Όλα ξεκίνησαν κάπως έτσι - Πρωτοπόροι
Διαβάστε περισσότερα +
Πρώιμη ζωή και εκπαίδευση :
Γεννήθηκε στο Σάλφορντ του Λάνκασιρ στις 24 Δεκεμβρίου 1818, ο πατέρας του Τζέιμς Πρέσκοτ Τζουλ, Μπέντζαμιν Τζούλ, ήταν πλούσιος ζυθοποιός και η μητέρα του ήταν η Άλις Πρέσκοτ. Ο Τζέιμς εκπαιδεύτηκε κυρίως στο σπίτι λόγω του ότι ήταν ευαίσθητος στην υγεία. Σπούδασε αριθμητική και γεωμετρία υπό τον John Dalton στη Λογοτεχνική και Φιλοσοφική Εταιρεία του Μάντσεστερ. Αργότερα διδάχθηκε από διάσημο επιστήμονα και λέκτορα, John Davies.
Σε ηλικία δεκαπέντε ετών άρχισε να εργάζεται στη ζυθοποιία εκτός από τις σπουδές του. Ο Τζέιμς απόλαυσε να πειραματίζεται με τον ηλεκτρισμό και μια υπηρέτρια λιποθύμησε καθώς της έκανε ακούσια ηλεκτροπληξία.
Συνεισφορές και επιτεύγματα:
Ο Joule διαχειρίστηκε την οικογενειακή ζυθοποιία από το 1837 έως το 1856 και πραγματοποίησε πειράματα σε εργαστήρια στο σπίτι του και στο ζυθοποιείο. Τα πρώτα του πειράματα αφορούσαν ηλεκτροκινητήρες με σκοπό την αντικατάσταση των ατμομηχανών της ζυθοποιίας με ηλεκτρικές. Αυτό τον οδήγησε στην ανακάλυψη του "Νόμου του Joule" το 1840.
Δημιούργησε μια σχέση μεταξύ της ροής του ρεύματος μέσω μιας αντίστασης και της θερμότητας που παράγεται. Ο νόμος του Joule αναφέρει ότι η ποσότητα θερμότητας ανά δευτερόλεπτο που αναπτύσσεται σε ένα σύρμα που μεταφέρει ρεύμα είναι ανάλογη με την ηλεκτρική αντίσταση του σύρματος και το τετράγωνο του ρεύματος.
P = I 2 R όπου P = Ισχύς, I = Ρεύμα και R = Αντίσταση
Στη συνέχεια, ο Τζούλ πραγματοποίησε πειράματα χρησιμοποιώντας έναν τροχό και θερμόμετρο και το 1843 ο Τζούλ ανακοίνωσε τον προσδιορισμό της ποσότητας εργασίας που απαιτείται για την παραγωγή μιας μονάδας θερμότητας (το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας).
Τα αποτελέσματα των πειραμάτων του περιγράφονται πλήρως στο περίφημο έγγραφο του 1845 "On the Mechanical Equivalent of Heat" ("Σχετικά με το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας") και διαπίστωσαν ότι η θερμότητα και η μηχανική εργασία είναι και οι δύο μορφές ενέργειας. Οι προσπάθειές του έγιναν ο ακρογωνιαίος λίθος της θεωρίας της συνομιλίας της ενέργειας (ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής).
Συνεργάστηκε με τον Λόρδο Κέλβιν για τη διατύπωση της απόλυτης κλίμακας θερμοκρασίας. Το 1852 ανακάλυψαν το φαινόμενο Joule-Thomson, δείχνοντας ότι όταν διογκώνεται το αέριο, χωρίς παραγωγή έργου, η θερμοκρασία του πέφτει. Αυτή η έννοια χρησιμοποιήθηκε αργότερα στην ψύξη.
Ο Joule πραγματοποίησε επίσης εκτεταμένη έρευνα σχετικά με τη μαγνητική περιορισμό. ιδιότητα σιδηρομαγνητικών υλικών που τα κάνει να τροποποιούν τα σχήματά τους όταν εκτίθενται σε μαγνητικό πεδίο. Ήταν ο πρώτος επιστήμονας που εντόπισε αυτήν την ιδιότητα το 1842 κατά τη διάρκεια ενός πειράματος με δείγμα νικελίου.
Του αποδίδεται επίσης ο πρώτος υπολογισμός της ταχύτητας ενός μορίου αερίου.
Η παραγόμενη μονάδα ενέργειας, το Joule, (J) πήρε το όνομά του.
Ο Joule εξελέγη στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου το 1850 και έλαβε το Βασιλικό Μετάλλιο το 1852 για την εργασία του «σχετικά με το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας».
Το 1870 του απονεμήθηκε το διάσημο μετάλλιο Copley της Βασιλικής Εταιρείας «για τις πειραματικές έρευνές του σχετικά με τη δυναμική θεωρία της θερμότητας». Διετέλεσε επίσης πρόεδρος της Βρετανικής Ένωσης για την Πρόοδο της Επιστήμης.
Διαβάστε περισσότερα +
"Το έργο του Paul Lauterbur είναι ίσως η πιο σημαντική ιατρική διαγνωστική ανακάλυψη του 20ού αιώνα", δήλωσε η Nancy Cantor, καγκελάριος της πανεπιστημιούπολης Urbana. "Κάθε ασθενής που υποβάλλεται σε μη επεμβατική ιατρική απεικονιστική διαδικασία θα πρέπει να ευχαριστήσει τον Paul. Το έργο του οδήγησε σε επαναστατικές γνώσεις για τις λειτουργίες του εγκεφάλου και τη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος."
Ο Lauterbur ήταν από τους πρώτους επιστήμονες που χρησιμοποίησαν πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό στις μελέτες μορίων, διαλυμάτων και στερεών. Ήταν ο πρώτος ερευνητής που παρήγαγε μια εικόνα με NMR και εφάρμοσε την τεχνολογία στην ιατρική. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη του σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας, ο οποίος είχε επαναστατική επίδραση στο ιατρικό επάγγελμα.
Η μαγνητική τομογραφία λειτουργεί τοποθετώντας το σώμα σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που προκαλεί την ευθυγράμμιση των πυρήνων των ατόμων. Τα παλλόμενα ραδιοκύματα τα κάνουν να αντηχούν, στέλνοντας ραδιοσήματα. Τα σήματα συλλέγονται, ερμηνεύονται από έναν υπολογιστή και συναρμολογούνται σε μια εικόνα κάπως παρόμοια με μια ακτινογραφία.
Οι μαγνητικοί τομογράφοι επιτρέπουν στους γιατρούς να διαγνώσουν με ασφάλεια ασθένειες του κεφαλιού και του λαιμού, του νωτιαίου μυελού, των πυελικών οργάνων, της καρδιάς και των αρθρώσεων χωρίς χρήση επεμβατικής χειρουργικής επέμβασης ή δυνητικά επιβλαβών ακτινογραφιών.
Ο Lauterbur είναι καθηγητής χημείας σε Κέντρο για Προχωρημένες Σπουδές και έχει εργασθεί στο πρόγραμμα βιομηχανικής, στο Κέντρο Βιοφυσικής και Υπολογιστικής Βιολογίας, στο τμήμα ιατρικών επιστημών της πληροφορίας στο College of Medicine στο Urbana-Champaign και είναι διακεκριμένος καθηγητής Πανεπιστημίου στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Ιατρικό Κολλέγιο του Σικάγο.
Εννέα βραβευμένοι με Νόμπελ έχουν υπηρετήσει στη σχολή U. of I.
Ο Lauterbur εντάχθηκε στη σχολή U. of I. το 1985, μετά από 22 χρόνια στο State University της Νέας Υόρκης στο Stony Brook. Πήρε πτυχίο στη χημεία το 1951 από το Case Institute of Technology στο Κλίβελαντ και διδακτορικό στη χημεία το 1962 από το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ.
Μεταξύ των άλλων βραβείων του είναι το National Academy of Sciences Award for Chemistry in Service to Society (2001). το βραβείο του Κιότο από το Ίδρυμα Ιναμόρι της Ιαπωνίας ως αναγνώριση των δια βίου ερευνητικών επιτευγμάτων του στην προηγμένη τεχνολογία (1994) · το Τάγμα του Lincoln Medallion, το υψηλότερο βραβείο του κράτους του Illinois (1992) · το βραβείο Bower για το επίτευγμα στην επιστήμη του Ινστιτούτου Franklin της Φιλαδέλφειας (1990) · το Εθνικό Μετάλλιο Τεχνολογίας (1988) · το Εθνικό Μετάλλιο της Επιστήμης (1987) · και το βραβείο κλινικής έρευνας Albert Lasker (1984). Είναι μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών και Συνεργάτης της Αμερικανικής Ένωσης για την Πρόοδο της Επιστήμης και της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας.
Διαβάστε περισσότερα +
Ο Λενζ γεννήθηκε στο Ντόρπατ (σήμερα Ταρτού, Εσθονία), που εκείνη την εποχή ήταν το Κυβερνείο της Λιβονίας στη Ρωσική Αυτοκρατορία. Μετά την ολοκλήρωση της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης το 1820, ο Lenz σπούδασε χημεία και φυσική στο Πανεπιστήμιο του Dorpat. Ταξίδεψε με τον πλοηγό Otto von Kotzebue στην τρίτη του αποστολή στον κόσμο από το 1823 έως το 1826. Στο ταξίδι ο Lenz μελέτησε τις κλιματολογικές συνθήκες και τις φυσικές ιδιότητες του θαλασσινού νερού. Τα αποτελέσματα έχουν δημοσιευτεί στο "Απομνημονεύματα της Ακαδημίας Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης" (1831).
