Fowler, Ralph Howard

Ralph Howard Fowler
angol  Sir Ralph Howard Fowler
Születési név angol  Ralph Howard Fowler
Születési dátum 1889. január 17.( 1889-01-17 ) [1] [2]
Születési hely Roydon , Egyesült Királyság
Halál dátuma 1944. július 28.( 1944-07-28 ) [1] [2] (55 évesen)
A halál helye Cambridge , Egyesült Királyság
Ország
Tudományos szféra elméleti fizika
Munkavégzés helye Cambridge-i Egyetem
alma Mater Cambridge-i Egyetem
tudományos tanácsadója Archibald Hill
Diákok Homi Baba
Garrett Birkhof
Paul Dirac
John E. Lennard-Jones
William McCree
Neville Mott
Harry Massey
Rudolf
Peierls Luelin Thomas
Subramanjan Chandrasekhar
Douglas Hartree
Ismert, mint az elméleti asztrofizika egyik úttörője
Díjak és díjak A Brit Birodalom Rendjének tisztje
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Ralph Howard Fowler ( ang.  Sir Ralph Howard Fowler ; 1889. január 17., Roydon , Egyesült Királyság  - 1944. július 28. , Cambridge , Egyesült Királyság ) - angol elméleti fizikus , asztrofizikus és matematikus , a londoni Royal Society5 tagja ( 19 ). Fowler tudományos munkái főként a statisztikai mechanika és termodinamika , a kvantumelmélet , az asztrofizika és a differenciálegyenletek elméletével foglalkoznak . A tudós eredményei között szerepel: Darwin - Fowler statisztikai módszere és annak későbbi alkalmazásai az anyag termodinamikai tulajdonságainak leírására; a téremisszió elméletének egyik alapegyenlete ; egy módszer a csillagspektrumok elemzésére és a csillagok légkörében uralkodó nyomás első reális becslésére ; A kvantumtörvények egyik első alkalmazása az asztrofizika problémáira, amely lehetővé tette a fehér törpék modern elméletének megalapozását .

Életrajz

Eredet és végzettség

Ralph Howard Fowler az Egyesült Királyságbeli Essex állambeli Roydonban született . Apja, Howard Fowler üzletember egy időben kiemelkedő sportoló volt, játszott az angol nemzeti rögbi csapatban ; anyja, Francis Eve George Dewhurst ( George Dewhurst ) manchesteri gyapotkereskedő lánya volt . A fia apja atletikusságát örökölte, és jelentős résztvevője lett az iskolai és egyetemi futball- , golf- és krikettversenyeknek . Ralph volt a legidősebb a család három gyermeke közül. Húga, Dorothy még jobban megmutatta magát a sportpályán, 1925 -ben megnyerte az angol női golfbajnokságot . Christopher öccse, aki közvetlenül az első világháború kitörése előtt lépett be az Oxfordi Egyetemre , a frontra küldték, és 1917 áprilisában halt meg a somme-i csata során . Halála súlyos csapást mért Ralphra [3] .

Ralph 10 éves koráig otthon tanult egy nevelőnő felügyelete alatt, majd beiratkozott a Horris Hill-i előkészítő iskolába ( Horris Hill School ). 1902-1908-ban a Winchester Schoolban tanult ( eng.  Winchester College ), ahol számos díjat nyert matematikából és természettudományból, és az iskola prefektusa lett ( Prefect of Hall ). 1906 decemberében Fowler ösztöndíjat nyert a Cambridge-i Egyetem Trinity College-jába , ahová 1908-ban ment, és ahol matematikát tanult, majd 1911 -ben szerzett Bachelor of Arts fokozatot . 1913-ban megkapta a Rayleigh-díjat matematikából, 1914 októberében a Trinity College ösztöndíjasává választották , 1915 - ben pedig Master of Arts fokozatot kapott . Ugyanakkor a Cambridge University csapatában játszott golfversenyeken. Ebben az időben kutatásait a "tiszta" matematikának szentelte, különös tekintettel néhány másodrendű differenciálegyenlet megoldásának viselkedésére [4] .

