Ερνστ Κλάντνι

Ο Ερνστ Φλόρενς Φρίντριχ Κλάντνι (, ˈɛʁnst ˈfloːʁɛns ˈfʁiːdʁɪç ˈkladnɪ, 30 Νοεμβρίου 1756 – 3 Απριλίου 1827) ήταν γερμανός φυσικός και μουσικός. Το πιο σημαντικό έργο, για το οποίο μερικές φορές αναφέρεται ως "ο πατέρας της ακουστικής", περιλαμβάνει έρευνα για τη δόνηση πιάτων και ο υπολογισμός της ταχύτητας του ήχου για διάφορα αέρια. επίσης, ανέλαβε και πρωτοποριακό έργο στη μελέτη των μετεωριτών και θεωρείται από κάποιους ως ο πατέρας της μετεωριτικής επιστήμης.

Πρώιμος βίος 
Αν και ο Κλάντνι γεννήθηκε στο Βίτενμπεργκ της Σαξονίας, η οικογένειά του κατάγεται από την Κρέμνιτσα, τμήμα την εποχή εκείνη του Βασιλείου της Ουγγαρίας και σήμερα μια πόλη με ορυχεία στην κεντρική Σλοβακία. Ο Κλάντνι συνεπώς, έχει εντοπιστεί ως Γερμανός, Ούγγρος και Σλοβάκος.

 Ο Κλάντνι προέρχεται από μια οικογένεια ακαδημαϊκών και μορφωμένων ανθρώπων. Ο προπάππους του Κλάντνι, ο Λουθηρανόςκληρικός Γκεόργκ Κλάντνι (1637-92) εγκατέλειψε την Κρέμνιτσα το 1673 κατά την Αντιμεταρρύθμιση. Ο παππούς του Κλάντνι, ο Μάρτιν Κλάντνι (1669-1725), ήταν επίσης ένας Λουθηρανός θεολόγος και το 1710, έγινε καθηγητής της θεολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βιτεμβέργης. Ήταν κοσμήτορας της θεολογικής σχολής στο 1720-1721 και αργότερα έγινε ο πρύτανης του πανεπιστημίου  .Ο θείος του Κλάντνι, Γιούστους Γκέοργκ Κλάντνι (1701-1765), ήταν καθηγητής νομικής στο πανεπιστήμιο.
Ένας άλλος θείος του, ο Γιόχαν Μάρτιν Κλάντνι (1710-1759), ήταν ένας θεολόγος, ιστορικός και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Ερλάνγκεν και το Πανεπιστήμιο της Λειψίας.

Ο πατέρας του Κλάντνι, Ερνστ Μάρτιν Κλάντνι (1715-1782), ήταν καθηγητής και πρύτανης του Πανεπιστημίου της Βιτεμβέργης. Προσχώρησε στη νομική σχολή το 1746.Η μητέρα του Κλάντνι ήταν η Ιωάννα Σοφία και ήταν μοναχοπαίδι. Ο πατέρας του διαφωνούσε με το γιο του αναφορικά με το ενδιαφέρον του για την επιστήμη και επέμεινε ότι ο Κλάντνι έπρεπε να γίνει δικηγόρος.

Καριέρα 
Ο Κλάντνι σπούδασε νομικά και φιλοσοφία στη Βιτεμβέργη και τη Λειψία, αποκτώντας πτυχίο νομικής από το Πανεπιστήμιο της Λειψίας το 1782. Την ίδια χρονιά, ο πατέρας του πέθανε και ο ίδιος μεταστράφηκε στη φυσική πιο σοβαρά.