Μετά το ταξίδι, ο Lenz άρχισε να εργάζεται στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, στη Ρωσία, όπου αργότερα υπηρέτησε ως Κοσμήτορας των Μαθηματικών και της Φυσικής από το 1840 έως το 1863 και ήταν Πρύτανης από το 1863 μέχρι το θάνατό του το 1865. Ο Lenz δίδαξε επίσης στο Petrischule στο 1830 και 1831, και στην Ακαδημία Πυροβολικού Mikhailovskaya.
Ο Lenz είχε αρχίσει να μελετά τον ηλεκτρομαγνητισμό το 1831. Εκτός από τον νόμο που ονομάστηκε προς τιμήν του, ο Lenz ανακάλυψε επίσης ανεξάρτητα τον νόμο του Joule το 1842. Προς τιμή για τις προσπάθειές του για το πρόβλημα, του δίνεται επίσης το όνομα "νόμος Joule -Lenz", που πήρε το όνομά του και από τον James Prescott Joule.
Ο Lenz συμμετείχε στην ανάπτυξη της τεχνολογίας επιμετάλλωσης, που εφευρέθηκε από τον φίλο και συνάδελφό του Moritz von Jacobi. Το 1839, ο Lenz παρήγαγε πολλά μετάλλια χρησιμοποιώντας ηλεκτροτυπία. Μαζί με το ηλεκτροτυπικό ανάγλυφο που παρήγαγε ο Jacobi την ίδια χρονιά, αυτές ήταν οι πρώτες περιπτώσεις γαλβανοπλαστικής γλυπτικής.
Ο Lenz πέθανε στη Ρώμη, μετά από εγκεφαλικό.
Ένας μικρός σεληνιακός κρατήρας στη μακρινή πλευρά του φεγγαριού πήρε το όνομά του.
Διαβάστε περισσότερα +
Η πρώτη επιστημονική εργασία του Maxwell εμφανίστηκε όταν ήταν μόλις 14 ετών, γεγονός που υποδηλώνει ότι ήταν ένα τρομακτικό μαθηματικό θαύμα. Στην πραγματικότητα, ο Μάξγουελ ήταν ένα πολύ έξυπνο αγόρι αλλά σε καμία περίπτωση αποκλειστικά επιστημονικό. Πράγματι, ένα ποίημά του δημοσιεύτηκε στο στο Courant του Εδιμβούργου έξι μήνες πριν από την πρώτη του επιστημονική εργασία. Το τελευταίο το έγραψε μετά τη συνάντησή του με τον διακοσμητικό καλλιτέχνη D R Hay, ο οποίος έψαχνε έναν τρόπο να σχεδιάσει οβάλ. Ο 14χρονος Μάξγουελ γενίκευσε τον ορισμό της έλλειψης και πέτυχε να παράγει αληθινά οβάλ πανομοιότυπα με αυτά που μελετήθηκαν τον 17ο αιώνα ο Ρενέ Ντεκάρτ. Ο πατέρας του Μάξγουελ έδειξε τη μέθοδο στον Τζέιμς Ντέιβιντ Φορμπς, έναν πειραματικό φυσικό στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, ο οποίος κατάλαβε ότι ήταν σωστή.
Φοιτητικές μέρες
Ο Μάξγουελ ξεκίνησε τις σπουδές του στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου το 1847 σε ηλικία 16 ετών. Μετακόμισε στο Κέιμπριτζ το 1850 για να πάρει το μαθηματικό Tripos, το οποίο κράτησε για τρία χρόνια και μια θητεία. Αυτή η ασυνήθιστα μακρά προπτυχιακή καριέρα, η οποία προέκυψε από τις διαφορετικές ηλικίες στις οποίες φοιτητές στην Αγγλία και τη Σκωτία πήγαν στη συνέχεια στο πανεπιστήμιο, αποδείχθηκε απολύτως επωφελής για τον Μάξγουελ. Στο Εδιμβούργο απέκτησε μια ευρεία εκπαίδευση με επίκεντρο τη φιλοσοφία, ενώ το Κέιμπριτζ του έδωσε μια εξαιρετική εκπαίδευση στα εφαρμοσμένα μαθηματικά και το πιο εξαντλητικό σύστημα εξέτασης που έχει επινοήσει η εξυπνάδα του ανθρώπου. Και στα δύο, συνάντησε πρωτοκλασάτα μυαλά.
Η πρώτη μεγάλη ενοποίηση
Στις 5 Ιανουαρίου 1865, ενώ ήταν στο Κινγκς, ο Μάξγουελ έστειλε μια επιστολή προς τον ξάδερφό του Τσαρλς Κέι σχετικά με το τελευταίο επιστημονικό του έργο με την περιστασιακή παρατήρηση: «Έχω επίσης ένα άρθρο που περιέχει την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός, η οποία, μέχρι να πειστεί για το αντίθετο, θεωρώ ότι είναι σπουδαίο όπλο ». Η κρίση ήταν σωστή. Περισσότερο από μια νέα θεωρία, αυτό ήταν ένα νέο είδος θεωρίας που συνεπαγόταν εντελώς νέες απόψεις της επιστημονικής εξήγησης, ενοποιώντας όπως φαινόταν, τρεις διαφορετικές σφαίρες της φυσικής - ηλεκτρισμό, μαγνητισμό και φως. Αυτή η ενοποίηση των βασικών δυνάμεων της φύσης είναι ένας στόχος που οι φυσικοί εξακολουθούν να διερευνούν ακόμη και σήμερα.
Πριν από τον Μάξγουελ είχε σημειωθεί τεράστια πρόοδος στην οπτική και τον ηλεκτρομαγνητισμό, αλλά ανησυχητικά ερωτήματα παρέμεναν και στα δύο πεδία. Η κυματική θεωρία του φωτός, που δημιουργήθηκε από τους Thomas Young και Augustin Fresnel, ήταν από μια άποψη μια θαυμάσια επιτυχία, που οδήγησε σε μια πλήθος νέων ανακαλύψεων. Αλλά κατά έναν άλλο τρόπο ήταν μια ανησυχητική αποτυχία. Υπήρχαν τουλάχιστον 11 εναλλακτικές θεωρίες, καθεμία από τις οποίες προσπάθησε να εξηγήσει τους Φρένσελ και άλλους τύπους με όρους υποκείμενου αιθέρα, αλλά, όπως απέδειξε ο Στόουκς το 1862, καθεμία από αυτές ήταν ελαττωματική. Μέρος του θαύματος της θεωρίας του Μάξγουελ ήταν ότι σχεδόν μαγικά διέλυσε τα προβλήματα με αυτές τις θεωρίες.
Ένα διαφορετικό ζήτημα εμπόδισε τον ηλεκτρομαγνητισμό, ο οποίος είχε ανακαλυφθεί από τον Δανό φυσικό Hans Christian Oersted το 1820. Ο Oersted είχε διαπιστώσει ότι μια βελόνα πυξίδας, που έφερε κοντά σε ένα καλώδιο μεταφοράς ρεύματος στραμμένο σε ορθή γωνία προς την κατεύθυνση του ρεύματος, συνέβαλε μια περιστροφική κίνηση που δεν θα μπορούσε να εξηγηθεί από καμία άλλη δύναμη. Δύο εξηγήσεις προέκυψαν. Ο Ampère προσπάθησε να ερμηνεύσει τη περιστροφή ως μια έλξη ενός πιο πολύπλοκου είδους, ενώ ο Faraday, ο οποίος είχε δείξει ότι ο μαγνητισμός, το ηλεκτρικό ρεύμα και η προκύπτουσα δύναμη σε ένα σώμα δρουν κάθετα το ένα στο άλλο, θεώρησε το εύρημα του Oersted ως ένα αναπάντεχο νέο γεγονός.
Ο Φαραντέι είδε τις «γραμμές δύναμης», οι οποίες αποκαλύπτονται με το ράντισμα σιδερένιων ρινισμάτων σε ένα φύλλο χαρτιού που κρατιέται πάνω από ένα μαγνήτη, όχι μόνο ως γεωμετρικές γραμμές, αλλά και, πιο τολμηρά, ως φυσικές γραμμές μάλλον σαν τεντωμένες ελαστικές ταινίες με μια επιπλέον πλευρική απώθηση. Για αυτόν, αυτές οι φυσικές καταπονήσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να εξηγήσουν τη μαγνητική δύναμη. Ο Μάξγουελ ανέπτυξε και τις δύο όψεις της σκέψης του Φαραντέι, επινοώντας στο δεύτερο έγγραφό του το 1861 έναν «αιθέρα» γεμάτο μικροσκοπικές «μοριακές δίνες» ευθυγραμμισμένες με τις γραμμές δύναμης. Όπως και οι μικροσκοπικές περιστρεφόμενες Γαίες,ο Μάξγουελ συλλογίστηκε, ότι κάθε δίνη συρρικνώνεται αξονικά και επεκτείνεται πλάγια, δίνοντας ακριβώς τα πρότυπα τάσης που είχε υποθέσει ο Φαραντέι (βλέπε εικόνα "μηχανικό μοντέλο"). Για να εξηγήσει πώς περιστρέφονται οι δίνες, ο Μάξγουελ οραματίστηκε μικρότερα «σωματίδια γραναζιού» να αναμειγνύονται με τις δίνες.