Háború. Kezdő lépések a fizikában

Az első világháború kitörése után Fowler a Királyi Tengerészgyalogságban ( Royal Marine Artillery ) szolgált, tüzértisztként részt vett a gallipoli csatában, és súlyosan megsebesült a vállán. Miután visszaküldték és felépült, csatlakozott Archibald Hill csoportjához , ahol egy új repülőgép repülésének megfigyelésére szolgáló eszköz létrehozásán és tesztelésén dolgozott - egy tükör iránykereső ( tükörpozíció kereső ). 1916 őszétől Fowler Hill helyettese volt a Portsmouthban található speciális kísérleti egységben , amely a lövedékek aerodinamikai számításait és a légvédelmi hanglokátorok fejlesztését végezte. Ezekért a katonai témájú munkákért 1918 -ban megkapta a Brit Birodalom Rendjét, és kapitányi rangot kapott. Számos olyan eredmény jelent meg, amelyek fontos szerepet játszottak a ballisztika fejlődésében a háború után tudományos folyóiratokban [5] .

A háború vége után, 1919 áprilisában Fowler visszatért Cambridge-be, ahol ismét a Trinity College tagja lett, és matematikából tanított. Volt ideje befejezni egy, a háború előtt elkezdett, a síkgörbék geometriájával foglalkozó jelentős munkát. A Hill alatt végzett munka azonban érdeklődési területét a tiszta matematikától a fizikai alkalmazások felé helyezte át, így aktívan elkezdte tanulmányozni a gázelmélet és a relativitáselmélet alkotásait, és érdeklődni kezdett a kvantumelmélet fejlesztése iránt. Ez idő tájt a híres Cavendish Laboratóriumot Ernest Rutherford vezette , aki hamarosan Fowler közeli barátja lett. Ettől a pillanattól kezdve hosszú gyümölcsöző együttműködés kezdődött Fowler és a Rutherford Laboratory között, amelyben matematikai kérdésekben tanácsadóként szerepelt [6] . 1921 - ben feleségül vette Rutherford egyetlen lányát, Eileen Maryt (1901–1930), aki nem sokkal negyedik gyermekük születése után [7] meghalt . A legidősebb fia, Peter Fowler szintén híres fizikus lett, a  kozmikus sugárfizika specialistája [8] .

érett évek. Tudományos iskola

1922 -ben Fowlert kinevezték a Cambridge-i Egyetem felügyelőjévé [7] . 1932 januárjában a Cavendish Laboratóriumban újonnan megalakult Plummer elméleti fizika professzori posztra választották . 1938 - ban kinevezték az Országos Fizikai Laboratórium igazgatójává , de súlyos betegsége miatt kénytelen volt lemondani tisztségéről, és visszatérni eredeti pozíciójába [9] . A második világháború kitörése után a tudós helyreállította az együttműködést az Ordnance Boarddal , és hamarosan külföldre küldték, hogy katonai kérdésekben tudományos kapcsolatokat létesítsen Kanada és az Egyesült Államok tudósaival (különösen a radarproblémával kapcsolatos közös munka kialakítása érdekében). ) [10] . Ez a tevékenység nagyon sikeres volt, és 1942 -ben Fowler lovaggá emelése jellemezte. Miután visszatért Angliába, megromlott egészségi állapota ellenére Fowler továbbra is aktívan együttműködött az Admiralitás és az Ordnance Board ballisztika területén. Ez a munka utolsó napjaiig folytatódott [9] .

Fowler számos diák, végzős hallgató és munkatárs munkáját irányította, tanítványai közé tartozik a Nobel-díjas Paul Dirac , Neville Mott és Subramanyan Chandrasekhar , valamint híres fizikusok és matematikusok, John Edward Lennard-Jones , Rudolf Peierls , Douglas Hartree , Homi Baba , Harry Massey , Garret Birkhoff , William McCree , Luelyn Thomas [11] [12] . Rutherford tanítványa, Mark Oliphant így emlékezett vissza [13] :

Fowler erőfeszítései és a fiatal matematikusokra gyakorolt ​​hatása révén nőtt ki Cambridge-ben az elméleti fizika iskola; bár maga Fowler nem tartozott az elméleti fizikát alkotó tudósok élére, kiváló matematikai képességekkel rendelkezett, amelyeket jóindulatúan és nagylelkűen a kísérletezők szolgálatába állított. Köszönettel tartozom neki azért, hogy türelmes figyelmet szentelt csekély helyzeteimnek.

