biografia
ojcem Charlesa Augustina Coulomba był Henry Coulomb, a matką Katarzyna Bajet. Oboje jego rodzice pochodzili z rodzin dobrze znanych w swoich dziedzinach. Rodzina jego ojca była ważna w zawodzie prawnika i administracji regionu Langwedocji we Francji, a rodzina jego matki była również dość zamożna. Po wychowaniu w Angoulême, stolicy Angoumois w południowo-zachodniej Francji, Rodzina Coulomba przeniosła się do Paryża. W Paryżu wstąpił do Collège Mazarin, gdzie otrzymał dobre klasyczne uzdolnienie w języku, literaturze i filozofii, a także otrzymał najlepsze dostępne nauczanie z matematyki, astronomii, chemii i botaniki.
na tym etapie jego edukacji nastał kryzys dla Coulomba. Mimo dobrej kondycji ojca podejmował nieudane spekulacje finansowe, stracił wszystkie pieniądze i przeniósł się z Paryża do Montpellier. Matka Coulomba pozostała w Paryżu, ale Coulomb nie zgadzał się z nią co do kierunku, w jakim powinna zmierzać jego kariera, więc opuścił Paryż i udał się do Montpellier, aby zamieszkać z ojcem. Na tym etapie zainteresowania Coulomba koncentrowały się głównie na matematyce i astronomii, a będąc w Montpellier wstąpił do tamtejszego Towarzystwa Naukowego w marcu 1757 i przeczytał kilka prac na te tematy.
Coulomb chciał wstąpić do École du Génie w Mézières, ale zdał sobie sprawę, że aby zdać egzaminy wstępne, musi być pod opieką nauczyciela. W październiku 1758 udał się do Paryża, aby otrzymać korepetycje niezbędne do zdawania egzaminów. Camus został mianowany egzaminatorem szkół artyleryjskich w 1755 roku i to właśnie jego Cours de mathématiques Ⓣ studiował przez kilka miesięcy. W 1758 r.Coulomb zdał egzaminy ustalone przez Camusa, które zdał i w lutym 1760 r. wstąpił do École du Génie w Mézières. W tym czasie nawiązał wiele ważnych przyjaźni, które były ważne w jego późniejszej pracy naukowej, jedna z Bossutem, który był jego nauczycielem w Mézières, a druga z Bordą.
Coulomb ukończył studia w listopadzie 1761 roku. Był wyszkolonym inżynierem w stopniu porucznika w Corps du Génie. W ciągu następnych dwudziestu lat został oddelegowany do różnych miejsc, gdzie zajmował się inżynierią, projektowaniem konstrukcji, fortyfikacjami, mechaniką gleby i wieloma innymi dziedzinami. Po raz pierwszy został wysłany do Brestu, ale w lutym 1764 został skierowany na Martynikę w Indiach Zachodnich. Martynika znalazła się pod władzą Francji pod rządami Ludwika XIV w 1658 roku. W następnych latach Martynika została jednak zaatakowana przez kilka zagranicznych flot. Holendrzy zaatakowali go w 1674, ale zostali wyparci, podobnie jak Anglicy w 1693 i Anglicy ponownie w 1759. Martynika została ostatecznie zdobyta przez Anglików w 1762 roku, ale została zwrócona Francji na mocy traktatu paryskiego w 1763 roku. Francuzi podjęli wówczas próby zwiększenia bezpieczeństwa Wyspy, budując nowy fort.
Coulomb został odpowiedzialny za budowę nowego Fortu Bourbon i to zadanie zajmowało go do czerwca 1772 roku. Był to okres, w którym pokazał praktyczną stronę swoich umiejętności inżynierskich, które były potrzebne do zorganizowania budowy, ale jego doświadczenia odegrały znaczącą rolę w późniejszych teoretycznych wspomnieniach, które napisał na temat mechaniki. Jeśli chodzi o zdrowie Coulomba, były to trudne lata, a choroby, które cierpiał podczas pobytu na Martynice, pozostawiały go w złym stanie zdrowia do końca życia.
po powrocie do Francji Coulomb został wysłany do Bouchain. Jednak teraz zaczął pisać ważne prace na temat mechaniki stosowanej i przedstawił swoje pierwsze dzieło Académie des Sciences w Paryżu w 1773 roku. Praca ta, Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problèmes de statique, relatifs à l ’ architecture Ⓣ została napisana (np. słowami Coulomba): –
… aby określić, o ile połączenie matematyki i fizyki pozwoli, wpływ tarcia i spójności w niektórych problemów statyki.
