Home » 2023 (Page 2)
Yearly Archives: 2023
Χέρμαν φον Χέλμχολτς: Ένας διακεκριμένος επιστήμονας με πλούσια επιστημονική συμβολή
Ο Χέρμαν φον Χέλμχολτς (1821-1894) γεννήθηκε στο Potsdam της Γερμανίας. Ήταν ένας Γερμανός φυσικός και επιστήμονας με ευρεία γνώση σε πολλά επιστημονικά πεδία. Η συνεισφορά του Χέλμχολτς στην επιστήμη κάλυπτε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων, συμπεριλαμβανομένης της οπτικής, της ακουστικής, της μηχανικής, της υδροδυναμικής, του ηλεκτρομαγνητισμού, των μαθηματικών και της ιατρικής.
Είναι ευρέως γνωστός ως συνεφευρέτης (μαζί με τον Τζουλ και τον Τζούλιους Μέγιερ) του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Επέκτεινε επίσης τη θεωρία του Τόμας Γιάνγκ για το χρώμα της όρασης, γνωστή σήμερα ως η θεωρία του ζευγαριού-Χέλμχολτς. Αυτή η θεωρία αναφέρεται στην ανάλυση των χρωμάτων του οπτικού φάσματος από το ανθρώπινο μάτι.
Ο Χέλμχολτς διατύπωσε επίσης τη θεωρία της απήχησης της ακοής, η οποία αναφέρεται στη χρήση των αντηχείων (που σήμερα είναι γνωστά ως αντηχεία Χέλμχολτς) για την ανάλυση πολύπλοκων ήχων. Επιπλέον, ο ίδιος συνεισέφερε σημαντικά στη θεωρία της μουσικής, καθώς μελέτησε την φύση των μουσικών ήχων και ανέπτυξε μαθηματικά μοντέλα για την κατανόηση της μουσικής αρμονίας και της αντίληψης των μελωδιών.
Επίσης, ο Χέρμαν φον Χέλμχολτς κατασκεύασε μια γενικευμένη μορφή της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας, γνωστή ως εξίσωση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Αυτή η εξίσωση, που αποδίδεται στο όνομά του, περιέγραψε τη συμπεριφορά των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και είχε σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας γενικότερα.
Τέλος, η ευρεία γνώση του Χέρμαν φον Χέλμχολτς και η εφαρμογή των μαθηματικών στις επιστημονικές του μελέτες τον καθιστούν έναν από τους πιο σημαντικούς επιστήμονες του 19ου αιώνα.
Λίγα λόγια για τη ζωή του Βρετανού φυσικού Τζον Ντάγκλας Κόκροφτ
Ο Τζον Ντάγκλας Κόκροφτ (John Douglas Cockcroft) ήταν Βρετανός φυσικός, ο οποίος είναι περισσότερο γνωστός για το πρωτοποριακό έργο του στον τομέα της πυρηνικής φυσικής.
Ο Κόκροφτ γεννήθηκε στις 27 Μαΐου 1897 στο Τοντμόρντεν, μια μικρή πόλη στο Δυτικό Γιορκσάιρ της Αγγλίας. Αξίζει να αναφέρουμε πως ο Κόκροφτ σπούδασε φυσική στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, όπου έλαβε το πτυχίο του το 1924 και στη συνέχεια, το διδακτορικό του το 1928.
Τη δεκαετία του 1930, ο Κόκροφτ εργάστηκε με τον Έρνεστ Τόμας Σάιντον Γουόλτον στο Εργαστήριο Κάβεντις του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, όπου διεξήγαγαν πρωτοποριακά πειράματα. Σε αυτά τους τα πειράματα οι δύο επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν επιταχυντή σωματιδίων προκειμένου να διασπάσουν τους πυρήνες των ατόμων. Το έργο αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη του πρώτου πυρηνικού αντιδραστήρα, καθώς και του πρώτου πυρηνικού όπλου.
Κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου, ο Κόκροφτ συμμετείχε στην ανάπτυξη του ραντάρ και διετέλεσε διευθυντής του Atomic Energy Research Establishment στο Χάργουελ του Οξφορντσάιρ από το 1946 έως το 1954. Εν συνεχεία, το 1951, ο Τζον Ντάγκλας Κόκροφτ χρίστηκε ιππότης για τη συμβολή του στην επιστήμη.
Αφού αποσύρθηκε από τη θέση του στο Χάργουελ, ο Κόκροφτ υπηρέτησε ως διευθυντής του Κολλεγίου Τσόρτσιλ στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ από το 1959 έως το 1967. Διετέλεσε επίσης πρόεδρος του Ινστιτούτου Φυσικής από το 1954 έως το 1956 και τιμήθηκε με το Τάγμα της Αξίας το 1967.
Ο Κόκροφτ πέθανε στις 18 Σεπτεμβρίου 1967, σε ηλικία 70 ετών. Η συμβολή του στον τομέα της πυρηνικής φυσικής είχε σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας και συνεχίζει να επηρεάζει, μέχρι και σήμερα την επιστημονική έρευνα.
