Walther Nernst

المعرفة هي موت البحث.

Walther Hermann Nernst كان كيميائياً ألمانياً اشتهر بعمله في الديناميكا الحرارية والكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكهربائية وفيزياء الحالة الصلبة. ساعدت صياغته لنظرية Nernst للحرارة في تمهيد الطريق نحو القانون الثالث للديناميكا الحرارية، والذي فاز به جائزة نوبل في الكيمياء عام 1920. كما اشتهر بتطوير معادلة Nernst في عام 1887.

الحياة والمسيرة الوظيفية

السنوات الأولى

ولد Nernst في Briesen في بروسيا الغربية، وهي الآن Wąbrzeźno بولندا، لوالديه Gustav Nernst 1827–1888 وOttilie Nerger 1833–1876. كان والده قاضياً ريفياً. كان لدى Nernst ثلاث أخوات أكبر وأخ أصغر. توفيت أخته الثالثة بسبب الكوليرا. التحق Nernst بالمدرسة الابتدائية في Graudenz. درس الفيزياء والرياضيات في جامعات Zürich وBerlin وGraz وWürzburg، حيث حصل على درجة الدكتوراه عام 1887. في عام 1889، أنهى أطروحة التأهيل العلمي في جامعة Leipzig.

الصفات الشخصية

كان يُقال إن Nernst كان عملياً من حيث تفكيره دائماً في طرق لتطبيق الاكتشافات الجديدة على الصناعة. من بين هواياته الصيد والصيادة. كان صديقه Albert Einstein مرحاً بسبب "غروره السذاجة وارتياحه الذاتي" "كانت دراسته ومختبره الخاص تقدمان دائماً جوانب من الفوضى الشديدة التي أطلق عليها زملاؤه بشكل مناسب 'حالة الإنتروبيا العظمى'".

التاريخ العائلي

تزوج Nernst من Emma Lohmeyer في عام 1892 وأنجبا معاً ابنين وثلاث بنات. توفي كلا ابني Nernst أثناء قتالهما في الحرب العالمية الأولى. مع زملائه في جامعة Leipzig، Jacobus Henricus van't Hoff وSvante Arrhenius، كان يساهم في تأسيس أسس مجال استقصائي نظري وتجريبي جديد في الكيمياء واقترح إشعال النار في طبقات الفحم غير المستخدمة لزيادة درجة الحرارة العالمية. كان ناقداً صريحاً لـ Adolf Hitler والنازية، وتزوجت اثنتان من بناته الثلاث برجال يهود. بعد توليه السلطة، هاجروا، واحدة إلى إنجلترا والأخرى إلى البرازيل.

المسيرة الوظيفية

بدأ Nernst الجامعة في Zurich عام 1883، ثم بعد فترة انقطاع في Berlin، عاد إلى Zurich. كتب أطروحته في Graz حيث كان Boltzmann أستاذاً، على الرغم من أنه عمل تحت إشراف Ettinghausen. اكتشفوا تأثير Nernst: أن المجال المغناطيسي المطبق بشكل عمودي على موصل معدني في تدرج درجة حرارة ينتج عنه فرق جهد كهربائي. بعد ذلك، انتقل إلى Würzburg تحت قيادة Kohlrausch حيث قدم وناقش أطروحته. استقطبه Ostwald إلى أول قسم للكيمياء الفيزيائية في Leipzig. انتقل Nernst هناك كمساعد، يعمل على الديناميكا الحرارية للتيارات الكهربائية في المحاليل. بعد ترقيته إلى محاضر، قام بالتدريس لفترة وجيزة في Heidelberg ثم انتقل إلى Göttingen. بعد ثلاث سنوات، عُرضت عليه أستاذية في Munich، وللإبقاء عليه في بروسيا، أنشأت الحكومة كرسياً له في Göttingen. هناك، كتب كتاباً مشهوراً بعنوان Theoretical Chemistry، تمت ترجمته إلى اللغات الإنجليزية والفرنسية والروسية. كما اشتق معادلة Nernst للجهد الكهربائي الناتج عن تركيزات غير متساوية لأيون مفصول بغشاء منفذ للأيون. تُستخدم معادلته على نطاق واسع في فسيولوجيا الخلايا وعلم الأعصاب.

