Фридрих Вильгельм Фойснер (; 1843—1928)) — немецкий учёный и естествоиспытатель. В своих работах «Ueber Stromverzweigung in netzformigen Leitern» и «Zur Berechnung der Stromstarke in netzformigen Leitern», опубликованных в журнале «Annalen der Physik», заложил основы схемного подхода к анализу электрических цепей.
Вехи научной деятельности Немецкий ученый и естествоиспытатель Фридрих Вильгельм Фойснер родился 25 февраля 1843 года в городе Ганау — на родине знаменитых братьев Гримм. Ему посчастливилось получить академическое образование под руководством сразу двух великих соотечественников — всемирно известного Г. Р. Кирхгофа в Гейдельберге и Кристиана Людвига Герлинга в МарбургеJungnickel С., McCormach R. Intellectual mastery of nature. Theoretical Physics from Ohm to Einstein (Vol.2): The Now Mighty Theoretical Physics 1870—1925. — Chicago and London: The University of Chicago Press. — 1986.Schulze F.A. Friedrich Wilhelm Feussner // Nature. — 1930. — № 126 (23 August 1930). — P. 286..
В 1867 году после успешной защиты диссертации «Über die Messung der Wärme durch die Veränderung des elektrischen Widerstandes mit der Temperatur» («Об измерении количества теплоты путём учёта зависимости электрического сопротивления от температуры») в Гейдельберге В. Фойснер получает степень доктора философии, а также пожизненное право преподавания физики в университете (так называемое «venia docendi» — в переводе с латинского «право преподавать»). «В этой работе речь идет о целесообразном исполнении и оформлении устройства (на что прежде кратко указывал фон О. Сванберг — шведский математик и астроном), которое в настоящее время называется болометром. Диссертация Фойснера содержала (по крайней мере на момент публикации некролога — по утверждению Ф. А. Шульца) некоторые и сегодня достойные внимания данные и положения».
Болометр представляет весьма тонкую вычерненную металлическую проволоку или полоску, введённую в одну из ветвей моста С. УитстонаWheatstone C. Beschreibung verschiedener neuen Instrumente und Methoden zur Bestimmung der Constanten einer Volta’schen Kette // Annalen der Physik und Chemie. — Leipzig, 1844. — Bd 62. — S. 499—543. и помещаемую на пути потока лучистой энергии. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и её сопротивление повышается. Болометр чувствителен ко всему спектру излучения. Но применяют его в основном в астрономии для регистрации излучения с субмиллиметровой длиной волны (промежуточное между СВЧ и инфракрасным): для этого диапазона болометр — самый чувствительный датчик. Источником теплового излучения может быть свет звезд или Солнца, прошедший через спектрометр и разложенный на тысячи спектральных линий, энергия в каждой из которых очень мала.
По неизвестным нам причинам В. Фойснер вскоре резко изменил тему своих исследований и переехал поближе к отчему дому в город Марбург (колыбель федеральной земли Гессен), и уже 14 января 1869 года сделал доклад «Über der Bumerang» («О бумеранге»)Feussner W. Ueber den Bumerang // Sitzungsberichte der Gesellschaft zur Beforderung der gesammten Naturwissenschaften zu Marburg. — Marburg, 1869. — N 1 (Januar). — S. 7-15. на заседании Марбургского Общества содействия естествознанию. Одновременно он становится вначале внештатным, а затем, с 1881, — и действительным членом этого общества.
В 1878—1881 годах усовершенствованием болометра занимался С. П. Лэнгли, который и вошёл в историю науки как формальный изобретатель этого прибора.
Становление физики как научной и учебной дисциплины в Марбургском университете началось с назначением Герлинга в 1817 году профессором математики, физики и астрономии. Герлинг был близким другом К. Ф. Гаусса, который в то время возглавлял кафедру в Геттингене. Герлинг известен своими исследованиями в области геодезии, в которых использовал метод наименьших квадратов ГауссаSchulze F.A. Wilhelm Feussner // Physik Zeitschrift. — 1930. — № 31. — P. 513—514..
