إرنست كلادني

إرنست فلورنس فريدريش كلادني ( المملكة المتحدة : /ˈklædni/، الولايات المتحدة: /ˈklɑːdni / ، الألمانية : [ ɛʁnst ˈfloːʁɛns ˈfʁiːdʁɪç ˈkladniː ] ؛ 30 نوفمبر 1756 - 3 أبريل 1827 ) كان فيزيائيًا وموسيقيًا ألمانيًا . من أهم أعماله ، والتي يُلقب أحيانًا بأبي علم الصوتيات ، أبحاثه حول الصفائح المهتزة وحساب سرعة الصوت في الغازات المختلفة . [ ^{1 ]} كما قام بأعمال رائدة في دراسة النيازك ^، ويُعتبره البعض أبو علم النيازك . ^{[ 2 ]} 

على الرغم من أن كلادني وُلد في فيتنبرغ في ساكسونيا ، إلا أن أصول عائلته تعود إلى كريمنيتسا ، التي كانت آنذاك جزءًا من مملكة المجر ، وهي اليوم مدينة تعدين في وسط سلوفاكيا . ولذلك، تم تحديد أصول كلادني على أنها ألمانية ، ^{[ 3 ] [ 4 ]} ومجرية ، ^{[ 5 ]} وسلوفاكية . ^{[ 6 ]}

ينحدر كلادني من عائلة مثقفة من الأكاديميين والعلماء. كان جد كلادني الأكبر، رجل الدين اللوثري جورج كلادني (1637-1692)، قد غادر كريمنيتسا عام 1673 خلال حركة الإصلاح المضاد . وكان جد كلادني، مارتن كلادني (1669-1725)، لاهوتيًا لوثريًا أيضًا، وفي عام 1710، أصبح أستاذًا للاهوت في جامعة فيتنبرغ . وشغل منصب عميد كلية اللاهوت في الفترة 1720-1721، ثم أصبح لاحقًا رئيسًا للجامعة . وكان عم كلادني، جوستوس جورج كلادني (1701-1765) ، أستاذًا للقانون في الجامعة. أما عمه الآخر، يوهان مارتن كلادني (1710-1759)، فكان لاهوتيًا ومؤرخًا وأستاذًا في جامعتي إرلانغن ولايبزيغ .

كان والد كلادني، إرنست مارتن كلادني (1715-1782)، أستاذًا للقانون ورئيسًا لجامعة فيتنبرغ. وقد انضم إلى كلية الحقوق هناك عام 1746. أما والدة كلادني فكانت جوانا صوفيا، وكان هو الابن الوحيد . ^{[ 7 ]} لم يوافق والده على اهتمام ابنه بالعلوم، وأصرّ على أن يصبح كلادني محاميًا. ^{[ 6 ] [ 8 ] [ 9 ]}

درس كلادني القانون والفلسفة في فيتنبرغ ولايبزيغ، وحصل على شهادة في القانون من جامعة لايبزيغ عام ١٧٨٢. وفي العام نفسه، توفي والده، فاتجه إلى دراسة الفيزياء بجدية. ^{[ ٨ ] [ ٩ ]} ألقى محاضرات في القانون والرياضيات والعلوم الطبيعية في جامعة فيتنبرغ من عام ١٧٨٣ إلى عام ١٧٩٢. وخلال هذه الفترة، بدأ تجاربه الأولى في علم الصوتيات. ^{[ ٦ ]}

كان من أبرز إنجازات كلادني ابتكار تقنية لعرض أنماط الاهتزاز المختلفة على سطح صلب، تُعرف بأشكال كلادني أو أنماط كلادني نظرًا لتنوع الأشكال والأنماط الناتجة عن أنماط الاهتزاز المختلفة. عند الرنين ، تُقسّم الصفيحة أو الغشاء إلى مناطق تهتز في اتجاهين متعاكسين، محددة بخطوط لا يحدث فيها اهتزاز ( خطوط العقد ). أعاد كلادني تجارب روبرت هوك الرائدة ، الذي لاحظ في 8 يوليو 1680 أنماط العقد المرتبطة باهتزازات الألواح الزجاجية. مرّر هوك قوس كمان على حافة طبق مغطى بالدقيق، ولاحظ ظهور أنماط العقد. ^{[ 10 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ]} كان هوك قد لاحظ ذلك بالفعل قبل تسع سنوات، في عام 1671، وقد استلهم بدوره من اقتراح قرأه في كتاب بيكون " سيلفا سيلفاروم" ، حيث يصف بيكون فرك حافة كوب مملوء بالماء وملاحظة الماء وهو "يتحرك ويتناثر". قدم هوك هذا البحث إلى الجمعية الملكية عام 1680 ، ولم تكن هناك أي متابعة. ^{[ 12 ]}

