|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
БІОГРАФІЇ ВЕЛИКИХ ВЧЕНИХ
Віллард Гіббс Джозія. Біографія вченого
Довідник / Біографії великих вчених
Загадка Гіббса полягає не в тому, був він неправильно зрозумілим чи неоціненим генієм. Загадка Гіббса полягає в іншому: як сталося, що прагматична Америка в роки царювання практикизму народила великого теоретика? До нього в Америці не було жодного теоретика. Втім, майже не було теоретиків і після. Переважна більшість американських учених – експериментатори. Джозія Уіллард Гіббс народився 11 лютого 1839 року в Нью-Хейвені, штат Коннектикут, у родині професора Єльського університету. Протягом шести поколінь його сім'я славилася у Новій Англії своєю вченістю. Один з його предків був президентом Гарвардського університету, інший – секретарем Массачусетської колонії та першим президентом Прінстонського університету. Батько Гіббса вважався видатним теологом. Коли Гіббсу було десять років, він почав навчатися у невеликій приватній школі в Нью-Хейвені, розташованій у тому ж кварталі, що й його будинок. Він ріс тихим, сором'язливим хлопчиком, завжди слідував за іншими, ніколи не був ватажком, але й ніколи не залишався осторонь. У 1854 році юнак вступив до Єльського університету, а в 1858 році Гіббс отримав диплом бакалавра. У роки в Шеффілді створювалася наукова школа. У 1847 році за неї була відкрита аспірантура. Але лише 1861 року ця школа отримала право присуджувати ступінь доктора фізики. Гіббсу згодом судилося стати найбільшим американським теоретиком науки, та його навчання йшло лінією американського практицизма. У 1863 році він перший в Америці отримав ступінь доктора фізики за роботу з інженерної механіки. Дисертація називалася "Про форму зубців у зубчастому зчепленні". Він одразу отримав місце викладача у коледжі на три роки. Батько Гіббса помер у 1861 році, залишивши дітям 23 500 доларів. Таким чином Гіббс міг жити на невеликий дохід. Викладаючи, Гіббс не переставав займатися своєю улюбленою справою – механікою. Він написав кілька робіт про парові турбіни і винайшов залізничне гальмо, що працює під дією сили інерції поїзда. Коли закінчився термін його викладання в Єлі в 1866, Гіббс разом з двома сестрами вирушив за кордон. Це був поворотний момент у його кар'єрі. У Європі він здобув поглиблену освіту, яка стала міцним фундаментом для найголовнішої роботи у його житті. Спочатку він займався в Сорбонні та Колеж де Франс. По шістнадцятій годині на тиждень Гіббс слухав лекції і займався у таких фізиків та математиків, як Дюамель та Лювілль. Тут же Гіббс вперше прочитав роботи Лапласа, Пуассона, Лагранжа та Коші. Наступного року він вирушив до Берліна, де навчався у Кундта та Вейєрштраса. Провівши рік у Берліні, він переїхав до Гейдельберга, де читали лекції такі видатні вчені, як Кірхгоф, Кантор, Бунзен та Гельмгольц, від яких він дізнався ще більше про теоретичну фізику. Повернувшись до Америки в 1869 році, він оселився в будинку батька в Нью-Хейвені разом із сестрою, яка під час закордонної поїздки вийшла заміж. 13 липня 1871 року у відомостях Єльського університету було надруковано повідомлення про те, що "містер Джозія Віллард Гіббс призначений професором математики та фізики, без платні, на факультет філософії та витончених мистецтв". Ця кафедра була першою в Америці. Тільки тому, що оточуючі добре знали можливості Гіббса і вірили у його велике майбутнє, Єльський університет вважав за можливе призначити його на цю посаду. Ставши професором, він читав механіку, хвильову оптику, векторний аналіз, теорію електрики та магнетизму. У 1873 році з'явилися його перші термодинамічні роботи "Графічні методи в термодинаміці рідин" та "Метод геометричного подання термодинамічних властивостей речовин за допомогою поверхонь". У великому