Wilhelm Weber

Wilhelm Eduard Weber

Biografia
Naixement	24 octubre 1804 Wittenberg (Alemanya)
Mort	23 juny 1891 (86 anys) Göttingen (Alemanya)
Sepultura	Stadtfriedhof de Göttingen 51° 31′ 50″ N, 9° 54′ 31″ E
Catedràtic
Dades personals
Residència	Regne de Prússia
Formació	Universitat de Halle
Tesi acadèmica	Leges oscillationis oriundae si duo corpora diversa celeritate oscillantia ita conjunguntur ut oscillare non possint nisi simul et synchronice (1827)
Director de tesi	Johann Salomo Christoph Schweigger
Es coneix per	Electrodinàmica
Activitat
Camp de treball	Física
Lloc de treball	Leipzig
Ocupació	Física
Organització	Universitat de Halle Universitat de Göttingen Universitat de Leipzig
Membre de	Acadèmia Prussiana de les Ciències (membre estranger) (1863–) Royal Society (Membre estranger de la Royal Society) (1850–) Acadèmia de Ciències de Saxònia (membre estranger) (1849–) Acadèmia de Ciències de Saxònia (membre ordinari) (1846–1849) Acadèmia de les Ciències de Torí (1828–) Acadèmia Bavaresa de Ciències Acadèmia Alemanya de Ciències Leopoldina Acadèmia de Ciències de Rússia Reial Acadèmia d'Arts i Ciències dels Països Baixos Acadèmia Americana de les Arts i les Ciències Reial Acadèmia Sueca de Ciències
Alumnes	Gottlob Frege
Influències	Carl Friedrich Gauß
Obra
Estudiant doctoral	Ernst Abbe Friedrich Kohlrausch Theodor Reye Eduard Riecke
Premis
Medalla Copley (1859)
Signatura

Wilhelm Eduard Weber (Wittenberg, 24 d'octubre de 1804 - Göttingen, 23 de juny de 1891), fou un físic alemany. Juntament amb Carl Friedrich Gauss va ser inventor del primer telègraf electromagnètic, el 1822. La unitat del flux magnètic en el Sistema Internacional, el Weber, (símbol: Wb) fou batejada en honor seu.

Biografia

Joventut

Wilhelm Eduard Weber va néixer el 24 d'octubre de 1804 a Wittenberg. El seu pare, Michael Weber, era professor de teologia a la Universitat de Wittenberg. Michael va tenir tretze fills, dels quals només una filla i quatre fills van arribar a l'edat adulta. Wilhelm és el seu tercer fill supervivent.

Entre els seus germans, el més gran es va fer pastor. El més jove, Ernst-Heinrich, es va convertir en un destacat anatomista i fisiòleg, professor de la Universitat de Leipzig. El germà petit, Eduard, també es va convertir en professor d'anatomia a Leipzig.

El 1814, Prússia va atacar la ciutat de Wittenberg. Durant l'atac, la casa on vivia la família Weber va ser destruïda, i quan l'exèrcit prussià va capturar la ciutat, es va tancar la universitat, on el seu pare era professor.

Després de la dissolució de la Universitat de Wittenberg, el seu pare fou destinat a Halle, l'any 1815. Després dels seus estudis allà, entrà a la universitat i estudià filosofia natural, on destacà pel seu treball original i innovador. Després de doctorar-se i convertir-se en professor adjunt, fou nomenat Professor Extraordinari de filosofia natural a la mateixa Halle. Quan tenia 20 anys i encara era estudiant, Wilhelm havia escrit amb el seu germà Ernst Heinrich Weber un llibre titulat Teoria ondulatòria i fluïdesa, que donà als seus autors una considerable reputació. Tot i això, Wilhelm s'inclinava més per l'acústica i escrigué força escrits sobre el tema. Algunes publicacions que mostraren els seus escrits van ser Poggendorffs Annalen, el Jahrbücher für Chemie und Physik de Schweigger, i el diari musical de l'època Carcilia. Un altre estudi realitzat amb els seus germans Ernst i Eduard, En Mechanik Der Menschlichen Gerverzeuge, (El mecanisme de caminar humà), publicat el 1836, analitzà els detalls del moviment humà i el bipedisme, així com les tensions i els esforços que suporten tendons i músculs. El 1821, Wilhelm va entrar a la Fundació Francke, preparant-se per entrar a la Universitat de Halle. En aquest moment, només tenia disset anys, però va avançar prou com per unir-se al seu segon germà, Ernst Heinrich, en la seva investigació sobre el flux de líquids, així com l'aigua i les ones sonores.

