クリスチャン・ゴットリーブ・クラッツェンシュタイン

クリスティアン・ゴットリープ・クラッツェンシュタイン（1723年1月30日ヴェルニゲローデ - 1795年7月6日コペンハーゲン）は、ドイツ生まれの医師、物理学者、技術者である。1753年から亡くなるまでコペンハーゲン大学の教授を務め、学長を4度務めた。特に、医療における電気の利用に関する研究と、機械による音声合成の最初の試みで知られている。教師として、デンマーク＝ノルウェー連合王国で最初の実験物理学の教科書を執筆した。

クラッツェンシュタインは1723年2月2日に神聖ローマ帝国のザクセン＝アンハルト州ヴェルニゲローデで洗礼を受け、3人の兄弟とともに学者一家に育った。父親は兄弟たちに良いしつけと教育を施した。^[1] 1733年から1742年にかけて、彼は同じ街のラテン語学校に通った。この年齢ですでに、彼は読書と学問への興味で知られていた。彼は特に自然科学と機械工学の最新の発見に魅了されていた。^[2]

1742年、クラッツェンシュタインは当時その地域で指導的地位にあったハレ大学で物理学と医学を学び始めた。彼の興味は電気の研究、特に生体への影響へと移っていった。^[3] 4年後、彼は1746年に物理学と医学の博士号を取得した。当時彼はまだ23歳だった。2年間の私講師生活の後、1748年に同市のレオポルディーナ科学アカデミーに選出された。 ^[1]

当時、クラッツェンシュタインは国際的に認知されており、1748年にサンクトペテルブルクの科学アカデミーに招聘された。ベルリンのプロイセン科学アカデミーに新しい職に就く前にそこで働いていたレオンハルト・オイラーが、この件で影響力を発揮した可能性が高い。彼は数年にわたってクラッツェンシュタインと文通していた。^[3]

新たな職に就いたクラッツェンシュタインは、外洋航海用の機器の改良などにも取り組んだ。これらの機器は、1753年にアルハンゲリスクからノルウェー沿岸をカテガット海峡とバルト海を抜けてサンクトペテルブルクに戻る船旅で試された。航海中にコペンハーゲンに立ち寄り、しばらくして同地の大学からオファーを受けた。1753年秋、実験物理学と医学の教授に任命された。同時に、デンマーク王立科学文学アカデミーに選出された。彼は死ぬまで同市に留まった。^[4]

クラッツェンシュタインは短期間で魅力的な講師として知られるようになり、一般の学生や一般の関心の高い人々から多くの聴衆を集めた。彼は植物や動物に関する最新の知見から、地質学、生理学、物理学、化学まで幅広いトピックを扱った。^[1]当時、これらの分野はあいまいな区別がつきやすいものだった。彼が亡くなったとき、彼は12000リクスダールを貯めており、大学に寄付された。数年後、この資金によりハンス・クリスチャン・エルステッドは物理実験用の独自の研究室を建設することができた。^[5]

大学での彼の仕事は、学問の水準を高め、さまざまな形で現れました。1761年と1769年の重要な金星の太陽面通過の前に、ルンデターン天文台の天文学者の代わりに主導権を握ったのはクラッツェンシュタインでした。^[6]彼は講義の影響を広めるために、実験物理学の教科書を執筆しました。それはいくつかの版で出版され、デンマーク語版に加えてドイツ語、フランス語、ラテン語版も出版されました。 ^[7]彼のすべての努力と関与の結果、彼は 4期にわたって大学の 学長を務めました。

コペンハーゲン滞在中、彼はサンクトペテルブルクの元同僚と連絡を取り続けた。1778年、コペンハーゲンの科学アカデミーは、人間の発話における母音A、E、I、O、Uの背後にあるメカニズムに関する懸賞コンクールを開催すると発表。オイラーは以前からこの問題に関心を持っており、この課題の策定に関わった可能性が高い。^{[8]クラッツェンシュタインは、これらの特別な音を発声できる「母音器官」を製作して、1780年に一等賞を受賞した。これは、現代の}音声合成への最初の貢献の1つである。

クラッツェンシュタインは、その幅広い活動と気質のため、同僚と衝突することがよくありました。^[4]後年、彼は化学実験が原因と思われる病気にも苦しみました。4人の子供をもうけた妻アンナ・マルグレーテ・ハーゲンが1783年に亡くなった後、彼は積極的に新しい妻を探し、翌年ハンブルク出身のアンナ・マリア・トゥーンと結婚しました。^{[9] 1795年のコペンハーゲンの大火で、彼は所有物のほとんどと科学機器を失いました。彼は郊外の}フレゼレクスベアに移り、1か月後にそこで亡くなりました。^[3]

