物理学への道標【科学史から】

こんにちは。コウジです。
キルヒホフの原稿を改訂します。

今回の改定点はリンク切れ情報の改定です。
ご覧ください。（以下原稿）

エネルギーマイスター
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【1824年3月12日 〜 1887年10月17日】

 

その名は正しくはグスタフ・ロベルト・キルヒホフで
Gustav Robert Kirchhoff,とつづります。

1824年に現在のロシア領カリーニングラードである
ケーニヒスベルクで生まれました。

生まれ故郷にあるケーニヒスベルク大学で学び、
26歳でブレスラウ大学員外教授に就任しています。

キルヒホッフについて伝えられている内容は
主に業績となりますので、本稿は時代背景
をもとにし研究内容を中心とした
記述を纏めたいと思います。

私自身がドイツ系の人になったつもりで
出来るだけ正確に記載したいと考えています。
日本語の文化圏で暮らしている我々には
想像しづらい思考回路なのです。

ロシアをドイツ語圏と見てるのは強引だと思いますが、
そこの考察は後程。;）

実際にキルヒホッフの業績の中で有名なものは
�@電気回路におけるキルヒホッフの法則、
�A放射エネルギーについてのキルヒホッフの法則、
�B反応熱についてのキルヒホッフの法則です。

それぞれにとても大事な考察だったといえるでしょう。

まず第一に、回路におけるキルヒホッフの法則が最重要です。
別言すれば一番知られています。

当然と言えば当然の事実を明言化しているだけだ、
とも言えるのですが

「回路網中での任意の接続点への流入電流の和は 0（零）である」
というのが第一の法則です。

正確にはキルヒホッフの第一法則というべきでしょうが、
本稿では単純に「第一の法則」または「第一法則」と省略します。

キルヒホッフの時代には自由電子運動論を裏付ける
理論はありません。電子を直接観測にかけるどころか
原子や電子のサイズも想像がつかないで、
あくまで電子は一つのモデルでした。

キルヒホップに考えた時に、正直者のドイツで学んだ人は
出来る事実で話を組み立てます。

つまり出来るだけ正確に観測を続けて
結果を蓄積して、観測事実の相互関係を定量化するのです。

当時は電源と抵抗の単純な回路を考えた時に
夫々を要素と考えて回路に落とす作業自体にも
議論があったでしょう。

つまり、我々が当たり前に書いている回路図も
国際度量衡といった枠組みが無くて、ヨーロッパの一部の
人々が使うだけの不可思議な記号だったのです。

知る人ぞ知る知見だったとも言えます。そんな回路上での一点を
考えたら入り込む電流と出ていく電流の総和が等しい。
（実験事実によると）ゼロとなるという事実が第一法則なのです。

この法則は今、電気工学（ひいては現代産業）
で幅広く活用されています。

そして次に、キルヒホッフの電圧則はキルヒホッフの第2法則
とも呼ばれます。回路を考えたときに回路網中の任意の
閉ループを考えてみて構成する部分的な電圧を計測したとき、
任意の分け方で考えた起電力の総和と電圧降下の総和は等しいのです。

抵抗、電球、電線電池からなる回路で何が電気を起こしていて、
何が消費するか考えてみてください。

そして再強調しますがこの時代には電子の存在は今より不確かです。

今の学生が教科書を読んだときに漫画的な丸い物体
（模式的な電子の姿）を見て想像するような作業ができないのです。

力学と比べて電磁気学や熱学はまとめ難い側面があります。
実際には電圧を生じる電池のような物質があり、
電気を流し抵抗を持つ同線等の要素を細かく考えていくことで、
回路間の色々な場所での電圧降下を考えていき、
キルヒホッフは第二法則を確立することが出来たのです。

