قانون بیو– ساوار و اشتباهی کوچک
حسن فتاحی.عضو هیئتتحریریه فصلنامه نقد کتاب علوم محض و کاربردی
گاهی اوقات در کتابهای فیزیک یا در کلاسهای درس اشتباهاتی رایج رخ میدهد و شوربختانه از استاد به شاگرد و برعکس منتقل میشود. یکی از آن اشتباهات درباره اسامی دانشمندان است؛ مثلا در برخی کتب فیزیک به زبان فارسی، اعم از ترجمه یا تألیف، قانون «گِی-لوساک» را به اشتباه گیلوساک مینویسند؛ حال آنکه، گِی-لوساک نام یک نفر است و رسمالخط صحیح آن به شکل «گِی-لوساک» است. بهتر است علامت کسره را زیر حرف «گ» بگذاریم تا خوانندهای که بهتازگی با نام او آشنا میشود، آن را درست بخواند. نام کامل شیمیفیزیکدانِ فرانسوی ژوزف لوئی گیِ-لوساک است. چنین اشتباهی درباره «قانون بیو-ساوار» هم رخ داده است. این قانون به دو نوع تلفظ میشود: الف- قانون بیوساوار، ب- قانون بیو و ساوار. دانشجویی که برای اولینبار بیوساوار را میشنود، اگر استاد توضیح ندهد که بیو و ساوار دو فرد مجزا هستند، به احتمال زیاد به این موضوع پی نخواهد برد. در این یادداشت قصد دارم بعد از معرفی اجمالی قانون بیو-ساوار، این دو دانشمند را معرفی کنم تا بیشتر با دستاوردهای آنها آشنا شویم.
قانون بیو- ساوار
سیم رسانایی را در نظر بگیرید، از این سیم جریان پایایی میگذرد. هر جزء کوچک سیم یک چشمه جریان کوچک است و در یک نقطه میدان جزئی ایجاد میکند. با جمع این میدانهای جزئی، میدانی را که جریان در آن نقطه خاص به وجود میآورد، میتوان حساب کرد. به بیان دیگر قانون بیو-ساوار میگوید میدان مغناطیسی بهوجودآمده از عنصر جریان کوتاه تناسب مستقیم دارد با شدت جریان و نسبت عکس دارد با فاصله نقطه مشاهده از رسانا. این قانون تجربی که اندکی پس از کشف اُورستد وضع شد، شدت میدان مغناطیسی را در نزدیکیهای رسانای نازک، دراز و راستخط که از آن جریان الکتریکی ثابت میگذرد، به دست میدهد. لاپلاس در کوششی قیاسی به وجود قانونی راهنمایی شد که به نام «قانون دیفرانسیلی بیو-ساوار» شناخته میشود.
بیو و ساوار چه کسانی بودند؟
فلیکس ساوار به سال 1791 در شهر مِزئیر متولد شد و به سال 1841 در پاریس درگذشت. این فیزیکدان فرانسوی پس از تحصیل پزشکی در مِس و استراسبورگ جراح ارتش شد، اما بیشتر به صوتشناسی ساز ویولون علاقه داشت. بهمنظور بررسی کارکرد درست ویولون، چرخ دندانهداری ابداع کرد که چرخش آن صوتهایی با بسامدهای تنظیمپذیر تولید میکرد. ساوار ویولونی جدید و بسیار فنی به شکل ذوزنقه ابداع کرد، اما موسیقیدانان استقبال نکردند. در ادامه کارهای خود در همین زمینه موسیقایی، ویژگیهای صدای انسان را بررسی کرد. او مخترع «چرخ ساوار» است؛ صفحهای از کوارتز برای مطالعه نور قطبیده. فلیکس ساوار همراه با ژان بیو قانون بنیادی مغناطیس تولیدشده با جریان الکتریکی، یعنی قانون بیو-ساوار را اثبات کردند. به سال 1828 ساوار به استادی کولژ دو فرانس انتخاب شد.
