ווילם יעקב גרבזנדה (Willem Jacob 's Gravesande)
ווילם יעקב גרבזנדה (Willem Jacob 's Gravesande; 26 בספטמבר 1688 – 28 בפברואר 1742) היה מתמטיקאי ופילוסוף טבע הולנדי, הידוע בעיקר בזכות פיתוח הדגמות ניסיוניות של חוקי המכניקה הקלאסית והמדידה הניסיונית הראשונה של אנרגיה קינטית. כפרופסור למתמטיקה, אסטרונומיה ופילוסופיה באוניברסיטת ליידן, הוא סייע להפיץ את רעיונותיו של אייזק ניוטון (Isaac Newton) באירופה היבשתית.
חיים
נולד בהרטוחנבוש ('s-Hertogenbosch), גרבזנדה למד משפטים באוניברסיטת ליידן, שם הגן על תזה בנושא התאבדות וקיבל תואר דוקטור בשנת 1707. לאחר מכן עסק בעריכת דין בהאגה, ובמקביל השתתף בדיונים אינטלקטואליים וטיח את עניינו במדעים המתמטיקיים. ספרו "מאמר על פרספקטיבה" (Essai de perspective), שפורסם בשנת 1711, זכה לשבחים מצד המתמטיקאי השווייצרי המשפיע יוהאן ברנולי (Johann Bernoulli). בהאגה, גרבזנדה סייע גם להקים את "הכתב העת הספרותי" (Journal littéraire), כתב עת מלומד שפורסם לראשונה בשנת 1713.
בשנת 1715 ביקר גרבזנדה בלונדון כחלק משלחת הולנדית שנשלחה לקבל את פני השושלת ההנוברית בבריטניה הגדולה. בלונדון נפגש גרבזנדה עם המלך ג'ורג' הראשון ועם אייזק ניוטון (Isaac Newton), ונבחר לעמית בחברה המלכותית. בשנת 1717 הפך לפרופסור למתמטיקה ואסטרונומיה בלيدן. מתוקף תפקיד זה, הוא היה גורם מרכזי בהחדרת עבודתו של ניוטון להולנד. הוא גם קיבל את הקهדרות לאדריכלות אזרחית וצבאית בשנת 1730 ולפילוסופיה בשנת 1734. כפילוסוף, הוא התנגד לדטרמיניסטים כמו הובס (Hobbes) ושפינוזה (Spinoza) והגן על תפיסה של חירות האדם הדומה לזו של לייבניץ (Leibniz).
גרבזנדה התחתן עם אנה סקרלייר (Anna Sacrelaire) בשנת 1720. היו לו שני בנים, שניהם מתו בגיל ההתבגרות. בשנת 1724 הציע פיוטר הגדול לגרבזנדה תפקיד באקדמיה הקיסרית החדשה למדעים בסנקט פטרבורג. בשנת 1737 קיבל הצעה מפרידריך הגדול להצטרף לאקדמיה הפרוסית למדעים בברلين. הוא דחה את שתי ההצעות ובחר להישאר בליידן.
מכניקה
עבודתו המדעית העיקרית של גרבזנדה היא Physices elementa mathematica, experimentis confirmata, sive introductio ad philosophiam Newtonianam ("יסודות מתמטיקיים של פילוסופיית הטבע, מאומתים בניסויים; או, מבוא לפילוסופיה הניוטונית"), שפורסמה בליידן בשנת 1720. בספר זה הוא הניח את היסודות להוראת המכניקה הניוטונית באמצעות הדגמות ניסיוניות. הוא הציג את עבודתו בפני קהלים שכללו את וולטר (Voltaire), אלברכט פון האולר (Albrecht von Haller) ואמילי דה שאטלה (Émilie du Châtelet) (המתרגמת של ה-Principia של ניוטון, שפרשנותה המאוחרת כללה את גילויו הניסיוני של גרבזנדה משנת 1722 של אנרגיה קינטית). ספרו של גרבזנדה תורגם עד מהרה לאנגלית על ידי ג'ון תאופילוס דזגולייה (John Theophilus Desaguliers), אוצר הניסויים של החברה המלכותית.
