Кристиан Готтлиб Кратценштейн - Christian Gottlieb Kratzenstein

Кристиан Готтлиб Кратценштейн. Офорт по меди по рисунку Пауля Ипсена, 1781 год.

Кристиан Готлиб Кратценштейн (30 января 1723 г., Вернигероде  - 6 июля 1795 г., Копенгаген ) был немецким врачом , физиком и инженером . С 1753 г. и до конца своей жизни он был профессором Копенгагенского университета, где четыре раза был ректором . Он особенно известен своими исследованиями использования электричества в медицине и первыми попытками механического синтеза речи . В качестве учителя он написал первый учебник по экспериментальной физике в Соединенном Королевстве Дания-Норвегия .

биография

Кратценштейн крестился 2 февраля 1723 года в Вернигероде, Заксен-Анхальт , Германия, и вырос там в академической семье вместе с тремя братьями. Его отец дал им хорошее воспитание и образование. В 1733-1742 годах он посещал латинскую школу в том же городе. Уже в этом возрасте он получил признание за интерес к чтению и обучению. Особенно его увлекали последние открытия в области естественных наук и механики .

В 1742 году Кратценштейн начал изучать физику и медицину в университете в Галле, который в то время занимал лидирующее положение в этом регионе. Теперь его интересы обратились к исследованиям электричества и, в частности, его воздействия на живые организмы. Через четыре года он получил 1746 докторских степеней по физике и медицине. Ему тогда было всего 23 года. Через два года приват-доцента в 1748 году он был избран членом Академии наук Леопольдина в том же городе.

В то время Кратценштейн получил международное признание и в 1748 году был призван в Академию наук в Санкт-Петербурге . Вполне вероятно, что Леонард Эйлер , который работал там ранее, прежде чем занять новую должность в Прусской академии наук в Берлине , использовал свое влияние в этой связи. Он переписывался с Кратценштейном на протяжении нескольких лет.

Карта Скандинавии Жанвье 1762 года. Кратценштайн обнаружил, что побережье Норвегии находится на 150 км восточнее на используемых тогда картах.

На своей новой должности Кратценштейн работал среди других проектов по совершенствованию инструментов для навигации в открытом море. Они были опробованы в 1753 году в морской экспедиции из Архангельска вдоль норвежского побережья через Каттегат и Балтийское море обратно в Санкт-Петербург. Во время плавания он сделал остановку в Копенгагене и вскоре получил предложение от университета. Осенью 1753 г. он был назначен профессором экспериментальной физики и медицины. В то же время он был избран членом Датской королевской академии наук и литературы . Он останется в этом городе до самой смерти.

Кратценштейн за короткое время стал известен как увлекательный лектор и привлек широкую аудиторию как обычных студентов, так и заинтересованных лиц из числа граждан. Он охватывал самые разные темы - от новейших знаний о растениях и животных, геологии , физиологии до физики и химии . В то время между этими дисциплинами часто существовало довольно размытое разделение. Когда он умер, он спас 12000 риксдалеров, которые были переданы университету. Через несколько лет этот фонд позволил Гансу Кристиану Орстеду создать собственную лабораторию для физических экспериментов.

Его работа в университете повысила академические стандарты и во многом проявила себя. Таким образом, перед важными прохождениями Венеры в 1761 и 1769 годах инициативу перехватил Кратценштейн, а не астрономы из обсерватории Рундеторн . Чтобы распространить влияние своих лекций, он написал учебник по экспериментальной физике. Он был опубликован в нескольких изданиях и вышел на немецком, французском и латинском языках в дополнение к датской версии. В результате всех своих усилий и усилий он проработал ректором университета четыре периода.

Во время своего пребывания в Копенгагене он поддерживал контакты со своими бывшими коллегами в Санкт-Петербурге. Академия наук объявила в 1778 году конкурс на призы, посвященный механизму гласных A, E, I, O и U в человеческой речи . Эйлер ранее интересовался этой проблемой, и вполне вероятно, что он стоял за формулировкой задачи. Кратценштейн выиграл первый приз в 1780 году, построив «гласный орган», который мог издавать эти особые звуки. Это один из первых вкладов в современный синтез речи .