كانت مصباح الفتيل الكهربائي من الكربون المستخدم في ذلك الوقت مظلماً ومكلفاً لأنه كان يتطلب فراغاً في مصباحه. اخترع Nernst مشعاً بجسم صلب بفتيل من أكاسيد الأرض النادرة، يُعرف باسم مشعع Nernst، وهو لا يزال مهماً في مجال الطيفية بالأشعة تحت الحمراء. يؤدي التسخين الأومي المستمر للفتيل إلى التوصيل. يعمل المشعع بشكل أفضل في الأطوال الموجية من 2 إلى 14 ميكرومتر. يعطي ضوءاً ساطعاً ولكن فقط بعد فترة إحماء. باع Nernst براءة الاختراع مقابل مليون مارك، حكيماً بعدم اختيار الإتاوات لأنه سرعان ما تم تقديم مصباح فتيل التنجستن المملوء بغاز خامل. باستخدام ثروته، اشترى Nernst في عام 1898 الأول من ثمانية عشر سيارة امتلكها خلال حياته وعقاراً ريفياً يزيد عن خمسمائة هكتار للصيد. زاد من قوة سياراته المبكرة بحمل اسطوانة من أكسيد النيتروز التي يمكنه حقنها في المكربن. بعد ثمانية عشر عاماً منتجة في Göttingen، حقق في الضغط الأسموزي والكيمياء الكهربائية وقدم نظرية حول كيفية توصيل الأعصاب، انتقل إلى Berlin، وحصل على لقب Geheimrat.

في عام 1905، اقترح نظريته "نظرية الحرارة الجديدة"، والمعروفة لاحقاً بالقانون الثالث للديناميكا الحرارية. أظهر أنه مع اقتراب درجة الحرارة من الصفر المطلق، يقترب الإنتروبيا من الصفر، بينما تظل الطاقة الحرة أعلى من الصفر. وهذا هو العمل الذي يُتذكر به أكثر من غيره، لأنه مكّن الكيميائيين من تحديد الطاقات الحرة وبالتالي نقاط التوازن للتفاعلات الكيميائية من قياسات الحرارة. زعم Theodore Richards أن Nernst قد سرق فكرته، لكن Nernst يُعتبر عموماً صاحب الاكتشاف. أصبح Nernst صديقاً لـ Kaiser Wilhelm، الذي أقنعه بتأسيس Kaiser Wilhelm Gesellschaft for the Advancement of the Sciences برأس مال أولي قدره أحد عشر مليون مارك. اكتشف مختبر Nernst أنه عند درجات حرارة منخفضة انخفضت الحرارة النوعية بشكل ملحوظ وربما تختفي عند الصفر المطلق. تم التنبؤ بهذا الانخفاض للسوائل والمواد الصلبة في ورقة عام 1909 من قبل Albert Einstein حول ميكانيكا الكم للحرارة النوعية عند درجات حرارة منخفضة جداً. كان Nernst معجباً جداً بحيث سافر طوال الطريق إلى Zurich لزيارة Einstein، الذي كان نسبياً غير معروف في Zurich عام 1909، لذلك قال الناس: "يجب أن يكون Einstein رجلاً ذكياً إذا جاء Nernst العظيم طوال الطريق من Berlin إلى Zurich للحديث معه." قام Nernst وPlanck بالضغط لإنشاء أستاذية خاصة في Berlin وتبرع Nernst بموارده. في عام 1913 سافروا إلى Switzerland لإقناع Einstein بقبولها؛ حلم حقيقي: أستاذية مسماة في أعلى جامعة في Germany، بدون واجبات تدريسية، مما يتركه حراً للبحث.

في عام 1911، نظم Nernst وMax Planck أول مؤتمر Solvay في Brussels. في السنة التالية، رسم الرسام الانطباعي Max Liebermann صورته.

في عام 1914، كان Nernst وعائلته يرفهون عن الزملاء والطلاب الذين أحضروهم إلى عقارهم الريفي في سيارة قطار خاصة عندما تعلموا أن الحرب قد أُعلنت. دخل ابناه الأكبران الجيش، بينما التحق الأب بفرقة السائقين الطوعيين. أيد الجيش الألماني ضد اتهامات الخصوم بالهمجية بتوقيعه على بيان التسعة والتسعين. في 21 أغسطس 1914، قاد المستندات من Berlin إلى قائد الجناح الأيمن الألماني في France، وتقدم معهم لمدة أسبوعين حتى تمكن من رؤية توهج أضواء Paris ليلاً. تحول المد في معركة Marne. عندما بدأت حالة الجمود في الخنادق، عاد إلى الوطن. تواصل مع الكولونيل Max Bauer، ضابط الأركان المسؤول عن الذخيرة، بفكرة إخراج الدفاعين من خنادقهم برقاقات تطلق غاز الدموع. عندما تم تجربة فكرته، كان أحد المراقبين هو Fritz Haber، الذي جادل بأنه ستكون هناك حاجة إلى عدد كبير جداً من الرقاقات، وسيكون من الأفضل إطلاق سحابة من الغاز السام الأثقل من الهواء؛ أول هجوم بسحابة الكلور في 22 أبريل 1915 لم يدعمه هجوم مشاة قوي، لذلك اختفت الفرصة التي قد يكسر بها الغاز الجمود بشكل لا رجعة فيه. تم منح Nernst وسام Iron Cross من الدرجة الثانية. كمستشار علمي موظف في الجيش الألماني الإمبراطوري، أشرف على البحث عن المتفجرات، وتم إجراء الكثير منها في مختبره حيث طوروا guanidine perchlorate. ثم عمل على تطوير هاونات الخنادق. تم منحه وسام Iron Cross من الدرجة الأولى ولاحقاً وسام Pour le Mérite. عندما كان القيادة العليا تفكر في إطلاق العنان للحرب الغواصية غير المقيدة، طلب من Kaiser فرصة لتحذير من الإمكانات الهائلة للولايات المتحدة كمنافس. لم يستمعوا، وصرخ Ludendorff فيه بسبب "هراء غير كفء". نشر كتابه The Foundations of the New Heat Theorem. كان كلا الابنين قد ماتا في الجبهة.