дослідженні "Про рівновагу гетерогенних систем", що публікувалося в 1875-1878 роках, Гіббс розвинув і широко застосував своє вчення. Ісаак Ньютон свого часу розширив уявлення про рівновагу, включивши до нього рух. Його відкриття справило одну з найбільших історія інтелектуальних революцій. Робота Гіббса має не менше значення. Він розширив поняття про рівновагу, включивши зміну стану матерії. Лід стає водою, вода перетворюється на пару, пара перетворюється на кисень і водень. Водень, з'єднуючись з азотом, перетворюється на аміак. Будь-який процес у природі є процес зміни; закони подібних змін були відкриті Гіббсом. Так як Ньютон відкрив закони механіки, Гіббс створив закони фізичної хімії, яка стала основною хімічною наукою. Гіббсу потрібно було знайти одиницю виміру стану речовини, яка б показувала, чи зазнає ця речовина якогось перетворення або залишиться колишнім. Ключем для відкриття Гіббса стала швидкість частинки, пропорційна її енергії. Наука, що вивчає теплову енергію, називається термодинаміка. Гіббс писав: "Закони термодинаміки ... виражають ... поведінка систем, що складаються з великої кількості частинок". Вода, що нагрівається при постійному обсязі, втрачає певну кількість теплоти, що йде у внутрішню структуру молекули. Рідкий аміак при такій же трансформації, перетворюючись на газоподібний аміак, також втрачає кількість теплоти. Ця властивість внутрішнього поглинання теплоти одержала назву ентропії. Кількісна зміна ентропії у кожній реакції має величезне значення. Зміна ентропії, що відбувається при кип'ятінні рідин у постійному обсязі, дорівнює теплоті випаровування, поділеної на температуру кипіння. Зміни ентропії в кожній реакції можна дізнатися простим арифметичним дією: кількість калорій, необхідних для протікання реакції, поділяється на температуру градусів, при якій відбувається реакція. Гіббс ввів слово "ентропія" як термін у термодинаміку. У цих двох прикладах лише один компонент (вода в першому випадку та аміак в іншому) змінив фазу, перейшовши з рідини у газ. Гіббс розширив це розуміння, включивши до нього кілька компонентів, так що можна було розглядати суміші рідин та суміші твердих речовин. Коли він ще далі розширив межі своєї теорії, охопивши нею компоненти, які з'єднуються один з одним, він, нарешті, відкрив рівняння, що описує хімічні реакції та їхню рівновагу. Для таких систем Гіббс визначив нові величини, пов'язані з ентропією, які дозволили йому передбачити заздалегідь, станеться чи не відбудеться хімічна реакція або фізичне перетворення, і якщо відбудеться, то доки реакція триватиме. Він назвав ці величини хімічними потенціалами. Як ентропія, хімічні потенціали є фізичним властивістю речовини. Результатом цих досліджень стало знамените правило фази Гіббса. Він виклав його всього на чотирьох сторінках, не навівши жодного конкретного прикладу. Протягом наступних п'ятдесяти років вчені написали безліч книг і монографій, присвячених правилу фази Гіббса, описуючи його стосовно мінералогії, петрографії, фізіології, металургії та решти областей науки. Правило встановлювало умови, яких необхідно дотримуватися для того, щоб певні сполуки знаходилися в стані рівноваги в різних фазах: рідкому, твердому та газоподібному станах. Незабаром воно було визнано найважливішим лінійним рівнянням історія науки. Протягом п'ятдесяти років після відкриття Гіббса хімія проникла у всі головні галузі світової індустрії. Завдяки результатам робіт Гіббса виплавка стала зроблена хімічним процесом, так само як і випікання хліба, виготовлення цементу, видобуток солі, виробництво рідкого палива, паперу, вольфрамової нитки для електричних лампочок, одягу та сотні тисяч інших предметів. Праці Гіббса були використані також для пояснення дії вулканів, фізіологічних процесів, що відбуваються