کی‌روش هوف، خالق قوانین مداری

به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، گوستاو رابرت کی‌روش هوف، (Gustav Robert Kirchhoff) متولد ۱۲ مارس ۱۸۲۴ در کونیگزبرگ پروس و درگذشته ۱۷ اکتبر ۱۸۸۷ در برلین، فیزیک‌دان آلمانی است که با همکاری شیمی‌دان رابرت بونسن نظریه تجزیه‌وتحلیل طیف را ارائه داد. تجزیه و تحلیل طیف، تکنیکی است برای بررسی شیمیایی نور ساطع شده از مواد گرم که کیروش هوف از آن به‌منظور تعیین ترکیب خورشید بهره برد.

گوستاو کی‌روش هوف کیست؟

گوستاو رابرت کی‌روش هوف،، فرزند فردریش کی‌روش هوف (مشاور حقوقی در کونیگزبرگ و دارای احساس وظیفه قوی نسبت به دولت پروس) و یوهانا هنریت ویتکه در روز ۱۲ مارس ۱۸۲۴ در کونیگزبرگ متولد شد. خانواده وی بخشی از جامعه روشنفکری شکوفایی در کونیگزبرگ بودند و بهترین موقعیت شغلی برای گوستاو که از دیگر فرزندان خانواده تواناتر بود را در خدمت به پروس می‌دانستند. در آن دوران اساتید دانشگاه پروس کارمند دولت بودند؛ بنابراین والدین گوستاو باور داشتند که رسیدن به مقام استادی دانشگاه مناسب‌ترین موقعیتی است که شخصی با توانایی‌های علمی بالا با انتصاب آن می‌تواند به پروس خدمت کند.

کیروش هوف در کونیگزبرگ تحصیل کرد و در آنجا وارد دانشگاه آلبرتوس کونیگزبرگ شد که در سال ۱۵۴۴ توسط آلبرت، اولین دوک پروس تأسیس شده بود. با توجه به توانایی‌های علمی بالای وی در مدرسه، روند دستیابی به حرفه آینده‌اش به‌طور طبیعی دنبال شد. وی در زمان تحصیل در کنفرانسی با فرانتس نویمان و ژاکوبی آشنا شد و بسیار تحت تأثیر نویمان قرار گرفت که علاقه بسیاری به القای الکتریکی داشت.

گوستاو رابرت و قوانین کیروش هوف

گوستاو رابرت کی‌روش هوف، در سال ۱۸۴۵ یک شبکه الکتریکی متشکل از مدارهای متصل در گره‌های شبکه را در نظر گرفت و قوانینی را ارائه کرد که محاسبه جریان در هر حلقه را به حل معادلات جبری کاهش می‌دهد. قوانین وی به قوانین کیروش هوف مشهور شد و امکان محاسبه جریان، ولتاژ و مقاومت شبکه‌های الکتریکی را فراهم آورد. وی با گسترش نظریه فیزیک‌دان آلمانی "جورج سیمون اهم"، معادلات توصیف‌کننده جریان شارشی در رساناهای الکتریکی را به سه بعد تعمیم داد و در مطالعات بیشتر نشان داد که این جریان از طریق یک رسانا با سرعت نور جاری می‌شود.

قوانین کی‌روش هوف از اعمال قانون اهم پیروی می‌کرد، اما شیوه‌ای که او را قادر به تعمیم نتایج کرد از مهارت‌های بزرگ ریاضی‌اش نشأت می‌گرفت. با این وجود در این مرحله وی غافل از این بود که قیاس اهم بین جریان گرما و جریان الکتریسیته که درک پذیرفته شده از جریان‌های الکتریکی در آن زمان را تشکیل می‌داد، منجر به درک نادرست جریان‌های الکتریکی شد. از آنجایی که در دمای یکنواخت هیچ گرمایی در یک بدن جریان نمی‌یابد، اعتقاد بر این بود که یک جریان استاتیک می‌تواند در یک رسانا وجود داشته باشد. چند سال بعد فعالیت‌های کیروش هوف منجر به حل این خطا و درکی صحیح از چگونگی ترکیب نظریه جریان‌های الکتریکی و الکترواستاتیک شد.