Στοιχεία Κλάντνι 

Ένα από πιο γνωστά επιτεύγματα του Κλάντνι ήταν να εφεύρει μια τεχνική για να δείξει τις διάφορες λειτουργίες της δόνησης σε μια άκαμπτη επιφάνεια. Όταν αντηχεί, ένα πιάτο ή μεμβράνη διαιρείται σε περιοχές που δονούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις, που οριοθετούνται  από τις γραμμές όπου δε παρατηρείται καμία δόνηση (κομβικές γραμμές). Ο Κλάντνι επανέλαβε τα πρωτοπόρα πειράματα του Ρόμπερτ Χουκ που στις 8 Ιουλίου 1680 παρατήρησε τα κομβικά μοτίβα που σχετίζονται με τις δονήσεις των γυάλινων πλακών. Ο Χουκ έσυρε ένα δοξάρι βιολιού κατά μήκος της άκρης μιας επίπεδης πλάκας καλυμμένης με αλεύρι και είδε τα κομβικά μοτίβα να αναδύονται.

Η τεχνική Κλάντνι, δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά το 1787 στο βιβλίο του Entdeckungen über die Theorie des Klanges ("Ανακαλύψεις στη Θεωρία του Ήχου"),αποτελείτο από το πίεση ενός δοξαριού βιολιού πάνω σε μια μεταλλική πλάκα, η επιφάνεια της οποίας ήταν ελαφρά καλυμμένη με άμμο. Το πιάτο ήταν πιέστηκε μέχρι να φτάσει στην αντήχηση, όπου η δόνηση προκαλούσε στην άμμο μετακίνηση και επικέντρωση κατά μήκος των κομβικών γραμμών, όπου η επιφάνεια παρέμενε ακίνητη παρά τη δόνηση, περιγράφοντας τις κομβικές γραμμές. Τα σχέδια που σχηματίζονται από τις γραμμές αυτές είναι ό,τι τώρα ονομάζονται "στοιχεία Κλάντνι". Παρόμοια κομβικά μοτίβα μπορεί  να συναντήσουμε επίσης στη συναρμολόγηση  υλικών σε μικροκλίμακα για κύματα Φάραντεϊ.

Όταν ο Κλάντνι έδειξε την τεχνική του στο Παρίσι, ο Ναπολέων όρισε ένα βραβείο για την καλύτερη μαθηματική εξήγηση. Η απάντηση της Σοφί Ζερμαίν, αν και απερρίφθη λόγω κενών, ήταν η μόνη συμμετοχή με τη σωστή προσέγγιση.

Παραλλαγές αυτής της τεχνικής εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως στο σχεδιασμό και την κατασκευή ακουστικών οργάνων όπως βιολιά, κιθάρες και τσέλο. Από τον 20ο αιώνα, είναι πιο κοινό να τοποθετείται ένα ηχείο που οδηγείται από ηλεκτρονική γεννήτρια σήματος πάνω ή κάτω από την πλάκα για να επιτευχθεί μια πιο ακριβής διευθετήσιμη συχνότητα.

Στην κβαντική μηχανική, τα στοιχεία Κλάντνι ("κομβικά μοτίβα") είναι γνωστό ότι σχετίζονται με τις λύσεις στην εξίσωση Σρέντιγκερ για ένα ηλεκτρόνιο άτομο, και τα μαθηματικά που τα περιγράφουν χρησιμοποιήθηκαν από τον Έρβιν Σρέντινγκερ για να φτάσετε στην κατανόηση των τροχειών των ηλεκτρονίων .

Μουσικά όργανα 
Από το 1738, ένα μουσικό όργανο που ονομάζεται Γκλάσπιλ ή βεριγιόν, δημιουργήθηκε από την πλήρωση  ποτηριών μπύρας με διαφορετικές ποσότητες νερού, υπήρξε δημοφιλές στην Ευρώπη.Τα γυάλινα ποτήρια χτυπήθηκαν από ξύλινα σφυριά διαμορφωμένα σαν κουτάλια, για να παράγουν "εκκλησιαστική και άλλη ιερή μουσική". Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος ήταν αρκετά εντυπωσιασμένος από την απόδοση του βεριγιόν, σε μια επίσκεψη στο Λονδίνο το 1757, που δημιούργησε το δικό του όργανο, την αρμόνικα, το 1762. Η αρμόνικα ενέπνευσε διάφορα άλλα μέσα, συμπεριλαμβανομένων και δύο που δημιουργήθηκαν από τον Κλάντνι. Το 1791, ο Κλάντνι εφηύρε το μουσικό όργανο που ονομάζεται εύφωνο (δεν πρέπει να συγχέεται με το όργανο ορείχαλκου ευφώνιο), που αποτελείται από γυάλινες ράβδους σε διαφορετικές θέσεις. Το εύφωνο είναι ο άμεσος πρόγονος του σύγχρονου μουσικού οργάνου γνωστό ως Κριστάλ Μπασέτ. Ο Κλάντνι επίσης βελτίωσε και τον  "μουσικό κύλινδρο" του Χουκ για να παράγει ένα άλλο όργανο, το clavicylinder, το 1799.