Ενώ τόνισε ότι αυτή η ιδέα, ειδικά τα σωματίδια του γραναζιού, ήταν κερδοσκοπική και όχι ένα πραγματικό φυσικό μοντέλο, εντούτοις την είδε ως έναν χρήσιμο τρόπο κατανόησης του ηλεκτρομαγνητισμού. Σε ένα σύρμα, τα σωματίδια είναι ελεύθερα να ρέουν και να σχηματίζουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Στο διάστημα, χρησιμεύουν ως αντίθετα περιστρεφόμενοι αδρανείς τροχοί μεταξύ στροβίλων, για να κάνουν τους διαδοχικούς να στρίβουν προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτό το μηχάνημα έδωσε το σωστό αποτέλεσμα. Ο Μάξγουελ είχε «εξηγήσει» τη μαγνητική δύναμη με όρους που μοιάζουν με τον Φαραντέι.
Ο Μάξγουελ απευθύνθηκε στην ηλεκτρική δύναμη - το επίκεντρο της συζήτησής του - μετά την υποβολή δύο εγγράφων σχετικά με τη μαγνητική δύναμη, για δημοσίευση. Το βασικό ζήτημα ήταν πού βρίσκεται η ενέργεια. Προηγούμενες θεωρίες είχαν υποθέσει ότι η ενέργεια βρισκόταν σε ή πάνω σε μαγνήτες ή ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα. Στη θεωρία του Μάξγουελ, ωστόσο, η μαγνητική ενέργεια ήταν στον περιβάλλοντα χώρο, ή «πεδίο», όπως τον αποκαλούσε. Η ενέργεια ήταν, με άλλα λόγια, η κινητική ενέργεια των δινών.
Αντλώντας γνώση από τον Γουίλιαμ Τόμσον (ο μελλοντικός Λόρδος Κέλβιν), ο Μάξγουελ προχώρησε στο να κάνει τον αιθέρα του ελαστικό, με την ηλεκτρική δύναμη να είναι το αποτέλεσμα της δυνητικής ενέργειας που απαιτείται για τη διαστρέβλωση του αιθέρα. Ενθουσιασμένος από το γεγονός ότι ένας ελαστικός αιθέρας έπρεπε να μεταδίδει κύματα, ο Μάξγουελ αποφάσισε να υπολογίσει την ταχύτητα με την οποία θα κινούνταν υπό την έννοια των ηλεκτρικών και μαγνητικών δυνάμεων, κάνοντας τους υπολογισμούς ενώ ήταν στο Glenlair.
Επιστρέφοντας στο Λονδίνο, αναζήτησε την αναλογία μαγνητικών προς ηλεκτρικών δυνάμεων, που είχε προσδιοριστεί πειραματικά το 1858 από τον Γερμανό φυσικό Wilhelm Weber. Ο Βέμπερ είχε μετρήσει την αναλογία επειδή έπαιξε ένα σημαντικό, αλλά όχι καλά κατανοητό, μέρος της δικής του θεωρίας για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Στη θεωρία του εμφανίστηκε επίσης μια ταχύτητα, αλλά με διαφορετική αριθμητική τιμή που δεν είχε εμφανή φυσική σημασία. Ο Μάξγουελ έβαλε τη σχέση δύναμης του Βέμπερ στις εξισώσεις του και ανακάλυψε με απόλυτη έκπληξή του ότι η ταχύτητα ισούται ακριβώς με την ταχύτητα του φωτός, η οποία ήταν τότε πειραματικά γνωστή με ακρίβεια 1%. Με ενθουσιασμό εκδηλωμένο με πλάγια γραφή, έγραψε: «Σχεδόν δεν μπορούμε να αποφύγουμε το συμπέρασμα ότι το φως αποτελείται από τους εγκάρσιους κυματισμούς του ίδιου μέσου που είναι η αιτία των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων».
Έχοντας κάνει αυτή την εποχιακή ανακάλυψη, ο Μάξγουελ πέρασε από το θεωρητικό του μοντέλο στο πρακτικό γεγονός. Σε ένα έγγραφο που ισχυρίζεται ότι είναι το θεμέλιο της ανάλυσης διαστάσεων, το 1863 απέδειξε ότι ο λόγος των μαγνητικών και ηλεκτρικών δυνάμεων περιέχει πράγματι μια ταχύτητα που ισούται με την ταχύτητα του φωτός, c. Η σημασία αυτού του αποτελέσματος στη φυσική είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί. Πριν από τον Μάξγουελ, το c ήταν μόνο μία ταχύτητα μεταξύ πολλών. Τώρα ήταν προνομιούχο, δείχνοντας τον δρόμο προς τον Αϊνστάιν και τη σχετικότητα.
Η δίνη-αιθέρας του Μάξγουελ ξεκίνησε ως μια προσπάθεια μηχανικής εξήγησης των μαγνητικών τάσεων του Φαραντέι. Ένα άλλο άτομο μπορεί να μπήκε στον πειρασμό να το βελτιώσει και να το τελειοποιήσει. Ο Μάξγουελ είδε ότι καμία τέτοια προσπάθεια δεν ήταν απαραίτητη. Είχε ήδη συγκεντρώσει μια σειρά εξισώσεων που σχετίζονται με ηλεκτρικές και μαγνητικές ποσότητες. μπορούσε να συμπεράνει τη διάδοση των κυμάτων από αυτά. Αντί να εξηγήσει τον ηλεκτρομαγνητισμό ή το φως, είχε συνδέσει αυτές τις δύο προφανώς διαφορετικές κατηγορίες φαινομένων χρησιμοποιώντας εξισώσεις που είχαν δύο μορφές. Η πρώτη, η οποία εμφανίστηκε στο έγγραφο του 1865 και ξανά στην Πραγματεία του, αποτελείται από οκτώ ομάδες εξισώσεων. Η δεύτερη, το 1868, περιέχει τις τέσσερις εξισώσεις που σήμερα γνωρίζουμε ως «εξισώσεις του Μάξγουελ». Οι διαφορές είναι κάπως τεχνικές: οι οκτώ εξισώσεις περιλαμβάνουν την έννοια του "διανυσματικού δυναμικού" και τον λανθασμένα ονομαζόμενο "νόμο της δύναμης του Λόρεντς".
Η θεωρία του Μάξγουελ προέβλεψε πολλά νέα φαινόμενα, όπως η πίεση ακτινοβολίας. Αλλά η πιο αξιοσημείωτη συνέπεια - όπως αντιλήφθηκε αμέσως ο Μάξγουελ - ήταν ότι έδειξε την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Αυτή η «μεγάλη αποθήκη της φύσης» μπορεί να περιέχει άλλη ακτινοβολία υψηλότερων και χαμηλότερων συχνοτήτων, μια σκέψη που δικαιώθηκε τα επόμενα 30 χρόνια με την ανακάλυψη ραδιοκυμάτων, ακτίνων Χ και ακτινοβολίας γάμμα. Όσον αφορά τη σχετικότητα, ο Μάξγουελ εισήγαγε τη λέξη του Χάμιλτον, με τον τρόπο που την καταλαβαίνουν τώρα οι φυσικοί, στο μικρό του βιβλίο Ύλη και Κίνηση του 1877. Ο Πουανκαρέ διάβασε το έργο. Ο Αϊνστάιν το έμαθε από τον Πουανκαρέ. και τα υπόλοιπα είναι ιστορία.
Η κληρονομιά του Μάξγουελ
Όταν ο Αϊνστάιν επισκέφτηκε το Κέιμπριτζ τη δεκαετία του 1920, κάποιος παρατήρησε: «Έχετε κάνει σπουδαία πράγματα, αλλά στέκεστε στους ώμους του Νεύτωνα». Η απάντησή του ήταν: «Όχι, στέκομαι στους ώμους του Μάξγουελ».
Είχε δίκιο, αλλά πολλά άλλα στη σύγχρονη φυσική βασίζονται επίσης στον Μάξγουελ. Εξάλλου, ο Μάξγουελ εισήγαγε τις μεθόδους που βασίστηκαν όχι μόνο στα στατιστικά Maxwell – Boltzmann, αλλά και στις κβαντομηχανικές στατιστικές Fermi – Dirac και Bose – Einstein που διέπουν τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια. Ήταν ακόμη και αυτός, σε δύο αθώες συζητήσεις στη δεκαετία του 1870, ο οποίος πρώτος τόνισε αυτό που σήμερα ονομάζουμε «φαινόμενο πεταλούδας»-το γεγονός ότι οι μικρές διαφορές στις αρχικές συνθήκες μπορούν να παράγουν τεράστια τελικά αποτελέσματα, το σημείο εκκίνησης της θεωρίας του χάους. Με παρόμοιο πνεύμα, οι επιστημονικές συνεισφορές του Μάξγουελ είχαν δραματικές επιπτώσεις στη μελλοντική πορεία της φυσικής, ιδίως στην προσπάθεια ενοποίησης των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης. Δυστυχώς ο Μάξγουελ πέθανε από καρκίνο στις 5 Νοεμβρίου 1879 και δεν έζησε ποτέ για να δει τις εφαρμογές του ραδιοφώνου ή την απομυθοποίηση του εξοπλισμού. Αλλά η δύναμη των επιστημονικών του γνώσεων ζει.