في عام 1918، بعد دراسة الكيمياء الضوئية، اقترح نظرية تفاعل السلسلة الذرية. ذكرت أنه عندما يحدث تفاعل يتم فيه تشكيل ذرات حرة يمكنها تحطيم الجزيئات المستهدفة إلى ذرات حرة أخرى ينتج عنه تفاعل سلسلة. ترتبط نظريته ارتباطاً وثيقاً بعملية الانشطار النووي الطبيعي.

في عام 1920، هاجرت هو وعائلته مؤقتاً إلى الخارج لأنه كان أحد العلماء على قائمة الحلفاء للمجرمين الحربيين. في وقت لاحق من نفس العام تلقى جائزة نوبل في الكيمياء تكريماً لعمله على الكيمياء الحرارية. تم انتخابه عميداً لجامعة Berlin للفترة 1921–1922. أنشأ وكالة لتوجيه الأموال الحكومية والخاصة للعلماء الشباب ورفض أن يصبح سفيراً للولايات المتحدة. لمدة سنتين غير سعيدة، كان رئيساً للمختبر الوطني Physikalisch-Technische Reichsanstalt، حيث لم يتمكن من التعامل مع "الخليط من الوسطية والبيروقراطية الحمراء". في عام 1924، أصبح مديراً لمعهد الكيمياء الفيزيائية في Berlin.

في عام 1927، تم توسيع الانخفاض في الحرارة النوعية عند درجات حرارة منخفضة إلى الغازات. درس نظريات الأشعة الكونية وعلم الكون.

على الرغم من أن بيان صحفي وصفه بأنه "غير موسيقي تماماً"، طور Nernst بيانو كهربائي، وهو "Neo-Bechstein-Flügel" في عام 1930 بالاشتراك مع شركات Bechstein وSiemens، مما يحل محل لوحة الصوت بمضخمات أنابيب فراغية. استخدم البيانو التقاط كهرومغناطيسي لإنتاج صوت معدل وموسيقي إلكترونياً بنفس الطريقة التي تعمل بها الجيتار الكهربائي. في الواقع، كان موسيقاراً، وأحياناً يرافق كمان Einstein.

في عام 1933، تعلم Nernst أن زميلاً كان يأمل في التعاون معه تم فصله من القسم لأنه يهودي. توجه Nernst فوراً بسيارة أجرة لرؤية Haber لطلب وظيفة في معهده، الذي لم يكن تحت سيطرة الحكومة، فقط ليتعلم أن Haber كان يتحرك إلى إنجلترا. سرعان ما وجد Nernst نفسه في ورطة لرفضه ملء استمارة حكومية حول أصوله العرقية. تقاعد من منصبه الأستاذي لكن تم فصله من مجلس معهد Kaiser Wilhelm. عاش بهدوء في الريف؛ في عام 1937 سافر إلى Oxford لتلقي درجة دكتوراه فخرية، كما زار ابنته الكبرى وزوجها وأحفاده الثلاثة. عانى Nernst من نوبة قلبية حادة في عام 1939. توفي عام 1941 ودُفن بالقرب من Max Planck وOtto Hahn وMax von Laue في Göttingen بألمانيا.

المنشورات

• Walther Nernst، "Reasoning of theoretical chemistry: Nine papers 1889–1921" ألماني، Begründung der Theoretischen Chemie : Neun Abhandlungen, 1889–1921. Frankfurt am Main : Verlag Harri Deutsch, c. 2003. ISBN 3-8171-3290-5
• Walther Nernst، "The theoretical and experimental bases of the New Heat Theorem" ألماني، Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes. Halle . [ed., this is a list of thermodynamical papers from the physico-chemical institute of the University of Berlin 1906–1916; Translation available by Guy Barr LCCN 27-2575
• Walther Nernst، "Theoretical chemistry from the standpoint of Avogadro's law and thermodynamics" ألماني، Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik. Stuttgart, F. Enke, 1893 . LCCN po28-417