Оливер Хевисайд

Оливер Хевисайд

Оливер Хевисайд (родился 18 мая 1850 года в Лондоне , † 3 февраля 1925 года в Хоумфилде недалеко от Торки ) был британским математиком и физиком , внесшим большой вклад в развитие теории электромагнетизма .

Жизнь

Хевисайд вырос в Лондоне. Его отец делал гравюры на дереве и акварель. Хевисайд заболел скарлатиной в ранней юности , и остаточная потеря слуха сделала невысокого рыжеволосого Хевисайда аутсайдером среди своих одноклассников. Несмотря на хорошие академические достижения, он бросил школу в 16 лет, чтобы стать телеграфистом, с помощью своего дяди Чарльза Уитстона (физика и одного из изобретателей телеграфии). Хевисайд выучил немецкий и датский, а с 1868 г. изучил телеграфную торговлю во Фредерисии (Дания). В 1870 году он вернулся в Англию, где быстро добрался до Ньюкасла в качестве главного телеграфиста компании Great Northern Telegraphe Company . С 1872 года он также публиковал статьи по теории электричества, которые даже привлекли внимание Джеймса Клерка Максвелла , который упомянул их во втором издании своего основного труда « Трактат об электричестве и магнетизме» .

Место захоронения в Пейнтоне

Хевисайд был очарован работами Максвелла. В 1874 году он бросил работу и переехал к своим родителям в Лондон, чтобы полностью посвятить себя изучению электричества. Ему пришлось приобретать математические знания самостоятельно, и ему потребовались годы, чтобы глубже погрузиться в работу Максвелла. В конце концов, он разработал свои собственные математические методы, которые намного опередили его время и значительно упростили теорию электромагнитного поля и рассмотрение резонансных цепей. С 1882 года он регулярно публиковался в журнале «Электрик » . Его финансово поддерживал брат, но его поддержали и ведущие ученые. В последний раз он получал пенсию с 1896 года и предложения финансовой поддержки, например, от американских электроэнергетических компаний, Королевского общества или французских инженеров, от которых он часто отказывался из гордости. В то же время он находился в постоянном финансовом затруднении, отчасти из-за своей привычки всю зиму отапливать дом до высоких комнатных температур, что принесло ему одни из самых высоких счетов за газ в округе.

Знаменитый физик лорд Кельвин признал его авторитетом в своей области (публично в президентском послании 1889 г. для Института инженеров-электриков), как и такие физики, как Оливер Лодж и Джордж Фрэнсис Фицджеральд . Он переписывался с Генрихом Герцем и в 1891 году был избран в Королевское общество, в 1899 году - в Американскую академию искусств и наук . В 1905 году он также получил почетную докторскую степень в Геттингенском университете , стал почетным членом Института инженеров-электриков (1908), Американского института инженеров-электриков (1918), получил медаль Фарадея в 1921 году и был номинирован на премию. Нобелевская премия 1912 года. Он также должен был получить медаль Хьюза Королевского общества в 1904 году, но отказался от нее.

Хевисайд долгое время жил со своими родителями, которые жили с ним в Пейнтоне с 1889 года, над музыкальным магазином его брата. В 1894 году его мать умерла, и он переехал в Ньютон-Эбботт в 1897 году после смерти своего отца, а в 1908 году в Торки рядом со своим братом. Там он жил в доме со своим зятем Мэри Уэй и помогал ей с выплатами по ипотеке. В 1911 году дом перешел в его собственность. Однако он так много командовал Уэй, что она уехала в 1916 году. Он так и не женился и в итоге стал все более эксцентричным отшельником. Многие из рассказов, которые ходили о нем, были просто мифами, отчасти из-за его причудливого юмора - например, он высмеивал подписание загадочного ЧЕРВА за своим именем. Хевисайд похоронен рядом со своими родителями в Пейнтоне .

растение

Хевисайда был в значительной степени вовлечен в введении векторов и векторный анализ , с которым он значительно упростил уравнение Максвелла, которые являются основополагающими для электродинамики, в 1884 году и привел их к форме мы знаем сегодня. Хевисайд также независимо открыл вектор Пойнтинга . Методы вектора стали полностью созданы из около 1910 года и заменили кватернионы от Уильяма Роуэна Гамильтон и его шотландского героя Питер Guthrie Tait , которые были очень популярны в Англии во второй половине 19 - го века .

Он также представил методы, широко используемые сегодня для анализа электрических резонансных цепей и цепей, и придумал многие термины, такие как импеданс или индуктивность . Он был одним из первых, кто использовал для этого комплексные числа. Для решения возникающих дифференциальных уравнений он разработал свое операторное исчисление ( операционное исчисление ), которое превратило дифференциальное уравнение в алгебраическое уравнение и предвосхитило преобразование Лапласа , как позже признали математики. Его операторное исчисление , которое он разрабатывал с 1880 по 1887 год, вызывало подозрение у современных математиков, но позже было оправдано работами Бромвича и Норберта Винера . Только спустя добрых 65 лет Ян Микусинский смог оправдать свои вычисления оператора с помощью точной математики.

Он использовал функцию скачка Хевисайда , названную в его честь, для исследования импульсов в электрических линиях, а также установил линейное уравнение, которое имеет решающее значение для распространения сигналов в телеграфных линиях . Хевисайд был также первым, кто осознал важность размещения индукционных катушек на телеграфных линиях через равные промежутки времени для передачи без искажений , что математически сформулировано в условии Хевисайда . В Англии он не смог заявить о себе, потому что у него были разногласия с техническим менеджером почтового отделения. Однако в США инженеры ATT внимательно изучили его работу и подали заявку на патент под своим именем ( Mihajlo Pupin 1900). Пупин убедился, что его имя ассоциируется с изобретением, и нажил на нем состояние. Хевисайду предложили финансовую компенсацию, но Хевисайд отказался, несмотря на финансовые трудности: он хотел полного признания. В 1880 году Хевисайд получил в Англии патент на коаксиальный кабель .