Из-за своего разнообразия занятий и темперамента Кратценштейн часто заканчивал конфликты со своими коллегами. В последующие годы он страдал, кроме того, от болезней, которые могли быть вызваны его химическими экспериментами. После того, как его жена Анна Маргрет Хаген, от которой у него было четверо детей, умерла в 1783 году, он активно искал новую жену и женился через год после Анны Марии Туун из Гамбурга . Во время большого пожара в Копенгагене 1795 года он потерял большую часть своего имущества и научного оборудования. Он переехал в пригород Фредериксберга, где умер через месяц.

Важный вклад

Кратценштейн был эрудитом и типичным представителем Просвещения . Новые идеи и открытия меняли понимание мира. Наблюдения и эксперименты должны заменить старые догмы и суеверия. Эта убежденность характеризовала всю жизнь Кратценштейна, любопытство которого привело его во многих направлениях. Он преуспел больше в практических исследованиях и создании инструментов, чем в разработке новых теоретических идей, которые переживут его собственные времена.

Тело и душа

Будучи студентом Галле, Краценштайн сделал свой первый шаг к славе благодаря своей брошюре Beweis, dass die Seele ihren Körper baue в 1743 году. Это было типично для философского дискурса в университете того времени. В этой работе он обсудил расположение души в теле и то, как живые организмы могут продолжать функционировать после ампутаций и других серьезных изменений в теле. Если бы у животных тоже была душа, нужно было бы объяснить, что она делает с полипом, который может вырасти из меньшей части существующего полипа. Подобные вопросы продолжали занимать его и в последующие годы в Галле, где он также исследовал паразитов в организме человека, например ленточных червей .

В то же время, в 1744 году, он написал эссе « Теория сюрпризов эссе вейперов и эссе в воздухе» в конкурсе на призы, объявленном Академией наук в Бордо . Здесь он физик, пытающийся прийти к более микроскопическому объяснению того, что сегодня называют газами и парами . Он подсчитал, что капля воды при испарении превратится в пятьсот миллионов более мелких кусочков .

Электричество и электротерапия

Кратценштейн, травление меди по Йонасу Хаасу, 1758 г.

Уже во время своего воспитания в Вернигероде Кратценштейн познакомился с электростатическими генераторами и увидел эффекты, которые может иметь электрический ток . Этот интерес он расширил во время учебы в Галле с особым упором на потенциальное использование электричества в медицине. Свои мысли в этом направлении он опубликовал в 1744 году под названием Abhandlung von dem Nutzen der Electricität in der Arzeneiwissenschaft . Из экспериментов и наблюдений он увидел, как электричество может влиять на пульс и потоотделение человека . Таким же образом он увидел, как электрические разряды могут лечить некоторые неврологические расстройства . Позже эти идеи были подхвачены другими и преобразованы в то, что сегодня в общем называется электротерапией .

На основании этих идей и исследований Кратценштейна возникли предположения, что он мог быть моделью для вымышленного доктора Франкенштейна из одноименной книги, написанной Мэри Шелли несколько десятилетий спустя.

Двумя годами позже Кратценштейн написал более теоретическую работу Theoria electricitatis moresometrica explicata о природе электричества. Примерно в это же время он провел измерения, чтобы выяснить, как электрическая сила между двумя заряженными объектами изменяется при их разделении. С теоретической точки зрения он утверждал, что электрический ток возник из-за движения двух жидкостей, которое сегодня соответствует потоку положительных и отрицательных электрических зарядов . Сами заряды должны быть вызваны вихрями в этих жидкостях. Примерно в то же время Бенджамин Франклин объяснил те же явления, основываясь на картине с одной жидкостью, где отрицательный заряд возникает из-за отсутствия положительного заряда. Именно это объяснение возобладало.

Вместе с аналогичным тезисом о телесных жидкостях и их свойствах Кратценштейн получил в 1746 году докторскую степень по физике и медицине.

Навигация

В течение пяти лет в академии наук в Санкт-Петербурге Кратценштейн был в значительной степени занят совершенствованием методов и оборудования для навигации в открытом море . Магнитный компас стал более надежным, астрономические наблюдения должны быть уточнены вместе с разработкой более точных часов, которые будут использоваться на кораблях для определения географической долготы .