فعالیت‌های علمی گوستاو کیروش هوف

کی‌روش هوف در ۱۸۴۷ به‌عنوان مدرس بدون حقوق در دانشگاه برلین استخدام شد و در این مدت باور پذیرفته‌شده درباره جریان‌های الکتریکی و الکترواستاتیک را تصحیح کرد. پس از گذشت سه سال در ۱۸۵۰ پست استاد فوق‌العاده درس فیزیک در دانشگاه برسلاو را به دست آورد و در سال اول مشکلی را در مورد تغیر شکل الاستیک حل کرد. شکل اولیه این نظریه توسط ژرمن و پواسون ایجاد شده و ناویر چند سال بعد معادله دیفرانسیل صحیح را ارائه کرده بود. با این حال مشکلات همچنان باقی مانده بودند تا اینکه کیروش هوف با استفاده از حساب تغییرات آن‌ها را اصلاح کرد.

کیروش هوف در ۱۸۵۴ به عنوان استاد فیزیک در دانشگاه هایدلبرگ استخدام شد؛ در آنجا به بونسن پیوست و تجزیه‌وتحلیل طیف را بنیان نهاد. وی تنها کسی نبود که در آن زمان روی جریان‌های الکتریکی کار می‌کرد. "ویلهلم وبر" و "رودولف کهلراش" نیز روی ماهیت چنین جریاناتی کار می‌کردند. آن‌ها نتایج مشابهی با کیروش هوف به دست آورده و در ۱۸۵۷ با هم مقاله‌ای در مورد سرعت جریان در یک سیم بسیار رسانا منتشر کردند. کیروش هوف و وبر هر دو کشف کردند که سرعت مستقل از ماهیت سیم و برابر با سرعت نور است. با این حال هر دوی آن‌ها این امر را تصادفی تلقی کردند تا اینکه پنج سال بعد ماکسول نتیجه گرفت که نور یک پدیده الکترومغناطیسی است.

کیروش هوف در سال ۱۸۵۹ دریافت که هر عنصر دارای طیف منحصربه‌فردی است و قانون تشعشع خود را ارائه کرد که اعلام می‌کرد برای یک اتم یا مولکول، فرکانس‌های انتشار و جذب یکسان است. وی و بونسن در کنار هم نشان دادند که هر عنصر هنگامی که به‌واسطه گرما برافروخته می‌شود و با یک نور رنگی مشخص تشعشع می‌یابد. زمانی که این نور با استفاده از منشور تجزیه شود، دارای الگوی طول موج‌های جداگانه برای هر عنصر است.

کی‌روش هوف و بونسن با استفاده از ابزار تحقیقاتی جدید موفق به کشف دو عنصر جدید سزیم در سال ۱۸۶۰ و روبیدیوم در ۱۸۶۱ شدند. آن‌ها در ۱۸۶۱ طیف خورشید را بررسی کردند و توانستند عناصر شیمیایی جو خورشید را شناسایی کنند. کیروش هوف شاید اولین کسی باشد که خطوط تاریک طیف خورشید را ناشی از جذب طول موج‌های خاص در هنگام عبور نور از گازهای جو خورشید توضیح داد و این کار دوران جدیدی را در نجوم آغاز کرد. علاوه بر این فعالیت‌های بنیادین کی‌روش هوف روی تشعشات جسم سیاه در ۱۸۶۲ نیز نقش مهمی در توسعه نظریه کوانتوم داشت.

درگذشت گوستاو کی روش هوف

گوستاو کی‌روش هوف در ۱۸۷۵ به کرسی استادی فیزیک ریاضی در دانشگاه برلین منصوب شد. وی آثار متعددی نوشت که از برجسته‌ترین آن‌ها عبارت است از "سخنرانی در ریاضی‌فیزیک" (۱۸۷۶ تا ۱۸۹۴) در چهار جلد و مجموعه مقالات جمع‌آوری‌شده در ۱۸۸۲ که در ۱۸۹۱ ضمیمه‌ای به آن افزوده شد. فعالیت‌های علمی کیروش هوف تا جایی ادامه یافت که سلامت جسمانی‌اش اجازه می‌داد و پس از آن در سال ۱۸۸۶ مجبور به بازنشستگی شد.

گوستاو کی‌روش هوف در ۱۷ اکتبر سال ۱۸۸۷، پس از گذراندن یک وضعیت بسیار بد سلامتی در گذشت و جسد او در قبرستان سنت ماتوس در شونبرگ برلین به خاک سپرده شد.