Διαβάστε περισσότερα +
Το 1912, αναζήτησε παρηγοριά στην έρευνα. Φιλόδοξος και με σκληρή δουλειά, την ίδια χρονιά πέτυχε να εισαχθεί στην υποδιαίρεση της ηλεκτρικής ενέργειας στο επιστημονικό τμήμα του PTR, όπου, κατόπιν αιτήματος του προέδρου του, Emil Warburg, εισήγαγε τη ρευστοποίηση του υδρογόνου. Την ίδια χρονιά έθεσε σε λειτουργία μια συσκευή υγροποίησης τύπου Nernst που κατασκευάστηκε από την εταιρεία Hoenow στο Βερολίνο. Τα πρώτα του έργα βασίστηκαν στη μελέτη των οπτικών χαρακτηριστικών του υγρού υδρογόνου και στις μετρήσεις της ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας του χαλκού σε θερμοκρασίες μεταξύ 20 και 375Κ.
Το 1921 στο PTR συνέχισε τις μελέτες χαμηλής θερμοκρασίας με τη μέτρηση της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας μετάλλων όπως το λίθιο. Σε συνεργασία με την εταιρεία Linde (Μόναχο) και με την υποστήριξη της Ένωσης Έκτακτης Ανάγκης της Γερμανικής Επιστήμης, προετοίμασε την εγκατάσταση εξοπλισμού υγροποίησης ηλίου σύμφωνα με τη μέθοδο Leiden χρησιμοποιώντας προψυγμένο υδρογόνο. Στις 7 Μαρτίου 1925 ο Meissner πέτυχε να ρευστοποιήσει περίπου 200 κ.εκ. ηλίου που είχε διαχωρίσει από ένα μίγμα ηλιουμίων που παρήγαγε ο Λίντε. Έτσι, εκτός από τα εργαστήρια στο Leiden (Kamerlingh Onnes, από το 1908) και στο Τορόντο (John C. McLennan, από το 1923), υπήρχε τώρα ένα τρίτο εργαστήριο όπου οι θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο περίπου 1.5K ήταν διαθέσιμες για πειράματα. Ο Meissner ήθελε να ανακαλύψει εάν όλα τα μέταλλα θα μπορούσαν να γίνουν υπεραγώγιμα απλά αν βρίσκονται σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία και σε αρκετά καθαρή κατάσταση. Μελέτησε μονοκρυσταλλικά νήματα από χρυσό, ψευδάργυρο και κάδμιο, καθώς και πολυκρυσταλλικό σίδηρο, πλατίνα, νικέλιο, ασήμι και κάδμιο. Ούτε ένας υψηλός βαθμός καθαρότητας ούτε η πιο ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή οδήγησαν σε υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 1,3Κ.
Σύμφωνα με τα σχέδια του Υπουργείου Εσωτερικών και της Έκτακτης Ένωσης Γερμανικής Επιστήμης, ένα μεγάλο ινστιτούτο κρυογονικής επρόκειτο να κατασκευαστεί στη Γερμανία στα μέσα της δεκαετίας του 1920. Το μεγαλύτερα κέντρα φυσικής του έθνους. Οι Berllin και Göttingen συζητούνταν ως πιθανές τοποθεσίες. Τελικά το Βερολίνο επιλέχθηκε, όχι μόνο επειδή ο Meissner είχε ήδη κατασκευάσει μια μονάδα υγροποίησης υδρογόνου στο PTR και επρόκειτο να εγκαταστήσει εκεί έναν υγροποιητή ηλίου, αλλά και λόγω της επιρροής του Max Planck. Το 1927 εγκαινιάστηκε το νέο εργαστήριο κρυογονικής, το οποίο ήταν άμεσα υπό τον έλεγχο του προέδρου του PTR. Η δυνατότητα πολλών ανοιγμάτων για τους επιστήμονες ερευνητές χαιρετίστηκε από επιστήμονες στο πανεπιστήμιο και στη βιομηχανία.
Στο νέο εργαστήριο κρυογονικής ο Meissner και οι συνεργάτες του μελέτησαν έναν μεγάλο αριθμό στοιχείων για υπεραγωγιμότητα. το 1928 ανακάλυψαν το έκτο γνωστό υπεραγώγιμο στοιχείο εκείνη την εποχή: το ταντάλιο, που χρησιμοποιήθηκε στα νήματα των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Ταν το πρώτο υπεραγώγιμο στοιχείο στην ομάδα V του περιοδικού συστήματος. Περαιτέρω στοιχεία που ο Μάισνερ ανακάλυψε ότι είναι υπεραγώγιμα ήταν το θόριο, το τιτάνιο και το βανάδιο. Ο θειικός χαλκός βρέθηκε επίσης ότι χάνει την αντοχή του σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες. Ταν η πρώτη φορά που μια χημική ένωση είχε γίνει υπεραγώγιμη: επιπλέον, ένα από τα συστατικά της ήταν μονωτικό. Αυτό το αποτέλεσμα οδήγησε σε συστηματικές μελέτες για περαιτέρω ενώσεις και κράματα, μεταξύ των οποίων τα καρβίδια, ιδιαίτερα το καρβίδιο του νιοβίου, εμφάνισαν υπεραγώγιμες ιδιότητες ακόμη και σε περίπου 10K - δηλαδή,
Ο Meissner πραγματοποίησε περαιτέρω πειράματα για να ρίξει φως στη φύση της υπεραγωγιμότητας, μελετώντας ρεύματα σε υπεραγώγιμα μέταλλα. Σε αυτό το θέμα, το οποίο ήταν στενά συνδεδεμένο με τη μαγνητική συμπεριφορά των υπεραγωγών, παρέμεινε σε στενή επαφή με τον Max von Laue, ο οποίος ήταν θεωρητικός φυσικός στο PTR από το 1925 και ήταν διαθέσιμος στους πειραματιστές για διαβούλευση μισή μέρα. ανά εβδομάδα, Προκειμένου να απαντηθεί το ερώτημα που συζητήθηκε από πολλούς φυσικούς - εάν ένα ρεύμα σε έναν υπεραγωγό γεμίζει ολόκληρη τη διατομή ή ρέει στην επιφάνεια - ο Laue πρότεινε να μελετηθεί το μαγνητικό πεδίο μεταξύ δύο υπεραγωγών που βρίσκονται πολύ κοντά ο ένας στον άλλο, με ένα ρεύμα να ρέει μέσα. Την άνοιξη του 1933, κατά τη διάρκεια αυτών των μετρήσεων ο Meissner και ο συνάδελφός του Robert Ochsenfeld παρατήρησαν ένα νέο φαινόμενο που συνέβαλε σημαντικά στην κατανόηση της υπεραγωγιμότητας. Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου που μετρήθηκε μεταξύ των αγωγών ήταν συνάρτηση της κατεύθυνσης του ρεύματος, το οποίο θα μπορούσε να εξηγηθεί από το ρόλο που παίζει το μαγνητικό πεδίο της γης. Ως εκ τούτου, οι Meissner και Ochsenfeld πραγματοποίησαν τις μετρήσεις των αλλαγών στο μαγνητικό πεδίο κοντά στους αγωγούς, όταν αυτές υπόκεινταν μόνο στο πεδίο της γης, δηλαδή χωρίς ρεύμα να διέρχεται από αυτούς. Πριν ξεκινήσει η υπεραγωγιμότητα, οι μαγνητικές γραμμές δύναμης διείσδυσαν τους κρυστάλλους χωρίς σχεδόν καμία αντίσταση λόγω της χαμηλής τους ευαισθησίας. Από ό, τι ήταν γνωστό για την υπεραγωγιμότητα εκείνη την εποχή, ήταν αναμενόμενο ότι η κατανομή των γραμμών δύναμης θα παρέμενε αμετάβλητη εάν η θερμοκρασία μειωνόταν κάτω από το κατώτατο επίπεδο. Ωστόσο, οι Meissner και Ochsenfeld παρατήρησαν αύξηση των γραμμών δύναμης σε κοντινή απόσταση με τους υπεραγωγούς. Ο Meissner ερμήνευσε αυτό το αποτέλεσμα ως εξής: η ροή του μαγνητικού πεδίου μετατοπίστηκε από τους κρυστάλλους όταν εμφανίστηκε η υπεραγωγιμότητα. Η ροή του μαγνητικού πεδίου που προηγουμένως έτρεχε μέσα στους αγωγούς τώρα ρέει μεταξύ των κρυστάλλων.
