Johann Karl Friedrich Zöllner (ur. 8 listopada 1834 w Berlinie, zm. 25 kwietnia 1882 w Lipsku) – niemiecki fizyk i astronom, jeden z pionierów astrofizyki. Od 1862 związany z Uniwersytetem w Lipsku, gdzie od 1872 był profesorem zwyczajnym astrofizyki. Zajmował się fotometrią astronomiczną, spektroskopią i złudzeniami optycznymi. Skonstruował fotometr Zöllnera i spektroskop rewersyjny, a w 1860 opisał , w którym równoległe linie wydają się nierównoległe. W 1872 jako pierwszy wykorzystał geometrię nieeuklidesową (geometrię przestrzeni zakrzywionej) w kosmologii, uznając przestrzeń kosmiczną za skończoną i zamkniętą. Od 1875 prowadził także kontrowersyjne eksperymenty z , medium (osobą rzekomo pośredniczącą w kontakcie z duchami), dotyczące domniemanych zjawisk spirytystycznych. Prowadził ostre polemiki z innymi uczonymi, a w 1880 był jednym z inicjatorów do kanclerza Rzeszy. Wieloletnie polemiki przyczyniły się do jego izolacji w środowisku naukowym.

Życiorys mały|Złudzenie Zöllnera – ukośne linie są w rzeczywistości równoległe Johann Karl Friedrich Zöllner urodził się 8 listopada 1834 w Berlinie. Studiował fizykę i nauki przyrodnicze w Berlinie i Bazylei. W Bazylei w 1859 uzyskał doktorat na podstawie pracy z fotometrii (pomiaru natężenia i jasności światła) pod kierunkiem Gustava Heinricha Wiedemanna. Od 1862 pracował w Lipsku. W 1865 habilitował się na tamtejszym uniwersytecie. W 1866 został profesorem nadzwyczajnym astrofizyki, a w 1872 – zwyczajnym. W 1869 przyjęto go do . Był też członkiem Astronomische Gesellschaft, niemieckiego towarzystwa astronomicznego (od 1863, a w latach 1863–1865 był jego skarbnikiem), członkiem zagranicznym Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego w Londynie oraz członkiem honorowym towarzystwa fizycznego () we Frankfurcie nad Menem. Zmarł 25 kwietnia 1882 w Lipsku.

Badania naukowe W 1860 Zöllner opisał w Annalen der Physik nowy rodzaj złudzenia optycznego, znany dziś jako złudzenie Zöllnera.

Zöllner napisał liczne prace o fotometrii i analizie widmowej, publikowane m.in. w czasopiśmie Annalen der Physik, redagowanym przez Johanna Christiana Poggendorffa. Jest też autorem dwóch prac o fotometrii nieba (, 1861, oraz , 1865), a także książki (1872). W Lipsku stworzył pierwszy program badań astrofizycznych. Przypisuje mu się też pierwsze użycie nazwy „astrofizyka”, którą wprowadził w 1865.

Prowadził też teoretyczne badania plam słonecznych i rotacji Słońca oraz opracował metodę ułatwiającą obserwację protuberancji słonecznych (wyrzutów rozżarzonej materii ponad brzeg tarczy Słońca), inspirowaną wcześniejszymi pracami Julesa Janssena i Normana Lockyera. W pracy z 1870 zajął się wpływem gęstości i temperatury na widma świecących gazów, co miało istotne znaczenie dla rozwoju spektroskopii. W teorii komet przyjął, że materia jądra komety stopniowo odparowuje w miarę zbliżania się do Słońca.

mały|Fotometr Zöllnera W 1869 skonstruował bardzo czuły spektroskop (urządzenie do rozkładania światła na widmo), który nazwał spektroskopem rewersyjnym (). Służył do dokładniejszego pomiaru dopplerowskich przesunięć linii widmowych, czyli zmian położenia prążków w widmie światła wywołanych ruchem jego źródła. Przeznaczony był do obiektów o dużej prędkości radialnej, czyli prędkości wzdłuż linii widzenia. Instrumentu tego użył później Hermann Vogel do wyznaczenia prędkości rotacji równika słonecznego. Zaprojektował też fotometr, zwany fotometrem Zöllnera. Za jego pomocą badał podstawowe zagadnienia fotometrii, a sam przyrząd krytycznie porównał z innymi fotometrami. Przyrząd ten, w zmodyfikowanej formie, znalazł szerokie zastosowanie w astronomii. Skonstruował ponadto , które w udoskonalonej formie było później szeroko wykorzystywane w badaniach geofizycznych.