בשנת 1721 מעורב גרבזנדה במחלוקת ציבורית סביב השאלה האם הממציא הגרמני יוהאן בסלר (Johann Bessler), הידוע כיועץ אורפיראוס (Orffyreus), יצר מכונת תנועה נצחית אמיתית. גרבזנדה טען תחילה לאפשרות הביצוע של תנועה נצחית על בסיס שימור "הכוח" המפורש כמושג הסקלרי mv (מססה כפול מהירות), שלדעתו השתמע מהמכניקה הניוטונית. עם זאת, בשנת 1722 הוא פרסם את תוצאות סדרת ניסויים שבהם הופלו כדורי פליז מגבהים משתנים על גבי משטח חימר רך. הוא מצא ששני כדורים באותו גודל ובמסות שונות יעשו שקעים זהים כאשר הגבהים שמהם הופלו יהיו ביחס הפוך למסותיהם, ומכך הסיק שהביטוי הנכון ל"כוח" של גוף בתנועה הוא פרופורציונלי ל-$mv^2$ (הפרופורציונלי למונח המודרני של אנרגיה קינטית).
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →אף על פי שתוצאות אלו הפריכו את טיעונו המקורי בעד אפשרות הביצוע של תנועה נצחית, גרבזנדה המשיך להגן על עבודתו של בסלר, וטען שבסלר עשוי היה לגלות איזה "עיקרון פעיל" חדש של הטבע שאפשר לגלגליו להמשיך להסתובב. דעות דומות הוגנו באותה תקופה על ידי גוטפריד וילהלם לייבניץ (Gottfried Wilhelm Leibniz), יוהאן ברנולי (Johann Bernoulli) ואחרים, אך הקונצנזוס המודרני הוא שבסלר ביצע תרמית מכוונת. הצאר הרוסי פיוטר הגדול התעניין בגלגל של בסלר וביקש את עצתו של גרבזנדה בנושא.
גרבזנדה מסר את תוצאותיו על פגיעת משקולות נופלות לאמילי דה שאטלה (Émilie du Châtelet).{citation needed} תצפיות דומות פורסמו בשנת 1718 על ידי ג'ובאני פוליני (Giovanni Poleni). הפרשנות של תוצאותיהם של גרבזנדה ופוליני הובילה למחלוקת עם סמואל קלארק (Samuel Clarke) וניוטונים אחרים שהפכה לחלק ממה שנקרא "מחלוקת ה-vis viva" בהיסטוריה של המכניקה הקלאסית.
טבעת גרבזנדה ('s Gravesande's ring)
גרבזנדה זכור גם בזכות המצאתו של ניסוי פשוט המדגים התפשטות תרמית, אשר שימש בחינוך לפיזיקה מאז. זה ידוע כיום כ"ניסוי של גרבזנדה" או "טבעת גרבזנדה [fr]". המתקן מורכב מכדור מתכת קטן על שרשרת או ידית, וטבעת מתכת על מעמד. הטבעת גדולה בדיוק כך שכאשר הטבעת והכדור באותה טמפרטורה, הכדור עובר דרך הטבעת. עם זאת, אם הכדור מחומם על ידי טבילתו במים רותחים או העברת להבת מנורת רוח חמה עליו, המתכת תתרחב, והכדור לא יעבור עוד דרך הטבעת. כאשר הכדור התקרר, הוא יעבור דרך הטבעת שוב. זוהי תיאורו של גרבזנדה עצמו לניסוי שלו, תחת הכותרת "על ההתפשטות הנובעת מחום":
> הצמצם של טבעת הנחושת ... הוא עגול, וקוטרו הוא אינץ' וחצי; וזהו קוטרו של הכדור המוצק ..., העשוי מאותה מתכת; זה יכול לעבור דרך הצמצם, מבלי להשאיר מרווח ניכר. כאשר הגלובוס מחומם הוא נתמך על ידי הטבעת, באיזה מיקום שיונח; ניסוי זה לבדו מראה כי גופים מתפשטים לכל כיוון [בכל ממד?].
עבודות
- Essai de perspective, 1711
- Philosophiae Newtonianae Institutiones, in usus academicos, 1723
- Mathematical elements of physicks, prov'd by experiments : being an introduction to Sir Isaac Newton's philosophy, 1720
- Introductio ad Philosophiam, Metaphysicam et Logicam, 1736
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy (Volume I), 1747 (נדפס לראשונה בשנת 1720)
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy (Volume II), 1747 (נדפס לראשונה בשנת 1721)
- Oeuvres Philosophiques et Mathématiques de Mr. G. J. 'sGravesande, בעריכת עם זכרונות מאת J. Allamand, 1774