Το φαινόμενο Meissner-Ochsenfeld έδειξε ότι, σε αντίθεση με τις προηγούμενες υποθέσεις, η μετάβαση από την κατάσταση της κανονικής αγωγιμότητας σε εκείνη της υπεραγωγιμότητας ήταν εντελώς αναστρέψιμη. Εφόσον μόνο η ιδανική αγωγιμότητα θεωρήθηκε χαρακτηριστικό γνώρισμα της υπεραγωγιμότητας, σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell η κατάσταση ενός υπεραγώγιμου δείγματος θα πρέπει να εξαρτάται από την προηγούμενη κατάστασή του. Όταν ένα δείγμα έγινε πρώτα υπεραγώγιμο με ψύξη και στη συνέχεια εφαρμόστηκε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, το δείγμα θα πρέπει να παραμείνει χωρίς πεδίο, καθώς η ιδανική αγωγιμότητα θα εμποδίσει την είσοδο ενός πεδίου. Στην αντίστροφη περίπτωση, όταν η ψύξη ακολούθησε την εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου, ένα μαγνητικό πεδίο θα πρέπει να παραμείνει, σαν να είναι παγωμένο, μέσα στον υπεραγωγό, ακόμη και μετά την αφαίρεση του πεδίου. Οι Meissner και Ochsenfeld απέδειξαν ότι το δείγμα στην τελευταία περίπτωση έχασε επίσης το εσωτερικό του πεδίο μέσω της μετατόπισης των γραμμών δύναμης, πράγμα που σήμαινε ότι η τελική κατάσταση ήταν ανεξάρτητη από τα μέσα με τα οποία επιτεύχθηκε. Αυτό το εύρημα οδήγησε αμέσως στην ανάπτυξη θερμοδυναμικών θεωριών σχετικά με την υπεραγωγιμότητα και έγινε το σημείο εκκίνησης για τη φαινομενολογική θεωρία της υπεραγωγιμότητας των Fritz και Heinz London.
Διαβάστε περισσότερα +
Ο Κ. Άλεξ Μίλερ γεννήθηκε στις 20 Απριλίου 1927, στη Βασιλεία της Ελβετίας. Η οικογένειά του ήταν αρκετά πλούσια (ο παππούς του ίδρυσε μια εταιρεία σοκολάτας) και μπορούσε να αντέξει οικονομικά τα εφηβικά ενδιαφέροντα του Müller στο ραδιόφωνο και τα ηλεκτρονικά. Τα πρώτα χρόνια της ζωής του πέρασαν με τους γονείς του στο Σάλτσμπουργκ της Αυστρίας, όπου ο πατέρας του σπούδασε μουσική. Αυτός και η μητέρα του μετακόμισαν αργότερα στο Dornach, κοντά στη γενέτειρά του, στο σπίτι των παππούδων του. και από εκεί μετακόμισαν στο Λουγκάνο, το ιταλόφωνο τμήμα της Ελβετίας. Ο Müller σύντομα έγινε δίγλωσσος. Όταν η μητέρα του, Ίρμα, πέθανε το 1938, ο Μίλερ ήταν μόλις έντεκα ετών. Αυτός και ο πατέρας του, ο Παύλος, ζούσαν στο ανατολικό τμήμα της Ελβετίας, στο Schiers, όπου πήρε τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση στο Ευαγγελικό Κολλέγιο. Έφτασε λίγο πριν από την έναρξη του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου και έφυγε λίγο μετά το τέλος του. Υπέθεσε ότι θα σπούδαζε ηλεκτρολόγος μηχανικός μετά το λύκειο, αλλά ένας καθηγητής φυσικής λυκείου στο Evangelical College αναγνώρισε τα ταλέντα του και τον ενθάρρυνε να ακολουθήσει τη φυσική. Αφού ολοκλήρωσε τη στρατιωτική του θητεία στον Ελβετικό Στρατό, εισήλθε στο Τμήμα Φυσικής και Μαθηματικών του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (ETH) στη Ζυρίχη. Σκέφτηκε σοβαρά να αλλάξει σε ηλεκτρολόγο μηχανικό, αλλά του μίλησαν. Έλαβε το διδακτορικό του το 1958.
Από το 1959 έως το 1963 ο Müller εργάστηκε για το Battelle Memorial Institute στη Γενεύη και ήταν λέκτορας στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης όπου του δόθηκε ο τίτλος του καθηγητή το 1970. Το 1963 έγινε μέλος του ερευνητικού προσωπικού στο IBM Zurich Research Laboratory, Ruschlikon. Πέρασε τα επόμενα 15 χρόνια ερευνώντας τις ιδιότητες των perovskites - ενώσεων που αποτελούνται από δύο διαφορετικά άτομα μετάλλων και τρία άτομα οξυγόνου. Το έργο του ενίσχυσε τη φήμη του και ανέλαβε επικεφαλής του τμήματος φυσικής του εργαστηρίου το 1972. Διορίστηκε συνεργάτης της IBM το 1982, επιτρέποντάς του την ελευθερία να εργαστεί σε όποια έργα επιθυμούσε. Κατά τη διάρκεια μιας 18μηνης άδειας στις Ηνωμένες Πολιτείες που έληξε το 1980, ο Müller άρχισε να εργάζεται στον τομέα στον οποίο επρόκειτο να γίνει διάσημος, φυσική στερεάς κατάστασης και υπεραγωγιμότητα. Άρχισε να ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για μια κατηγορία ενώσεων που είναι γνωστές ως κεραμικά: γυάλινες ενώσεις οξυγόνου και τουλάχιστον ένα μεταλλικό στοιχείο.
Ορισμένα μέταλλα, καθώς και αρκετός αριθμός ενώσεων, δείχνουν μια δραματική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο μεταφέρουν τον ηλεκτρισμό όταν ψύχονται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτά τα υλικά στην πραγματικότητα χάνουν κάθε αντίσταση στη ροή του ηλεκτρισμού εάν ψύχονται σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία. Ανακαλύφθηκαν το 1911, τα φαινόμενα της υπεραγωγιμότητας είχαν απασχολήσει τις προσπάθειες των φυσικών για δεκαετίες. Ωστόσο, ελάχιστη πρόοδος σημειώθηκε στην ανακάλυψη ενός υλικού που θα υπεραγωγιζόταν σε θερμοκρασία άνω των 23 K (23 μοίρες πάνω από το απόλυτο μηδέν ή 250 μοίρες κάτω από το μηδέν στην κλίμακα Centigrade). Τέτοιες χαμηλές θερμοκρασίες καθιστούν δύσκολη την εφαρμογή πρακτικών εφαρμογών υπεραγωγιμότητας.
Ο Müller ήταν πεπεισμένος ότι θα μπορούσαν να ανακαλυφθούν υπεραγωγοί υψηλότερης θερμοκρασίας, αλλά το κόλπο ήταν να καταλάβουμε ποια υλικά θα δοκιμαστούν. Παρόλο που οι perovskites με τους οποίους δούλευε χρόνια κανονικά δεν είχαν καλή ηλεκτρική ενέργεια, υποστήριξε ότι θα μπορούσαν να προκληθούν σε υπεραγωγία μεταβάλλοντας τη σύνθεση των περοβσκίτη. Επιπλέον, μερικές άλλες παρόμοιες ενώσεις είχαν επιδείξει υπεραγωγιμότητα, αλλά όλες αυτές οι ενώσεις άρχισαν να συμπεριφέρονται υπεραγώγιμα σε θερμοκρασίες πολύ χαμηλότερες από το υψηλό ρεκόρ των 23 K. Ο Müller σκέφτηκε ότι οι περοβσκίτες που περιέχουν το στοιχείο νικέλιο μπορεί να συμπεριφέρονται υπεραγώγιμα σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Στα μέσα του καλοκαιριού 1983 ζήτησε τη βοήθεια του J. Georg Bednorz, πρώην φοιτητή και τώρα συναδέλφου του στην IBM, στην προετοιμασία δειγμάτων των ενώσεων. Η σχέση Müller και Bednorz ήταν μια από τις αντίθετες αλλά ελκυστικές. Ο Müller, που ονομάζεται "ένας οραματιστής θεωρητικός, ένας φωτεινός, ευαίσθητος Ελβετός φυσικός που του άρεσε να εργάζεται μόνος στο σπίτι", συμπλήρωσε τον Γερμανό ομόλογό του, ο οποίος ήταν ειδικευμένος ερευνητής και του άρεσε να περνά πολλές ώρες στο εργαστήριο. Ο Bednorz εργάστηκε στον ελεύθερο χρόνο του και τα βράδια κάνοντας δείγμα μετά από δείγμα, αλλάζοντας ελαφρώς τις αναλογίες των στοιχείων σε κάθε δείγμα. Δεν βρέθηκε κανένα σημάδι υπεραγωγιμότητας σε κανένα από τα δείγματα. Το έργο σχεδόν τελείωσε, εν μέρει επειδή ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για τις μετρήσεις της αγωγιμότητας δανείστηκε από άλλη ομάδα, πράγμα που σήμαινε ότι ο Bednorz μπορούσε να δοκιμάσει υπεραγωγιμότητα μόνο το βράδυ. Ο εξοπλισμός ήταν επίσης παρωχημένος. Στα τέλη του 1985, οι συνάδελφοι της IBM συμφώνησαν να επιτρέψουν στον Bednorz να χρησιμοποιεί νέο αυτόματο εξοπλισμό κατά τις κανονικές ώρες εργασίας. ο οποίος ήταν ειδικευμένος ερευνητής και του άρεσε να περνά πολλές ώρες στο εργαστήριο. Ο Bednorz δούλευε στον ελεύθερο χρόνο του και τα βράδια φτιάχνοντας δείγμα μετά από δείγμα, αλλάζοντας ελαφρώς τις αναλογίες των στοιχείων σε κάθε δείγμα. Δεν βρέθηκε κανένα σημάδι υπεραγωγιμότητας σε κανένα από τα δείγματα.