С 1871 года Фойснер работает в должности приват-доцента физики и математики Марбургского университета. В эти годы В. Фойснером был опубликован ряд работ в журнале «Annalen der Physik und Chemie»(«О двух новых методах для измерения высоты облаков») (1871 г.), «Ueber die von Hrn. Sekulic beschriebene Interferenzerscheinung» («Об описании явления интерференции») (1873)Feussner W. Ueber die von Hrn. Sekulic beschriebene Interferenzerscheinung // Annalen der Physik und Chemie. — 1873. — Bd 9, N 8. — S. 561—564., «Neuer Beweis der Unrichtigkeit der Emissionstheorie des Lichts» («Новое доказательство некорректности эмиссионной теории света») (1877)Feussner W. Neuer Beweis der Unrichtigkeit der Emissionstheorie des Lichts // Annalen der Physik und Chemie. — 1877. — Bd 10, N 2. — S. 317—332. , «Über die Interferenzerscheinungen dünner Blättchen mit besonderer Reucksicht auf die Theorie der Newtonschen Ringe» («Об интерференции в тонких пленках с учётом теории колец Ньютона») (1881)Feussner W. Ueber die Interferenzerscheinungen dünner Blättchen mit besonderer Reucksicht auf die Theorie der Newtonschen Ringe // Annalen der Physik und Chemie. — 1881. — Bd 14, N 12. — S. 545—571..
Как видно из названий публикаций Фойснера тех лет, немецкий ученый плодотворно работал в различных разделах физики, однако наибольший интерес для него представляли исследования в области оптики, в которых он добился немалых успехов. Он считался общепризнанным специалистом, и его трактовки явлений интерференции и поляризации были включены в пособие по физике А. ВинкельманаWinkelmann А. Handbook of Physics. Griffiths Phil. Trans. — 1895. — Vol. 2., Pt. 2. 338 р.. Фойснер являлся составителем главы об интерференции и во втором издании этого пособия. В дальнейшем, уже после отставки Фойснера, материал об интерференции, после значительной переработки в соавторстве с Л. Яникки и дополнения новыми результатами исследований, вошёл в учебник по оптической физике «Dem Handbuch der Physikalischen Optik» под редакцией Е. ГехрккеGehrcke E. Handbuch der physikalischen Optik. — Iter Band, lte Halfte, und 2ter Band, lte Halfte. Leipzig, Barth, 1926—1927. 470 pp..
С 1880 года В. Фойснер преподаёт теоретическую физику в Марбургском Университете сначала в должности внештатного профессора, а с 1908 года уже в качестве штатного профессора. Питер Томас, профессор кафедры «Теоретической физики полупроводников» Деканата Физики Марбургского Университета, специалист по истории этого университета отмечает, что в Марбурге вплоть до последних десятилетий девятнадцатого века теоретическая физика как область научных исследований ещё не сформироваласьThomas P. Geschichte und Gegenwart der Physik an der Philipps-Universitat Marburg. Фойснер по существу был первым физиком-теоретиком в Марбурге и в 1910 году основал регулярный научный семинар по этой дисциплине. Если во времена Герлинга физики довольствовались помещением из шести небольших комнат, то к 1915 году его преемник Фойснер вместе с коллегами имел в распоряжении большой особняк, оснащённый самым современным оборудованием, построенный под руководством профессора Ричарца.
Интересы В. Фойснера во второй половине его творческой жизни были весьма разносторонними. Наряду с завершением своих работ в области теоретической физикиFeussner W. Ueber zwei Sätze der Elektrostatik (betr. Die potentielle Energie eines Leitersystems). — Festschrift L. Boltzmann gewidmet. — Leipzig, 1904. — S. 537—541.Feussner W. Ueber einen Interferenzapparat und einer damit von Herrn Dr. Schmitt ausgefeuhrte untersuchung // Sitzungsberichte der Gesellschaft zur Beforderung der gesammten Naturwissenschaften zu Marburg. — Marburg, 1907. — S. 128—134. он разработал основу для становления и развития топологического анализа электрических цепейFeussner W. Zur Berechnung der Stromstarke in netzformigen Leitern // Annalen der Physik. — 1904. — Bd 15, N 12. — S. 385—394.. Удивительно, но эти статьи, опубликованные в авторитетнейшем журнале «Annalen der Physik und Chemie», остались практически незамеченными современниками Фойснера! Первые ссылки на них в литературе относятся к пятидесятым годам двадцатого векаBarrows J.T. Extension of Feussner’s method to active networks // IRE Transactions on circuit theory. — 1966. — Vol. CT-13, N 6. — P. 198—200.Braun J. Topological analysis of networks containing nullators and norators // Electronics letters. — 1966. — Vol. 2, No. 11. — P. 427—428., а Ф. А. Шульц, написавший в 1930 году в память Фойснера некролог, даже не упоминает эти работы в числе достижений немецкого ученого.