El 1822 va ingressar a la Universitat de Halle, estudiant filosofia natural. Durant aquest període va ser fortament influenciat pel físic Johann Salomo Christoph Schweigger}} i el matemàtic Johann Friedrich Pfaff.

Al mateix temps, va continuar col·laborant amb el seu germà Ernst i, el 1825, va publicar els resultats dels seus experiments amb el nom de Wellenlehre, auf Experimente gegründet. Això va donar a conèixer els seus noms en el circuit científic.

Aleshores, també va començar a treballar en la seva tesi doctoral sobre tubs d'orgue de canya sota la supervisió del professor Schweigger. Va presentar la seva tesi el 1826, i va obtenir el diploma el mateix any.

El 1827 Wilhelm Weber es va incorporar a la Universitat de Halle com a Privatdozent. Després va començar a escriure la seva tesi d'habilitació sobre tubs d'orgue com a oscil·ladors acoblats amb acoblament acústic de la canya i la cavitat d'aire, presentant-la el mateix any. El 1828, esdevingué professor extraordinari de filosofia natural a Halle. Més tard, al setembre, va acompanyar Ernst a Berlín, on els germans van assistir a la 7a reunió de la Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Arzte. Allà, Wilhelm Weber va presentar un article sobre tubs d'orgue, que va impressionar estudiosos com Alexander von Humboldt, organitzador de la trobada, i Carl Friedrich Gauss, professor de la Universitat de Göttingen, que en aquell moment estava interessat en el geomagnetisme.

Gauss va veure ràpidament el potencial de Weber i es va adonar que el jove seria un excel·lent col·lega. Malauradament, en aquell moment no hi havia cap lloc disponible per a Weber a Göttingen i per això es va quedar a Halle i va publicar una sèrie d'articles sobre tubs d'orgue de canya.

L'any 1831, mitjançant la recomanació del seu amic Carl Friedrich Gauss, es traslladà a Göttingen (on Gauss ja era director de l'observatori astronòmic) per a exercir com a professor de física malgrat els seus 27 anys. Les seves lliçons són recordades com a interessants, instructives i suggestives. El mateix Weber però, creia que aquelles lliçons, malgrat ser il·lustrades amb gràfics i dibuixos, eren simples texts, de forma que animava als seus estudiants a dur a terme experiments i aplicar-los més enllà del laboratori. D'aquesta forma, pretenia generar un coneixement complet de la física, i autoritzava als seus alumnes a fer ús del laboratori sense necessitat de pagar-lo a banda, tal com es feia a l'època.

Treball acústic a Halle

Després de ser apartat del seu treball per part del govern de Hannover i a causa de les seves opcions polítiques liberals, Wilhelm es dedicà a viatjar. Així, visità uns quants països europeus, entre ells Anglaterra, i s'instal·là posteriorment a Leipzig, on exercí de professor de física entre 1843 i 1849. Aquest darrer any tornà a Göttingen.

Un dels seus treballs més importants fou l'Atlas des Erdmagnetismus (Atlas del Geomagnetisme), que escrigué en col·laboració amb Gauss. L'obra està formada per diversos mapes magnètics de la Terra, que van causar força interès entre les diferents potències del moment per tal de construir observatoris magnètics. L'any 1864, i també col·laborant amb Gauss, publicà Mesures Proporcionals Electromagnètiques, on exposa un sistema de mesures absolutes per als corrents elèctrics que s'ha convertit en la base de les mesures actuals.

Finalment, Weber va morir a Göttingen amb 86 anys.

