أندرس يوناس أنغستروم: الرجل الذي قرأ ضوء الشمس

في عام 1862، وجه فيزيائي سويدي مطيافاً نحو الشمس، وصور ما حصل عليه، وأعلن أن الغلاف الجوي للشمس يحتوي على الهيدروجين. كان ادعاءً ذا نطاق مذهل — أن التركيب الكيميائي لجسم يبعد 150 مليون كيلومتر يمكن تحديده من نمط من الخطوط المظلمة — وكان صحيحاً. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الفلك كيمياء.

من ميديلباد إلى أوبسالا

ولد أنغستروم في 13 أغسطس 1814 في لوغدو في تيمرو، في مقاطعة ميديلباد السويدية الشمالية، وهو ابن يوهان أنغستروم. تلقى تعليمه في هيرنوساند وانتقل إلى أوبسالا في عام 1833 للالتحاق بالجامعة، حيث أصبح محاضراً في الفيزياء عام 1839 — في سن الخامسة والعشرين، في مؤسسة احتفظت به لبقية حياته المهنية.

سار مساره المبكر عبر علم الفلك بدلاً من بصريات المختبر. في عام 1842 ذهب إلى مرصد ستوكهولم لاكتساب خبرة عملية في الرصد، وفي عام 1843 تم تعيينه أميناً لمرصد أوبسالا الفلكي. شكل هذا المزيج كل ما تلا ذلك: كان فيزيائياً يعرف كيف يوجه أداة نحو السماء وفلكياً عاملاً يفهم مما يتكون الضوء.

ورقة عام 1853

تم تقديم عمله التأسيسي، "تحقيقات بصرية" (Optiska undersökningar)، إلى أكاديمية ستوكهولم في فبراير 1853، بعد أن نُشر بطبعة عام 1852. أثبت فيه أن الشرارة الكهربائية تنتج طيفين متراكبين، أحدهما ينتمي إلى معدن القطب والآخر إلى الغاز الذي تمر عبره الشرارة. إن فك تشابك الاثنين هو الخطوة الأولى الأساسية للتحليل الطيفي: فهو يثبت أن الطيف يمكن تحليله إلى مساهمات منفصلة للمواد التي تنتجه.

جاءت النتيجة الأعمق من التفكير بدلاً من الأجهزة. بالاعتماد على نظرية الرنين لأويلر، استنتج أنغستروم أن الغاز المتوهج يبعث أشعة ضوئية بنفس قابلية الانكسار التي يمكنه امتصاصها — أي أن المادة تبعث بالضبط الأطوال الموجية التي تمتصها. هذا هو المبدأ الذي يجعل الخطوط المظلمة في الطيف الشمسي قابلة للقراءة كبصمات كيميائية. لقد صاغ، في عام 1853، قانوناً للامتصاص تم تعديله قليلاً وعُرف لاحقاً باسم رجل آخر: قانون كيرشوف للإشعاع الحراري.

تم تجاهله، ثم لم يعد كذلك

كانت مساهمته، بكلمات بسيطة من السجل، متجاهلة لعدة سنوات. جاء الاعتراف متأخراً ومن الخارج. في عام 1870 تم انتخابه عضواً أجنبياً في الجمعية الملكية، وفي عام 1872 منحت تلك الهيئة ميدالية رمفورد، مع ملاحظة إدوارد سابين أن المبدأ الذي أسسه "يمنحه الحق في التصنيف كأحد مؤسسي التحليل الطيفي". في عام 1873 تم انتخابه للمعهد الفرنسي. كان قد انضم إلى الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم قبل ذلك بوقت طويل، في عام 1850.

في عام 1858 خلف أدولف فرديناند سفانبرغ في كرسي الفيزياء في أوبسالا، ومن عام 1861 وجه اهتمامه بالكامل تقريباً نحو الطيف الشمسي.

خريطة الشمس

اعتمدت نتيجة الهيدروجين لعام 1862 على الجمع بين المطياف والتصوير الفوتوغرافي، مما سمح بتسجيل الخطوط بدلاً من مجرد رؤيتها ورسمها. بعد ست سنوات، في عام 1868، جاءت تحفته الفنية: "أبحاث حول الطيف الشمسي" (Recherches sur le spectre solaire)، وهي خريطة للطيف الشمسي العادي تحتوي على قياسات مفصلة لأكثر من ألف خط طيفي. أصبحت المرجع القياسي لجيل من الفلكيين.

