فيلهيلم فين

فيلهيلم فين Wilhelm Wien : عالم فيزياء ألمانى حاصل على جائزة نوبل فى الفيزياء عام 1911 م ، لإكتشافاته فيما يتعلق بالقانون المنظم للإشعاع الحرارى ، وصياغته لقانون معروف بإسمه هو قانون فين للإزاحة (Wien's displacement law )

 ولد فيلهيلم فين فى 13 يناير 1864 فى فيشهاوزن بغرب بروسيا ، كان والده كارل فاين من ملاك الأراضى ، وعاش بداية حياته كأحد النبلاء الإقطاعيين ، لكن الأزمة الإقتصادية وإحساسه بأهمية العلم قاده الى الدراسة الجامعية .

فى عام 1866 إنتقلت أسرته الى دراشتاين فى حى راستنبورج بشرق بروسيا ، ثم ذهب الى المدرسة فى راستنبورغ عام 1879 وفى العام التالى انتقل الى مدرسة أخرى فى مدينة هايدلبيرج ، وبعدعلى الثانوية انتقل عام 1882 الى جامعة جوتنجن لدراسة الرياضيات والعلوم الطبيعية ، ثم انتقل فى نفس العام الى جامعة برلين ، وخلال الفترة من 1883 الى 1885 عمل فى مختبرات الطبيب والفيزيائى الألمانى هرمان فون هلمهولتز (Hermann von Helmholtz  ) ، ثم حصل على درجة الدكتوراه عام 1886 وكانت أطروحته حول تجاربه التى أجراها على حيود الضوء على جسم معدنى ، وتأثير المواد على لون الضوء المنعكس .

ثم انقطعت أبحاثه ودراساته فجأة نظراً لمرض والده وإضطراره لمساعدته فى إدارة أملاكه حتى عام 1890 م ، ورغم هذه الظروف تمكن من قضاء فصل دراسى مع هلمهولتز فى عام 1887 م ، إذ قام ببعض التجارب حول نفاذية المعادن للضوء والأشعة الحرارية ، وعندما تم بيع أرض والده عاد مرة اخرى الى مختبرات هلمهولتز الذى انتقل الى رئاسة معهد الرايخ التقنى لبحوث الفيزياء لدراسة مشكلات الصناعة ، وظل هناك حتى عام 1896 الى أن عين أستاذاً للفيزياء فى جامعة آخن خلفاً لفيليب لينارد ، وفى عام 1899 عين أستاذاً للفيزياء بجامعة جيسن ، وبعدها بعام أصبح أستاذاً بجامعة فورتسبورج خلفاً لفيلهلم كونراد رونتجن  ، وفى هذا العام نشر كتابه عن الهيدروديناميك أو دراسة حركة السوائل .

وجهت له فى 1902 دعوة ليخلف ( لودفيج بولتزمان) كأستاذ للفيزياء فى جامعة ليبزيج ، ودعوة أخرى فى عام 1906 ليخلف ( درودا ) كأستاذاً للفيزياء فى جامعة برلين ، لكنه رفض هاتين الدعوتين ، ولكنه قبل فى عام 1920 العمل كأستاذ للفيزياء بجامعة ميونخ وظل بها حتى وفاته .

وبالإضافة الى الأعمال سابقة الذكر ، عمل فين فى  معهد الرايخ التقنى لبحوث الفيزياء مع ( هولبورن Holborn ) على طرق قياس الضغط العالى بواسطة جهاز المزدوجة الحرارية (قطعة كهربائية تستخدم في قياس درجات الحرارة. لهذا النوع من قطع القياس أهمية كبيرة في قياس درجات حرارة عالية القيمة ) وفى نفس الوقت قدم نظريته عن الديناميكا الحرارية ، لا سيما القوانين التى تحكم الإشعاع الحرارى ، وكان قد أعلن فى عام 1893 عن القانون الذى ينص على أن الطول الموجى يتغير مع الضغط ، القانون الذى عرف فيما بعد بقانون النزوح (displacement )  .

نشر فين فى عام 1894 ورقة بحثية عن الحرارة والإنتروبيا للإشعاع (مصطلح إنتروبي  entropy  يعرب أحيانا بكلمة اعتلاج ، أصل الكلمة مأخوذ عن اليونانية ومعناها "تحول" أصبحت الإنتروبيا أو الإنتروبي مصطلحا أساسيا في الفيزياء والكيمياء ضمن قوانين التحريك الحراري في الغازات أو السوائل ) ويشير المصطلحان فلإشعاع فى الفضاء الفارغ ، وقد قاده هذا العمل الى تعريف الجسم المثالى الذى يمتص كل الإشعاعات ( الجسم الأسود ) .