L'esquema de Weber

L'esquema de Weber és el conjunt de lleis simples que relacionen la freqüència del so produït per un tub de canya i la longitud del tub ressonant. Aquestes lleis només descriuen un fenomen mitjà, que mai se segueix amb exactitud, però que s'utilitza per estimar un ordre de magnitud. L'esquema de Weber es basa en la freqüència de batec de la canya sense ressonador i els parcials de la canonada. L'esquema de Weber destaca un fenomen important en acústica: per sota d'una longitud del tub, la freqüència del so no pot superar un cert límit, només el del nivell de la canya.

La unificació d'unitats electromagnètiques

Wilhelm Weber, mitjançant la repetició sistemàtica de tots els experiments quantitatius d'Œrsted i Faraday, i la connexió amb les mesures magnètiques realitzades per Gauss, és un pioner del sistema internacional d'unitats elèctriques. Per a això, va desenvolupar nous instruments de mesura, com l'electrodinamòmetre i el magnetòmetre d'inductor terrestre, que li van permetre realitzar mesures amb una precisió inigualable fins ara. D'aquesta manera, ell, com Newton havia enllaçat acceleració, força, massa i atracció gravitatòria, connectava totes les magnituds electromagnètiques conegudes en el seu moment: intensitat del corrent elèctric, força electromotriu induïda, capacitat dels condensadors. Durant aquest treball d'unificació, Weber va fer el seu propi descobriment, és a dir, que les dues lleis d'atracció de Coulomb: la força electroestàtica i la interacció magnètica dipolar, que Œrsted havia enllaçat, són, independentment del medi material a través del qual actuen, en una relació de velocitat, i que aquesta velocitat és la de la llum. Va ser la primera vegada que aquesta quantitat, que llavors es pensava que era característica de l'èter luminífer, va intervenir en les lleis de l'electromagnetisme. Aquest descobriment es va considerar aleshores com una confirmació de la hipòtesi de Faraday, segons la qual les forces electromagnètiques actuen, com la llum, per propagació de vibracions del mateix èter. Maxwell va poder basar així la seva electrodinàmica com la mecànica de fluids aplicada a aquest hipotètic èter, i el físic austríac Hasenöhrl va deduir que les línies de camp descriuen la distribució de l'energia a través de l'èter.

Weber també va ser el primer a suggerir la propagació de l'electricitat per flux de partícules elementals, basant-se en la segona llei de l'electròlisi de Faraday i les idees de Davy i Berzelius sobre l'activitat química de les solucions. A més d'una càrrega elèctrica, va assignar una massa (o inèrcia) precisa a aquestes partícules d'electricitat, i d'aquesta manera va explicar la conducció elèctrica en els metalls, un estudi que es tornaria a reprendre 30 anys després amb motiu dels fenòmens. descobert amb raigs catòdics. Weber també l'utilitza per interpretar els efectes del diamagnetisme.

Col·laboració amb Gauss

A principis de 1831, a la mort de Johann Tobias Mayer, es va crear un lloc vacant a Göttingen. Gauss el va fer reclutar per a la càtedra de Física a Göttingen, i els dos homes d'ara endavant van treballar junts en l'estudi del magnetisme. Ja havíem observat (durant els descobriments de Weber) que la velocitat de la llum jugava un paper en l'electricitat, és a dir, que mesurava la velocitat de propagació dels senyals telegràfics. Van ser Gauss i Weber qui, el 1833, van produir el primer telègraf electromagnètic que es va estendre ràpidament, i van impulsar la idea de mesurar la velocitat dels senyals (amb miralls giratoris), que es va reconèixer com molt similar a la velocitat de llum, obrint noves perspectives a la física. Gauss i Weber van ser sens dubte els primers a utilitzar un telègraf elèctric de dos fils, enviant un telegrama entre l'observatori i l'Institut de Física de Göttingen, el corrent necessari produït per imants rotatius. Poc després (a Baviera), el telègraf es va convertir en el dipol d'un circuit, amb retorn per terra. Gauss i Weber havien menyspreat patentar el seu invent; però un esdeveniment polític posaria sobtadament fi a aquesta fructífera col·laboració.

