Ερνστ Άμπε

Ο Ερνστ Καρλ Άμπε (Ernst Karl Abbe, 23 Ιανουαρίου 1840 – 14 Ιανουαρίου 1905) ήταν Γερμανός φυσικός, οπτικός, βιομήχανος και κοινωνικός μεταρρυθμιστής. Μαζί με τους Ότο Σοτ και Καρλ Τσάις ανέπτυξε πολυάριθμα οπτικά όργανα. Υπήρξε επίσης συνιδιοκτήτης της περίφημης βιομηχανίας οπτικών Carl Zeiss AG, που μεταξύ άλλων κατασκεύασε το πρώτο πλανητάριο.

Βιογραφικά στοιχεία

Ο Άμπε γεννήθηκε στο Άιζεναχ και γονείς του ήταν ο Γκέοργκ Άνταμ Άμπε, προσωπάρχης σε υφαντουργείο, και η Ελίζαμπετ Κριστίνα Μπάρχφελντ. Ο εργοδότης του πατέρα του υπεστήριξε οικονομικά τον Ερνστ, ώστε να μπορέσει να πάει στο γυμνάσιο και μετά να πάρει καλούς βαθμούς στις εισαγωγικές εξετάσεις για πανεπιστήμιο. Μέχρι να τελειώσει το σχολείο, το επιστημονικό ταλέντο του και η ισχυρή του βούληση είχαν ήδη καταστεί εμφανή. Για τον λόγο αυτόν, παρά τη φτώχεια της οικογένειας, ο πατέρας του απεφάσισε να υποστηρίξει τις σπουδές του στα Πανεπιστήμια της Ιένας (1857-1859) και του Γκέτινγκεν (1859-1861). Κατά τη διάρκεια των εκεί σπουδών του, ο Ερνστ συμπλήρωνε το εισόδημά του παραδίδοντας ιδιαίτερα μαθήματα. Αλλά και ο εργοδότης του πατέρα του συνέχισε να τον βοηθά. Ο Άμπε πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν το 1861. Ως μαθητής ήδη είχε επηρεασθεί από τον Μπέρναρντ Ρίμαν και τον Βίλχελμ Βέμπερ, ο οποίος ήταν μεταξύ των «Επτά του Γκέτινγκεν»». Ακολούθησαν δύο σύντομες «θητείες» στο αστεροσκοπείο του Γκέτινγκεν και στη Φυσική Ένωση της Φραγκφούρτης (σύλλογος πολιτών που ενδιαφέρονταν για τη φυσική και τη χημεία, που είχε ιδρυθεί από τον Γκαίτε το 1824 και συνεχίζει να υπάρχει μέχρι σήμερα). Στις 8 Αυγούστου 1863 πιστοποιήθηκε ως λέκτορας στο Πανεπιστήμιο της Ιένας, όπου το 1870 δέχθηκε μια θέση αναπληρωτή καθηγητή της πειραματικής φυσικής, της μηχανικής και των μαθηματικών. Το 1871 πήρε ως σύζυγό του την Έλζε Σνελ (Else Snell), κόρη του φυσικομαθηματικού και Καρλ Σνελ, ενός από τους δασκάλους του. Το ζεύγος απέκτησε δύο κόρες. Το 1879 έγινε καθηγητής πρώτης βαθμίδας, ενώ το προηγούμενο έτος είχε διορισθεί και διευθυντής του Αστεροσκοπείου της Ιένας. Το 1889 έγινε μέλος της Βαυαρικής Ακαδημίας Επιστημών. Υπήρξε επίσης μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Σαξονίας. Σταμάτησε να διδάσκει στο Πανεπιστήμιο της Ιένας το 1891 και απεβίωσε στην ίδια πόλη σε ηλικία 65 ετών.

Ως στενός φίλος του Ερνστ Χέκελ, ο Άμπε ήταν άθεος.

