ژان برنارد لئون فوکو : زندگینامه و دستاوردهای علمی این دانشمند بزرگ

در ساختمان سازمان ملل متحد در نیویورک، کره طلایی رنگ کوچکی بچشم می‌خورد که به یک میله بلند فولادین آویخته شده است و مانند پاندول حرکت می‌کند. اما ظاهراً با گذشت زمان تغییر جهت می‌دهد. این کره ساده که به آرامی نوسان می‌کند نمایانگر این حقیقت است که زمین دور محور خود می‌چرخد. نام این کره، به نام مخترعش فوکو، به پاندول فوکو معروف شده است.

ژان برنارد لئون فوکو، به سال ۱۸۱۹ در پاریس متولد شد. تحصیلات ابتدایی را نزد معلم خصوصی آموخت. ژان، جوان زیرک و با استعدادی بود و از همان زمان کودکی علاقه زیادی به ساختن وسایل مکانیکی داشت. او یک قایق، یک دستگاه تلگراف و یک موتور بخاری ساخت که جالب بودند.

سپس برای تحصیل علم پزشکی، وارد دانشکده طب پاریس شد. اما چون طاقت دیدن خون را نداشت از ادامه این رشته دست کشید و بعنوان تکنیسین دستگاه‌های فیزیکی و میکروسکپ در دانشکده طب مشغول به کار شد.

در سال ۱۸۳۹، کتابی درباره پیشرفت روش‌های عکسبرداری اثر لوئی ژاکت داگور، ((۱۸۵۱ – ۱۷۸۱)(Louis Jacques Daguerre مخترع فرانسوی، چاپ شد که آتش اشتیاق فوکو را به رشته‌های علمی به ویژه فیزیک نور، برانگیخت اما او خیلی زود متوجه شد که در این رشته تجربه کافی ندارد، از این رو به مطالعه ریاضیات پرداخت و دامنه دانش و اطلاعات علمی‌اش را توسعه داد.

فوکو، شیوه‌های جالبی برای اندازه‌گیری سرعت نور بکار برد، اما بعلت نبودن دقت کافی در آزمایش و نقص دستگاه‌های فنی، به نتیجه درستی نرسید. فوکو، اصل مهمی را در فیزیک بنیاد نهاد. او ثابت کرد که سرعت نور در آب کمتر از هواست. این نظریه به او کمک کرد تا به دانشمندان بفهماند که نور، برخلاف آنچه آن‌ها تصور می‌کردند ذره‌ای نیست و از امواج نورانی انرژی دار تشکیل شده است. (امروز ثابت شده که نور هم ذره‌ای است و هم موجی و نمی‌توان یکی از این دو خصوصیت را به تنهائی به نور نسبت داد. ) بعد‌ها، فیزیکدان آمریکایی، آلبرت مایکلسون، (Albert Michelson (1852-1931)) موفق شد با استفاده از آینه دوارفوکوسرعت نور را بدقت اندازه بگیرد.

فوکو، دانشمندی برجسته و نابغه‌ای بزرگ بود. او فقط روی ماهیت نور تحقیق نمی‌کرد، بلکه در تمام رشته‌های برق و مکانیک به مطالعه و بررسی می‌پرداخت. لامپ با قوس الکتریکی که با ایجاد جرقه بین دو تیغه کربن روشن می‌شد به تازگی وارد عمل شده بود. فضای بین تیغه‌ها با سوختن کربن مرتبه زیاد می‌شد بحدی که دیگر جرقه‌ای بین آن‌ها بوجود نمی‌آمد و چراغ روشن نمی‌شد. فوکو، برای رفع این عیب، یک دستگاه تنظیم‌کننده خود کار اختراع کرد که با کمک آن فاصله تیغه‌های کربن هنگام سوختن به هم نزدیک می‌شد.

فوکو، درباره رابطه بین انرژی مکانیکی گرما و انرژی مکانیکی و مغناطیس مطالعات ارزنده‌ای داشته است. او جریان‌های گردابی را کشف کرد که امروز به جریان‌های فوکو مشهور است. این جریان‌ها، در یک حلقه مسی که در میدان مغناطیسی نیرومندی می‌چرخد بوجود می‌آید. کشف جریان‌های فوکو، از مهمترین مسائل فیزیک جدید است.

پاندول فوکو، سند گویایی از قانون نیوتن است که می‌گوید: «هرگاه جسمی بحر کت درآید تا ابد به حرکت خود در همان مسیر ادامه خواهد داد مگر آنکه تحت تأثیر نیرویی از خارج واقع شود. » این پاندول، بوسیله یک یاتاقان ساچمه‌ای ضد اصطکاک برروی تکیه گاه خود معلق مانده است. هنگامی که کره نوسان می‌کند زمین در زیر آن می‌چرخد، و برای ناظری که این وضع را می‌نگرد چنین بنظر می‌آید که پاندول تغییر جهت می‌دهد. این نوعی خطای باصره است؛ مانند وقتی که مردم تصور می‌کنند که خورشید از مشرق به مغرب در حرکت است، در حالی که واقعاً این زمین است که از مغرب به مشرق حرکت می‌کند.

تمام اختراعات و اکتشاف‌های فوکو، خدمات بزرگی به دانش بشری کرده است، که مهمترین آن‌ها چرخش نمای (ژیروسکپ) فوکو است. این چرخش نما، از چرخ فلزی کوچکی درست شده که در موقع چرخیدن، محور آن همواره در جهت ثابتی باقی می‌ماند. ا قرنهاست که از قطب‌نما برای راهنمایی کشتی‌ها استفاده می‌شود. قطب نما، آهنربای کوچکی است که در جهت میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد. سابقاً، استفاده از قطب‌نما در کشتی‌های فولادین با اشکال زیادی مواجه بود، چون عقربه قطب‌نما اشتباهاً تحت تأثیر جاذبه فولاد کشتی قرار می‌گرفت و از خط شمال منحرف می‌شد. دانشمندان درصدد برآمدند تا وسیله‌ای بسازند که این اثر را خنثی کند.

المر امبروزسپری، ) Elmer Ambrose Sperry)۱۸۶۰ -۱۹۳۰(( مخترع آمریکایی، راه حل این مساله را در چرخش‌نمای فوکو پیدا کرد، و از اصول آن در ساختن قطب‌نمای ژیروسکپی استفاده کرد. وقتی که این قطب‌نما با محورش بچرخد و متوجه جهت شمال واقعی باشد، همواره در این وضعیت باقی خواهد ماند و به‌هیچ وجه تابع حرکت کشتی نخواهد بود. اولین قطب نمای ژیروسکپی، در سال ۱۹۱۱ روی کشتی جنگی دلویر (Delware) در نیروی دریایی بروکلین نصب شد و کار آن موفقیت‌آمیز بود.

از اصول چرخش‌نما، در بیشتر رشته‌های صنعتی استفاده شده است. از آن می‌توان بجای راهنمای خود کاردرهواپیما‌ها و کشتی‌ها استفاده کرد. چرخش‌نما، مسیر اژدر‌های غول پیکر را نیز مشخص می‌کند. با کمک چرخش‌نما و حسابگر الکترونی بود که راه جدیدی در کشتیرانی گشوده شد و زیر دریایی اتمی ناتیلوس با موفقیت از زیر قطب شمال گذشت. این دستگاه بسیار جالب همچنین در مسافرت‌های فضایی، هدایت موشک‌ها و خط سیر ماهواره‌ها کاربرد‌های فراوانی دارد. اگر تلاش و ابتکار فوکو نبود شاید بشر هرگز به چنین اسباب با ارزشی دست نمی‌یافت.