Al mateix temps, Weber va destacar en l'ensenyament de la física en la seva posició, il·lustrant les seves conferències amb experiments. Aviat es va adonar que els estudiants progressarien més si poguessin realitzar aquests experiments ells mateixos. Per això, va obrir el seu laboratori per a l'ús dels seus alumnes.

La crisi de 1837

Weber estava lligat a la relativa llibertat que havia aportat l'ocupació francesa. Els decrets de Carlsbad ja marcaven el desig dels governants de seguir controlant les universitats. però quan el 1837, el govern nomenat per Guillaume IV va considerar l'abolició de la llei constitucional de 1833 per restaurar la constitució absolutista de 1819, el físic, conjuntament amb col·legues de la Universitat de Göttingen, va fer conèixer la seva oposició. Tanmateix, va respectar les conviccions dels seus set companys. La posició de Weber probablement era propera a la de Jakob Grimm. Finalment, el 1837, Weber va dimitir juntament amb sis dels professors més eminents de l'establiment (el Set de Göttingen), inclosos els germans Grimm.

Homenatge a l'amistat entre dos estudiosos amb opinions polítiques oposades (Jardins de la Universitat de Göttingen).

Weber va romandre sense feina ni sou durant 5 anys. Es va organitzar una col·lecció a tot Alemanya per ajudar els professors acomiadats Weber va rebre així una suma de 100 tàlers; però no creia que l'hagués de tocar: va demanar ajuda als amics i va llogar una petita habitació. Va ser Gauss qui li va portar les primeres subvencions, pagant-li com a preparador: junts, els dos investigadors van publicar de 1837 a 1843 els resultats de les seves observacions com a part del Magnetischer Verein, un grup d'investigació geofísica subvencionat per Alexander von Humboldt. Aleshores, el 1843, Weber va rebre una oferta de la Universitat de Leipzig: va desenvolupar el seu electrodinamòmetre, un aparell destinat a mesurar la força que, segons la llei d'Ampère, exerceixen dos circuits elèctrics l'un sobre l'altre.

Com que les càtedres que quedaven vacants no van trobar candidat (els col·legues dels renunciants, a les altres universitats d'Alemanya, donant suport), els Set de Göttingen van ser revocats, però només Weber i l'orientalista Heinrich Ewald van acceptar reprendre els cursos a Geòrgia. -Augusta. Alguna historiografia ha comparat aquest episodi amb el de 1934 (context de purga).

Darrers anys

Restaurat a la seva càtedra a Göttingen, de 1846 a 1856 Weber va publicar importants investigacions sobre la determinació de les forces electrodinàmiques. Esdevé membre estranger de la Royal Society l'any 1850, membre de l'Acadèmia de Berlín (1863) i corresponsal de l'Institut de França (1865).

Weber tenia un caràcter jovial, amb un somriure juvenil i una certa timidesa, però en les discussions científiques sabia ser inflexible. Va confiar espontàniament en estranys, i de vegades va ser criticat per la seva benevolència cap als espiritistes . La seva bondat i modèstia van crida/anomenar l'atenció fins i tot quan es mantenia allunyat de les discussions; per exemple, no va mostrar cap senyal d'amargor (i no va escriure res sobre aquest tema) quan a la Convenció del Metro de París, només es van donar noms de científics francesos a les magnituds físiques que ell mateix havia caracteritzat.

Favorable a les idees liberals, Weber sempre va mostrar un gran interès per les qüestions polítiques, i es va mostrar entusiasmat amb la proclamació de la unitat alemanya el 1870. Era baix i d'espatlles estretes, però caminava amb força i va continuar caminant fins ben entrada la seva vellesa. Durant tota la seva vida va mantenir un estret comerç amb els seus germans. va romandre solter, una neboda que tenia cura de la seva llar.

La unitat de flux magnètic (el weber) li deu el seu nom.

