Jean-Baptiste Biot

Jean-Baptiste Biot

Jean-Baptiste Biot (/ˈbiːoʊ, ˈbjoʊ/; französisch: [ʒɑ̃ batist bjo]; 21. April 1774 – 3. Februar 1862) war ein französischer Physiker, Astronom und Mathematiker, der zusammen mit Félix Savart das Biot-Savart-Gesetz der Magnetostatik entdeckte, die Realität von Meteoriten nachwies, eine frühe Ballonfahrt unternahm und die Polarisation des Lichts untersuchte.

Das Biot (eine CGS-Einheit des elektrischen Stroms), das Mineral Biotit und das Kap Biot im Osten Grönlands wurden nach ihm benannt.

Biografie

Jean-Baptiste Biot wurde am 21. April 1774 in Paris als Sohn des Finanzbeamten Joseph Biot geboren.

Er wurde am Lycée Louis-le-Grand und 1794 an der École Polytechnique ausgebildet. Biot diente bei der Artillerie, bevor er 1797 zum Professor für Mathematik in Beauvais ernannt wurde. Später wurde er um 1800 Professor für Physik am Collège de France und drei Jahre später zum Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Im Juli 1804 unternahm Biot zusammen mit Joseph Louis Gay-Lussac die erste wissenschaftliche Heißluftballonfahrt, um zu messen, wie sich das Erdmagnetfeld mit der Höhe verändern (NNDB 2009, Reese 2004, O'Connor und Robertson 1997). Sie erreichten eine Höhe von 4000 Metern (13.100 Fuß) (NNDB 2009, Reese 2004). Später, im September 1804, brachte ein Alleinflug Gay-Lussac auf bis zu 7010 Meter (23.000 Fuß) (was ohne zusätzlichen Sauerstoff ziemlich gefährlich war (Reese 2004)).

Biot war zudem Mitglied der Ehrenlegion; er wurde 1814 zum Ritter und 1849 zum Kommandeur ernannt. 1815 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Royal Society in London gewählt, 1816 zum Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften und 1822 zum auswärtigen Ehrenmitglied der American Academy of Arts and Sciences. Darüber hinaus erhielt Biot 1840 die Rumford-Medaille, die von der Royal Society auf dem Gebiet der thermischen oder optischen Eigenschaften der Materie verliehen wird (O’Connor und Robertson 1997). Im Jahr 1850 veröffentlichte Jean-Baptiste Biot im Journal des savants einen 7-seitigen Erinnerungsbericht aus der Zeit der späten 1790er und frühen 1800er Jahre über seine Begegnungen mit Laplace.

Jean-Baptiste Biot hatte einen einzigen Sohn, Édouard Constant Biot, einen Ingenieur und Sinologen, geboren 1803. Édouard starb 1850, und sein Vater unternahm außerordentliche Anstrengungen, um die zweite Hälfte von Édouards letztem Buch, einer Standardübersetzung des chinesischen Klassikers Tcheou-li, für die Veröffentlichung vorzubereiten. Es war als unvollendetes Manuskript zurückgeblieben. Um es in korrekter Form zu veröffentlichen, schrieb Jean-Baptiste Biot, musste er den berühmten Sinologen Stanislas Julien konsultieren, und, insbesondere für die Übersetzung des schwierigsten Teils, des Kaogongji, besuchte er selbst zahlreiche Werkstätten und befragte Kunsthandwerker nach ihren Methoden und ihrem Vokabular, um die Arbeit seines Sohnes zu überprüfen. Biots Übersetzung ist bis heute die einzige Übersetzung dieses Buches in eine westliche Sprache.

Er starb am 3. Februar 1862 in Paris.

Werk

### Elektromagnetismus

Jean-Baptiste Biot leistete zeitlebens zahlreiche Beiträge zur wissenschaftlichen Gemeinschaft – vor allem in der Optik, im Magnetismus und in der Astronomie. 1804 verwendete er Linien gleicher magnetischer Feldstärke in einem Artikel, den er gemeinsam mit dem preußischen Naturforscher Alexander von Humboldt verfasste. Das Biot-Savart-Gesetz im Magnetismus ist nach Biot und seinem Kollegen Félix Savart benannt für ihre Arbeit im Jahr 1820. In ihrem Experiment zeigten sie einen Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus, indem sie „von einem langen vertikalen Draht und einer Magnetnadel in einiger horizontaler Entfernung ausgingen [und zeigten], dass das Fließen eines Stroms durch den Draht die Nadel bewegte“ (Parsley).

### Meteoriten

1803 wurde Biot von der Académie française entsandt, um über 3000 Meteoriten zu berichten, die in L'Aigle in der Normandie, Frankreich, niedergegangen waren (siehe L'Aigle (Meteorit)). Er fand heraus, dass die Meteoriten, die damals als „Steine“ bezeichnet wurden, aus dem Weltraum stammten. Mit seinem Bericht trug Biot dazu bei, die 1794 veröffentlichte These des deutschen Physikers Ernst Chladni zu stützen, dass Meteoriten Trümmer aus dem Weltraum seien.