كما احتوت على خطأ يقول الكثير عن دقة العمل. كانت قياساته غير دقيقة بحوالي جزء واحد من سبعة أو ثمانية آلاف — ليس لأن تقنيته كانت ضعيفة، بل لأن معيار المتر الذي استخدمه كان قصيراً جداً بشكل طفيف. كان الخطأ في المسطرة، وليس في العين، وحجمه هو مقياس دقته: خطأ جزء واحد من ثمانية آلاف هو ما يُعد عيباً في عمل أنغستروم.

في عام 1867 أصبح أول شخص يفحص طيف الشفق القطبي، حيث اكتشف وقاس الخط الساطع المميز في منطقته الخضراء المصفرة. لقد كان مخطئاً بشأن أحد الآثار، معتقداً أن نفس الخط يظهر في ضوء البروج، لكن الملاحظة نفسها فتحت الدراسة الطيفية للغلاف الجوي العلوي.

المغناطيسية والحرارة

لم يكن التحليل الطيفي مهنته الوحيدة. درس انتقال الحرارة والمغناطيسية الأرضية، وسجل التقلبات المغناطيسية في جميع أنحاء السويد في عامي 1852 و1853. كما سلمته أكاديمية العلوم في ستوكهولم البيانات المغناطيسية التي تم جمعها خلال رحلة السفينة "يوجيني" (HSwMS Eugenie) حول العالم بين عامي 1851 و1853، وهي عملية اختزال أكملها قبل وفاته بوقت قصير — خدمة وطنية شاقة وغير براقة من النوع الذي يلتهم المهن.

لماذا يُدعى أندرس عبقرياً

الجودة هي الدقة المقترنة بالاستدلال — القدرة على إجراء قياسات دقيقة بما يكفي لدعم حجة، ثم رؤية الحجة التي تدعمها. حركتان تحددانه. الأولى، في عام 1853، كانت نظرية: التفكير من نظرية الرنين لأويلر إلى استنتاج أن الغاز المتوهج يبعث بالضبط الأطوال الموجية التي يمتصها، مما يحول الطيف من فضول إلى بصمة كيميائية. الثانية، من عام 1861 فصاعداً، كانت تنفيذية: قياس ألف خط شمسي بدقة كافية بحيث يحكم الأطلس الناتج المجال، واستخدام النتيجة لإثبات أن النجم يحتوي على الهيدروجين. الفجوة بين هذين الأمرين — فكرة عن الرنين، ومعرفة مما تتكون الشمس — هي كل الفيزياء الفلكية، وقد عبرها.

الحجة المضادة الصادقة هي أنه يتقاسم الفضل، وفي السؤال الأكبر، فقد التسمية. يحمل قانون كيرشوف اسم كيرشوف؛ تمت صياغة نسخة أنغستروم أولاً ولكن تم تعديلها قليلاً بعد ذلك، وظل عمله دون ملاحظة لسنوات بينما بنى آخرون على نفس الأرضية. لم يؤسس أي مدرسة فكرية ولم يترك أي نظرية عامة للمادة والإشعاع. احتوى أطلسه العظيم على خطأ منهجي موروث من متر قياسي معيب، وتضمن عمله في الشفق القطبي ادعاءً خاطئاً حول ضوء البروج. ما لا يمكن الجدال فيه هو حكم سابين عندما سلمته الجمعية الملكية أخيراً ميدالية رمفورد في عام 1872: المبدأ الذي أسسه يمنحه الحق في التصنيف كأحد مؤسسي التحليل الطيفي. العلوم الكاملة ليس لديها الكثير من المؤسسين.

الإرث

تزوج من أوغستا بيدوار في عام 1845، ابنة عائلة تجارية في ستوكهولم من أصل هوغونوتي؛ أصبح ابنهما كنوت، المولود في عام 1857، فيزيائياً بدوره. توفي أنغستروم بسبب التهاب السحايا في أوبسالا في 21 يونيو 1874، عن عمر يناهز التاسعة والخمسين، مع اكتمال اختزالات "يوجيني" المغناطيسية بالكاد.

بقي اسمه في ثلاثة أماكن. فوهة على القمر تحمل اسمه. مختبر أنغستروم في جامعة أوبسالا، الذي يضم الفيزياء والرياضيات والهندسة والكيمياء وفيزياء الفضاء، يحمل اسمه. والأكثر ديمومة، الأنغستروم — جزء من عشرة مليارات من المتر، الوحدة التي تُقاس بها أطوال موجات الضوء والمسافات بين الذرات في المواد الصلبة — يحمل اسمه في كل ورقة علمية في علم البلورات والتحليل الطيفي لا تزال تُكتب. رجل دمر عمله العظيم متر قصير قليلاً انتهى به المطاف كوحدة طول.