Εκείνη τη στιγμή άλλαξαν από δείγματα που περιέχουν νικέλιο σε αυτά που περιείχαν χαλκό. Λίγο αργότερα, ο Bednorz διάβασε για το έργο μιας ομάδας Γάλλων φυσικών που ανέφεραν ότι μια ένωση τύπου perovskite που αποτελείται από βάριο (Ba), λανθάνιο (La), χαλκό (Cu) και οξυγόνο (O) έδειξε ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταλλικού τύπου σε θερμοκρασία δωματίου. Τον Ιανουάριο του 1986 ο Bednorz άρχισε να προετοιμάζει δείγματα του οξειδίου Ba-La-Cu, αλλάζοντας τις αναλογίες των διαφόρων στοιχείων σε κάθε δείγμα. Τα δείγματα έδειξαν υπεραγωγιμότητα που εμφανιζόταν στους 35 Κ, γκρεμίζοντας το παλιό ρεκόρ με σύγχρονα πρότυπα.
Ο Müller γνώριζε ότι υπήρχαν πολλοί μη υποστηριζόμενοι ισχυρισμοί για υπεραγωγιμότητα σε "υψηλές" θερμοκρασίες (τα 35 K είναι υψηλά σε αυτό το πλαίσιο). Έγιναν πολλές περισσότερες δοκιμές για να βεβαιωθεί ότι τα αποτελέσματα ήταν σωστά. Μέχρι την άνοιξη του 1986 ήταν σίγουροι για το αποτέλεσμά τους, αλλά δεν είχαν τον απαραίτητο εξοπλισμό για να δοκιμάσουν τις μαγνητικές ιδιότητες του δείγματος τους, κάτι που θα έδειχνε χωρίς αμφιβολία ότι η ένωση τους ήταν υπεραγώγιμη. Αποφάσισαν να δημοσιεύσουν τα αποτελέσματά τους ούτως ή άλλως χρησιμοποιώντας τον προειδοποιητικό τίτλο "Possible High [Transition Temperature] Superconductivity in the Ba-La-Cu-O System". Το άρθρο τους εμφανίστηκε τον Σεπτέμβριο του 1986, τον ίδιο μήνα που μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν τις μαγνητικές ιδιότητες του δείγματος. Μέχρι τον Νοέμβριο δύο ομάδες φυσικών επιβεβαίωσαν ότι το δείγμα τους έγινε υπεραγώγιμο σε 35 Κ. Μετά την παρουσίαση αυτών των ευρημάτων στη συνάντηση της Materials Research Society στη Βοστώνη στις 5 Δεκεμβρίου 1986, ο κόσμος γνώριζε ότι η δομή Müller-Bednorz 2-1-4 (που ονομάζεται λόγω της διάταξης της διάταξης κρυστάλλων που μοιάζει με περοβσκίτη) ήταν υπεραγωγός. Ο Müller και ο Bednorz είχαν επίσης ξεκινήσει να εργάζονται σε μια ένωση 1-2-3 του yttrium, του βαρίου και οξειδίου του χαλκού, η οποία επίσης αποδείχθηκε υπεραγωγός.
Η ανακάλυψή τους, ενώ στην αρχή συναντήθηκε με σκεπτικισμό, πυροδότησε μια αναταραχή έρευνας για παρόμοιες ενώσεις. Οι φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι αυτή η νέα κατηγορία υπεραγώγιμων ενώσεων τους έφερε ένα βήμα πιο κοντά σε πρακτικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, που ήταν το όνειρό τους από το 1911. Με τέτοιες εντυπωσιακές εξελίξεις, πραγματοποιήθηκε μια ειδική συνεδρία για τους νέους υπεραγωγούς τον Μάρτιο του 1987 στη συνάντηση της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής στη Νέα Υόρκη. Η συνεδρία έγινε ιστορική λόγω του πρωτοφανούς αριθμού των παρευρισκομένων. Ως εκ τούτου, συχνά αναφέρεται ως "Woodstock της φυσικής". Τα ευρήματά τους για υπεραγωγιμότητα σε υψηλότερες θερμοκρασίες ήταν εκπληκτικά και το επίτευγμά τους εξαπλώθηκε γρήγορα μεταξύ των φυσικών και του κόσμου. Άλλα πειράματα συνέχισαν να επιβεβαιώνουν τα αποτελέσματά τους.
Μετά το Νόμπελ του, ο Müller συνέχισε να εργάζεται σε κεραμικά υπεραγωγιμότητας στο εργαστήριό του IBM. Εκτός από το βραβείο Νόμπελ, ο Müller τιμήθηκε επίσης με το Marcel-Benoist Prize (1986), το Thirteenth Fritz London Memorial Award, το βραβείο Dannie Heineman, το βραβείο Robert Wichard Pohl της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας (1987), το Hewlett-Packard Europhysics Prize, το American Physical Society International Prize for New Materials Research, το Minnie Rosen Award (1988) και το Special Tsukuba Award (1989). Έλαβε τιμητικά πτυχία από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, Ελβετία, το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου, Γερμανία και το Universita degli Studi di Pavia, Ιταλία (1987). Πανεπιστήμιο του Leuven, Βέλγιο, Πανεπιστήμιο της Βοστώνης, ΗΠΑ, Τελ Αβίβ, Πανεπιστήμιο, Ισραήλ και το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ντάρμσταντ, Γερμανία (1988) · Πανεπιστήμιο της Νίκαιας, Γαλλία, και Universida Politecnica, Μαδρίτη, Ισπανία (1989) · και το Πανεπιστήμιο του Μπόχουμ, Γερμανία και Universita degli Studi di Roma, Ιταλία (1990). Εξελέγη ως ξένο συνεργαζόμενο μέλος της Ακαδημίας Επιστημών στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1989. Ο Müller παντρεύτηκε την Ingeborg Marie Louise Winkler το 1956. Έχουν δύο παιδιά: τον Eric, οδοντίατρο και τη Silvia, νηπιαγωγό.
Διαβάστε περισσότερα +
Τα ταλέντα του Kamerlingh Onnes για την επίλυση επιστημονικών προβλημάτων ήταν ήδη εμφανή το 1871, όταν σε ηλικία 18 ετών απονεμήθηκε Χρυσό Μετάλλιο για διαγωνισμό που χρηματοδοτήθηκε από τη Σχολή Φυσικών Επιστημών του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, και ακολούθησε το επόμενο έτος με Ασημένιο Μετάλλιο για παρόμοια εκδήλωση στο Πανεπιστήμιο του Χρόνινγκεν. Όταν συνεργάστηκε με τον Kirchhoff κέρδισε επίσης το "Seminarpreis", δίνοντάς του δικαίωμα να καταλάβει μία από τις δύο υπάρχουσες θέσεις βοηθού υπό τον Kirchhoff.
Στη διατριβή του γιατρού δόθηκε θεωρητική αλλά και πειραματική απόδειξη ότι το γνωστό πείραμα του εκκρεμούς του Φουκώ θα πρέπει να θεωρηθεί ως μια ειδική περίπτωση μιας μεγάλης ομάδας φαινομένων που με πολύ απλούστερο τρόπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποδείξει την περιστροφική κίνηση της γης. Το 1881 δημοσίευσε μια εργασία Algemeene theorie der vloeistoffen (Γενική θεωρία των υγρών), η οποία ασχολήθηκε με την κινητική θεωρία της υγρής κατάστασης, προσεγγίζοντας τον νόμο του Van der Waals για τις αντίστοιχες καταστάσεις από μηχανιστική άποψη. Αυτό το έργο μπορεί να θεωρηθεί ως η αρχή των δια βίου ερευνών του για τις ιδιότητες της ύλης σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Μετά τον διορισμό του στην έδρα φυσικής στο Leyden, ο Kamerlingh Onnes αναδιοργάνωσε το Φυσικό Εργαστήριο (γνωστό τώρα ως το Εργαστήριο Kamerlingh Onnes) με τρόπο που να ταιριάζει στο δικό του πρόγραμμα. Οι έρευνές του βασίστηκαν κυρίως στις θεωρίες των δύο μεγάλων συμπατριωτών του JD van der Waals και HA Lorentz. Ειδικότερα είχε κατά νου την ίδρυση ενός κρυογονικού εργαστηρίου που θα του επέτρεπε να επαληθεύσει τον νόμο του Van der Waals για τις αντίστοιχες καταστάσεις σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. Οι προσπάθειές του να φτάσει σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες κορυφώθηκαν με τη ρευστοποίηση του ηλίου το 1908. Φέρνοντας τη θερμοκρασία του ηλίου στους 0,9 ° Κ, έφτασε στην πλησιέστερη προσέγγιση στο απόλυτο μηδέν που επιτεύχθηκε τότε, δικαιολογώντας έτσι το ρητό ότι το πιο κρύο σημείο η γη βρισκόταν στο Leyden. Λόγω αυτών των μελετών χαμηλής θερμοκρασίας του απονεμήθηκε το Νόμπελ. Αργότερα, οι μαθητές του WH Keesom και WJ de Haas (γαμπρός του Lorentz) πραγματοποίησαν πειράματα στο ίδιο εργαστήριο που τους οδήγησε ακόμα πιο κοντά στο απόλυτο μηδέν.
Άλλες έρευνες στο εργαστήριό του που σταδιακά απέκτησαν σημασία και διεθνή φήμη, περιελάμβαναν τη θερμοδυναμική, τον νόμο της ραδιενέργειας και παρατηρήσεις σε οπτικά, μαγνητικά και ηλεκτρικά φαινόμενα, όπως η μελέτη φθορισμού και φωσφορισμού, η μαγνητική περιστροφή του επιπέδου πόλωσης, φάσματα απορρόφησης κρυστάλλων στο μαγνητικό πεδίο. Επίσης το φαινόμενο Hall, οι διηλεκτρικές σταθερές και ιδιαίτερα η αντίσταση των μετάλλων. Μια σημαντική ανακάλυψη (1911) ήταν αυτή της υπεραγωγιμότητας καθαρών μετάλλων όπως ο υδράργυρος, ο κασσίτερος και ο μόλυβδος σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, και μετά από αυτό η παρατήρηση των μόνιμων ρευμάτων.