Vor Biots gründlicher Untersuchung der Meteoriten, die 1803 in der Nähe von L’Aigle in Frankreich niedergingen, glaubten nur sehr wenige wirklich daran, dass auf der Erde gefundene Gesteine extraterrestrischen Ursprungs sein könnten. Es gab anekdotische Berichte über ungewöhnliche Gesteine, die nach Sichtungen von Feuerkugeln am Himmel auf dem Boden gefunden wurden, aber solche Geschichten wurden oft als Fantasterei abgetan. Eine ernsthafte Debatte über diese ungewöhnlichen Gesteine begann 1794, als Ernst Chladni ein Buch veröffentlichte, in dem er behauptete, sie hätten einen extraterrestrischen Ursprung (Westrum). Erst nachdem Biot in der Lage war, die Gesteine von L’Aigle zu analysieren, wurde allgemein akzeptiert, dass die am Himmel beobachteten Feuerkugeln Meteore waren, die durch die Atmosphäre fielen. Seit Biots Zeiten hat die Analyse von Meteoriten zu genauen Messungen der chemischen Zusammensetzung des Sonnensystems geführt. Die Zusammensetzung und Position von Meteoren im Sonnensystem gaben Astronomen zudem Hinweise auf die Entstehung des Sonnensystems.

### Polarisiertes Licht

1812 wandte sich Biot dem Studium der Optik zu, insbesondere der Polarisation des Lichts. Vor dem 19. Jahrhundert ging man davon aus, dass Licht aus diskreten Paketen, sogenannten Korpuskeln, bestand. Im frühen 19. Jahrhundert begannen viele Wissenschaftler, die Korpuskulartheorie zugunsten der Wellentheorie des Lichts zu verwerfen. Biot begann seine Arbeit zur Polarisation, um zu zeigen, dass die von ihm erzielten Ergebnisse nur dann auftreten konnten, wenn Licht aus Korpuskeln bestünde.

1815 wies er nach, dass „polarisiertes Licht beim Durchgang durch eine organische Substanz im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden konnte, abhängig von der optischen Achse des Materials“. Seine Arbeit zur chromatischen und rotatorischen Polarisation brachte das Gebiet der Optik stark voran, obwohl sich später zeigte, dass seine Ergebnisse auch mit der Wellentheorie des Lichts erzielt werden konnten. Die Transversalwellenerklärung von Augustin-Jean Fresnel ist viel einfacher und steht im Einklang mit den Gleichungen von James Clerk Maxwell.

Biots Arbeiten zur Polarisation des Lichts haben zu vielen Durchbrüchen auf dem Gebiet der Optik geführt. Flüssigkristallanzeigen (LCDs), wie sie in Fernseh- und Computerbildschirmen verwendet werden, nutzen Licht, das beim Eintritt in den Flüssigkristall durch einen Filter polarisiert wird, damit der Flüssigkristall die Intensität des durchgelassenen Lichts modulieren kann. Dies geschieht, während sich die Polarisation des Flüssigkristalls als Reaktion auf ein anliegendes elektrisches Steuersignal verändert. Polarisationsfilter werden in der Fotografie häufig eingesetzt, um unerwünschte Reflexionen herauszufiltern oder Reflexionen zu verstärken.

### Weinstein

Kaliumbitartrat wurde erstmals in einem Weinfass im Iran entdeckt. Die moderne Anwendung der Substanz begann 1768, und 1832 entdeckte Jean-Baptiste Biot die physikalischen Eigenschaften von Weinstein. Das Produkt erlangte einen Großteil seiner Popularität, als die Franzosen begannen, es häufig beim Kochen zu verwenden.

### Bogenmessung

Im August 1806 wurde er vom Bureau des Longitudes zusammen mit François Arago beauftragt, die von Delambre und Méchain begonnene Messung eines Meridianbogens in Frankreich und Spanien fortzuführen (den Meridianbogen von Delambre und Méchain).

Ausgewählte Schriften

- Traité élémentaire d'astronomie physique (Klostermann, 1810–1811)

- Récherches expérimentales et mathématiques sur les mouvemens des molécules de la lumière autour de leur centre de gravité (auf Französisch). Paris: Firmin Didot. 1814.

- Traité de physique expérimentale et mathématique (Deterville, 1816)

- Précis élémentaire de physique expérimentale (auf Italienisch). Bd. 1. Neapel: Tipografia del Giornale Enciclopedico. 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (auf Italienisch). Bd. 2. Neapel: Tipografia del Giornale Enciclopedico. 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (auf Italienisch). Bd. 4. Neapel: Tipografia del Giornale Enciclopedico. 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (auf Italienisch). Bd. 5. Neapel: Tipografia del Giornale Enciclopedico. 1818.

- Notions élémentaires de statique (auf Französisch). Paris: Charles Louis Étienne Bachelier. 1829.

- Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier (auf Italienisch). Parma: Pietro Fiaccadori. 1854.

- Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise (impr. impériale, 1861)

- Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise (Lévy frères, 1862)

- Mélanges scientifiques et littéraires (Lévy frères, 1858)

- Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne (Didot, 1823)