Η συνεισφορά του στην οπτική

Το 1866 ο Άμπε έγινε διευθυντής ερευνών στην «Οπτική Βιομηχανία Καρλ Τσάις» και το 1886 εφεύρε τον αποχρωματικό φακό για το μικροσκόπιο, έναν φακό που εξουδετερώνει το κύριο και δευτερεύον χρωματικό σφάλμα. Το 1870 εφεύρε τον συγκεντρωτικό φακό Άμπε, για τον φωτισμό των δειγμάτων που εξετάζονται με μικροσκόπιο. Το 1871 σχεδίασε το πρώτο διαθλασιόμετρο, το οποίο περιέγραψε σε ένα βιβλιαράκι που εκδόθηκε το 1874. Το 1872 διετύπωσε τους νόμους των ειδώλων των μη φωτεινών αντικειμένων. Η Zeiss άρχισε να πωλεί τον βελτιωμένο του τύπο μικροσκοπίου το 1872, το 1877 πωλούσε μικροσκόπια με αντικειμενικό φακό ομογενούς βυθίσεως και από το 1886 με τον αποχρωματικό αντικειμενικό φακό του Άμπε. Επινόησε τον αριθμό Abbe, ένα μέτρο για τις διαφορές της τιμής του δείκτη διαθλάσεως για κάθε διαφανές υλικό ανάλογα με το μήκος κύματος του φωτός. Επινόησε επίσης το κριτήριο του Abbe, που ελέγχει την υπόθεση υπάρξεως μιας συστηματικής τάσεως σε ένα σύνολο παρατηρήσεων (με όρους διακριτικής ικανότητας αυτό το κριτήριο μάς πληροφορεί ότι ο γωνιακός διαχωρισμός δεν μπορεί να αντιστοιχεί σε μικρότερη γωνία από τον λόγο του μήκους κύματος του φωτός προς τη διάμετρο του αντικειμενικού φακού).

Ο Άμπε ήταν ο πρώτος που όρισε τον όρο «αριθμητικό διαμέτρημα» (numerical aperture) ως το ημίτονο του μισού της γωνίας επί τον δείκτη διαθλάσεως του μέσου που καταλαμβάνει τον χώρο μεταξύ του εμπρόσθιου φακού και του καλυπτήριου γυαλιού.

Πολλοί επίσης αποδίδουν στον Άμπε την ανακάλυψη του διακριτικού ορίου για το μικροσκόπιο και της σχέσεως (δημοσιεύθηκε το 1873)

αν και σε δημοσίευση του 1874, ο Χέλμχολτς γράφει ότι η παραπάνω σχέση εξάχθηκε για πρώτη φορά από τον Λαγκράνζ, ο οποίος είχε πεθάνει 61 χρόνια νωρίτερα. Από την άλλη, ο Χέλμχολτς εντυπωσιάσθηκε τόσο πολύ από τον Άμπε, ώστε του προσέφερε μια θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Χούμπολτ του Βερολίνου, την οποία ο Άμπε αρνήθηκε εξαιτίας των δεσμών του με την εταιρεία Zeiss. Ο Άμπε υποστήριζε ότι η διακριτική ικανότητα ενός μικροσκοπίου περιορίζεται τελικώς από το διαμέτρημα των οπτικών μερών, αλλά και ότι, αναλόγως με την εφαρμογή, υπάρχουν και άλλοι παράμετροι που θα πρέπει να ζυγιάζονται στη σχεδίαση των αντικειμενικών φακών. Στην εργασία που δημοσίευσε ο Άμπε το 1874 υπό τον τίτλο «Συνεισφορά στη θεωρία του μικροσκοπίου και στη φύση της μικροσκοπικής οράσεως» δηλώνει ότι η διακριτική ικανότητα ενός μικροσκοπίου είναι ανάλογη του διαμετρήματός του, αλλά χωρίς να προτείνει μια μαθηματική σχέση για το διακριτικό όριο ενός μικροσκοπίου.

Το 1876 ο Άμπε έγινε συνιδιοκτήτης της εταιρείας Zeiss και άρχισε να μετέχει στα σημαντικά κέρδη της. Παρά το ότι οι πρώτες θεωρητικές εξαγωγές της παραπάνω εξισώσεως δημοσιεύθηκαν από άλλους, είναι δίκαιο να πούμε ότι ο Άμπε ήταν ο πρώτος που έφθασε σε αυτό το συμπέρασμα πειραματικά. Οι αντικειμενικοί φακοί Abbe-Zeiss είχαν ιδανική γεωμετρία ακτίνων, επιτρέποντας έτσι στον Άμπε να ανακαλύψει ότι το διαμέτρημα θέτει το όριο της διακριτικής ικανότητας, και όχι η καμπυλότητα ή η τοποθέτηση των φακών. Ο Άμπε τελειοποίησε επίσης το 1884 τη μέθοδο της συμβολής του Φιζώ. Οι Άμπε και Τσάις, μαζί με τον γιο του Τσάις (τον Ρόντεριχ) και τον Ότο Σοτ ίδρυσαν το 1884 την εταιρεία «Jenaer Glaswerk Schott & Genossen». Αυτή η εταιρεία, που με την πάροδο των ετών συγχωνεύθηκε ουσιαστικά με την Zeiss, δημιούργησε 44 νέους τύπους γυαλιού για χρήση σε οπτικά συστήματα. Ως προς τα τηλεσκόπια, ο Άμπελ κατασκεύασε ένα σύστημα αντιστροφής του ειδώλου το 1895.