chyba najbardziej znaczącym faktem na temat tego pamiętnika z matematycznego punktu widzenia jest wykorzystanie przez Coulomba rachunku różniczkowego do rozwiązywania problemów inżynierskich. Jak pisze Gillmor w: –
w tym jednym pamiętniku z 1773 roku jest prawie zakłopotanie bogactw, ponieważ Coulomb przystąpił do dyskusji nad teorią kompleksowego pęknięcia murowanych filarów, projektem sklepionych łuków i teorią nacisku ziemi. W tym ostatnim opracował uogólnioną teorię mechaniki glebowej, która pozostaje w użyciu do dziś w podstawowej praktyce inżynierskiej. Być może powodem względnego zaniedbania tej części pracy Coulomba było to, że starał się zademonstrować wykorzystanie rachunku wariacyjnego w formułowaniu metod podejścia do podstawowych problemów w mechanice strukturalnej, zamiast dawać numeryczne rozwiązania konkretnych problemów.
często zdarza się, że wyrafinowane użycie matematyki w aplikacji do obszaru, w którym większość ma mniej matematycznego wyrafinowania, nadaje pracy długoterminowe wartości, które nie są często postrzegane w tym czasie. Pamiętnik był z pewnością wysoko ceniony przez Académie des Sciences za to, że 6 lipca 1774 został mianowany korespondentem Bossuta. Z Bouchain Coulomb został następnie wysłany do Cherbourga. Podczas pobytu tam napisał słynny pamiętnik na temat kompasu magnetycznego, który przedłożył do Grand Prix Académie des Sciences w 1777 roku.
ta praca z 1777 roku przyniosła Coulombowi część nagrody i zawierała jego pierwszą pracę na temat równowagi skrętnej :-
… jego proste, eleganckie rozwiązanie problemu skrętu w cylindrach i wykorzystanie równowagi skrętnej w zastosowaniach fizycznych było ważne dla wielu fizyków w kolejnych latach. … Coulomb opracował teorię skręcania cienkich nici jedwabnych i włosowych. Tutaj jako pierwszy pokazał, w jaki sposób zawieszenie skrętne może dostarczyć fizykom metody dokładnego pomiaru ekstremalnie małych sił.
kolejny ciekawy epizod wydarzył się w czasie, który Coulomb spędził w Cherbourgu. Robert-Jacques Turgot został mianowany generałem przez Ludwika XVI 24 sierpnia 1774 roku. W 1775 roku zaczął czuć się zagrożony przez swoich przeciwników politycznych i rozpoczął serię reform. Wśród nich była m.in. reforma Corps du Génie i Turgot nawoływały do jej ewentualnej reorganizacji. Coulomb przedstawił pamiętnik, w którym przedstawił swoje pomysły i jest to fascynująca okazja do zrozumienia jego poglądów politycznych. Coulomb chciał, aby państwo i jednostka odgrywały równe role. Zaproponował, aby Corps du Génie w szczególności, a cała służba publiczna w ogóle, uznawała talenty poszczególnych członków w awansie w ramach organizacji.
w 1779 r.Coulomb został wysłany do Rochefort, aby współpracować z markizem de Montalembert przy budowie Fortu w całości z drewna w pobliżu Ile d ’ Aix. Podobnie jak Coulomb, Markiz de Montalembert miał reputację inżyniera wojskowego projektującego fortyfikacje, ale jego nowatorskie prace zostały skrytykowane przez wielu francuskich inżynierów :-
postrzegając twierdze jako nic więcej niż ogromne stałe baterie zaprojektowane do wylewania przytłaczającego ognia na atakujące armie, Montalembert uprościł skomplikowane geometryczne projekty Vaubana i opierał się na prostych wielokątnych konstrukcjach, często z oddzielnymi peryferyjnymi fortami zamiast rzucać bastionami.
podczas pobytu w Rochefort, Coulomb kontynuował swoje badania nad mechaniką, w szczególności wykorzystując stocznie w Rochefort jako laboratoria do swoich eksperymentów. Jego badania nad tarciem w Rochefort doprowadziły do głównych prac Coulomba nad tarciem Théorie des machines simples , które zdobyły mu Grand Prix Académie des Sciences w 1781 roku. W tym wspomnieniu: –
… badał zarówno tarcie statyczne, jak i dynamiczne powierzchni ślizgowych oraz tarcie przy zginaniu sznurów i toczeniu. Na podstawie analizy wielu parametrów fizycznych opracował serię równań dwuargumentowych, pierwszy termin stała i drugi termin zmienny w czasie, normalnej sile, prędkości lub innych parametrach.
z powodu tej nagrodzonej pracy autorzy piszą:-
wkład Coulomba w naukę o tarciu był wyjątkowo wielki. Bez przesady można powiedzieć, że to on stworzył tę naukę.