Λίγα λόγια για τις εξισώσεις Navier-Stokes
Οι εξισώσεις Navier-Stokes είναι ένα σύνολο μερικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν την κίνηση των ρευστών. Οι συγκεκριμένες εξισώσεις πήραν το όνομά τους από τον Γάλλο μαθηματικό και φυσικό Κλοντ-Λουί Ναβιέ (Claude-Louis Navier) και τον Ιρλανδό μαθηματικό και φυσικό George Gabriel Stokes (Τζορτζ Γκάμπριελ Στόουκς). Αξίζει να αναφέρουμε πως αυτές οι εξισώσεις περιγράφουν τη διατήρηση της μάζας και της ορμής σε ένα ρευστό, λαμβάνοντας υπόψη τις επιδράσεις του ιξώδους και των εξωτερικών δυνάμεων. Μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής:
∂ρ/∂t + ∇-(ρv) = 0
ρ (∂v/∂t + v-∇v) = -∇p + ∇-τ + f
Όπου:
● ρ είναι η πυκνότητα του ρευστού,
● v είναι το διάνυσμα ταχύτητας του ρευστού,
● p είναι η πίεση,
● τ είναι ο τανυστής ιξώδους τάσης,
● f είναι κάθε εξωτερική δύναμη που ασκείται στο ρευστό, όπως η βαρύτητα¨.
Η πρώτη εξίσωση είναι η εξίσωση συνέχειας, η οποία δηλώνει ότι ο ρυθμός μεταβολής της πυκνότητας σε οποιοδήποτε στοιχείο του ρευστού είναι ίσος με την αρνητική απόκλιση της ταχύτητας του ρευστού. Η δεύτερη εξίσωση είναι η εξίσωση ορμής, η οποία δηλώνει ότι ο ρυθμός μεταβολής της ορμής σε οποιοδήποτε στοιχείο του ρευστού είναι ίσος με το άθροισμα των δυνάμεων που ασκούνται στο στοιχείο αυτό.
Οι εξισώσεις Navier-Stokes είναι εξαιρετικά μη γραμμικές και δύσκολα επιλύονται αναλυτικά, ακόμη και για απλές γεωμετρίες και οριακές συνθήκες. Μάλιστα, έχουν σημαντικές εφαρμογές σε πολλούς τομείς, όπως η δυναμική των ρευστών, η αεροδυναμική και η πρόβλεψη του καιρού.
Όσα πρέπει να γνωρίζεις για τον Γιόχαν Καρλ Φρίντριχ Γκάους
Ο Γιόχαν Καρλ Φρίντριχ Γκάους, ο οποίος έμεινε γνωστός ως ο «Πρίγκιπας των Μαθηματικών», ήταν ένα παιδί-θαύμα, καθώς έκανε την πρώτη του σημαντική ανακάλυψη στην εφηβεία του. Έγραψε το περίφημο “Disquisitiones Arithmeticae”, το σπουδαιότερο έργο του, σε ηλικία μόλις 21 ετών.
Οι περισσότεροι γνωρίζουν τον Γιόχαν Καρλ Φρίντριχ Γκάους για την εξαιρετική ψυχική του ικανότητα. Αναφέρεται μάλιστα, ότι είχε προσθέσει τους αριθμούς από το 1 έως το 100, μέσα σε μόλις λίγα δευτερόλεπτα, ενώ βρισκόταν ακόμη στο δημοτικό σχολείο, με τη βοήθεια ενός έξυπνου τεχνάσματος
Ο Γερμανός μαθηματικός Γιόχαν Καρλ Φρίντριχ Γκάους συνεισέφερε σε πολλά ερευνητικά πεδία της επιστήμης του, όπως η Θεωρία Αριθμών, η Στατιστική, η Μαθηματική Ανάλυση, η Διαφορική Γεωμετρία, αλλά και συναφών επιστημών, όπως η Γεωδαισία, η Αστρονομία και η Φυσική. Ο ίδιος θέλησε να αποδείξει το θεμελιώδες θεώρημα της Άλγεβρας, και εισήγαγε την “Gaussian” βαρυτική σταθερά στη φυσική, καθώς και πολλά άλλα πριν καν γίνει 24 ετών!
Τέλος, ο Γιόχαν Καρλ Φρίντριχ Γκάους συνέχισε το σπουδαίο έργο του μέχρι τον θάνατό του, σε ηλικία 77 χρόνων, συμβάλλοντας δυναμικά στην πρόοδο και την εξέλιξη της επιστήμης του.
Ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος
Ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος είναι ένας από τους σημαντικότερους νόμους της θερμοδυναμικής. Αξίζει να αναφέρουμε πως υπάρχουν δύο (2) ισοδύναμες βασικές διατυπώσεις του νόμου αυτού:
1.Κάθε θερμική μηχανή έχει απώλειες ενέργειας.
2.Για τη λειτουργία μιας ψυκτικής μηχανής απαιτείται καταβολή ενέργειας.
Εξετάζοντας τον νόμο με βάση την εντροπία με κάθε μεταβολή που γίνεται στο σύστημα η συνολική εντροπία μεγαλώνει και μόνο στην ιδανική περίπτωση των αντιστρεπτών μεταβολών μένει σταθερή. Ουσιαστικά, ο νόμος αυτός μας δείχνει ότι η θερμότητα δεν μπορεί να περάσει αυθόρμητα από ένα σώμα σ’ ένα άλλο, θερμότερο από το αρχικό.
Τέλος, να αναφέρουμε πως ο 2ος θερμοδυναμικός νόμος πρωτοδιατυπώθηκε το 1865 από τον Γερμανό φυσικό Ρούντολφ Κλαούζιους (Rudolf Julius Emmanuel Clausius, 2 Ιανουαρίου 1822 – 24 Αυγούστου 1888), ο οποίος θεωρείται ο θεμελιωτής της θερμοδυναμικής.Η διατύπωση του 2ου θερμοδυναμικού νόμου οδήγησε σε τεχνολογίες όπως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, η κρυογενετική και οι γεννήτριες.