クラッツェンシュタインは博学者であり、啓蒙主義の典型的な代表者でした。新しい考えや発見が世界に対する認識を変えていました。観察と実験が古い教義や迷信に取って代わるべきです。この信念は、好奇心が彼をさまざまな方向に導いたクラッツェンシュタインの生涯の特徴でした。彼は、自分の時代を生き残る新しい理論的洞察を開発することよりも、実践的な調査と機器の構築でより優れていました。

ハレの学生だったクラッツェンシュタインは、1743年にパンフレット『魂は身体に宿る』で名声への第一歩を踏み出した。 これは当時の大学における哲学的議論の典型であった。^[3]この作品で彼は、魂が身体の中でどこにあるのか、また生体が切断や身体のその他の重大な変化の後も機能し続ける仕組みについて論じた。動物にも魂があるのなら、既存のポリープの小さな部分から成長するポリープの中で魂が何をするのかを説明する必要があった。こうした疑問は、その後のハレで彼が人体の寄生虫、例えばサナダムシの研究もしていた数年間も彼を悩ませ続けた。

同じ1744年に、彼はボルドーの科学アカデミーが発表した懸賞コンクールで「空気中の蒸気と発散物の上昇に関する理論」という論文も執筆した。^{[2]ここで彼は、今日}ガスや蒸気と呼ばれているもののより微視的な説明に到達しようとした物理学者である。彼は、一滴の水は蒸発によって5億の小さな破片に変化するだろうと推定した。^[3]

クラッツェンシュタインはヴェルニゲローデで育った頃からすでに静電発電機を知り、電流が及ぼす効果を目にしていた。ハレで学んでいる間にこの興味は広がり、特に医療における電気の潜在的利用に重点が置かれた。この方向での考えは、1744年に『医学における電気の力』というタイトルで出版された。実験と観察から、彼は電気が人間の脈拍や発汗にどのような影響を与えるかを見ていた。同様に、放電が特定の神経疾患を治癒できることも見ていた。これらの考えは後に他の人々に引き継がれ、今日一般的に電気療法と呼ばれるものに発展した。^[10]

クラッツェンシュタインのこれらの考えと調査に基づいて、数十年後にメアリー・シェリーが書いた同名の本に登場する架空の フランケンシュタイン博士のモデルになったのではないかという推測がなされている。^[11]

2年後、クラッツェンシュタインは電気の性質についてより理論的な著書「電気の理論は幾何学的方法を説明する」を執筆した。 ^[12]この頃、彼は2つの帯電物体間の電気力がそれらの距離によってどのように変化するかを調べるために測定を行った。^[13]理論面では、電流は2つの流体の動きによるもので、これは今日では正電荷と負電荷の流れに相当すると彼は主張した。電荷そのものはこれらの流体の渦によるものであるはずだ。 同じ頃、ベンジャミン・フランクリンは、負電荷は正電荷の欠如によるという1つの流体の図に基づいて同じ現象を説明した。この説明が広く受け入れられた。

クラッツェンシュタインは、体液とその特性に関する同様の論文とともに、1746年に物理学と医学の両方で博士号を取得しました。

サンクトペテルブルクの科学アカデミーでの5年間、クラッツェンシュタインは主に公海での航海方法と機器の改良に取り組みました。磁気コンパスの信頼性を高め、天文観測をより正確にするとともに、船舶で地理的な経度を測定するために使用するより正確な時計を開発しました。

これらの新しい機器は、1753年にアルハンゲリスクからサンクトペテルブルクへの航海で試されました。クラッツェンシュタインは、当時の地図ではノルウェーの海岸が150km東に離れていることを発見しました。これは、使用されていた時計の精度の低さを考えるとありそうにありません。^[4]何年も後の1793年、クラッツェンシュタインは、同じ航海で行ったこれらの観測とその他の磁気測定により、サンクトペテルブルクのアカデミーから賞を受賞しました。^[3]

1765年4月、サンクトペテルブルクでクラッツェンシュタインは、ゴットフリート・ライプニッツが発明した段階式計算機械の完成版をロシア科学アカデミーに提出した。クラッツェンシュタインは、自分の機械がライプニッツの機械が4桁以上の計算で抱えていた問題を解決し、「9999の数字を10000に動かす必要があるときはいつでも間違いを起こしやすい」という機械の欠陥を完璧にしたと主張したが、この機械はそれ以上開発されなかった。^[14]

1619年に初めて金星の太陽面通過が観測された後、エドモンド・ハレーは1761年と1769年に予定されている2回の太陽面通過の重要性を強調した。北欧諸国でも、こうした観測に参加することに大きな関心が寄せられた。コペンハーゲンでは、地元の天文台ルンデターンの天文学者が正式にこうした活動の責任者だったが、実際にはこの取り組みのリーダーとなったのはクラッツェンシュタインだった。1761年の太陽面通過前の公開講演で、彼はこのまれな現象の理論的背景を示し、太陽面通過の時刻を計算し、観測に適した場所を提案した。^[6]