تعتمد تقنية كلادني، التي نُشرت لأول مرة عام ١٧٨٧ في كتابه " اكتشافات في نظرية الصوت"، على تمرير قوس فوق قطعة معدنية مغطاة بطبقة رقيقة من الرمل. يُمرر القوس على الصفيحة حتى تصل إلى حالة الرنين، وعندها يتسبب الاهتزاز في تحرك الرمل وتركزه على طول خطوط العقد حيث يكون السطح ساكنًا، مما يُحدد خطوط العقد. تُعرف الأنماط التي تُشكلها هذه الخطوط الآن باسم أشكال كلادني . ويمكن أيضًا إيجاد أنماط عقدية مماثلة عن طريق تجميع مواد مجهرية على موجات فاراداي . ^{[ ١٣ ]}

زار كلادني أكاديمية باريس عام 1808 وعرض أنماط الاهتزاز أمام جمهور ضمّ كبار العلماء الفرنسيين، بمن فيهم نابليون نفسه؛ وقد خصّص نابليون جائزة لأفضل تفسير رياضي. كانت إجابة صوفي جيرمان ، رغم رفضها لوجود عيوب فيها، هي الإجابة الوحيدة التي اتّبعت المنهج الصحيح. ^{[ 14 ]}

لا تزال أشكال مختلفة من هذه التقنية شائعة الاستخدام في تصميم وبناء الآلات الصوتية مثل الكمان والغيتار والتشيلو . ومنذ القرن العشرين، أصبح من الشائع وضع مكبر صوت يعمل بمولد إشارة إلكتروني فوق أو تحت الصفيحة لتحقيق تردد قابل للتعديل بدقة أكبر.

في ميكانيكا الكم ، من المعروف أن أشكال كلادني ("الأنماط العقدية") مرتبطة بحلول معادلة شرودنغر للذرات أحادية الإلكترون، وقد استخدم إرفين شرودنغر الرياضيات التي تصفها للوصول إلى فهم مدارات الإلكترون. ^{[ 15 ]}

منذ عام 1738 على الأقل، شاع في أوروبا استخدام آلة موسيقية تُسمى " غلاسبيل" أو "فيريلون" ، تُصنع بملء أكواب البيرة بكميات متفاوتة من الماء. ^{[ 16 ]} وكانت تُقرع أكواب البيرة بمطارق خشبية على شكل ملاعق لإصدار موسيقى الكنائس وغيرها من الموسيقى الرسمية. ^{[ 17 ]} وقد أُعجب بنجامين فرانكلين بشدة بأداء آلة "فيريلون" خلال زيارته للندن عام 1757، ما دفعه إلى ابتكار آلته الخاصة، وهي "هارمونيكا الزجاج" ، عام 1762. وقد ألهمت هارمونيكا فرانكلين العديد من الآلات الموسيقية الأخرى، بما في ذلك اثنتان من صنع كلادني. وفي عام 1791، اخترع كلادني آلة موسيقية تُسمى " يوفون" (لا ينبغي الخلط بينها وبين آلة النفخ النحاسية "يوفونيوم ")، وهي عبارة عن قضبان زجاجية تُستخدم لعزف نغمات مختلفة. ويُعد "يوفون" كلادني السلف المباشر للآلة الموسيقية الحديثة المعروفة باسم " كريستال باشيه" . ^{[ 18 ]} قام كلادني أيضًا بتحسين "الأسطوانة الموسيقية" لهوك لإنتاج آلة أخرى، وهي أسطوانة الكلافي، في عام 1799. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 17 ]}

سافر كلادني في جميع أنحاء أوروبا حاملاً آلاته الموسيقية ومقدماً عروضاً توضيحية. ^{[ 6 ]}

بدأ اهتمام كلادني بعلم النيازك بعد محادثة دارت بينه وبين جورج كريستوف ليشتنبرغ حول كرة نارية زُعم أن ليشتنبرغ رآها في سماء غوتينغن في نوفمبر 1791. وبدافع من هذا التقرير، بحث كلادني في تقارير عن ظواهر مماثلة، بالإضافة إلى تقارير عن كتل ساقطة أخرى في أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية خلال القرن الماضي. وبناءً على التشابه بين هذه المشاهدات، استنتج أن ظواهر الكرات النارية والكتل الساقطة حقيقية لا محالة. ^{[ 19 ]}

