Christian Gottlieb Kratzenstein

Christian Gottlieb Kratzenstein. Kopparetsning efter teckning av Paul Ipsen, 1781.

Christian Gottlieb Kratzenstein (30 januari 1723, Wernigerode – 6 juli 1795, Köpenhamn ) var en tyskfödd läkare , fysiker och ingenjör . Från 1753 till slutet av sitt liv var han professor vid Köpenhamns universitet där han tjänstgjorde som rektor fyra gånger. Han är särskilt känd för sina undersökningar av användningen av elektricitet inom medicin och de första försöken med mekanisk talsyntes . Som lärare skrev han den första läroboken om experimentell fysik i det förenade kungariket Danmark-Norge .

Biografi

Kratzenstein döptes den 2 februari 1723 i Wernigerode, Sachsen-Anhalt , Tyskland och växte upp där i en akademisk familj tillsammans med tre bröder. Hans far gav dem en bra uppväxt och utbildning. Under åren 1733-1742 gick han i latinskolan i samma stad. Redan vid denna ålder blev han erkänd för sina intressen för att läsa och lära. Han var särskilt fascinerad av de senaste upptäckterna inom naturvetenskap och mekanik .

År 1742 började Kratzenstein studera fysik och medicin vid universitetet i Halle som vid den tiden hade en ledande position i regionen. Hans intressen vände sig nu till undersökningar av elektricitet och i synnerhet effekterna på levande organismer. Efter fyra år erhöll han 1746 doktorsexamen i fysik och i medicin. Han var då bara 23 år gammal. Efter två år som privatdozent valdes han 1748 in i Vetenskapsakademien Leopoldina i samma stad.

Vid den tiden hade Kratzenstein uppnått internationellt erkännande och kallades 1748 till vetenskapsakademin i Sankt Petersburg . Det är troligt att Leonhard Euler , som hade arbetat där tidigare innan han tillträdde en ny tjänst vid preussiska vetenskapsakademin i Berlin , hade använt sitt inflytande i detta sammanhang. Han hade korresponderat med Kratzenstein under en period av flera år.

En Janvierkarta över Skandinavien från 1762. Kratzenstein hade upptäckt att Norges kust låg 15 mil för långt österut på de kartor som då användes.

I sin nya position arbetade Kratzenstein bland annat med att förbättra instrument för navigering på öppet hav. Dessa prövades 1753 på en fartygsexpedition från Arkhangelsk längs norska kusten genom Kattegatt och Östersjön tillbaka till Sankt Petersburg. Under resan hade han gjort en mellanlandning i Köpenhamn och fick en kort tid senare ett erbjudande från universitetet där. Hösten 1753 utnämndes han till professor i experimentell fysik och medicin. Samtidigt valdes han in i Kungliga Danske Videnskabsakademien . Han skulle stanna i den staden till sin död.

Kratzenstein blev på kort tid känd som en engagerande föreläsare och lockade en stor publik av både vanliga studenter och intresserade från medborgarna. Han täckte ämnen som sträcker sig från de senaste insikterna om växter och djur, genom geologi , fysiologi till fysik och kemi . På den tiden var det ofta ganska diffusa separationer mellan dessa discipliner. När han dog hade han sparat 12000 riksdaler som tilldelades universitetet. Några år senare gjorde denna fond det möjligt för Hans Christian Ørsted att bygga upp ett eget laboratorium för fysikaliska experiment.

Hans arbete vid universitetet stärkte den akademiska standarden och visade sig på många sätt. Det var alltså Kratzenstein som tog initiativet före de viktiga transiterna av Venus 1761 och 1769 istället för astronomerna vid Rundetårn -observatoriet. För att sprida effekterna av sina föreläsningar skrev han en lärobok i experimentell fysik. Den gavs ut i flera upplagor och utkom på tyska, franska och latin utöver den danska versionen. Som ett resultat av alla sina ansträngningar och engagemang var han rektor vid universitetet under fyra perioder.

Under sin tid i Köpenhamn upprätthöll han kontakter med sina tidigare kollegor i Sankt Petersburg. Vetenskapsakademin där utlyste 1778 en pristävling om mekanismerna bakom vokalerna A , E, I, O och U i mänskligt tal . Euler hade tidigare varit intresserad av detta problem och det är troligt att han låg bakom formuleringen av uppgiften. Kratzenstein vann första priset 1780 genom att konstruera en "vokalorgel" som kunde producera dessa speciella ljud. Detta representerar ett av de första bidragen till modern talsyntes .

