Gustav Robert Kirchhoff
Figlio di Friedrich Kirchhoff, consigliere legale a Königsberg con un forte senso del dovere verso lo Stato prussiano, fu educato con l’idea che il servizio alla Prussia fosse l’unica via possibile per lui. I suoi genitori credevano che l’essere professore universitario rappresentasse la giusta posizione per servire la Prussia e date le sue capacità scolastiche, la sua futura carriera seguì naturalmente.
Entrò all’Università Albertus di Königsberg, dove Neumann e Jacobi avevano istituito congiuntamente un seminario di matematica-fisica nel 1833 per introdurre i loro studenti alla ricerca. Kirchhoff frequentò il seminario di Neumann-Jacobi dal 1843 al 1846, ma nel 1843 Jacobi si ammalò, quindi è stato Neumann che ha influenzato fortemente Kirchhoff.
Gli interessi di Neumann erano rivolti alla fisica matematica e si era interessato all’induzione elettrica. Infatti Neumann pubblicò il primo dei suoi due principali lavori sull’induzione elettrica nel 1845, mentre Kirchhoff studiava con lui.
Tra il 1845 e il 1846, Kirchhoff, ancora studente, cominciò ad occuparsi della legge di Ohm durante studi sulle correnti elettriche nelle reti di resistori. Egli formulò due principi generali, noti oggi come principi (o leggi) di Kirchhoff, che estendono la legge di Ohm a circuiti complicati.
Nel 1847 si laureò a Königsberg e si trasferì a Berlino in un posto di insegnante, non retribuito; nel 1850 si trasferì a Breslavia (Breslau), nominato professore straordinario, e qui iniziò la sua amicizia con Robert Wilhelm Bunsen che doveva dare grandi risultati scientifici. Nel 1854 si trasferì ad Heidelberg chiamato da Bunsen ad un posto di professore di fisica e nel 1857 sposò la figlia del suo insegnante di matematica a Königsberg, Clara Richelot.
Con l’uso del becco Bunsen e con l’idea di usare prismi (invenzione dello spettroscopio), Kirchhoff e Bunsen posero le basi dell’analisi spettroscopica, scoprendo che ogni riga spettrale è tipica della composizione chimica dell’elemento che la emette e individuando tra l’altro il cesio e il rubidio. Il nuovo strumento permise di risolvere il problema della determinazione della composizione chimica del Sole (che Comte aveva definito insolubile), con l’articolo Über die fraunhoferschen Linien (Sulle linee di Fraunhofer) pubblicato con Bunsen nel 1860.
Ancor prima dello sviluppo dell’analisi spettrale, Kirchhoff si era accorto che le sostanze non solo emettono ma anche assorbono righe spettrali caratteristiche. Da osservazioni condotte sull’assorbimento di righe dello spettro solare da parte di alcune sostanze, egli concluse (1859) che per ogni sostanza, il rapporto tra potere emissivo e potere assorbente è una funzione universale della lunghezza d’onda e della temperatura (funzione di Kirchhoff). Questa funzione è espressa dal potere emissivo specifico di un corpo che assorba, a ogni temperatura, la radiazione di tutte le lunghezze d’onda (il corpo nero, termine che introdusse nel 1862).
Kirchhoff richiamò l’attenzione sull’importanza di determinare il potere emissivo del corpo nero fin dal 1860. L’Istituto Fisico-Tecnico di Berlino, fondato nel 1888, un anno dopo la morte di Kirchhoff, decise di determinare sperimentalmente la funzione di Kirchhoff. A questa impresa si sarebbero dedicati Rubens, Lummer, Pringsheim, Kurlbaum, aprendo la strada alla fisica dei quanti (Planck).
Ad Heildelberg Wilhelm Weber e Rudolf Kohlrausch stavano lavorando sulla natura delle correnti elettriche e avevano pubblicato risultati simili a quelli di Kirchhoff intorno al 1857 per la velocità di una corrente in un filo altamente conduttivo. Sia Kirchhoff che Weber avevano scoperto che la velocità era indipendente dalla natura del filo ed era quasi esattamente uguale alla velocità della luce. Tuttavia, entrambi avevano respinto questo risultato come una coincidenza piuttosto che fare il passo che Maxwell fece cinque anni dopo, deducendo che la luce era un fenomeno elettromagnetico.
Nel 1869 Clara morì lasciandolo con tre figli e due figlie di cui occuparsi, lui che era disabile a causa di un incidente giovanile e costretto su di una sedia a rotelle. Nel 1872 sposò Luise Brömmel.
Nonostante le numerose offerte di cattedre da altre università, si trovava bene ad Heildelberg e le respinse tutte, ma anche per i suoi crescenti problemi di salute che non gli permettevano un intenso lavoro sperimentale nel 1875 accettò l’invito di Hermann von Helmholtz per la cattedra di fisica matematica a Berlino.
In questo modo avviava con Helmholtz una scuola che avrebbe dato grandissimi frutti. Le sue Lezioni di fisica-matematica (Vorlesungen über mathematische Physik) in quattro volumi (tre postumi) furono la base per la fisica teorica tedesca dei quarant’anni seguenti. Tra i loro allievi basterà ricordare H. R. Hertz che, oltre ai celebri contributi sperimentali nell’individuazione delle onde elettromagnetiche e alla scoperta dell’effetto fotoelettrico, sviluppò nella sua ultima opera, Principi della Meccanica, un’idea di Kirchhoff, quella di eliminare dalla fisica un oggetto, a parer loro troppo antropomorficamente scomodo, quale il concetto di forza.
Kirchhoff fu nominato membro della Royal Society di Edimburgo (nel 1868) e membro della Royal Society (nel 1875); nel 1935 è stato dato il suo nome a un cratere lunare.