του βήμα, που δημοσιεύθηκε το 1855, ήταν να διατυπώσει μία αναλογία για τα δυναμικά πεδία. Ο Μάξγουελ έδειξε ότι μπορούσε να δημιουργήσει μία εξίσωση που θα συνόψιζε την ανακάλυψη του Φαραντέι.

Αν και παραδέχτηκε ότι δεν θα μπορούσε να ακολουθήσει τα μαθηματικά, ακόμη και ο Φαραντέι εντυπωσιάστηκε από τα επιτεύγματα του νεαρού άντρα. Ο Μάξγουελ είχε μόλις αρχίσει. Το 1862, είχε δημοσιεύσει μία σειρά συγγραμμάτων που εξηγούσαν τον ηλεκτρισμό και το μαγνητισμό ως αποτελέσματα που λάμβαναν χώρα μεταξύ των στροβιλισμών αυτού του παράξενου υγρού. Ο Μάξγουελ προειδοποίησε ότι η αναλογία αυτή δεν έπρεπε να ληφθεί κυριολεκτικά: ήταν μόνο μία εικόνα που θα βοηθούσε να «ακινητοποιήσει» τα μαθηματικά. Πλασματική ή όχι, η αναλογία επέτρεψε στον Μάξγουελ να υπολογίσει τα πάντα σχετικά με τον ηλεκτρισμό και το μαγνητισμό με ένα σύνολο απλών εξισώσεων.

Οι εξισώσεις αυτές είχαν μία κομψότητα που ακόμη και ο Φαραντέι θα εκτιμούσε. Αποκάλυψαν μία συμμετρία μεταξύ των ιδιοτήτων του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού και ένα σύνολο σχέσεων μεταξύ των δύο.

Ένα πράγμα ήταν ξεκάθαρο: ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός ήταν διαφορετικές όψεις του ίδιου φαινομένου – του ηλεκτρομαγνητισμού.

Βλέποντας το φως

Η επίλυση των πολύπλοκων αυτών εξισώσεων είχε μία απροσδόκητη συνέπεια: ο ηλεκτρομαγνητισμός μπορούσε να ταξιδέψει στο σύμπαν με τη μορφή κυμάτων. Υπολογίζοντας, την ταχύτητα των κυμάτων, ο Μάξγουελ διατύπωσε μία τιμή σχεδόν ίση με αυτήν της ταχύτητας του φωτός. Έτσι, ήταν το πρώτο άτομο που κατανόησε την αληθινή φύση του φωτός: κύματα εναλλασσόμενης ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας ταξιδεύουν μέσα στο χώρο.

Εξαιτίας της παράξενης χρήσης των αναλογιών και των αόριστων μαθηματικών δεν κατάφερε να πείσει όλους τους φυσικούς επιστήμονες. Η απόδειξη ήρθε το 1888 από τον Χάινριχ Χερτζ στα Τεχνικό Ινστιτούτο Κάρλσρουχ.

Ο Μάξγουελ δεν έζησε για να δει τη δικαίωση του έργου του. Ούτε, παραδόξως, δεν προσπάθησε να πραγματοποιήσει το πείραμα ο ίδιος. Μέχρι το 1865, ο Μάξγουελ ήταν στα μέσα της τρίτης δεκαετίας της ζωής του και στο απόγειο της καριέρας του. Το 1861 εκλέχθηκε στο Royal Society και ήταν καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Κινγκ στο Λονδίνο. Αλλά επειδή ένιωθε νοσταλγία για την πατρίδα του αποφάσισε να συνεχίσει τις έρευνές του στη γενέτειρά του, στο Glenair στο Galloway.

Ατομική έρευνα

Το πιο σημαντικό του έργο βασίστηκε πάνω στις ιδιότητες της θερμότητας και των αερίων. Πίστευε στην ύπαρξη των ατόμων πολύ πριν αποδειχθεί η ύπαρξή τους και είχε χρησιμοποιήσει τη θεωρία των πιθανοτήτων για να διατυπώσει ένα νόμο που θα εξηγούσε τη συμπεριφορά τους. Το 1867, έθεσε αυτόν το νόμο από τη θεωρία στην πράξη για να υπολογίσει τις ιδιότητες των απλών αερίων.

Το 1871, του δόθηκε έδρα καθηγητού στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στον τομέα των Φυσικών Επιστημών. Δυστυχώς, όμως, δεν ήταν καθόλου επιτυχής: οι διαλέξεις του ήταν πολύ δύσκολες στην κατανόηση και ακόμη και οι πιο ευφυείς μαθητές να μην παρίστανται. Η φήμη του, όμως, τον έκανε να γίνει ο επιστημονικός συντάκτης της παγκοσμίου φήμης εγκυκλοπαίδειας Britannica.

Στη συνέχεια εμφανίστηκαν τα πρώτα δείγματα που θα ανέκοπταν την καριέρα του Μάξγουελ. Έπασχε από ελαφρά καύση στομάχου και στη συνέχεια δεν μπορούσε να καταπιεί. Στις αρχές του 1879, ήταν ξεκάθαρο ότι ο Μάξγουελ έπασχε από καρκίνο. Πέθανε το Νοέμβριο του 1879, λίγες ημέρες πριν τα 48^α γενέθλιά του.

Πηγή: focusmag.gr