Τα αποτελέσματα των ερευνών του Kamerlingh Onnes δημοσιεύτηκαν στα Πρακτικά της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών του Άμστερνταμ και επίσης στο Communications from the Physical Laboratory στο Leyden. Πολλοί ξένοι επιστήμονες ήρθαν στο Leyden για να εργαστούν στο εργαστήριό του για μικρότερα ή μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Το εργαστήριο απέκτησε επιπλέον φήμη σε όλο τον κόσμο μέσω της σχολής κατάρτισης για κατασκευαστές οργάνων και ανεμιστήρες γυαλιού που στεγαζόταν σε αυτό, που ιδρύθηκε από τον Kamerlingh Onnes το 1901.
Σε ηλικία 30 ετών, ο Kamerlingh Onnes διορίστηκε μέλος της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών του Άμστερνταμ. Ήταν ένας από τους ιδρυτές της Ένωσης (τώρα Institut) International du Froid. Ήταν Διοικητής στο Τάγμα του Ολλανδικού Λιονταριού, του Τάγματος του Οράντζ-Νασσάου της Ολλανδίας, του Τάγματος του Αγίου Όλαφ της Νορβηγίας και του Τάγματος της Πολωνίας Restituta της Πολωνίας. Ήταν επίτιμος διδάκμα του Πανεπιστημίου του Βερολίνου και του απονεμήθηκε το μετάλλιο Matteucci, το μετάλλιο Rumford, το Baumgarten Preis και το μετάλλιο Franklin. Ήταν μέλος της Εταιρείας Φίλων της Επιστήμης στη Μόσχα και των Ακαδημιών Επιστημών στην Κοπεγχάγη, την Ουψάλα, το Τορίνο, τη Βιέννη, το Γκέτινγκεν και το Χάλε. Εξωτερικός Συνεργάτης της Ακαδημίας Επιστημών του Παρισιού. Εξωτερικό μέλος της Accademia dei Lincei της Ρώμης και της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου.
Εκτός από το επιστημονικό του έργο, οι αγαπημένες ψυχαγωγίες του Kamerlingh Onnes ήταν η οικογενειακή του ζωή και η εξυπηρέτηση σε όσους την είχαν ανάγκη. Παρόλο που το έργο του ήταν το χόμπι του, δεν ήταν καθόλου πομπώδης μελετητής. Άνθρωπος με μεγάλη προσωπική γοητεία και φιλανθρωπική ανθρωπιά, ήταν πολύ δραστήριος κατά τη διάρκεια και μετά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο για να εξομαλύνει τις πολιτικές διαφορές μεταξύ επιστημόνων και να συνδράμει τα πεινασμένα παιδιά σε χώρες που υποφέρουν από έλλειψη τροφίμων. Το 1887 παντρεύτηκε τη Μαρία Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld, η οποία του βοήθησε πολύ σε αυτές τις δραστηριότητες και δημιούργησε ένα σπίτι ευρέως γνωστό για τη φιλοξενία του. Είχαν έναν γιο, τον Άλμπερτ, ο οποίος έγινε υψηλόβαθμος δημόσιος υπάλληλος στη Χάγη.
Διαβάστε περισσότερα +
Ολοκλήρωσε το διδακτορικό του το 1801 και, όπως συνηθιζόταν, άρχισε να ταξιδεύει στην Ευρώπη, να επισκέπτεται τη Γερμανία και τη Γαλλία και να συναντά άλλους επιστήμονες. Ένα άτομο που γνώρισε, και μπορεί να εμπνεύστηκε, ήταν ο Johann Ritter, ένας από τους λίγους επιστήμονες εκείνη την εποχή που πίστευαν ότι υπήρχε σύνδεση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού.
Επιστρέφοντας στην Κοπεγχάγη το 1803, ο Oersted αναζήτησε μια θέση πανεπιστημίου διδάσκοντας φυσική, αλλά δεν πήρε αμέσως. Αντ 'αυτού άρχισε να δίνει διαλέξεις ιδιωτικά, χρεώνοντας την είσοδο. Σύντομα οι διαλέξεις του έγιναν δημοφιλείς και του δόθηκε θέση το 1806 στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, όπου επέκτεινε το πρόγραμμα φυσικής και χημείας και ίδρυσε νέα εργαστήρια. Συνέχισε επίσης τη δική του έρευνα στη φυσική και σε άλλους τομείς της επιστήμης. Η πρώτη του επιστημονική εργασία ήταν για τις ηλεκτρικές και χημικές δυνάμεις. Διερεύνησε μια ποικιλία προβλημάτων στη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της συμπιεστότητας του νερού και της χρήσης ηλεκτρικών ρευμάτων για την έκρηξη ορυχείων.
Ο Oersted έκανε την ανακάλυψη για την οποία έγινε διάσημος το 1820. Εκείνη την εποχή, αν και οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός δεν σχετίζονται, υπήρχαν κάποιοι λόγοι για να σκεφτούμε ότι μπορεί να υπάρχει σύνδεση. Για παράδειγμα, ήταν από καιρό γνωστό ότι μια πυξίδα, όταν χτυπηθεί από κεραυνό, θα μπορούσε να αντιστρέψει την πολικότητα. Ο Oersted είχε σημειώσει προηγουμένως μια ομοιότητα μεταξύ της θερμικής ακτινοβολίας και του φωτός, αν και δεν είχε προσδιορίσει ότι και τα δύο είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Φαίνεται ότι πίστευε ότι ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός ήταν δυνάμεις που εκπέμπονταν από όλες τις ουσίες, και αυτές οι δυνάμεις θα μπορούσαν με κάποιο τρόπο να παρεμβαίνουν μεταξύ τους.
Κατά τη διάρκεια μιας επίδειξης διάλεξης, στις 21 Απριλίου 1820, ενώ εγκατέστησε τη συσκευή του, ο Oersted παρατήρησε ότι όταν άνοιξε ένα ηλεκτρικό ρεύμα συνδέοντας το καλώδιο και στα δύο άκρα της μπαταρίας, μια βελόνα πυξίδας που βρισκόταν κοντά εκτράπηκε μακριά από τον μαγνητικό βορρά, όπου κανονικά έδειχνε. Η βελόνα της πυξίδας κινήθηκε ελαφρώς, τόσο ελαφρώς που το κοινό δεν το πρόσεξε καν. Αλλά ήταν σαφές για τον Oersted ότι κάτι σημαντικό συνέβαινε.
Μερικοί άνθρωποι πρότειναν ότι αυτή ήταν μια εντελώς τυχαία ανακάλυψη, αλλά οι διηγήσεις διίστανται σχετικά με το αν η επίδειξη σχεδιάστηκε για να αναζητήσει μια σύνδεση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού ή είχε σκοπό να αποδείξει κάτι άλλο εντελώς. Σίγουρα ο Oersted ήταν καλά προετοιμασμένος για να παρατηρήσει ένα τέτοιο αποτέλεσμα, με τη βελόνα της πυξίδας και την μπαταρία (ή «γαλβανική συσκευή», όπως την αποκαλούσε) στο χέρι.
Είτε ήταν εντελώς τυχαίο είτε τουλάχιστον κάπως αναμενόμενο, ο Oersted κίνησε την περιέργεια για την παρατήρησή του. Δεν βρήκε αμέσως μια μαθηματική εξήγηση, αλλά το σκέφτηκε για τους επόμενους τρεις μήνες και συνέχισε να πειραματίζεται, μέχρι που ήταν σίγουρος ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα μπορούσε να παράγει μαγνητικό πεδίο (το οποίο ονόμασε «ηλεκτρική σύγκρουση» ).
Στις 21 Ιουλίου 1820, ο Oersted δημοσίευσε τα αποτελέσματά του σε ένα φυλλάδιο, το οποίο κυκλοφόρησε ιδιωτικά σε φυσικούς και επιστημονικές εταιρείες. Τα αποτελέσματά του ήταν κυρίως ποιοτικά, αλλά το αποτέλεσμα ήταν σαφές - ένα ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητική δύναμη.
Η μπαταρία του, ένας βολταϊκός σωρός που χρησιμοποιεί 20 ορθογώνια χαλκού, πιθανότατα παρήγαγε ένα emf περίπου 15-20 βολτ. Δοκίμασε διάφορους τύπους καλωδίων και βρήκε την βελόνα της πυξίδας εκτρεπόμενη. Όταν ανέστρεψε το ρεύμα, βρήκε τη βελόνα να εκτρέπεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Πειραματίστηκε με διάφορους προσανατολισμούς της βελόνας και του σύρματος. Παρατήρησε επίσης ότι το αποτέλεσμα δεν μπορούσε να προστατευθεί τοποθετώντας ξύλο ή γυαλί μεταξύ της πυξίδας και του ηλεκτρικού ρεύματος.