Эти новые инструменты были опробованы во время рейса из Архангельска в Санкт-Петербург в 1753 году. Кратценштейн обнаружил, что на современных картах норвежское побережье расположено на 150 км дальше к востоку. Это может показаться маловероятным из-за недостаточной точности используемых часов. Много лет спустя, в 1793 году, Кратценштейн получил премию академии в Санкт-Петербурге за эти наблюдения и другие магнитные измерения, выполненные в том же путешествии.

Математический расчет

В апреле 1765 года в Санкт-Петербурге Кратценштейн представил Российской академии наук усовершенствованную версию ступенчатой арифметической машины счисления, первоначально изобретенной Готфридом Лейбницем . Кратценштейн утверждал, что его машина решила проблему машины Лейбница с вычислениями, превышающими четыре цифры, исправив недостаток, при котором машина «склонна к ошибкам всякий раз, когда необходимо сделать число от 9999 до 10000», но машина не была разработана. способствовать.

Транзиты Венеры

Прохождение Венеры 1769 г. с Таити и Вардё .

После первого наблюдаемого прохождения Венеры в 1619 году Эдмунд Галлей подчеркнул важность двух предстоящих прохождений в 1761 и 1769 годах. Также в северных странах проявился большой интерес к участию в этих наблюдениях. В Копенгагене за такую ​​деятельность формально отвечали астрономы из местной обсерватории Рундеторн . Но на практике именно Кратценштейн стал лидером этого начинания. В публичных лекциях перед транзитом в 1761 году он представил теоретические основы этого редкого явления и рассчитал время прохождения вместе с предложениями о подходящих местах для наблюдения.

Таким образом, при первом прохождении он знал, что будет важно провести измерения дальше на север. Таким образом, он организовал экспедицию в Тронхейм в составе двух студентов. Одним из них был Томас Бугге , которому тогда было 20 лет, который позже стал астрономом и важным геодезистом в Дании. Другим учеником был Урбан Бруун Аасков, который был еще моложе и изучал медицину. Из-за плохой погоды их наблюдения в Тронхейме оказались бесполезными. В Копенгагене погодные условия были намного лучше, но там наблюдения в Рундеторне не удались из-за неточных часов.

Следующий транзит летом 1769 г. должен был произойти ночью в континентальной Европе, и поэтому его было бы не так легко заметить. Но к северу от полярного круга будет полуночное солнце, что идеально для наблюдений. Таким образом, Соединенное Королевство Дания-Норвегия может внести важный вклад в этот транзит. Таким образом, королевским указом Кристиана VII была организована экспедиция на самый северный военный пост в Вардё . Но в этом процессе Кратценштейн был отстранен в пользу венгерского астронома Максимилиана Хелла . Экспедиция прошла успешно, и наблюдения оказались очень ценными.

Разочарованный Кратценштейн тем временем организовал частную экспедицию в Тронхейм. По пути он потерпел кораблекрушение, и Кратценштейн спас себя, доплыв до берега. Он прибыл в Тронхейм едва вовремя, но плохая погода не позволила провести осмысленные наблюдения.

Синтез речи

Физическое понимание звуковых волн было установлено около 1750 года Леонардом Эйлером и другими. С 1766 года Эйлер снова вернулся в Петербургскую академию наук. В письме от 1773 года он задал вопрос, как могла возникнуть речь из потока воздуха через голосовые связки и тракт . Оставшийся без ответа вопрос касался того, какие тональные качества характеризуют разные буквы при разговоре. Эйлер предположил, что, возможно, удастся построить какой-то музыкальный инструмент, который мог бы издавать похожие звуки и соединять их вместе в понятные слова. Одна из возможностей заключалась в том, чтобы использовать существующий vox humana, который можно было найти в некоторых органах . В результате получился бы механический синтезатор речи . Он также указал, что гласные будут иметь особое значение.

Кратценштейн следил за этой дискуссией с тех пор, как он оставался в контакте с Эйлером и уже с 1770 года исследовал те же проблемы. Из его учебников по экспериментальной физике видно, что он хорошо разбирался в физике звука. Поэтому неудивительно, что академия в Санкт-Петербурге в 1778 году объявила новую задачу о призах именно вокруг этих вопросов. Первая часть должна исследовать тональные различия между пятью гласными A, E, I, O и U, в то время как вторая часть требует устройства, которое могло бы генерировать эти звуки.

Два свободных язычка, используемых в фисгармонии .