فى عام 1896 نشر (  صيغة فين  the formula of Wien ) وكان نتيجة لعمله الذى قام به لإيجاد صيغة تكوين الإشعاع فى الأجسام السوداء ، لكن التجارب اللاحقة أثبتت أن صيغته تصلح فقط للموجات القصيرة ، لكن دراسات فين مكنت ماكس بلانك (Max Planck ) من حل مشكلة الإشعاع فى التوازن الحرارى من خلال فيزياء الكم ، ومن أجل هذا العمل تم منح فيلهيلم فين جائزة نوبل للفيزياء عام 1911 ، والطريف أن العمل النظرى حول هذا الموضوع أتى من معهد يهتم بالمشاكل التقنية وقاد فى النهاية الى تقنية جديدة للإنارة وقياس درجات الحرارة العالية .

عندما انتقل فين الى آخن فى عام 1896 وجد هناك مختبراً لدراسة الشحنات الكهربية فى الفراغ ، وفى العام التالى بدأ فى عمله على طبيعة آشعة الكاثود ، فاستخدم أنبوب تفريغ عالى مع نافذة ( لينارد ) وأكد اكتشاف العميد بيرين الذى أبداه قبل عامين وهو أن أشعة الكاثود تتكون من الحركة السريعة لجسيمات سالبة الشحنة ( إلكترونات ) وهناك تمكن من قياس العلاقة بين الشحنات الكهربية على هذه الجسيمات مقارنة بكتلتها ، فوجد أنها أخف ألفين مره من ذرة الهيدروجين .  

وفى عام 1898 درس فين قناة الأشعة التى اكتشفها جولدشتاين (Goldstein ) واستنتج أنها تعادل أشعة الكاثود المشحونة سلباً ، وقام بقياس انحرافها فى مجالين ، كهربى ومغناطيسى ، واستنتج أنها مشحونة بطاقة إيجابية ليست أثقل من الإلكترون .

بعد 20 عاماً من  الطريقة التى استخدمها فين فى التصوير الطيفى للأجسام  ،  أصبح من الممكن اجراء قياس دقيق لذرات أجسام متنوعة وكذلك نظائرها ، وحساب الطاقة الصادرة عن تفاعلاتها النووية ، نشر فين فى عام 1900 ورقة نظرية عن إمكانية إستخدام الميكانيكيين بالأسس الكهرومغناطيسية ، وقام فى وقت لاحق بمواصلة عمله على قناة الأشعة ، والذى أظهر فى عام 1912 أنه اذا لم يكن الضغط ضعيف للغاية ، فستفقد هذه الأشعة ، التى يمكن استعادتها ثانية من خلال اصطدامها مع ذرات الغاز المتبقية ، بتأثير شحنتها خلال مسافة إنطلاقها .

وفى عام 1918 قام فين بنشر أبحاثه اللاحقة على هذه الأشعة عند قياس الإنخفاض التدريجى للبريقها عند تركها المهبط أو الكاثود ، ومن خلال هذه التجارب استخلص ما تسميه الفيزياء الكلاسيكية إضمحلال بريق الإهتزازات فى الذرة ، والتى تتطابق فى فيزياء الكم مع الوقت المحدد لحالة إثارة الذرات .

ويمكن القول بأن اعمال فين وغيرها من الأعمال الأخرى قد نقلت الفيزياء من مرحلة نيوتن الى مرحلة الكم ، كما كتب عنه ( ماكس فون لاو Max von Laue ) : أعماله الخالدة هى ما قادتنا الى بوابات فيزياء الكم .

كان فين عضواً فى أكاديمية العلوم ببرلين ، جوتنجن ، فيينا ، ستوكهولم ، كريستيانيا ، وواشنطن ، وحصل على العديد من العضويات الفخرية فى الجمعيات الفيزيائية ، وقد تزوج فين من لويزا ميلر من آخن وأنجبا أربعة أبناء ، الى أن توفى فى ميونخ فى 30 أغسطس 1928 م .

ـــــــــــــــــــــــــــــ

المصدر : الموقع الرسمى لجائزة نوبل

Read 2106 times