W 1867 za pomocą tego fotometru dokonał jednego z pierwszych precyzyjnych pomiarów wizualnej wielkości gwiazdowej Słońca (liczbowej miary jasności obiektu na niebie – im mniejsza, tym jaśniejszy obiekt). W fotometrze nakładały się na siebie dwa obrazy: jeden z małego teleskopu, drugi z lampy odniesienia. W dzień Zöllner przyciemniał obraz Słońca i porównywał go z lampą, a w nocy przyciemniał lampę i porównywał ją z jasnymi gwiazdami. Oszacował wielkość gwiazdową Słońca na −26,66m – wynik bardzo bliski standardowej wizualnej wielkości gwiazdowej Słońca, wynoszącej około −26,74m.

W książce o kometach z 1872 Zöllner zamieścił szesnastostronicowy rozdział o skończoności materii w nieskończonej przestrzeni. Dowodził w nim, że w nieograniczonej przestrzeni euklidesowej (płaskiej, takiej jak w geometrii szkolnej) każda skończona ilość materii rozpraszałaby się bez końca, a jej gęstość spadłaby w nieskończonym czasie do zera. Ponieważ z powodów filozoficznych nie godził się na to, by materia istniała dopiero od skończonego czasu, za błędne uznał samo założenie, że przestrzeń jest euklidesowa. Zamiast tego sięgnął po hipotezę Bernharda Riemanna o przestrzeni zamkniętej, o stałej i dodatniej krzywiźnie. Znikał przy niej paradoks Olbersa, czyli trudność z wyjaśnieniem ciemności nocnego nieba, i to bez zakładania granicy przestrzeni ani ograniczonego wieku Wszechświata. Zöllner przypuszczał ponadto, że zakrzywiona przestrzeń jest dynamicznie czynna i sama wyznacza prawa przyrody. Przy niezerowej krzywiźnie trzeba by na przykład zmienić prawo bezwładności, bo swobodna cząstka poruszałaby się po linii geodezyjnej (najprostszej drodze w zakrzywionej przestrzeni), która w przestrzeni o dodatniej krzywiźnie wraca do punktu wyjścia. Ten sam wątek – związek krzywizny przestrzeni z prawami przyrody – niezależnie od Zöllnera rozwinął William Kingdon Clifford.

Rozdział zauważyło niewielu czytelników. Ich uwagę przykuły zawarte w tej samej książce osobiste ataki Zöllnera, m.in. na Williama Thomsona i Hermanna von Helmholtza, a nie jej treść naukowa. Krytycznie odpowiedzieli na ten rozdział niemieccy filozofowie, fizycy i astronomowie zaś albo go nie znali, albo pomijali. Gdy w 1900 Karl Schwarzschild badał możliwość zakrzywienia przestrzeni kosmicznej, nie wiedział o swoim lipskim poprzedniku. Zdaniem historyka nauki Helgego Kragha to właśnie ta część książki zapewnia jej miejsce w dziejach myśli kosmologicznej.

Od około 1870 Zöllner coraz ostrzej polemizował ze środowiskiem naukowym. W fizyce teoretycznej konsekwentnie bronił elektrodynamiki Wilhelma Webera, opartej na natychmiastowym oddziaływaniu ładunków siłą zależną od ich prędkości. Prawu Webera przypisywał znaczenie uniwersalne. We własnym rozszerzeniu tej teorii przyjął, że przyciąganie ładunków przeciwnych znaków jest nieznacznie silniejsze od odpychania ładunków tego samego znaku, a wynikającą stąd niewielką siłę wypadkową między ciałami elektrycznie obojętnymi utożsamił z grawitacją. Wynikający z tego stosunek siły elektrycznej do grawitacyjnej, rzędu 1040, pojawia się u niego już w 1876, choć w fizyce nazywa się go zwykle – od nazwisk późniejszych badaczy – liczbą Weyla albo Eddingtona. Odrzucił natomiast elektrodynamikę Jamesa Clerka Maxwella na rzecz założeń o charakterze metafizycznym, występował przeciw empiryzmowi i popularyzacji nauki, a w książce o kometach zaatakował próżność uczonych i karierowiczostwo w nauce, co zaszkodziło jego reputacji. Odpowiedzią były ataki ze strony innych badaczy i długi okres sporów, które stopniowo prowadziły go do izolacji w środowisku naukowym.