в крові, електролітичної дії акумуляторів та для виробництва хімічних добрив. Протягом п'ятдесяти років після смерті Гіббса чотири рази Нобелівська премія присуджувалась роботам, заснованим на його працях. Незабаром після закінчення свого класичного дослідження навесні 1879 Гіббс був обраний членом Національної академії США, в 1880 - членом Американської академії наук і мистецтв в Бостоні. Наукова слава Гіббса швидко зростала після опублікування його термодинамічних праць. Він обирається членом багатьох зарубіжних академій та наукових товариств, здобуває наукові нагороди. Крім термодинаміки, Гіббс зробив цінний внесок у векторну алгебру. У природі існує багато величин, які необхідно характеризувати як кількісно, а й у напрямку. Векторна алгебра Гіббса спростила поводження з простором. Узагальнений гіббсовський вектор став згодом потужним знаряддям науки, що народилася, коли Гіббс був уже в похилому віці, і так і невідомої - теорії відносності. У своїх ранніх дослідженнях: рівноваги Гіббс виходив з припущення, що матерія є суцільною масою. Пізніше він усвідомив, що матерія складається з найдрібніших частинок, що перебувають у русі. Він переглянув свою термодинаміку з огляду на це відкриття, розбираючи термодинамічні явища на статистичній основі. Ньютонівська механіка стала статистичною механікою. У 1902 році вийшла фундаментальна праця Гіббса "Основи статистичної механіки". Ґрунтуючись на цілком самостійних припущеннях, Гіббс за допомогою статистичної механіки відкрив новий сенс ентропії та інших споріднених величин, які здавалися такими могутніми в першому наближенні. На основі класичного другого закону термодинаміки сучасники Гіббса пророкували "кінець світу", коли ентропія Всесвіту наблизиться до максимуму, тобто вийде за межі, після яких буде неможливим перехід енергії у види, придатні для використання. Цей стан був названий "тепловою смертю". Її жахливий опис дав знаменитий письменник-фантаст Герберт Уеллс у романі "Машина часу". Статистична механіка Гіббса показала, що такий результат не є неминучим. Виявилося, що шанси на порятунок вчені значно применшили. Ньютон нічого не знав про будову планет та зірок. Його рівняння руху планет не знаходилися в залежності від їх природи і були абсолютно вірні в межах механіки Ньютона. Гіббс та його сучасники нічого не знали про структуру молекули. Сам Гіббс це розумів. Він писав: "Той, хто засновує свою роботу на гіпотезі, що відноситься до будови матерії, зводить будівлю на піску". Подібно до Ньютона, Гіббс мав дар провидіння, і його статистична механіка пережила всі наступні відкриття в атомній і ядерній фізиці. Гіббс підійшов до основних істин природи так близько, як це робили до нього лише найбільші вчені. Роботи Гіббса важко читати та розуміти. Він робив кілька попередніх нарисів, потім розвивав свої дослідження в умі, поки вони не досягали повної досконалості. Коли він приймався викладати свої теорії на папері, він опускав проміжні етапи під час своїх міркувань, оскільки йому здавалося, що вони вже не мають значення. Праці Гіббса знайшли широке розуміння та застосування лише через десять-двадцять років. У тривіковій історії сучасної науки можна нарахувати не більше десятка ідей такої ж важливості та глибини, як теорія рівноваги, що належить Гіббсу. І в кожному випадку вимагалося щонайменше два десятиліття, щоб ці нові ідеї були сприйняті у всьому їх обсязі. Колеги Гіббса по Єльському університету, мабуть, не розуміли значення його роботи, але вони, зрозуміло, знали, що він геній. Гіббс був стрункою людиною середнього зросту, спокійною і впевненою, з типовим обличчям янкі. Акуратна борода, яку він носив за тодішньою модою, надавала йому респектабельності. Голос у нього був тонкий, говорив він чемною скоромовкою. Про нього, людину швидкого