Nevill Mott szerint Fowler nem volt igazán kiemelkedő tudós ("Dirac"), de eléggé érzékeny volt ahhoz, hogy megértse bizonyos munkák és eredmények jelentőségét. Így az Egyesült Királyságban az elsők között értékelte a kvantummechanikával kapcsolatos úttörő munka jelentőségét, amelyet az 1920-as évek közepén Németországban és Dániában végeztek, és hozzájárult ahhoz, hogy hallgatói vonzódjanak ehhez a témához. Mott a következő leírást hagyta tanáráról [14] :

Nagyon rossz előadó volt. Nem is lehetne rosszabb. Az előadásokat nem gondoltam végig a végéig, gyorsan végigmentem a témán. Nagyon erős testalkatú volt, mint maga Rutherford. Durva és hangos hang. Energikus, rendkívül energikus... [Mondhatná]: „Igen, nem értem. Rosszul megírva. Szerintem valami ilyesmit kellene csinálnod, de tényleg, azt hiszem, jobb lenne, ha elmész Diracba." Nagyon szókimondó, tudatában van a határainak... Inkább VIII . Henrik portréira gondolok, amelyeket a Trinity College-ban láthat. Nagyon széles és izmos, hangos, teljes mértékben élvezi az életet. Természetesen agyvérzést kapott a túlterheltség miatt, de ez néha előfordul az ilyen típusú telivérekkel. Ezután már csak félig volt férfi, de még Fowler fele is nagyon kedves fickó volt.

Eredeti szöveg  (angol)[ showelrejt] Nagyon rossz előadó volt. Nem is lehetne rosszabb. Nem gondolta ki; gyorsan ment. Nagyon erős testalkatú volt, mint maga Rutherford. Blöff és hangos hang. Erőteljes, rendkívül lendületes... [Azt mondaná]: "Igen, ezt kicsit nem értem. Rosszul van megírva. Szerintem így kellene csinálni, de tényleg, azt hiszem, jobb, ha menj és kérdezd meg Diracot." Nagyon őszinte, ismerve a korlátait... Inkább olyan embernek tartom őt, mint a Szentháromságban látható VIII. Henrik portréi. Nagyon széles és izmos, hangos, teljes mértékben élvezi az életet. Természetesen agyvérzést kapott a túlterheltség miatt; de az a fajta csupa vérű ember néha igen. De utána már csak a fele volt az ember, de még Fowler fele is elég fickó volt.

Tudományos tevékenység

Statisztikai mechanika és termodinamika

1922 -ben Fowler Charles Galton Darwinnal együtt megvizsgálta a nem kölcsönható részecskék klasszikus statisztikáit, és kimutatta, hogy kényelmesebb a gáz állapotát átlagos (nem pedig a legvalószínűbb) értékek alapján leírni. Ez azt jelenti, hogy statisztikai integrálokat kell kiszámítani , amelyeket kontúrintegrálokként lehet ábrázolni és a nyeregpont módszerrel kiértékelni . A statisztikai integrálok számításának kidolgozott megközelítése ma Darwin-Fowler módszerként ismert [15] [16] . Az Ehrenfest adiabatikus hipotézisét felhasználva bizonyos súlyokat rendeltek a rendszer kvantumállapotaihoz, megszerkesztették a megfelelő partíciós függvényt, figyelembe vettek konkrét eseteket (Planck-oszcillátorok, sugárzás egy üregben), és megmutatták, hogyan lehet áttérni a klasszikus statisztikai mechanikára. Később Fowler a kidolgozott technikát az egyensúlyi állapotok kiszámításának problémájára alkalmazta mind a kémiai disszociáció , mind a magas hőmérsékletű gázionizáció esetén . Így kiderült, hogy a statisztikus mechanika módszereivel lehet tanulmányozni az anyag szélsőséges állapotait, ami elvezette őt az ionizált gáz állapotának kérdéséhez a csillagok légkörében [17] . Egy másik terület, ahol Fowler a statisztikai mechanikai módszereit alkalmazta, az erős elektrolitok elmélete volt , amely téma a fizika és a kémia határvonalán fekszik [18] .

1931 -ben Fowler megfogalmazta a termodinamika úgynevezett nulladik törvényét [19] . 1932 -ben John Bernallal együtt megvizsgálta a víz molekuláris szerkezetét . Klasszikus munkájukban bemutatták a tetraéderes elrendezésű vízmolekulák közötti hidrogénkötések (a kifejezést még nem használták) alapvető szerepét, amely lehetővé tette a folyékony víz és a jég számos tulajdonságának magyarázatát. Ezenkívül a cikk számításokat tartalmazott az ionos oldatok termodinamikai tulajdonságairól, és különösen az ionok vízben való mobilitásáról [20] .