Genom sitt breda utbud av engagemang och temperament hamnade Kratzenstein ofta i konflikter med sina kollegor. På senare år led han dessutom av sjukdomar som kunde ha orsakats av hans kemiska experiment. Efter att hustrun Anna Margrethe Hagen, med vilken han hade fyra barn, dog 1783, sökte han aktivt en ny hustru och gifte sig året efter Anna Maria Thuun från Hamburg . Vid den stora branden i Köpenhamn 1795 förlorade han det mesta av sina ägodelar och sin vetenskapliga utrustning. Han flyttade ut till förorten Frederiksberg där han dog en månad senare.

Viktiga bidrag

Kratzenstein var en polymath och en typisk representant för upplysningstiden . Nya idéer och upptäckter förändrade förståelsen av världen. Observationer och experiment bör ersätta gamla dogmer och vidskepelse. Denna övertygelse präglade hela Kratzensteins liv vars nyfikenhet ledde honom åt många håll. Han utmärkte sig mer genom praktiska undersökningar och byggande av instrument än genom att utveckla nya teoretiska insikter som skulle överleva hans egen tid.

Kropp och själ

Som student i Halle tog Kratzenstein sitt första steg till berömmelse genom sin pamflett Beweis, dass die Seele ihren Körper baue 1743. Detta var typiskt för den filosofiska diskursen vid universitetet vid den tiden. I detta arbete diskuterade han platsen för själen i kroppen och hur levande organismer kan fortsätta att fungera efter amputationer och andra allvarliga förändringar i kroppen. Om djur också hade en själ var man tvungen att förklara vad den gör i en polyp som kan växa upp från en mindre del av en befintlig polyp. Sådana frågor fortsatte att sysselsätta honom under de följande åren i Halle där han också undersökte parasiter i människokroppen, till exempel bandmaskar .

Samtidigt skrev han 1744 även uppsatsen Théorie sur l'Elévation des Vapeurs et des Exhalaisons dans l'Air i en pristävling som utlystes av vetenskapsakademin i Bordeaux . Här är han fysikern som försöker komma fram till en mer mikroskopisk förklaring av det som idag kallas gaser och ångor . Han uppskattade att en droppe vatten skulle förvandlas till femhundra miljoner mindre bitar genom avdunstning .

El och elektroterapi

Kratzenstein, kopparetsning baserad av Jonas Haas, 1758.

Redan under sin uppväxt i Wernigerode hade Kratzenstein bekantat sig med elektrostatiska generatorer och sett vilka effekter en elektrisk ström kunde få. Detta intresse vidgade han under sina studier i Halle med särskild tonvikt på den potentiella användningen av elektricitet inom medicinen. Hans tankar i denna riktning publicerade han 1744 under titeln Abhandlung von dem Nutzen der Electricität in der Arzeneiwissenschaft . Från experiment och observationer hade han sett hur elektricitet kunde påverka människans puls och svett . På samma sätt såg han hur elektriska urladdningar kunde läka vissa neurologiska störningar . Dessa idéer togs senare upp av andra och utvecklades till vad som idag allmänt kallas elektroterapi .

Baserat på dessa idéer och undersökningar av Kratzenstein har det förekommit spekulationer om att han kunde ha varit en modell för den fiktiva läkaren Frankenstein i boken med samma namn som skrevs av Mary Shelley flera decennier senare.

Två år senare skrev Kratzenstein det mer teoretiska verket Theoria electricitatis mores geometrica explicata om elektricitetens natur. Ungefär vid denna tid gjorde han mätningar för att ta reda på hur den elektriska kraften mellan två laddade föremål varierade med deras separation. På den teoretiska sidan hävdade han att den elektriska strömmen berodde på rörelsen av två vätskor som idag skulle motsvara flödet av positiva och negativa elektriska laddningar . Själva laddningarna bör bero på virvlar i dessa vätskor. Ungefär samtidigt Benjamin Franklin samma fenomen utifrån en envätskebild där negativ laddning berodde på brist på positiv laddning. Det var denna förklaring som rådde.

Tillsammans med en liknande avhandling om kroppsvätskor och deras egenskaper fick Kratzenstein 1746 en doktorsexamen både i fysik och i medicin.

Navigering

Under de fem åren på vetenskapsakademin i Sankt Petersburg var Kratzenstein i stor utsträckning upptagen av att förbättra metoder och utrustning för navigering på öppet hav . Den magnetiska kompassen gjordes mer tillförlitlig, astronomiska observationer bör göras mer exakta tillsammans med utvecklingen av mer exakta klockor som ska användas på fartyg för bestämning av geografisk longitud .