Bibliografia

• Assis, André Koch Torres. Weber’s Electrodynamics (en anglès). Springer, 1994. ISBN 978-90-481-4471-6. 
• Fye, W. Bruce «Ernst, Wilhelm, and Eduard Weber» (en anglès). Clinical Cardiology, Vol. 23, Num. 9, 2000, pàg. 709-710. DOI: 10.1002/clc.4960230915. ISSN: 1932-8737.
• Gupta, S.V.. Units of Measurement: Past, Present and Future. International System of Units (en anglès). Springer, 2010. ISBN 978-3-642-00737-8. 
• Jackson, Myles W. «Physics and music in nineteenth-century Prussia: Wilhelm Eduard Weber and precision measurement» (en anglès). Interdisciplinary Science Reviews, Vol. 31, Num. 4, 2006, pàg. 307-322. DOI: 10.1179/030801806X113801.
• Gauss, Carl Friedrich; Weber, Wilhelm Eduard «Atlas Des Erdmagnetismus: Nach Den Elementen Der Theorie Entworfen». Weidmann'sche Buchhandlung, 1840.
• G.C.F. (George Carey Foster) «Wilhelm Eduard Weber». Nature. Macmillan Journals ltd., 44, 1891, pàg. 229–230. Bibcode: 1891Natur..44..229G. DOI: 10.1038/044229b0 [Consulta: 16 novembre 2007]. – obituary
• Urbanitsky, Alfred; Wormell, Richard «Electricity in the Service of Man». Cassell and Company, 1886, pàg. 756–758. – Telegraph of Weber and Gauss (with pictures)
• «Weber, Wilhelm Eduard». Max Planck Institute for the History of Science, Berlin. [Consulta: 5 setembre 2007].
• Purcell, Edward; Morin, David. Cambridge University Press. Electricity and Magnetism, 2013. ISBN 978-1-107-01402-2. 
• Browne, Michael. McGraw-Hill/Schaum. Physics for Engineering and Science, 2008. ISBN 978-0-07-161399-6. 
• Littlejohn, Robert. «Gaussian, SI and Other Systems of Units in Electromagnetic Theory». Arxivat de l'original el 11. 07. 2012.. [Consulta: 6 maig 2008].
• David J Griffiths. Prentice Hall. Introduction to electrodynamics, 1999, p. 559–562. ISBN 978-0-13-805326-0. 
• On Faraday's Lines of Force – 1855/56. Maxwell's first paper (Part 1 & 2) – Compiled by Blaze Labs Research (PDF).
• On Physical Lines of Force – 1861. Maxwell's 1861 paper describing magnetic lines of force – Predecessor to 1873 Treatise.
• James Clerk Maxwell, "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field", Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155, 459–512 (1865). (Aquest article va acompanyar una presentació de Maxwell el 8 de desembre de 1864 a la Royal Society.)
  • A Dynamical Theory Of The Electromagnetic Field – 1865. Maxwell's 1865 paper describing his 20 equations, link from Google Books.
• Joseph Larmor (1897) "On a dynamical theory of the electric and luminiferous medium. Part 3, Relations with material media", Phil. Trans. Roy. Soc. 190, 205–300.
• Hendrik Lorentz (1899) "Simplified theory of electrical and optical phenomena in moving systems", Proc. Acad. Science Amsterdam, I, 427–443.
• Hendrik Lorentz (1904) "Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity less than that of light", Proc. Acad. Science Amsterdam, IV, 669–678.
• Henri Poincaré (1900) "La théorie de Lorentz et le Principe de Réaction", Archives Néerlandaises, V, 253–278.
• Henri Poincaré (1902) "La Science et l'Hypothèse".
• Henri Poincaré (1905) "Sur la dynamique de l'électron", Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 140, 1504–1508.
• Catt, Walton and Davidson. "The History of Displacement Current" Còpia de fitxer a la Wayback Machine.. Wireless World, de març de 1979.
• Wesley, JP «Weber electrodynamics, part I. general theory, steady current effects». Foundations of Physics Letters, 3, 1990, pàg. 443–469. Bibcode: 1990FoPhL...3..443W. DOI: 10.1007/BF00665929.

Enllaços externs

• O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. «Wilhelm Weber» (en anglès). MacTutor History of Mathematics archive. School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland. (anglès)
• Woodruff, A.E. «Weber, Wilhelm Eduard». Complete Dictionary of Scientific Biography, 2008. [Consulta: 14 setembre 2016].