Η δημοσίευση προκάλεσε άμεση αίσθηση και ανέβασε την θέση του Oersted ως επιστήμονα. Άλλοι άρχισαν να ερευνούν τη νέα σύνδεση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού. Ο Γάλλος φυσικός André Ampère ανέπτυξε έναν μαθηματικό νόμο για να περιγράψει τις μαγνητικές δυνάμεις μεταξύ των συρμάτων μεταφοράς ρεύματος. Ξεκινώντας περίπου μια δεκαετία μετά την ανακάλυψη του Oersted, ο Michael Faraday απέδειξε ουσιαστικά το αντίθετο από αυτό που είχε βρει ο Oersted - ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα. Μετά το έργο του Faraday, ο James Clerk Maxwell ανέπτυξε τις εξισώσεις του Maxwell, ενώνοντας επίσημα τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό.
Ο Oersted συνέχισε να εργάζεται στη φυσική. Ξεκίνησε την Εταιρεία Διάδοσης της Φυσικής Επιστήμης, η οποία ήταν αφιερωμένη στο να καταστήσει την επιστήμη προσβάσιμη στο κοινό, κάτι που θεωρούσε πολύ σημαντικό. Το 1829 ίδρυσε το Πολυτεχνικό Ινστιτούτο στην Κοπεγχάγη. Ήταν επίσης συγγραφέας και ποιητής και συνέβαλε σε άλλους τομείς της επιστήμης, όπως η χημεία - για παράδειγμα, το 1825 παρήγαγε αλουμίνιο για πρώτη φορά. Ο Oersted πέθανε το 1851. Η ανακάλυψή του το 1820 σηματοδότησε την αρχή μιας επανάστασης στην κατανόηση του ηλεκτρομαγνητισμού, παρέχοντας την πρώτη σύνδεση μεταξύ δύο πολύ διαφορετικών φυσικών φαινομένων.
Διαβάστε περισσότερα +
Το πρώτο έργο του Planck ήταν στο αντικείμενο της θερμοδυναμικής, ένα ενδιαφέρον που απέκτησε από τις σπουδές του υπό τον Kirchhoff, τον οποίο θαύμαζε πολύ, και αυτό ενισχύθηκε διαβάζοντας τις δημοσιεύσεις του R. Clausius. Δημοσίευσε εργασίες γσχετικές με την εντροπία, τη θερμοηλεκτρική παραγωγή και τη θεωρία των αραιών διαλυμάτων.
Ταυτόχρονα, τα προβλήματα των διαδικασιών ακτινοβολίας κέντρισαν την προσοχή του και έδειξε ότι αυτά έπρεπε να θεωρηθούν ως ηλεκτρομαγνητικής φύσης. Από αυτές τις μελέτες οδηγήθηκε στο πρόβλημα της κατανομής της ενέργειας στο φάσμα της πλήρους ακτινοβολίας. Οι πειραματικές παρατηρήσεις σχετικά με την κατανομή μήκους κύματος της ενέργειας που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ήταν σε αντίθεση με τις προβλέψεις της κλασικής φυσικής. Ο Planck μπόρεσε να συμπεράνει τη σχέση μεταξύ της ενέργειας και της συχνότητας της ακτινοβολίας. Σε μία εργασία που δημοσιεύτηκε το 1900, ανακοίνωσε την προέλευση της σχέσης: αυτό βασίστηκε στην επαναστατική ιδέα ότι η ενέργεια που εκπέμπεται από έναν αντηχείο μπορεί να λάβει μόνο διακριτές τιμές ή κβάντα. Η ενέργεια για έναν συντονιστή συχνότητας v είναι hv όπου h είναι μια καθολική σταθερά, που τώρα ονομάζεται σταθερά Planck.
Αυτό δεν ήταν μόνο το πιο σημαντικό έργο του Planck, αλλά σηματοδότησε επίσης μια καμπή στην ιστορία της φυσικής. Η σημασία της ανακάλυψης, με την εκτεταμένη επίδρασή της στην κλασική φυσική, δεν εκτιμήθηκε στην αρχή. Ωστόσο, τα στοιχεία για την αξιοπιστία του έγιναν σταδιακά συντριπτικά καθώς η εφαρμογή του προκάλεσε πολλές αποκλίσεις μεταξύ των παρατηρούμενων φαινομένων και της κλασικής θεωρίας. Μεταξύ αυτών των εφαρμογών και εξελίξεων μπορεί να αναφερθεί η εξήγηση του Αϊνστάιν για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
Το έργο του Planck για την κβαντική θεωρία, όπως έγινε γνωστό, δημοσιεύτηκε στο Annalen der Physik. Το έργο του συνοψίζεται σε δύο βιβλία Thermodynamik (Θερμοδυναμική) (1897) και Theorie der Wärmestrahlung (Θεωρία του ιόντος ακτινοβολίας θερμότητας) (1906).
Εξελέγη μέλος της Βασιλικής Εταιρείας το 1926, βραβεύτηκε με το Μετάλλιο Κόπλεϊ της Εταιρείας το 1928.
Ο Planck αντιμετώπισε μια προβληματική και τραγική περίοδο στη ζωή του κατά την περίοδο της ναζιστικής κυβέρνησης στη Γερμανία, όταν θεώρησε καθήκον του να παραμείνει στη χώρα του, αλλά ήταν ανοιχτά αντίθετος σε ορισμένες πολιτικές της κυβέρνησης, ιδίως όσον αφορά τους διωγμούς των Εβραίων. Τις τελευταίες εβδομάδες του πολέμου υπέστη μεγάλες αντιξοότητες αφού το σπίτι του καταστράφηκε από βομβαρδισμούς.
Ήταν σεβαστός από τους συναδέλφους του όχι μόνο για τη σημασία των ανακαλύψεών του αλλά για τις μεγάλες προσωπικές του ιδιότητες. Ήταν επίσης ένας ταλαντούχος πιανίστας και λέγεται ότι κάποτε θεωρούσε τη μουσική ως καριέρα.
Ο Planck παντρεύτηκε δύο φορές. Με το διορισμό του, το 1885, σε Αναπληρωτή Καθηγητή στην πατρίδα του στο Κίελο παντρεύτηκε μια φίλη της παιδικής του ηλικίας, τη Μαρί Μερκ, η οποία πέθανε το 1909. Παντρεύτηκε ξανά την ξαδέλφη της Μάργκα φον Χούσλιν. Τρία από τα παιδιά του πέθαναν μικρά, αφήνοντάς τον με δύο γιους.
Υπέστη μια προσωπική τραγωδία όταν ένας από αυτούς εκτελέστηκε για το ρόλο του σε μια ανεπιτυχή απόπειρα δολοφονίας του Χίτλερ το 1944.
Διαβάστε περισσότερα +
Το ενδιαφέρον του είχε ήδη στραφεί στη φυσική και χάρη στην ευγένεια του καθηγητή K. Lark-Horovitz του δόθηκε η δυνατότητα, ενώ ήταν προπτυχιακός, να συμμετάσχει σε πειραματική έρευνα της περίθλασης των ηλεκτρονίων. Ως φοιτητής, στο πλάισιο ανταλλαγής του Ινστιτούτου Διεθνούς Εκπαίδευσης, πέρασε ένα χρόνο στο Technische Hochschule, στην Καρλσρούη της Γερμανίας, όπου σπούδασε υπό τον καθηγητή W. Weizel. Επέστρεψε στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1934 για να εισέλθει στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, όπου έλαβε το διδακτορικό. πτυχίο το 1938. Αφού υπηρέτησε δύο χρόνια ως καθηγητής φυσικής στο Χάρβαρντ, εντάχθηκε στο Εργαστήριο Ακτινοβολίας του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, το οποίο ιδρύθηκε το 1940 για στρατιωτική έρευνα και ανάπτυξη ραντάρ μικροκυμάτων. Έγινε επικεφαλής της Ομάδας Θεμελιωδών Εξελίξεων στο Εργαστήριο Ακτινοβολίας, που αφορούσε την εξερεύνηση νέων ζωνών συχνοτήτων και την ανάπτυξη νέων τεχνικών μικροκυμάτων. Αυτή η εμπειρία αποδείχθηκε πολύτιμη. Ίσως εξίσου σημαντική επιρροή στη μετέπειτα επιστημονική του εργασία ήταν η συσχέτιση εκείνη τη στιγμή με έναν αριθμό φυσικών, μεταξύ των οποίων ο II Rabi, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη μελέτη των μοριακών και πυρηνικών ιδιοτήτων με ραδιοφωνικές μεθόδους.
Η ανακάλυψη της απορρόφησης πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού έγινε αμέσως μετά το τέλος του πολέμου και εκείνη την περίοδο ο Purcell επέστρεψε στο Χάρβαρντ ως αναπληρωτής καθηγητής φυσικής. Έγινε Καθηγητής Φυσικής το 1949. ο σημερινός του τίτλος είναι καθηγητής πανεπιστημίου Gerhard Gade. Συνέχισε να εργάζεται στον τομέα του πυρηνικού μαγνητισμού, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για φαινόμενα χαλάρωσης, τα σχετικά προβλήματα μοριακής δομής, τη μέτρηση ατομικών σταθερών και την πυρηνική μαγνητική συμπεριφορά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Έχει συμβάλει στο θέμα της ραδιοαστρονομίας.
Είναι συνεργάτης της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας, μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών και της Συμβουλευτικής Επιτροπής Επιστημών του Προέδρου υπό τον Πρόεδρο Αϊζενχάουερ από το 1957-1960 και υπό τον Πρόεδρο Κένεντι από το 1960.