w rzeczywistości ten pamiętnik z 1781 roku zmienił życie Coulomba. W wyniku tej pracy został wybrany do sekcji mechaników Académie des Sciences i przeniósł się do Paryża, gdzie obecnie piastował stałe stanowisko. Nigdy więcej nie podejmował się żadnych projektów inżynierskich, chociaż pozostał konsultantem w sprawach inżynierskich i od tego momentu poświęcił swoje życie fizyce, a nie inżynierii. Napisał siedem ważnych traktatów o elektryczności i magnetyzmie, które przedłożył Académie des Sciences w latach 1785-1791. Omawiane są te siedem prac, w których autor pokazuje, że Coulomb: –
… uzyskał kilka niezwykłych wyników przy użyciu Metody Równowagi skrętnej: Prawo przyciągania i odpychania, elektryczne ładunki punktowe, bieguny magnetyczne, dystrybucja energii elektrycznej na powierzchni naładowanych ciał i inne. Znaczenie prawa Coulomba dla rozwoju elektromagnetyzmu jest badane i omawiane.
w nich rozwinął teorię przyciągania i odpychania między ciałami o tym samym I przeciwnym ładunku elektrycznym. Zademonstrował odwrotne prawo kwadratowe dla takich sił, a następnie zbadał doskonałe przewodniki i dielektryki. Zasugerował, że nie ma doskonałego dielektryka, proponując, że każda substancja ma granicę, powyżej której będzie przewodzić prąd elektryczny. Te fundamentalne dokumenty przedstawiały przypadek działania w odległości między ładunkami elektrycznymi w podobny sposób, jak teoria grawitacji Newtona opierała się na działaniu w odległości między masami.
te prace o elektryczności i magnetyzmie, chociaż najważniejsze z prac Coulomba w tym okresie, były tylko niewielką częścią prac, których się podjął. W latach 1781-1806 przedstawił Académie des Sciences dwadzieścia pięć pamiętników. W tym okresie Coulomb ściśle współpracował z Bossutem, Bordą, de Prony i Laplace ’ em. Brał udział w pracach 310 komitetów Akademii. Nadal był zaangażowany w projekty inżynieryjne jako konsultant, z których najbardziej dramatycznym był jego raport o ulepszeniach kanałów i portów w Bretanii w latach 1783-84. Został zmuszony do tego zadania, wbrew lepszemu osądowi i ostatecznie wziął winę na siebie, gdy padła krytyka i spędził tydzień w więzieniu w listopadzie 1783 roku.
podejmował również usługi dla odpowiednich rządów francuskich w tak różnych dziedzinach, jak edukacja i reforma szpitali . W 1787 roku odbył podróż do Anglii, aby zdać raport o warunkach panujących w szpitalach w Londynie. W lipcu 1784 roku został wyznaczony do opieki nad Królewskimi fontannami i przejął znaczną część zaopatrzenia w wodę Paryża. 26 lutego 1790 urodził się pierwszy syn Coulomba, choć nie był żonaty z Louise Françoise LeProust Desormeaux, która była matką jego syna.
kiedy wybuchła rewolucja francuska w 1789 r.Coulomb był głęboko zaangażowany w swoją pracę naukową. Wiele instytucji zostało zreorganizowanych, nie wszystkie do gustu Coulomba, i odszedł z Corps du Génie w 1791 roku. Mniej więcej w tym samym czasie, gdy Académie des Sciences została zniesiona w sierpniu 1783, został usunięty z funkcji odpowiedzialnej za zaopatrzenie w wodę, a w grudniu 1793 rozwiązano również Komisję miar i wag, w której pełnił służbę. Coulomb i Borda wyjechali do kraju, aby prowadzić badania naukowe w domu, którego był właścicielem niedaleko Blois.
Académie des Sciences został zastąpiony przez Institut de France i Coulomb wrócił do Paryża, gdy został wybrany do Instytutu w grudniu 1795 roku. 30 lipca 1797 urodził mu się drugi syn, a w 1802 poślubił Louise Françoise LeProust Desormeaux, matkę jego dwóch synów. Wspomnieliśmy już, że Coulomb był zaangażowany w działalność na rzecz edukacji. Były to w dużej mierze lata 1802-1806, kiedy był inspektorem generalnym instrukcji publicznej i w tej roli był odpowiedzialny głównie za zakładanie lycées we Francji.
zakończmy cytując hołd złożony mu przez Biota, który napisał:-
to bordzie i Coulombowi zawdzięczamy renesans prawdziwej fizyki we Francji, nie gadatliwej i hipotetycznej fizyki, ale tej pomysłowej i dokładnej fizyki, która obserwuje i porównuje wszystko z rygorem.