Eksperymenty ze spirytyzmem mały|Henry Slade z Zöllnerem Zöllner zainteresował się spirytyzmem w 1875, gdy odwiedził w Anglii uczonego Williama Crookesa. Poszukując fizycznego wyjaśnienia zjawisk spirytystycznych, doszedł do wniosku, że może je tłumaczyć fizyka (hipotetycznej przestrzeni o czterech wymiarach, wykraczającej poza trzy wymiary dostrzegalne zmysłami). Interpretował domniemane zjawiska spirytystyczne jako możliwe przejawy działania istot w przestrzeni czterowymiarowej i przeprowadził własne seanse z medium Henrym Slade’em. Slade już wcześniej, w 1876 w Londynie, stanął przed sądem za oszustwo, gdy zoolog Edwin Ray Lankester zarzucił mu manipulację podczas seansu. Sąd skazał Slade’a na trzy miesiące ciężkich robót, lecz wyrok uchylono w apelacji ze względów formalnych, po czym Slade wyjechał z Anglii do Niemiec. Podczas seansów u Zöllnera na zapieczętowanych tabliczkach łupkowych miały się pojawiać napisy, rzekomo bez udziału ludzkiej ręki. Próby obejmowały też m.in. wiązanie węzłów na sznurze, wyjmowanie monet z zamkniętych pudełek i łączenie dwóch drewnianych pierścieni. Doświadczenia te odbyły się w listopadzie i grudniu 1877 w domu Zöllnera w Lipsku. Na niektóre z nich gospodarz zaprosił m.in. uczonych Wilhelma Webera, Gustava Fechnera i Wilhelma Wundta.

Relacje z tych doświadczeń Zöllner ogłaszał w czterotomowych , wydawanych w Lipsku w latach 1878–1881. Angielski wybór – oparty na tomie trzecim i uzupełniony fragmentami tomów wcześniejszych – ukazał się w 1880 w Londynie jako w przekładzie Charlesa Carletona Masseya. Część eksperymentów Zöllner uznał za udane. Autor encyklopedii zjawisk paranormalnych Gordon Stein uważał jednak, że Slade posługiwał się sztuczkami i uzyskiwał pozytywne wyniki wyłącznie w testach, których warunki nie wykluczały manipulacji, natomiast zawiódł we wszystkich, które ją wykluczały:

+ Ocena testów Slade’a w seansach u Zöllnera według Gordona Steina Próby uznane przez Zöllnera za udane Próby nieudane Zawiązanie węzła na sznurze o zapieczętowanych końcach Odwrócenie skrętu spirali muszli ślimaka Nałożenie drewnianych pierścieni na nogę stołu Połączenie dwóch litych pierścieni (dębowego i olchowego) Wyjęcie monet z zamkniętych pudełek Zawiązanie węzła na nieprzerwanym pierścieniu wyciętym z pęcherza – Umieszczenie świecy wewnątrz zamkniętej bańki szklanej – Zmiana skrętności optycznej kwasu winowego z prawoskrętnej na lewoskrętną

Obecny na jednym z seansów Wilhelm Wundt uznał warunki kontroli za niezadowalające. Podejrzenia wzbudził u niego również napis na jednej z tabliczek, sporządzony niemczyzną tak niepoprawną, że jego zdaniem wskazywała na Anglika lub Amerykanina kaleczącego ten język. Nakładanie drewnianych pierścieni na nogę stołu, które wywarło na Zöllnerze duże wrażenie, jest dobrze znanym trikiem iluzjonistów.

W 1879 zwrócił uwagę niemieckich uczonych na eksperymenty Zöllnera, opisując je w czasopiśmie naukowym, co wywołało ożywioną polemikę. W opublikowanej odpowiedzi Ulriciemu Wundt uznał te doświadczenia i spirytyzm za nienaukowe. Luki i uchybienia w seansach Zöllnera ze Slade’em wskazywali później zarówno parapsycholog (1907), jak i psycholog Ray Hyman (1989). Autor książek popularnonaukowych Martin Gardner opisywał techniki, które jego zdaniem mogły wyjaśniać rezultaty uzyskiwane przez Slade’a, komentując, że Zöllner „wykonał dobrą pracę w analizie widmowej, lecz był zupełnie nieobeznany z metodami iluzjonistów”.

Zöllner głosił także poglądy antysemickie i w 1880 należał do inicjatorów petycji antysemickiej skierowanej do kanclerza Rzeszy. Kolejne pisma polemiczne doprowadziły do skargi Uniwersytetu w Lipsku do ministerstwa (). Zöllner zmarł odizolowany od środowiska naukowego.

Upamiętnienie Imieniem Zöllnera nazwano krater księżycowy . W 1934 botanik Josef Velenovský nazwał na jego cześć rodzaj grzybów Zoellneria.

Wybrane publikacje (1860) (1861) (1865) (1870) (1872) (4 t., 1878–1881) (angielski wybór oparty na tomie trzecim, przekład Charlesa Carletona Masseya, 1880)

Przypisy

Linki zewnętrzne Transcendental Physics (wydanie angielskie, 1880)

Kategoria:Niemieccy astronomowie XIX wieku Kategoria:Niemieccy fizycy XIX wieku Kategoria:Niemieccy wynalazcy Kategoria:Astrofizycy Kategoria:Absolwenci i studenci Uniwersytetu w Bazylei Kategoria:Ludzie urodzeni w Berlinie Kategoria:Ludzie związani z Lipskiem Kategoria:Osoby upamiętnione nazwami kraterów na Księżycu Kategoria:Urodzeni w 1834 Kategoria:Zmarli w 1882