розуму, зі схильністю до тонкої іронії, діти згадували тільки як про доброго та м'якого дядька Вілла. Погляд його блискучих очей був проникливий і гострий. Він умів нести смішну нісенітницю, затівати веселі ігри та витівки і не дуже прагнув нових знайомств. "Мені потрібна була порада, і я знав, що він може допомогти мені не тільки тому, що він великий учений, але й тому, що я відчував у ньому доброї і чуйної людини" - так говорили про Гіббса його племінники, племінниці, друзі і студенти. Гіббс був одним із тих людей, чию скромність можна назвати пристрастю. Протягом свого життя він отримав дев'ятнадцять нагород та почесних дипломів, у тому числі головну міжнародну премію за наукові досягнення. Але навіть найближчі його друзі не знали про його успіхи повною мірою доти, доки не прочитали некрологу в газетах. Грунтуючись на працях Гіббса, Джеймс Максвелл замовив об'ємну гіпсову модель кривих Гіббса і надіслав йому в подарунок. Важко було вигадати найкращий знак захоплення одного великого вченого іншим. Студенти, які добре знали походження моделі, запитали його якось: - Хто надіслав вам цю модель? Він коротко відповів: – Один приятель. – А хто цей приятель? - Один англієць. Довго залишалося загадкою, яким чином у Максвелла в розквіті його слави знайшлося достатньо часу і проникливості, щоб розкопати статті Гіббса, які були надруковані в нікому не відомому журналі Коннектикутської академії наук. Але і ця таємниця була зрештою розгадана. Максвелл дізнався про статтю Гіббса дуже простим способом - він отримав її поштою. Гіббс, якого постійно звинувачували в тому, що він не цікавиться відгуками інших учених про свою роботу, розсилав відбитки своїх статей найвідомішим ученим. Гіббс склав список із п'ятисот семи імен учених, які жили у двадцяти країнах. Протягом свого життя він написав двадцять монографій і кожну з них особисто надіслав тим ученим зі свого списку, для яких вони могли представляти інтерес. Робота для Гіббса була виправданням всього його життя, і він був щасливий, тому що знав, наскільки велика його праця. Останні роки його життя були затьмарені не лише втратою сестри та близьких друзів, а й появою нових революційних ідей у галузі фізики, рентгенівських променів, електронів. Він ще не знав, як ці несподівані відкриття можуть бути сумісні з його поняттям про Всесвіт. Якось нове відкриття настільки засмутило його, що він сказав своїм студентам, розгублено хитаючи головою: "Мабуть, настав час мені йти". Він почував себе втомленим, самотнім, і те, що раніше виправдовувало його життя, здавалося, пішло назавжди. Але Гіббс тривожився даремно. Він помер 28 квітня 1903, але квантова механіка не спростувала його праць. Макс Планк, читаючи лекції з теоретичної фізики і пояснюючи свою теорію в Колумбійському університеті в 1909 році, зокрема, сказав: "Як глибоко охоплює цю пропозицію (принцип зростання ентропії) всі фізичні та хімічні відносини, на це краще та повніше за інших було вказано Джозія Віллардом Гіббсом, одним із найзнаменитіших теоретиків усіх часів не тільки Америки, а й усього світу». Автор: Самін Д.К.
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Програма самостійного ремонту Samsung Self-Repair для смартфонів та ноутбуків ▪ Google використовуватиме лише енергію відновлюваних джерел ▪ Новий Large Can DirectFET MOSFET IRF6718 ▪ Прозорий адаптер для фотокамер ▪ Кора головного мозку є і у птахів
▪ розділ сайту Освітлення. Добірка статей ▪ стаття Крекінг-процес. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Чи є шимпанзе мавпою? Детальна відповідь ▪ стаття Державна експертиза умов праці ▪ стаття Аналогові термометри на логічних мікросхемах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Дивовижний стакан. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page