したがって、最初の通過では、さらに北で測定を行うことが重要になるだろうと彼は知っていた。そこで、彼は2人の学生からなるトロンハイムへの遠征隊を組織した。そのうちの1人は、当時20歳で、後にデンマークで天文学者および重要な測量士となるトーマス・ブッゲだった。もう1人の学生は、さらに若く、医学を学んでいたウルバン・ブルーン・アースコウだった。悪天候のため、トロンハイムでの観測はほとんど役に立たなかった。コペンハーゲンでは天候条件ははるかに良かったが、ルンデターンでの観測は不正確な時計のために失敗した。

1769 年の夏の次の太陽面通過は、ヨーロッパ大陸では夜間に起こるため、観測は容易ではありませんでした。しかし、極圏の北には白夜があり、観測には理想的でした。そのため、デンマークとノルウェーの連合王国は、この太陽面通過に重要な貢献をすることができました。こうして、クリスチャン 7 世の勅令により、ヴァルドーの最北の軍事基地への遠征が組織されました。しかし、この過程で、クラッツェンシュタインはハンガリーの天文学者マクシミリアン ヘルに取って代わられました。遠征は成功し、観測は非常に価値のあるものとなりました。

失望したクラッツェンシュタインは、その間にトロンハイムへの私的な探検隊を組織した。そこへ向かう途中で船が難破し、クラッツェンシュタインは泳いで岸にたどり着いて助かった。彼はかろうじて間に合うようにトロンハイムに到着したが、悪天候のため有意義な観測は不可能だった。^[6]

音波の物理的理解は、1750年頃にレオンハルト・オイラーらによって確立された。1766年からオイラーは再びサンクトペテルブルクの科学アカデミーに戻った。1773年の手紙で、彼は声帯と声道を通る空気の流れからどのようにして音声が生まれるのかという疑問を提起した。未解決の問題は、異なる文字を発音したときにどのような音色が特徴となるかということだった。オイラーは、似たような音を出し、それをつなげて理解可能な単語にできるような楽器を作ることは可能かもしれないと推測した。1つの可能性は、一部のパイプオルガンに見られる既存のヴォクス・ヒューマナを基盤にすることだった。その結果、機械式音声合成装置が生まれることになる。彼はまた、母音が特に重要になると指摘した。 ^[15]

クラッツェンシュタインはオイラーと連絡を取り続けて以来この議論に注目しており、すでに 1770 年から同じ問題を研究していた。実験物理学の教科書から、彼が音の背後にある物理学をよく理解していたことは明らかである。したがって、サンクトペテルブルクのアカデミーが 1778 年にまさにこれらの問題に関する新しい懸賞問題を発表したことはそれほど驚くべきことではなかった。最初の部分では、5 つの母音 A、E、I、O、U の音調の違いを調査し、後半ではこれらの音を生成できる装置を求めることになっていた。^[8]

1780 年にアカデミーが行った最終審査で、最優秀賞を受賞したのはクラッツェンシュタインの「母音オルガン」でした。彼の貢献である Tentamen resolutionndi problema は、その翌年に出版されました。^{[8]は、母音が}声道でどのように生成されるかを説明した第 1 部で構成されていました。ここで彼の医学的背景が大いに役立ちました。第 2 部は、各母音用のパイプを備えた新しいタイプのオルガンの構築でした。各パイプには、対応する母音の声道を模倣する固有の共鳴空洞がありました。これらの共鳴体を励起するために、彼は当時あまり知られていなかった フリーリードを使用しました。

この楽器はサンクトペテルブルクでアカデミーの満足のいくデモを行ったが、その後すぐに破損して消失した。^{[4]しかし、楽器でのフリーリードの使用は後に広まり、今日では}ハーモニカ、アコーディオン、ハルモニウム、バンドネオンに見られる。クラッツェンシュタインがフリーリードを使用するというアイデアをどのようにして思いついたのかは不明であるが、フリーリードは長い間、中国の楽器である笙の中心的な部分であった。

• Sieghard Scheffczyk: Aus Wernigerode nach Europa – Das bewegte Leben des Christian Gottlieb Kratzendsten。Neue Wernigeröder Zeitung ; 4、2011、p. 21

• C. Korpiun、Akustik des Sprechens ^{[永久リンク切れ‍ ]}、デュイスブルク エッセン大学。
• C. Korpiun、Kratzenstein-Resonatoren ^{[永久リンク切れ‍ ]}、デュイスブルク エッセン大学。