Ο Κλάντνι ταξίδεψε σε όλη την Ευρώπη με τα εργαλεία του, κάνοντας επιδείξεις.

Μετεωρίτες 
Το 1794, ο Κλάντνι εξέδωσε το βιβλίο "Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen" ("η Καταγωγή των Σιδηρών Μαζών που Βρέθηκαν από τον Πάλλας" και κάποια συνοδευτικά με αυτές , και σε Ορισμένα που Σχετίζονται με τα Φυσικά Φαινόμενα"), στο οποίο πρότεινε ότι οι μετεωρίτες έχουν εξωγήινη προέλευση. Αυτή ήταν μια αμφιλεγόμενη δήλωση, εκείνη την εποχή καθώς θεωρούσαν ότι οι μετεωρίτες είναι ηφαιστειακής προέλευσης. Αυτό το βιβλίο έκανε τον Κλάντνι έναν από τους ιδρυτές της σύγχρονης μετεωριτικής έρευνας.

Ο Κλάντνι αρχικά γελοιοποιήθηκε για τους ισχυρισμούς του, αλλά τα γραπτά του πυροδότησαν μια περιέργεια που είχε σαν αποτέλεσμα τελικά την υποστήριξη της θεωρίας του από τους περισσότερους ερευνητές. Το 1795, ένας μεγάλος πετρώδης μετεωρίτης που παρατηρήθηκε κατά την πτώση του στη Γη, σε ένα εξοχικό σπίτι κοντά στο Ουόλντ Νιούτον στο Γιορκσάιρ της Αγγλίας και ένα κομμάτι που βρέθηκε είναι γνωστός ως μετεωρίτης του Εξοχικού Ουόλντ. Δόθηκε στο Βρετανό χημικό Έντουαρντ Χάουαρντ ο οποίος μαζί με τον γάλλο μεταλλειολόγο Ζακ ντε Μπουρνόν ανέλυσαν προσεκτικά τη σύνθεση και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η εξωγήινη καταγωγή του ήταν πιθανή. Το 1803 ο Γάλλος Υπουργός Εσωτερικών ανέθεσε στον φυσικό και αστρονόμο Ζαν-Μπατίστ Μπιό έλαβε την εργασία διερεύνησης μιας "βροχής μετεωριτών πάνω από το Λ'Εγκλ" στη βόρεια Γαλλία, γεμίζοντας τη πόλη με χιλιάδες θραύσματα μετεωρίτη Σε αντίθεση με τον Κλάντνι το βιβλίο και η επιστημονική δημοσίευση από τους Χάουαρντ και ντε Μπουρνόν, η ζωντανή αναφορά του Μπιό τον έκανε δημοφιλή και έπεισε περισσότερους ανθρώπους να λάβουν τις ιδέες το Κλάντνι στα σοβαρά.

Ένα ορυκτό που περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1993 από το Κάρλτον (IIICD) ως σιδερένιος μετεωρίτης, ονομάστηκε κλαντνίτης προς τιμήν του.

Άλλες εργασίες 
Ο Κλάντνι ανακάλυψε τον νόμο Κλάντνι, μια απλή αλγεβρική σχέση για την προσέγγιση των τρόπων συχνότητες των ελεύθερων ταλαντώσεων των πλακών και άλλων φορέων.