Dessa nya instrument testades på resan från Archangelsk till Sankt Petersburg 1753. Kratzenstein upptäckte att den norska kusten var placerad 150 km för långt österut på samtida kartor. Detta kan verka osannolikt på grund av bristen på noggrannhet hos de klockor som används. Många år senare 1793 fick Kratzenstein ett pris från akademin i Sankt Petersburg för dessa observationer och andra magnetiska mätningar som gjordes på samma resa.

Matematisk beräkning

I april 1765 i Sankt Petersburg presenterade Kratzenstein för den ryska vetenskapsakademin en fulländad version av den räknemaskin med stegräknare som ursprungligen uppfanns av Gottfried Leibniz . Kratzenstein hävdade att hans maskin löste problemet Leibniz-maskinen hade med beräkningar över fyra siffror, perfektion av felet där maskinen är "benägen att göra fel närhelst det är nödvändigt att få ett antal 9999 att flytta till 10000", men maskinen utvecklades inte ytterligare.

Venus transiter

Transit av Venus 1769 sett från Tahiti och Vardø .

Efter den första observerade genomfarten av Venus 1619 hade Edmund Halley betonat vikten av de två kommande transiterna 1761 och 1769. Även i Norden fanns ett stort intresse för att ta del av dessa observationer. I Köpenhamn var det astronomerna i det lokala observatoriet Rundetårn som formellt var ansvariga för sådan verksamhet. Men i praktiken var det Kratzenstein som blev ledaren för denna strävan. I offentliga föreläsningar före transiteringen 1761 presenterade han den teoretiska bakgrunden till detta sällsynta fenomen och beräknade transittider tillsammans med förslag på lämpliga observationsplatser.

För den första transiteringen visste han alltså att det skulle vara viktigt att göra mätningarna längre norrut. Han organiserade alltså en expedition till Trondheim bestående av två studenter. En av dem var Thomas Bugge , som då var 20 år och senare skulle bli astronom och viktig lantmäteri i Danmark. Den andra studenten var Urban Bruun Aaskow, som var ännu yngre och studerade medicin. På grund av dåligt väder var deras observationer i Trondheim till liten nytta. I Köpenhamn var väderförhållandena mycket bättre, men där misslyckades observationerna i Rundetårn på grund av felaktiga klockor.

Nästa transitering sommaren 1769 skulle ske under natten i det kontinentala Europa och kunde således inte så lätt observeras. Men norr om polcirkeln skulle det finnas midnattssol och därmed idealiskt för observationer. Förenade kungariket Danmark-Norge skulle därför kunna ge viktiga bidrag till denna transitering. Genom ett kungligt dekret från Christian VII upprättades således en expedition till den nordligaste militärposten i Vardø . Men i denna process blev Kratzenstein åsidosatt till förmån för den ungerske astronomen Maximilian Hell . Expeditionen lyckades och observationerna visade sig vara av stort värde.

En besviken Kratzenstein hade under tiden organiserat en privat expedition till Trondheim. På vägen dit drabbades den av ett skeppsbrott där Kratzenstein räddade sig själv genom att simma i land. Han nådde Tronheim knappt i tid men dåligt väder gjorde meningsfulla observationer omöjliga.

Talsyntes

Den fysiska förståelsen av ljudvågor etablerades runt 1750 av Leonhard Euler och andra. Från 1766 var Euler återigen tillbaka på vetenskapsakademin i Sankt Petersburg. I ett brev från 1773 ställde han frågan hur tal kunde uppstå från luftflödet genom stämbanden och kanalen . En obesvarad fråga var relaterad till vilka tonala egenskaper som kännetecknade de olika bokstäverna när de talades. Euler spekulerade i att det kanske borde vara möjligt att bygga någon form av musikinstrument som kunde producera liknande ljud och stränga ihop dem till begripliga ord. En möjlighet var att bygga vidare på den befintliga vox humana som kunde finnas i vissa piporgan . Resultatet skulle då bli en mekanisk talsyntes . Han påpekade också att vokalerna skulle vara av särskild betydelse.