После пятидесяти лет, посвящённых Марбургскому Университету, в 1918 году Фойснер подаёт в отставку. В 1927 году он имел уникальную возможность отпраздновать как 400-летие Университета, так и собственный юбилей — 60 лет со дня защиты диссертации (Dozenenjubilaeum). Жизненный путь Фойснера был удивительно ровным и гладким для тревожного и бурного времени социальных революций и мировых войн. «Тихая работа и надежное исполнение долга были счастьем его жизни». Оставшиеся годы он провел на пенсии в окружении семьи. Скончался Фридрих Вильгельм Фойснер 5 сентября 1928 года в Марбурге в возрасте 85 лет.
Особое звено символьного анализа Фридрих Вильгельм Фойснер был первым, кто указал на недостатки топологических формул Густава Роберта КирхгофаКирхгоф Г. Р. Избранные труды. — М.: Наука, 1988. — 428 с. и Джеймса Клерка МаксвеллаМаксвелл Д. К. Трактат об электричестве и магнетизме. В 2-х т. Т.1. — М.: Наука, 1989. — 416 с., объяснив в 1902 г., почему они не находят применения у физиков и отсутствуют в справочниках по физике. Главная, по его мнению, причина состояла в трудностях выбора принимаемых сочетаний сопротивлений (проводимостей) из очень большого числа возможных сочетаний. Поэтому Фойснер разработал ряд методов поэтапного разложения числителя и знаменателя схемной функции. Заметил, что к понятию «схемная функция» приводит изучение работы Максвелла (1873 г.), который подавал э.д.с. вдоль одного проводника и находил возникающий при этом ток в другом проводнике.
Интерес В. Фойснера к электротехнике был далеко не случайным, ведь его учителем был сам Кирхгоф, и название его диссертации, первой серьёзной научной работы, «Über die Messung der Wärme durch die Veränderung des elektrischen Widerstandes mit der Temperatur» («Об измерении количества теплоты путём учёта зависимости электрического сопротивления от температуры») говорит само за себя. Между тем, в истории науки среди учеников основателя электротехники фамилия Фойснера не значится. Возможно это связано с тем, что после получения ученой степени доктора философии В. Фойснер резко меняет направление исследований, и возвращается к теории электрических цепей только через 35 лет.
В своих работахFeussner W. Ueber Stromverzweigung in netzformigen Leitern // Annalen der Physik. — 1902. — Bd 9, N 13. — S. 1304—1329., опубликованных в 1902—1904 годах в авторитетном журнале «Annalen der Physik und Chemie», Фойснер развил результаты Кирхгофа и Максвелла практически до их современного состояния применительно к пассивным электрическим цепям без взаимоиндуктивностей. Однако, в отличие от работ Кирхгофа и Максвелла, излагающих топологический подход к анализу электрических цепей, результаты Фойснера остаются до сих пор по существу неизвестными специалистам.
Метод выделения параметров Сущность вычислительных преимуществ топологических методов разложения определителей Фойснера состоит, во-первых, в устранении перебора излишних сочетаний ветвей схемы и, во-вторых, в формировании скобочного выражения определителя, то есть выражения с вынесенными за скобки общими множителями. Последнее многократно уменьшает количество требуемых вычислительных операций. Под определителем Z-схемы (Y-схемы), как и Фойснер, мы будем понимать определитель соответствующей матрицы контурных сопротивлений (узловых проводимостей). Это подчеркивает то обстоятельство, что топологические методы предназначены для получения схемной функции, минуя формирование матрицы схемы.