Προκειμένου να κατασκευάσει αντικειμενικούς φακούς υψηλής ποιότητας, ο Άμπε συνεισέφερε σημαντικά στη διάγνωση και διόρθωση των οπτικών σφαλμάτων τους, τόσο του σφαιρικού, όσο και του σφάλματος κόμης, διορθώσεις που απαιτούνται προκειμένου ένας αντικειμενικός φακός να φθάσει στο θεωρητικό όριο διακριτικής ικανότητας, που περιορίζεται μόνο από την περίθλαση. Ο Άμπε ανεκάλυψε ότι οι ακτίνες του φωτός στα οπτικά συστήματα πρέπει να έχουν σταθερή γωνιακή μεγέθυνση σε όλη την έκτασή τους, ώστε να επιτυγχάνουν το παραπάνω όριο, μια αρχή που είναι σήμερα γνωστή ως συνθήκη των ημιτόνων του Abbe. Οι υπολογισμοί και τα επιτεύγματα του Άμπε ήταν τόσο προχωρημένα, ώστε ο Φριτς Ζερνίκε βασίσε πάνω σε αυτά το έργο του επί του μικροσκοπίου αντιθέσεως φάσεως, για το οποίο τιμήθηκε με Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1953, ενώ ο Χανς Μπους τα εφήρμοσε στην ανάπτυξη του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.

Στην επιχείρηση Zeiss ο Άμπε δεν βρισκόταν μόνο στην πρωτοπορία της οπτικής, αλλά και των εργασιακών μεταρρυθμίσεων, καθώς το 1900 εισήγαγε την οκτάωρη εργασία ημερησίως, με ζωντανή ακόμα τη θύμηση της 14ωρης ημέρας εργασίας του πατέρα του. Επιπλέον, δημιούργησε ένα καταπίστευμα για τις συντάξεις του προσωπικού της εταιρείας και ένα ακόμα για τις αποζημιώσεις απολύσεως. Το 1889 ο Άμπε ίδρυσε και χρηματοδότησε το Ίδρυμα Καρλ Τσάις για την επιστημονική έρευνα. Σκοπός του ήταν «η εξασφάλιση του οικονομικού, του επιστημονικού και του τεχνολογικού μέλλοντος και η εξ αυτού βελτίωση της εργασιακής ασφαλείας των εργαζομένων στους αντίστοιχους τομείς». Κατέστησε σαφές ότι η επιτυχημένη σταδιοδρομία ενός εργαζομένου βασιζόταν αποκλειστικά στις ικανότητες και στην επίδοσή του, και όχι στην καταγωγή, τη θρησκεία ή τις πολιτικές απόψεις του. Το 1896 αναδιοργάνωσε την εταιρεία σε συνεταιριστική βάση, με μοίρασμα των κερδών στους εργαζομένους. Οι κοινωνικές του απόψεις, παρότι προωθημένες, ήταν σεβαστές και στην εποχή  του, καθώς υιοθετήθηκαν ως πρότυπο από το πρωσικό κράτος και εξιδανικεύθηκαν αργότερα από τον Άλφρεντ Βέμπερ στο βιβλίο του Schriften der Heidelberger Aktionsgruppe zur Demokratie und Zum Freien Sozialismus. (1947).

Πήραν το όνομά του
 Το πρίσμα Abbe
 Το διαθλασιόμετρο Abbe
 Το σφάλμα Abbe ή «σφάλμα του ημιτόνου»
 Ο αριθμός Abbe
 Ο συγκεντρωτικός φακός Abbe
 Η συνθήκη των ημιτόνων του Abbe
 Ο κρατήρας Άμπε (Abbe) στην αθέατη από τη Γη πλευρά της Σελήνης

Παραπομπές

Πηγές
 Το αντίστοιχο λήμμα στη Νέα Ελληνική Εγκυκλοπαίδεια «Χάρη Πάτση», τόμος 5, σσ. 88-89

Γερμανοί φυσικοί
Οπτικοί
Γερμανοί εφευρέτες
Γερμανοί επιχειρηματίες
Γερμανοί άθεοι