ژان- باتیست بیو، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی، متولد 1774 پاریس و متوفی به سال 1862 در همان شهر است. ژان بیو شاگرد مدرسه عالی راه و پلسازی، به محض افتتاح پلیتکنیک در آنجا پذیرفته شد. بیو به ترتیب استاد فیزیک اکول سانترال، کولژ دو فرانس در سال 1800 و استاد نجوم دانشکده علوم پاریس به سال 1809 بود. بیو یکی از استادان فعال و پرکار زمان خود است. به سال 1803، بیو خاستگاه برونزمینی شهابسنگها را اثبات کرد و باعث شد بر پارهای از فرضیههای افسانهای رایج درباره آنها خط بطلان کشیده شود. در سال 1804، همراه با گِی-لوساک برای مشاهده بستگی میدان مغناطیسی زمین با ارتفاع، با بالون صعودی را انجام دادند و در بنانهادن نقشه میدان گرانشی زمین دخالت مؤثر داشته است. در همین سال بیو پس از انجام یک رشته اندازهگیری درباره فلزها، نظریهای درباره رسانش گرما ارائه داد. از سال 1806 تا 1810، در مأموریتهای زیادی برای اندازهگیری نصفالنهار زمین شرکت کرد. در سال 1806، به همراه فرانسوآ آراگو، نخستین اندازهگیریها را درباره ضریب شکست هوای جوّ وابسته به اندازههای چگالی، بهمنظور تصحیح اندازههای زاویهای ستارگان انجام داد و در ضمن
این تحقیقات موفق شد توضیحی برای منشأ سراب هم پیدا کند. در سال 1815 توان چرخشی بسیاری از مایعات را کشف کرد و آن را به ناهمسانگردی مولکولها نسبت داد. در این زمینه، قندسنج را اختراع کرد که در تشخیص مرض قند به کار میرود. در سال 1820، همراه با ساوار، با مشاهده نوسانهای عقربه آهنربا، جریان الکتریکی حاصل از میدان مغناطیسی را آشکار کرد که قانون بنیادی برهمکنش مغناطیسی میان دو جریان الکتریکی را اثبات میکند. ژان-باتیست بیو در جامعه علمی فرانسه صاحب نفوذ بسیاری بود.
گاهی اوقات در کتابهای فیزیک یا در کلاسهای درس اشتباهاتی رایج رخ میدهد و شوربختانه از استاد به شاگرد و برعکس منتقل میشود. یکی از آن اشتباهات درباره اسامی دانشمندان است؛ مثلا در برخی کتب فیزیک به زبان فارسی، اعم از ترجمه یا تألیف، قانون «گِی-لوساک» را به اشتباه گیلوساک مینویسند؛ حال آنکه، گِی-لوساک نام یک نفر است و رسمالخط صحیح آن به شکل «گِی-لوساک» است. بهتر است علامت کسره را زیر حرف «گ» بگذاریم تا خوانندهای که بهتازگی با نام او آشنا میشود، آن را درست بخواند. نام کامل شیمیفیزیکدانِ فرانسوی ژوزف لوئی گیِ-لوساک است. چنین اشتباهی درباره «قانون بیو-ساوار» هم رخ داده است. این قانون به دو نوع تلفظ میشود: الف- قانون بیوساوار، ب- قانون بیو و ساوار. دانشجویی که برای اولینبار بیوساوار را میشنود، اگر استاد توضیح ندهد که بیو و ساوار دو فرد مجزا هستند، به احتمال زیاد به این موضوع پی نخواهد برد. در این یادداشت قصد دارم بعد از معرفی اجمالی قانون بیو-ساوار، این دو دانشمند را معرفی کنم تا بیشتر با دستاوردهای آنها آشنا شویم.