Ο Κλάντνι εκτίμησε τη ταχύτητα του ήχου σε διαφορετικά αέρια, τοποθετώντας αυτά τα αέρια σε ένα όργανο με σωλήνες και μετρώντας τα χαρακτηριστικά των ήχων που προέκυπταν όταν ο σωλήνας έπαιζε. Η εργασία θεμελίωσης της μέτρησης της ταχύτητας του ήχου στον αέρα είναι εκείνη που ξεκίνησε το 1635 ο Πιερ Γκασσεντί.

Θάνατος 
Ο Κλάντνι πέθανε στις 3 Απριλίου 1827 στο Μπρέσλαου της Κάτω Σιλεσίας. Στη συνέχεια αποτέλεσε μέρος του Βασιλείου της Πρωσίας και σήμερα είναι η πόλη του Βρότσλαβ στη νοτιοδυτική Πολωνία.

Δείτε επίσης 

Εξισώσεις Μπέσελ
Χανς Τζένι (κυματική) 
Αλεξάντερ Λαουτερβάσσερ, φωτογράφος που χρησιμοποιεί το έργο του Κλάντνι όταν δημιουργεί εικόνες υγρών επιφανειών
Τριτάρα, μια κιθάρα που προκαλεί ιδιαίτερες μορφές στοιχείων Κλάντνι
Δονήσεις κυκλικής μεμβράνης

Βιβλιογραφία 

 Entdeckungen über die Theorie des Klanges, Λειψία 1787.
 Die Akustik, Λειψία 1802. Γαλλική μετάφραση: Traite d'acoustique, Παρίσι 1809. Επίσης, στο Neue Beiträge zur Akustik, Λειψία 1817.
 Beiträge zur praktischen Akustik und zur στρατηγική " lehre vom Instrumentbau, Λειψία 1821 ().
 HathiTrust, Λειψία/Ρίγα 1794.
 Über Feuermeteore, Βιέννη 1820.
 Über die Hervorbringung der menschlichen Sprachlaute, Λειψία 1824.
 Kurze Übersicht der Schall und Klanglehre, nebst einem Anhange die Entwickelung und Anordnung der Tonverhältnisse betreffend, Μάιντς 1827

Παραπομπές

Περαιτέρω ανάγνωση 

 Jackson, Myles W. (2006) Harmonious Triads: Physicists, Musicians, and Instrument Makers in Nineteenth-Century Germany (MIT Press). 
 Marvin, Ursula B. (1996). "Ernst florens Friedrich Chladni (1756–1827) and the origins of modern meteorite research". Meteoritics. 31 (5): 545–588. Bibcode:1996M&PS...31..545M. doi:10.1111/j.1945-5100.1996.tb02031.x.
 Rossing T. D. (1982) Chladni's Law for Vibrating Plates, American Journal of Physics 50, 271–274

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Σύντομη βιογραφία, βιβλιογραφία και συνδέσμους στις ψηφιοποιημένες πηγές στο Εικονικό Εργαστήριο του Ινστιτούτο Max Planck για την Ιστορία της Επιστήμης
 Die Akustik, 1802 από τον Ernst Chladni στα Πανεπιστήμια του Στρασβούργου
  (Προσπελάστηκε στις 5/31/08)
  (Προσπελάστηκε στις 5/18/14)
 Παραδείγματα με το στρογγυλό, τετράγωνο, στάδιο πιάτα και βιολί σχήματα
 Chladni πιάτα
 Ηλεκτρομαγνητικά οδηγείται Chladni πιάτο
 Χρήση του Chladni μοτίβα στην κατασκευή βιολιά
 Chladni μοτίβα για κιθάρα
 Άλλες φωτογραφίες του Chladni μπορούν να προβληθούν σε αυτό το site και στο Επιστήμη και Κοινωνία Βιβλιοθήκη Εικόνων.
 
 Ernst Chladni στο Monoskop.org

Γερμανοί φυσικοί