Julius Plücker was een Duitse natuurkundige en wiskundige die de vorm van de meetkunde en de natuurkunde veranderde. Hij werd geboren in Elberfeld in 1801 en stierf in Bonn in 1868. Zijn carrière bracht hij door met het oversteken van grenzen. Hij studeerde aan de universiteiten van Heidelberg, Berlijn, Parijs en Bonn. Zijn vroege werk concentreerde zich op analytische en projectieve meetkunde. Maar zijn echte erfenis is dat zijn overstap naar de experimentele natuurkunde de basis heeft gelegd voor ons begrip van elektriciteit en licht.
Herschrijf de geometrieregels
Plücker werd in 1829 hoogleraar aan de Universiteit van Bonn. Daarvoor werkte hij vier jaar als onbetaald docent. Hij publiceerde Analytisch-geometrische Entwicklungen tussen 1828 en 1831. Dit tweedelige werk introduceerde een flexibel systeem van wiskundige steno. Wat nog belangrijker is, is dat de fundamentele bouwstenen van de geometrie zijn veranderd.
De meeste wiskundigen beschouwden punten destijds als basiselementen. Plücker gebruikte lijnen als basis. Met deze aanpak ontwikkelde hij het dubbele principe van de projectieve meetkunde. Dit principe zegt dat als een bewering waar is, de dualiteitsverklaring ook waar is. Dualiteit wordt bereikt door lijnen en punten uit te wisselen en bijbehorende zinnen aan te passen. Dit is een elegante manier om geometrische relaties vanuit verschillende perspectieven te bekijken.
In 1834 stapte hij over naar de Universiteit van Halle. Twee jaar later keerde hij terug naar Bonn. Gedurende deze tijd schreef hij in 1839 The Theory of Algebraic Curves. Dit boek stelde wat nu bekend staat als Plücker-formules voor. Deze formules relateren het aantal singulariteiten van een algebraïsche curve aan het aantal singulariteiten van een dubbele curve. Een singulariteit is het punt waarop een functie ongedefinieerd of oneindig wordt. Zijn System of Analytical Geometry, gepubliceerd in 1835, introduceerde ook lineaire functies als alternatief voor standaardcoördinatensystemen. In 1846 publiceerde hij Neuer Analytischer Behandlungsweise* in System der Geometrie des Raumes. Deze studie leverde een completere en systematischere versie op van zijn eerdere werk.
Kijk naar de natuurkunde
Plückers geometrische werken kregen te maken met hevige concurrentie. Het verzette zich tegen de sterke stroming van de synthetische school van de Berlijnse wiskundige Jakob Steiner. Steiner concentreerde zich op synthetische geometrie in plaats van op analytische methoden. Plücker voelde deze weerstand. Hij besloot de pure geometrie achter zich te laten en zich op de natuurkunde te concentreren.
Deze spil is geen terugtocht. Dit is een strategische zet die tot grote ontdekkingen leidt. In 1847 begon Plücker het gedrag van kristallen in magnetische velden te bestuderen. De resultaten die hij produceerde waren erg belangrijk bij het begrijpen van magnetische verschijnselen. Dit onderzoek laat zien dat magnetische velden materie op meetbare manieren fysiek kunnen beïnvloeden.
De geboorte van spectroscopie en kathodestraling
Plücker opereerde niet in een vacuüm. Hij begon alleen, maar werkte later samen met de Duitse natuurkundige Johann W. Hittorf. Samen bestudeerden ze de magnetische afbuiging van kathodestralen. Dit werk is belangrijk. Voordat mensen wisten wat een elektron was, observeerden ze deeltjesbundels.
Hun experimenten hebben ook de ontwikkeling van spectroscopie enorm bevorderd. De belangrijke ontdekkingen van Plucker en Hittorf waren een voorafschaduwing van het latere werk van de Duitse scheikundige Robert Bunsen en de Duitse natuurkundige Gustav Kirchhoff. Bunsen en Kirchhoff rapporteerden later dat spectraallijnen kenmerkend zijn voor alle chemische stoffen. Plücker had de basis voor deze visie al gelegd.
In 1862 wees Plücker erop dat hetzelfde element bij verschillende temperaturen verschillende spectra kan hebben. Deze waarneming benadrukt het dynamische karakter van atomaire emissies. Hittorf zei dat Plücker de eerste was die drie lijnen in het waterstofspectrum identificeerde. Deze lijnen werden slechts een paar maanden na de dood van Plücker in 1868 in het spectrum van zonnestraling geïdentificeerd. De relatie tussen de laboratoriumexperimenten van de aarde en hemellichamen wordt eindelijk duidelijk.
Het laatste wiskundige gebaar
Steiner stierf in 1863. Na de dood van zijn rivaal keerde Plücker terug naar de wiskunde. Hij deed baanbrekend werk op het gebied van de lijngeometrie. De naam van het boek is “Neue Geometrie des Raumes gegenerung auf die Betrachtung der gerade Linie als Raumelement*”. Letterlijk vertaald betekent het “een nieuwe ruimtelijke geometrie gebaseerd op rechte lijnen als ruimtelijke elementen”.
Hij publiceerde het eerste deel in 1868, maar stierf voordat het tweede deel voltooid was. Zijn jonge en getalenteerde leerling Felix Klein zorgde voor de rest van het materiaal en maakte het werk af. Klein werd een van de meest invloedrijke wiskundigen van het einde van de 19e eeuw. De voltooiing van Plückers laatste werk zorgde ervoor dat zijn geometrische theorie deel bleef uitmaken van de academische canon.
Plückers carrière laat zien hoe verschillende vakgebieden elkaar beïnvloeden. De vereenvoudigde notatie die hij voor de meetkunde ontwikkelde, blies de natuurkunde nieuw leven in. De kathodestralen die hij bestudeerde waren de eerste glimp van elektronen. De spectraallijnen die hij tekende verklaarden de samenstelling van de sterren. Hij wilde de wereld van de moderne natuurkunde niet creëren. Hij volgde gewoon de wiskunde, zelfs als die hem op onbekend terrein bracht.