قانون بیو- ساوار
سیم رسانایی را در نظر بگیرید، از این سیم جریان پایایی میگذرد. هر جزء کوچک سیم یک چشمه جریان کوچک است و در یک نقطه میدان جزئی ایجاد میکند. با جمع این میدانهای جزئی، میدانی را که جریان در آن نقطه خاص به وجود میآورد، میتوان حساب کرد. به بیان دیگر قانون بیو-ساوار میگوید میدان مغناطیسی بهوجودآمده از عنصر جریان کوتاه تناسب مستقیم دارد با شدت جریان و نسبت عکس دارد با فاصله نقطه مشاهده از رسانا. این قانون تجربی که اندکی پس از کشف اُورستد وضع شد، شدت میدان مغناطیسی را در نزدیکیهای رسانای نازک، دراز و راستخط که از آن جریان الکتریکی ثابت میگذرد، به دست میدهد. لاپلاس در کوششی قیاسی به وجود قانونی راهنمایی شد که به نام «قانون دیفرانسیلی بیو-ساوار» شناخته میشود.
بیو و ساوار چه کسانی بودند؟
فلیکس ساوار به سال 1791 در شهر مِزئیر متولد شد و به سال 1841 در پاریس درگذشت. این فیزیکدان فرانسوی پس از تحصیل پزشکی در مِس و استراسبورگ جراح ارتش شد، اما بیشتر به صوتشناسی ساز ویولون علاقه داشت. بهمنظور بررسی کارکرد درست ویولون، چرخ دندانهداری ابداع کرد که چرخش آن صوتهایی با بسامدهای تنظیمپذیر تولید میکرد. ساوار ویولونی جدید و بسیار فنی به شکل ذوزنقه ابداع کرد، اما موسیقیدانان استقبال نکردند. در ادامه کارهای خود در همین زمینه موسیقایی، ویژگیهای صدای انسان را بررسی کرد. او مخترع «چرخ ساوار» است؛ صفحهای از کوارتز برای مطالعه نور قطبیده. فلیکس ساوار همراه با ژان بیو قانون بنیادی مغناطیس تولیدشده با جریان الکتریکی، یعنی قانون بیو-ساوار را اثبات کردند. به سال 1828 ساوار به استادی کولژ دو فرانس انتخاب شد.
ژان- باتیست بیو، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی، متولد 1774 پاریس و متوفی به سال 1862 در همان شهر است. ژان بیو شاگرد مدرسه عالی راه و پلسازی، به محض افتتاح پلیتکنیک در آنجا پذیرفته شد. بیو به ترتیب استاد فیزیک اکول سانترال، کولژ دو فرانس در سال 1800 و استاد نجوم دانشکده علوم پاریس به سال 1809 بود. بیو یکی از استادان فعال و پرکار زمان خود است. به سال 1803، بیو خاستگاه برونزمینی شهابسنگها را اثبات کرد و باعث شد بر پارهای از فرضیههای افسانهای رایج درباره آنها خط بطلان کشیده شود. در سال 1804، همراه با گِی-لوساک برای مشاهده بستگی میدان مغناطیسی زمین با ارتفاع، با بالون صعودی را انجام دادند و در بنانهادن نقشه میدان گرانشی زمین دخالت مؤثر داشته است. در همین سال بیو پس از انجام یک رشته اندازهگیری درباره فلزها، نظریهای درباره رسانش گرما ارائه داد. از سال 1806 تا 1810، در مأموریتهای زیادی برای اندازهگیری نصفالنهار زمین شرکت کرد. در سال 1806، به همراه فرانسوآ آراگو، نخستین اندازهگیریها را درباره ضریب شکست هوای جوّ وابسته به اندازههای چگالی، بهمنظور تصحیح اندازههای زاویهای ستارگان انجام داد و در ضمن
این تحقیقات موفق شد توضیحی برای منشأ سراب هم پیدا کند. در سال 1815 توان چرخشی بسیاری از مایعات را کشف کرد و آن را به ناهمسانگردی مولکولها نسبت داد. در این زمینه، قندسنج را اختراع کرد که در تشخیص مرض قند به کار میرود. در سال 1820، همراه با ساوار، با مشاهده نوسانهای عقربه آهنربا، جریان الکتریکی حاصل از میدان مغناطیسی را آشکار کرد که قانون بنیادی برهمکنش مغناطیسی میان دو جریان الکتریکی را اثبات میکند. ژان-باتیست بیو در جامعه علمی فرانسه صاحب نفوذ بسیاری بود.