دفعه ذلك إلى نشر كتابه "Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen " (حول أصل الكتل الحديدية التي عثر عليها بالاس وغيرها من الأجسام المشابهة لها، وبعض الظواهر الطبيعية المرتبطة بها) عام ١٧٩٤. في هذا الكتاب، اقترح أن للنيازك أصلًا خارج كوكب الأرض . ^{[ ٢٠ ] [ ٢١ ]} جادل بأن هذا من شأنه أن يفسر السرعات العالية للكتل الساقطة، بالإضافة إلى ربطها بالكرات النارية؛ إذ تتوهج بشدة عند دخولها الغلاف الجوي للأرض. افترض أن هذه النيازك كانت قطعًا من مواد لم تتحد أبدًا لتكوين كتل أكبر، أو أنها كانت حطامًا ناتجًا عن تكوين الكواكب وتدميرها . ^{[ 19 ]} كان هذا تصريحًا مثيرًا للجدل في ذلك الوقت، ^{[ 22 ]} إذ كان يُعتقد أن النيازك ذات أصل بركاني. إضافةً إلى ذلك، تحدّت مزاعمه الاعتقاد السائد بأنه لا يوجد شيء وراء القمر سوى النجوم والكواكب الأخرى. في الواقع، أثار هذا الفراغ المفترض للفضاء فضول كلادني في طفولته عندما علم بالمسافة الكبيرة نسبيًا بين المريخ والمشتري، حيث يُعرف الآن وجود حزام الكويكبات . وقد أُخذت هذه الملاحظة في الاعتبار عند تفسيره لأصول النيازك. ^{[ 19 ]}

في البداية، سخر الفيزيائيون المعاصرون، بمن فيهم ليشتنبرغ، من كتاب كلادني. ^{[ 23 ]} ومع ذلك، أثارت كتاباته فضولًا دفع المزيد من الباحثين في نهاية المطاف إلى دعم نظريته. في عام 1795، لُوحظ نيزك حجري كبير أثناء سقوطه على الأرض في كوخ بالقرب من وولد نيوتن في يوركشاير ، إنجلترا، وأُعطيت قطعة منه، عُرفت باسم نيزك وولد كوتيدج ، إلى الكيميائي البريطاني إدوارد هوارد الذي قام، بالتعاون مع عالم المعادن الفرنسي جاك دي بورنون ، بتحليل تركيبه بدقة وخلصا إلى أن أصله خارج الأرض مُرجّح، مُشيرين إلى أن العينة تُشبه إلى حد كبير عينة من نيزك من وابل نيزكي مبكر في سيينا، إيطاليا . ^{[ 24 ]} على الرغم من أن ذلك الحدث نُسب إلى ثوران جبل فيزوف على بُعد بضع مئات من الكيلومترات، إلا أنه لا توجد براكين مماثلة ضمن نفس نطاق وولد نيوتن، وأقربها هو هيكلا في أيسلندا . ^{[ 23 ] [ 24 ]} في عام 1803، كُلِّف الفيزيائي وعالم الفلك جان بابتيست بيو من قِبَل وزير الداخلية الفرنسي بالتحقيق في وابل شهب سقط فوق مدينة ليغل في شمال فرنسا، والذي غطى المدينة بآلاف الشظايا النيزكية. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 8 ] [ 9 ]} على عكس كتاب كلادني والمنشور العلمي لهوارد ودي بورنون، لاقى تقرير بيو الشيق رواجًا واسعًا، وأقنع المزيد من الناس بأخذ رؤى كلادني على محمل الجد. ^{[ 21 ]}

أدت رؤى كلادني إلى تسمية البعض في هذا المجال بـ "أبو علم النيازك"، بينما كان آخرون أكثر تحفظاً في تقييمهم لمساهمات كلادني في هذا المجال. ^{[ 19 ]}

واصل كلادني توثيق مشاهداته للنيازك على مدى العقود التالية، كما جمع مجموعة من عينات النيازك. تبرع بهذه المجموعة إلى متحف علم المعادن بجامعة برلين عام ١٨٢٧، وهي موجودة الآن في متحف التاريخ الطبيعي بجامعة هومبولت في برلين. ^{[ ٢٧ ] [ ٢٨ ]}

تم تسمية معدن، تم وصفه لأول مرة عام 1993 من نيزك كارلتون الحديدي (IIICD)، باسم الكلادنيت تكريماً له. ^{[ 2 ] [ 29 ]}

اكتشف كلادني قانون كلادني ، وهو علاقة جبرية بسيطة لتقريب الترددات النمطية للاهتزازات الحرة للصفائح والأجسام الأخرى. ^{[ 30 ]}

قدّر كلادني سرعات الصوت في غازات مختلفة عن طريق وضع هذه الغازات في أنبوب أرغن وقياس خصائص الأصوات المنبعثة عند العزف على الأنبوب. ^{[ 31 ]} وقد استند هذا إلى عمل بيير غاسيندي في قياس سرعة الصوت في الهواء الذي بدأه عام 1635.