В 1902 году он предсказал существование в ионосфере слоя Кеннелли-Хевисайда , от которого могут отражаться радиоволны и который, таким образом, может распространяться по всему миру (это было экспериментально доказано только в 1923 году).

В 1888/9 он исследовал область движущихся зарядов, что вдохновило Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда на работу, предшествующую специальной теории относительности (сжатие Фицджеральда-Лоренца). Он также исследовал переход в более плотные среды, предвосхищая излучение Черенкова (в томе III его Электромагнитной теории 1912 года). В то же время Хевисайд также исследовал «электромагнитную массу», которая, по его мнению, была такой же реальной, как и масса обычного вещества.

Он ввел термин электрет для электрического аналога постоянного магнита .

Его именем названа система единиц Хевисайда-Лоренца , которая в основном используется в физике элементарных частиц и в развитии которой он сыграл ключевую роль.

Его именем названы лунный кратер и марсианский кратер.

Цитаты

Математика - экспериментальная наука, и определения появились не раньше, а позже.

Мелочи

Слой Кеннелли-Хевисайда , названный, в частности, в честь Хевисайда, был использован Т. С. Элиотом в его стихотворении «Путешествие на слой Хевисайда», которое было положено на музыку в мюзикле « Кошки» .

Публикации

• Электромагнитная индукция и ее распространение . Электрик, 1885, 1886 и 1887 гг.
• Электрические бумаги , 1887 г.
• Электромагнитные эффекты движущегося заряда , Электрик, 1888 г.
• Об электромагнитных эффектах, обусловленных движением электризации через диэлектрик , Phil. Mag. 5, том 27, 1889, стр. 324, 1889.
• О силах, напряжениях и потоках энергии в электромагнитном поле , Философские труды Королевского общества, Лондон, 1892.
• Гравитационная и электромагнитная аналогия ( Memento 30 апреля 2008 г. в Интернет-архиве ) , The Electrician, 1893.
• Электромагнитная теория , Том I, Типография и издательство "Электрик", Лондон, 1898 г. (Перепечатка ISBN 978-1-4400-8252-8 ) Интернет
• Электромагнитная теория , том II, Типография и издательство "Электрик", Лондон, 1899 г. (перепечатка ISBN 978-1-4400-8877-3 ) Интернет
• Электромагнитная теория , Том III, Типография и издательство "Электрик", Лондон, 1912 (перепечатка ISBN 978-1-4400-8253-5 ) Интернет

литература

• Х. Джозефс: Оливер Хевисайд: биография . Лондон, 1963 год.
• Джед З. Бухвальд: Оливер Хевисайд, Апостол Максвелла и Отступник Максвелла . Centaurus, Vol. 28, 1985, 288-330.
• Дж. Сирл: Оливер Хевисайд, мужчина . Сент-Олбанс, 1987.
• PJ Nahin: Оливер Хевисайд: Мудрец в одиночестве - жизнь, работа и времена гения электричества викторианской эпохи . Нью-Йорк, 1988, 2002.
• И. Явец: от неизвестности к загадке: работа Оливера Хевисайда, 1872–1889 . Базель, 1995.
• Бэзил Мэхон: Оливер Хевисайд - независимый идейный вдохновитель электричества . Институт инженерии и технологий, Лондон, 2009 г.
• К. Йегер, Ф. Хайльброннер (ред.): Lexikon der Elektrotechniker , VDE Verlag, 2-е издание от 2010 г., Берлин / Оффенбах, ISBN 978-3-8007-2903-6 , стр. 184-185
• Чарльз Зюскинд: Хевисайд, Оливер . В: Чарльз Коулстон Гиллиспи (ред.): Словарь научной биографии . Лента 6 : Жан Ашетт - Джозеф Хиртл . Сыновья Чарльза Скрибнера, Нью-Йорк, 1972, стр. 211-212 . 

веб ссылки

• Литература Оливера Хевисайда и о нем в каталоге Немецкой национальной библиотеки
• Джон Дж. О'Коннор, Эдмунд Ф. Робертсон :  Оливер Хевисайд. В: Архив истории математики MacTutor .

Замечания

1. ↑ В школе его избаловали педантичные уроки Евклида, которые были распространены в то время.
2. ↑ В нем использовалось целых двадцать нормальных семей. Махон: Оливер Хевисайд , 2009, стр.132.
3. ↑ Брюс Хант: Оливер Хевисайд: Первоклассная странность . В кн . : Физика сегодня . Том 65, вып. 11 , 1 ноября 2012 г., стр. 48-54 , DOI : 10,1063 / PT.3.1788 . 
4. ↑ Махон: Оливер Хевисайд , 2009, с. 133
5. ↑ одновременно в США Джозайя Уиллард Гиббс из методов Хевисайда, но отверг его, и несколько раз в нападении природы
6. ^ Как и в 20 веке методы его соотечественника Поля Дирака
7. ↑ Оливер Хевисайд в газеттире Планетарной Номенклатуры в МАС (WGPSN) / ЮСГС
8. ↑ Оливер Хевисайд в газеттире Планетарной Номенклатуры в МАС (WGPSN) / ЮСГС
9. ↑ Математика - экспериментальная наука, и определения идут не в первую очередь, но позже , Хевисайд Об операторах в физической математике II , Труды Лондонского королевского общества, том 54, 1893 г., стр. 121