Julius Plöcker byl německý fyzik a matematik, který změnil obrysy geometrie a fyziky. Narodil se v Elberfeldu v roce 1801 a zemřel v Bonnu v roce 1868. Celý život překračuje hranice. Studoval na univerzitách v Heidelbergu, Berlíně, Paříži a Bonnu. Jeho raná práce se zaměřila na analytickou a projektivní geometrii. Ale jeho skutečným dědictvím je, že jeho přechod k experimentální fyzice položil základ pro naše chápání elektřiny a světla.
Přepisování pravidel geometrie
Plöcker se stal profesorem na univerzitě v Bonnu v roce 1829. Předtím čtyři roky působil jako volný lektor. V letech 1828 až 1831 vydal dílo „Analytisch-geometrische Entwicklungen“ (Analytisch-geometrische Entwicklungen). Toto dvousvazkové dílo zavedlo flexibilní systém matematického těsnopisného zápisu. Důležitější je, že se změnily základní stavební kameny geometrie.
Většina matematiků té doby považovala body za základní prvky. Plöcker použil jako základ čáry. Pomocí tohoto přístupu vyvinul princip duality projektivní geometrie. Tento princip říká, že pokud je výrok pravdivý, pak je pravdivý i jeho dvojí výrok. Duality je dosaženo výměnou čar a teček a odpovídajícím přizpůsobením formulace. Jedná se o elegantní způsob, jak nahlížet na geometrické vztahy z různých perspektiv.
V roce 1834 se přestěhoval na univerzitu v Galle. O dva roky později se vrátil do Bonnu. Během této doby napsal v roce 1839 Teorii algebraických křivek. Tato kniha navrhla to, co je dnes známé jako Plöckerovy vzorce. Tyto vzorce spojují počet singularit algebraické křivky s počtem singularit duální křivky. Singularita je bod, ve kterém se funkce stává neurčitou nebo nekonečnou. Jeho Systém analytické geometrie, publikovaný v roce 1835, také zavedl lineární funkce jako alternativu ke standardním souřadnicovým systémům. V roce 1846 publikoval práci „Nový analytický přístup* k systému geometrie prostoru“. Tato studie poskytla úplnější a systematičtější verzi jeho dřívější práce.
Fyzika v kostce
Plöckerovo geometrické dílo čelilo tvrdé konkurenci. Postavili se proti silnému proudu syntetické školy berlínského matematika Jacoba Steinera. Steiner se zaměřil spíše na syntetickou geometrii než na analytické metody. Plöcker vycítil tento odpor. Rozhodl se opustit čistou geometrii a soustředit se na fyziku.
Tato odbočka není ústup. Jde o strategický krok vedoucí k velkým objevům. V roce 1847 začal Plöcker zkoumat chování krystalů v magnetických polích. Výsledky, které získal, byly velmi důležité pro pochopení magnetických jevů. Tyto studie ukázaly, že magnetická pole mohou fyzicky ovlivňovat hmotu měřitelnými způsoby.
Zrození spektroskopie a katodových paprsků
Plöcker nepracoval ve vzduchoprázdnu. Začínal sám, ale později spolupracoval s německým fyzikem Johannem W. Hittorfem. Společně studovali magnetickou odchylku katodových paprsků. Tato práce je důležitá. Než se lidé dozvěděli o elektronech, pozorovali svazky částic.
Jejich experimenty také značně pokročily ve vývoji spektroskopie. Významné objevy Plöckera a Hittorfa předznamenaly pozdější práci německého chemika Roberta Bunsena a německého fyzika Gustava Kirchhoffa. Bunsen a Kirchhoff následně uvedli, že spektrální čáry jsou charakteristické pro všechny chemické látky. Základy tohoto názoru položil již Plöcker.
V roce 1862 Plöcker poznamenal, že stejný prvek může mít různá spektra při různých teplotách. Toto pozorování zdůrazňuje dynamickou povahu atomového záření. Hittorf řekl, že Plöcker jako první identifikoval tři linie ve spektru vodíku. Tyto linie byly identifikovány ve spektru slunečního záření jen pár měsíců po Plöckerově smrti v roce 1868. Souvislost mezi laboratorními experimenty na Zemi a nebeskými tělesy se konečně ukazuje.
Poslední matematické gesto
Steiner zemřel v roce 1863. Po smrti svého rivala se Plöcker vrátil k matematice. Dělal průkopnickou práci v oblasti liniové geometrie. Název knihy: „Nová geometrie prostoru založená na zvažování přímky jako prvku prostoru*.“ V doslovném překladu to znamená „nová prostorová geometrie založená na přímých liniích jako prostorových prvcích“.
První díl vydal v roce 1868, ale zemřel před dokončením druhého dílu. Jeho mladý a talentovaný student Felix Klein poskytl zbývající materiály a dílo dokončil. Klein se stal jedním z nejvlivnějších matematiků konce 19. století. Dokončení Plöckerovy závěrečné práce zajistilo, že jeho geometrická teorie zůstala v akademickém kánonu.
Plöckerova kariéra ukazuje, jak se různé obory navzájem ovlivňují. Zjednodušený zápis, který vyvinul pro geometrii, vdechl fyzice nový život. Katodové paprsky, které studoval, byly prvním zábleskem elektronů. Spektrální čáry, které získal, vysvětlily složení hvězd. Nesnažil se vytvořit svět moderní fyziky. Prostě postupoval podle matematiky, i když ho to zavedlo na neprobádané území.