そして1859年にキルヒホッフは黒体放射における
キルヒホフの放射法則を発見しました。

電子の運動でオームの法則に従い議論されるのに対して、
熱放射は空間での現象に対しての考察です。

また、
別の空間的な考察としてキルヒホッフには
分光学での考察も行っています。

フラウンホーファーが発見したいわゆるフラウンホーファー線
（太陽の光線を分解した時に現れる特徴的な吸収）が
ナトリウムのスペクトルと同じ周波数帯に見受けられると示し、
（今で言う分光学的方法で）太陽の内部にある
と思われる元素を同定できることを示しました。

他に音響学、弾性論に関しても
キルヒホッフは先進的な研究を行っています。

〆最後に〆

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以上、間違い・ご意見は
以下アドレスまでお願いします。
最近全て返事が出来ていませんが
全て読んでいます。
適時、改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2022/04/04_初回投稿
2024/06/06_改定投稿

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（対応英訳）

His name is correctly Gustav Robert Kirchhoff, spelled Gustav Robert Kirchhoff. He was born in 1824 in what is now Russian Kaliningrad, Königsberg. He studied at the University of Königsberg in his hometown and became a non-professor at the University of Breslau at the age of 26.
Since the content reported about Kirchhoff is mainly his achievements, this article will summarize his research content based on his historical background. I would like to describe it as accurately as possible as if I were a German person. ;)

In fact, the most famous achievements of Kirchhoff are (1) Kirchhoff's law in electric circuits, (2) Kirchhoff's law on radiant energy, and (3) Kirchhoff's law on heat of reaction. It can be said that each was a very important consideration.

First of all, Kirchhoff's law in the circuit is of utmost importance. In other words, it is the best known. Of course, it can be said that it only clarifies the facts of course, but the first rule is that the sum of the currents flowing into any connection point in the network is 0 (zero). am. To be precise, it should be called Kirchhoff's first law, but in this article, it is simply abbreviated as "first law" or "first law". There is no theory to support the theory of free electron motion in this era.

Far from directly observing the electrons, I couldn't imagine the size of the atoms and electrons, and the electrons were just one model. When thinking this way, honest and learned in Germany build up the story with the facts that can be done. In other words, we continue to observe as accurately as possible, accumulate observation results, and quantify the interrelationship of observation facts. At that time, when considering a simple circuit of power supply and resistance, there would have been discussion about the work itself of considering each as an element and dropping it into the circuit. In other words, the circuit diagram we take for granted was a mysterious symbol that was only used by some people in Europe, without a framework such as the General Conference on Weights and Measures. It can be said that it was a knowledge known to those in the know. Considering one point on such a circuit, the sum of the incoming current and the outgoing current is equal. The first law is the fact that it is zero according to the experimental facts. This law is now widely applied in electrical engineering (and thus modern industry).

And then, Kirchhoff's voltage law is also called Kirchhoff's second law. When considering a circuit, when considering an arbitrary closed loop in the circuit network and measuring the partial voltage, the sum of the electromotive force and the sum of the voltage drops considered by any division are equal. Think about what is producing and consuming electricity in a circuit consisting of resistors, light bulbs, and electric wire batteries. And again, the existence of electrons in this era is more uncertain than it is now. When a current student reads a textbook, he cannot do the work that he imagines by seeing a cartoon-like round object (a schematic electronic figure). Compared to mechanics, electromagnetism and thermal physics are difficult to summarize. In reality, there is a substance such as a battery that generates voltage, and by carefully considering factors such as the same line that conducts electricity and has resistance, Kirchhoff considers the voltage drop in various places between circuits. I was able to establish the second law.

And in 1859 Kirchhoff discovered Kirchhoff's law of radiation in blackbody radiation. Whereas the motion of electrons is discussed according to Ohm's law, thermal radiation is a consideration of phenomena in space. In addition, as another spatial consideration, Kirchhoff is also considering spectroscopy. The so-called Fraunhofer line discovered by Fraunhofer (the characteristic absorption that appears when the sun's rays are decomposed) is shown to be found in the same frequency band as the spectrum of sodium, inside the sun (in what is now called a spectroscopic method). It was shown that the element that seems to be in can be identified. He also conducts advanced research on acoustics and elasticity.