Hoe de wiskunde van Julius Plückerer de natuurkunde naar het elektron verschoof

0
12

Julius Plückerer is niet jouw typische one-trick pony. Geboren in 1801 in Elberfeld, Duitsland, bracht hij zijn leven door tussen twee werelden die de meeste mensen strikt gescheiden hielden. Ten eerste is er het abstracte en rigoureuze domein van de zuivere wiskunde. Dan is er de rommelige, experimentele kant van de natuurkunde. Hij bezocht deze gebieden niet alleen; Hij overwon beide.

Zijn reis begint in de zalen van Heidelberg, Bonn, Berlijn en Parijs. In 1829 ontving hij een hoogleraarschap aan de Universiteit van Bonn. Dit is waar dingen interessant worden. Hij publiceerde Analytisch-geometrische Entwicklungen. Dit is meer dan alleen een boek. Het is een blauwdruk voor een nieuwe manier om naar het universum te kijken.

Traditionele geometrie gericht op punten. Plückerer draaide het script om. Hij gebruikt lijnen als basisbouwstenen. Dit is niet zomaar een aanpassing. Dit is een revolutie. Hij ontdekte het dubbele principe van de projectieve meetkunde. Dit idee is eenvoudig maar effectief. Als de uitspraak over de punten waar is, dan is de overeenkomstige uitspraak over de lijn ook waar. Vervang gewoon de elementen. Dit is een wiskundige spiegel.

In 1834 verhuisde hij voor een kort verblijf naar Halle. Twee jaar later keerde hij terug naar Bonn. Destijds verwierp hij de “algebraïsche curvetheorie”. Hier introduceerde hij wat we nu Plückerer-formules noemen. Deze vergelijkingen verbinden de singulariteiten van de algebraïsche curve met die van hun dualen. Kortom, deze kaartbreuken en oneindigheden in het functionele landschap. Hij promootte ook lineaire functies als alternatief voor standaardcoördinatensystemen. Zijn werk System der Geometrie des Raumes uit 1846 verfijnde dit alles tot een geïntegreerd systeem.

Maar toen veranderden de dingen. Grote draai.

Wiskundige Jakob Steiner leidde destijds een synthetische school in Berlijn. Dit is mainstream. Plückerer voelde zich een buitenstaander. Of misschien verveelt hij zich gewoon. Om de een of andere reden gaf hij de geometrie op. Hij wendde zich tot de natuurkunde.

Deze wending verandert alles. In 1847 begon hij kristallen in magnetische velden te bestuderen. De resultaten zijn fundamenteel. Deze zullen je helpen magnetisme beter te begrijpen. Maar zijn beroemdste werk is niet magnetisme. Het staat in het licht.

Hij werkte samen met natuurkundige Johann W. Hittorf. Ze observeerden samen kathodestralen. Ze bestuderen magnetische afbuiging. Ze deden grondig onderzoek naar spectroscopie. Ze waren jaren vooruit. Plückerer legde de basis lang voordat Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff hun beroemde uitspraken over spectraallijnen deden. Hij toonde aan dat spectraallijnen chemische stoffen konden identificeren.

In 1862 deed hij iets belangrijks. Zelfs hetzelfde element kan verschillende spectra vertonen, afhankelijk van de temperatuur. Dit is niet slechts een klein detail. Dit is een belangrijk inzicht in hoe materie interageert met energie. Hittorf herinnert zich dat Plücker de eerste was die drie lijnen in het waterstofspectrum identificeerde. Deze lijn werd slechts enkele maanden na de dood van Plücker in 1868 in zonnestraling geïdentificeerd.

Waarom is dit vandaag de dag belangrijk?

Laten we eens aan het scherm denken. Denk aan het licht van een straatlantaarn. Dit hangt allemaal af van hoe de atomen licht uitstralen. Plückers onderzoek naar kathodestralen en spectroscopie diende als brug. Hij meet niet alleen licht. Hij traceert de oorsprong ervan. Hij liet zien dat elektriciteit en licht met elkaar verbonden zijn op een manier die niemand eerder volledig in kaart had gebracht.

Na de dood van Steiner in 1863 zette Plücker zijn wiskundige studies voort. Maar het is geen oude wiskunde. Dit is een nieuw gebied. lijngeometrie. Hij beschouwde rechte lijnen als de belangrijkste elementen van de ruimte. Zijn Neue Geometrie des Raumes uit 1868 was een baanbrekende schets.

Het tweede deel heeft hij nooit afgemaakt. Zijn jonge leerling Felix Klein kwam tussenbeide. Klein had het talent om dit schilderij af te maken. Zonder hem zouden Plückere’s uiteindelijke ideeën over de geometrie van de ruimte misschien gefragmenteerd zijn gebleven.

Plücker stierf in Bonn in 1868. Zijn nalatenschap kan niet gemakkelijk in één categorie worden geplaatst. Hij was meetkundige en later natuurkundige. Een theoreticus werd experimentator. Hij laat zien dat de grenzen tussen disciplines vaak kunstmatig zijn. De echte ontdekking gebeurt wanneer je ze oversteekt.

Wij gebruiken nog steeds zijn formule. We vertrouwen nog steeds op zijn spectrale visie. De spectraallijnen van waterstof die hij ontdekte, worden nog steeds gebruikt om sterren te identificeren. Het is een soort stille onsterfelijkheid. Niet iedereen heeft de naam van Plückerer. Maar zijn werk is overal te zien.

De vraag is of hij begrijpt hoe belangrijk zijn beurt is. Of misschien laat hij zijn nieuwsgierigheid gewoon de overhand krijgen. Waarschijnlijk het laatste. Hij is niet op zoek naar roem. Hij is op zoek naar de waarheid. Hij observeerde dit zowel in cijfers als in licht.