توفي كلادني في 3 أبريل 1827، في بريسلاو ، سيليزيا السفلى ، التي كانت آنذاك جزءًا من مملكة بروسيا ، وهي اليوم مدينة فروتسواف في جنوب غرب بولندا . ^{[ 32 ]} سُميت فوهة كلادني على سطح القمر باسمه في عام 1935. ^{[ 33 ]}

• 

  Entdeckungen über die Theorie des Klanges ، لايبزيغ 1787.
• يموت Akustik ، لايبزيغ 1802. الترجمة الفرنسية: Traité d'acoustique ، باريس 1809. أيضا في Neue Beiträge zur Akustik ، لايبزيغ 1817.
• Beiträge zur praktischen Akustik und zur Lehre vom Instrumentbau ، لايبزيغ 1821 ( OCLC 457664981 ). 
• Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen at the HathiTrust Digital Library ، لايبزيغ/ريغا 1794.
• أوبر فيورميتيور ، فيينا 1820.
• Über die Hervorbringung der menschlichen Sprachlaute ، لايبزيغ 1824.
• Kurze Übersicht der Schall und Klanglehre, nebst einem Anhange die Entwickelung und Anordnung der Tonverhältnisse betreffend , ماينز 1827.

• ألكسندر لاوترفاسر – باحث ومصور ألماني (مواليد 1951) 
• دالة بيسل – عائلة من حلول المعادلات التفاضلية المرتبطة 
• هانز جيني (علم الصوتيات) – عالم سويسري (1904–1972) 
• تريتار – غيتار تجريبي 
• اهتزازات غشاء دائري – معادلات الموجات في قرص يشبه غشاء الطبل. صفحات تعرض أوصافًا موجزة للأهداف المراد إعادة توجيهها. 

• جاكسون، مايلز دبليو. (2006) الثلاثيات المتناغمة: الفيزيائيون والموسيقيون وصانعو الآلات الموسيقية في ألمانيا في القرن التاسع عشر (مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا).
• مارفن، أورسولا ب. (1996). "إرنست فلورنس فريدريش كلادني (1756-1827) وأصول أبحاث النيازك الحديثة". علم النيازك . 31 (5): 545-588 . Bibcode : 1996M & PS...31..545M . doi : 10.1111/j.1945-5100.1996.tb02031.x . S2CID 210038676 . 
• روسينغ تي دي (1982) قانون كلادني للصفائح المهتزة ، المجلة الأمريكية للفيزياء 50، 271-274

• سيرة ذاتية مختصرة، وقائمة مراجع، وروابط لمصادر رقمية في المختبر الافتراضي لمعهد ماكس بلانك لتاريخ العلوم
• Die Akustik ، 1802 بقلم إرنست شلادني في جامعات ستراسبورغ
• الرسوم البيانية المرسومة يدويًا لإرنست خلدني من Entdeckungen über die Theorie des Klanges (1787) (اكتشافات في نظرية الصوت)
• فيديو لأنماط كلادني عبر نطاق الترددات على يوتيوب (تمت زيارته في 31/5/2008)
• أنماط كلادني محاكاة على طبق مستطيل على موقع يوتيوب (تم الاطلاع عليه بتاريخ 18/5/2014)
• أمثلة بأشكال دائرية ومربعة وأشكال ملاعب وأشكال الكمان
• أطباق كلادني
• صفيحة كلادني مدفوعة كهرومغناطيسيًا
• استخدام أنماط كلادني في صناعة الكمان
• أنماط كلادني لألواح الجيتار
• شرح لكيفية صنع طبق كلادني للفصل الدراسي
• يمكن الاطلاع على صور أخرى لكلادني في هذا الموقع وفي مكتبة صور العلوم والمجتمع .
• باولي، روجر (2009). "طبق كلادني" . ستون رمزاً . برادي هاران لجامعة نوتنغهام .
• إرنست كلادني على موقع Monoskop.org