Kratzenstein hade följt denna diskussion sedan han höll kontakt med Euler och redan från 1770 hade undersökt samma problem. Från hans läroböcker i experimentell fysik framgår det tydligt att han hade en god förståelse för fysiken bakom ljud. Det var därför inte så förvånande att akademin i Sankt Petersburg 1778 tillkännagav ett nytt prisproblem just kring dessa frågor. Den första delen bör undersöka de tonala skillnaderna mellan de fem vokalerna A, E, I, O och U, medan den senare delen bad om en anordning som kunde generera dessa ljud.

Två fria vass som används i ett harmonium .

Vid den slutliga utvärderingen av akademin 1780 var det Kratzensteins "vokalorgel" som fick första pris. Hans bidrag Tentamen resolvendi problema publicerades året efter. Den bestod av en första del som beskrev hur vokalerna kunde produceras i röstkanalen . Hans medicinska bakgrund var här till stor hjälp. Den andra delen var konstruktionen av en ny sorts orgel med pipor för var och en av vokalerna. Varje pipa hade en karakteristisk resonanshålighet som skulle efterlikna röstkanalen för motsvarande vokal. För att excitera dessa resonatorer använde han fria vass som vid den tiden var föga kända.

Detta instrument demonstrerades i Sankt Petersburg till akademins fulla belåtenhet, men skadades och försvann kort därefter. Men användningen av fria vass i musikinstrument blev senare utbredd och kan idag återfinnas i munspel , dragspel , harmonium och bandoneon . Det är inte känt hur Kratzenstein fick idén att använda dem, men de hade under lång tid varit en central del av det kinesiska musikinstrumentet sheng .

  1. ^ a b c E. Jacobs, Allgemeine Deutsche Biographie, Kratzenstein, Christian Gottlieb , Band 17, Duncker & Humblot, Leipzig (1883).
  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   E. Snorrason, CG Kratzenstein, professor i fysik experimentalis Petropol. et Havn. och hans studier om elektricitet under sjuttonhundratalet, Odense University Press (1974). ISBN 87-7492-092-8 .
  4. ^ a b c d   Susan Splinter, Zwischen Nützlichkeit und Nachahmung : Eine Biografie des Gelehrten Christian Gottlieb Kratzenstein (1723-1795) , P. Lang, (2006). ISBN 978-3-631-56958-0 ,
  5. ^   DC Christensen, Hans Christian Ørsted: Reading Nature's Mind , Oxford University Press, Oxford (2013). ISBN 978-0-19-966926-4 .
  6. ^ a b c P. Pippin Aspaas, Maximilianus Helvete (1720-1792) och Venus 1700-talstransiter, Tromsö universitet (2012).
  7. ^ CG Kratzenstein, Vorlesungen über die Experimentalphysik , Köpenhamn (1781). Digital version, Bayerische StaatsBibliothek.
  8. ^ a b c   C.G. Kratzenstein, Tentamen resolvendi problema , översatt till tyska av C. Korpiun, Band 82, Studientexte zur Sprachkommunikation (red R. Hoffmann), TUDpress, Dresden (2016). ISBN 978-3-95908-054-5 .
  9. ^ S. Splinter, Ein Physiker auf Brautschau , Feministische Studien, Heft 2, 277-286 (2005). Baserat på brev Kratzenstein skrev till Johann III Bernoulli .
  10. ^ WE Steavenson och HL Jones medicinsk elektricitet , HK Lewis, London (1892).
  11. ^ PW Kaplan, Den verkliga Dr Frankenstein: Christian Gottlieb Kratzenstein? , J. Roy. Soc. Med. 95 (11), 577-578 (2002).
  12. ^ CG Kratzenstein, Theoria electricitatis mores geometrica explicata , Halle (1746). Google Böcker.
  13. ^   JL Heilbron, Elektricitet på 1600- och 1700-talen: En studie av tidig modern fysik, University of California Press, Berkeley (1979). ISBN 0-520-03478-3 .
  14. ^ Matthew L. Jones, Reckoning with Matter: Calculating Machines, Innovation, and Thinking about Thinking from Pascal to Babbage (University of Chicago Press, 2016) s133
  15. ^ F. Brackhane, Kann var natürlicher, als Vox humana, klingen? Ein Beitrag zur Geschichte der mechanischen Sprachsynthese , PhD thesis, Universitetet i Saarland (2015).

Vidare läsning

  • Sieghard Scheffczyk: Aus Wernigerode nach Europa – Das bewegte Leben des Christian Gottlieb Kratzendsten . I Neue Wernigeröder Zeitung ; 4, 2011, sid. 21

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Christian_Gottlieb_Kratzenstein&oldid=1134128309 "