По окончательной оценке академии в 1780 году первый приз получил «орган гласных» Кратценштейна. Его вклад « Tentamen resolvendi проблема» был опубликован через год. Он состоял из первой части, описывающей, как гласные могут воспроизводиться в голосовом тракте . Его медицинское образование здесь очень помогло. Вторая часть заключалась в создании нового органа с трубами для каждой гласной. У каждой трубы была характерная резонансная полость, которая должна имитировать речевой тракт для соответствующей гласной. Для возбуждения этих резонаторов он использовал свободные язычки, которые в то время были малоизвестны.

Этот инструмент был продемонстрирован в Санкт-Петербурге к полному удовлетворению академии, но вскоре был поврежден и исчез. Но использование свободных язычков в музыкальных инструментах позже стало широко распространенным, и сегодня их можно найти в губной гармошке , аккордеоне , фисгармонии и бандонеоне . Неизвестно, как Кратценштейну пришла в голову идея использовать их, но они долгое время были центральной частью китайского музыкального инструмента шэн .

Рекомендации

  1. ^ a b c Э. Якобс, Allgemeine Deutsche Biographie, Kratzenstein, Christian Gottlieb , Band 17, Duncker & Humblot, Лейпциг (1883 г.).
  2. ^ a b W.D. Kühnelt, Neue Deutsche Biographie, Kratzenstein, Christian Gottlieb , Band 12, Duncker & Humblot, Berlin (1980).
  3. ^ a b c d e f Э. Сноррасон, К. Г. Кратценштейн, профессор экспериментальной физики Петрополь. et Havn. и его исследования электричества в восемнадцатом веке , Odense University Press (1974). ISBN  87-7492-092-8 .
  4. ^ a b c d Сьюзан Сплинтер, Zwischen Nützlichkeit und Nachahmung: Eine Biografie des Gelehrten Christian Gottlieb Kratzenstein (1723-1795) , П. Ланг, (2006). ISBN  978-3-631-56958-0 ,
  5. ^ DC Christensen, Hans Christian Ørsted: Reading Nature's Mind , Oxford University Press, Оксфорд (2013). ISBN  978-0-19-966926-4 .
  6. ^ a b c П. Пиппин Аспаас, Максимилиан Ад (1720-1792) и транзиты Венеры в восемнадцатом веке , Университет Тромсё (2012).
  7. ^ CG Kratzenstein, Vorlesungen über die Experimentalphysik , Копенгаген (1781). Цифровая версия, Bayerische StaatsBibliothek.
  8. ^ а б в К.Г. Кратценштейн, Tentamen resolvendi проблема , переведенный на немецкий язык К. Корпиун, Band 82, Studientexte zur Sprachkommunikation (редактор Р. Хоффманн), TUDpress, Дрезден (2016). ISBN  978-3-95908-054-5 .
  9. ^ С. Сплинтер, Ein Physiker auf Brautschau , Feministische Studien, Heft 2, 277-286 (2005). Основываясь на письмах, которые Кратценштейн писал Иоганну III Бернулли .
  10. ^ WE Steavenson и HL Jones Медицинское электричество , HK Lewis, Лондон (1892).
  11. ^ PW Каплан, Реальный доктор Франкенштейн: Кратценштейн? , Дж. Рой. Soc. Med. 95 (11), 577-578 (2002).
  12. ^ CG Kratzenstein, Theoria electricitatis mores геометрическая экспликата , Галле (1746). Книга Google.
  13. ^ JL Heilbron, Электричество в 17-м и 18-м веках: исследование ранней современной физики , Калифорнийский университет Press, Беркли (1979). ISBN  0-520-03478-3 .
  14. ^ Мэтью Л. Джонс, Расчет с материей: вычислительные машины, инновации и размышления о мышлении от Паскаля до Бэббиджа (University of Chicago Press, 2016) p133
  15. ^ F. Brackhane, Kann был natürlicher, ALS Vox Humana, Клинген? Ein Beitrag zur Geschichte der Mechanischen Sprachsynthese , докторская диссертация, Universitetet i Saarland (2015).

дальнейшее чтение

  • Зигард Шеффчик: Aus Wernigerode nach Europa - Das bewegte Leben des Christian Gottlieb Kratzendsten . In Neue Wernigeröder Zeitung ; 4, 2011, с. 21 год

Внешние ссылки