Fowler monográfiái nagy hatással voltak a fizikusok új generációinak kialakulására. Az 1924-ben a Cambridge-i Egyetem Adams-díjával kitüntetett értekezése alapján a tudós megírta a "Statisztikai mechanika" című könyvet, amely a szerző életében két kiadáson ment keresztül (1929-ben és 1936-ban). A tantárgy alapjainak szisztematikus kezelése mellett a könyv nagy figyelmet fordított a statisztikai mechanika számos alkalmazására. 1939-ben jelent meg a "Statistical Thermodynamics" című tankönyv, amelyet Edward A.  Guggenheimmel közösen írt, és matematikailag kevésbé felkészült olvasó számára készült [ 21] .

Kvantumelmélet

Az 1920-as évek elejétől Fowler aktívan támogatta a kvantumelmélet fejlesztését és alkalmazását olyan kérdésekben, mint az általánosított statisztikai mechanika felépítése és a kémiai kötés magyarázata . Nagy-Britanniában népszerűsítette a kvantum-eszméket, segített lefordítani angolra számos alapvető német folyóiratban megjelent cikket, és meghívására híres külföldi fizikusok (például Heisenberg és Kronig ) látogattak Cambridge-be [22] . Sőt, Fowler munkássága hozzájárult egy független brit kvantumkémiai iskola kialakulásához , amelyet a tudományág problémáinak az alkalmazott matematika oldaláról való szemlélete jellemez. Fowler olyan tanítványai, mint Lennard-Jones és Hartree, a kvantumkémia megalapítói közé tartoznak [23] .

Fowler számos munkája foglalkozik a fázisátalakulások és a mágnesekben , ötvözetekben és oldatokban előforduló kollektív hatások elméletével, a spektrumvonalak intenzitásának összegezési szabályaival, a magfizika néhány kérdésével ( gamma-sugarak elnyelése nehéz elemekben, hidrogénizotópok elválasztása ). elektrolitikus módszerekkel) [9] . Francis Astonnal együtt kidolgozta a töltött részecskék tömegspektrográf segítségével történő fókuszálásának elméletét [7] . 1928- ban Lothar Nordheimmel együtt Fowler az akadály alatti elektronalagút ötletét használta arra, hogy megmagyarázza a testek elektronkibocsátásának jelenségét külső elektromos tér- tér emisszió hatására ( Fowler-Nordheim egyenlet ) [24] .

Asztrofizika

1923-1924-ben Fowler Edward Arthur Milne - nel együtt a csillagok spektrumában az abszorpciós vonalak intenzitásának viselkedését vizsgálta. A Saha-egyenlet alapján sikerült összefüggésbe hozniuk a gerjesztési és ionizációs hatások kombinációja következtében fellépő vonalintenzitás-maximum értékét a csillag légkörének "fordított rétegében" lévő nyomással és hőmérséklettel , amelyben az abszorpciós spektrumok. alakulnak ki. Ez tette először lehetővé a gáznyomás helyes nagyságrendjének meghatározását a csillagok légkörében. A Fowler és Milne által kidolgozott "maximum-módszer" lett a csillagspektrumok elemzésének fő eszköze az 1920-as években, amelyet Donald Menzel és Cecilia Payne sikeres megfigyelési összehasonlításai segítettek . Számos későbbi, Guggenheimmel közösen írt közleményében Fowler kidolgozott néhány megközelítést a csillaganyag fizikai állapotának összetett problémájának elemzésére, figyelembe véve az ideális gáz törvényeitől való eltéréseket, az ionizációs folyamatokat stb. [25] [26] [27]

1926- ban Fowler kimutatta, hogy a fehér törpéknek szinte teljesen ionizált, nagy sűrűségűre összenyomott atomokból és egy degenerált elektrongázból kell állniuk ("mint egy óriási molekula a legalacsonyabb állapotban"), engedelmeskedve a nemrégiben felfedezett Fermi-Dirac statisztikának [28] ] . Fowler eredményei, amelyek az új kvantumstatisztika egyik első alkalmazása volt, lehetővé tették, hogy megszabaduljunk egy olyan paradoxontól, amely a klasszikus megközelítés keretein belül nem magyarázható: a klasszikus statisztika szerint a fehér törpe anyagának sokkal kevesebb energiát tartalmaztak, mint a közönséges anyag, így az ilyen csillagok közeléből való eltávolítása után sem térhet vissza normál állapotába [26] . Arthur Eddington beszédesebb megfogalmazása szerint a klasszikus csillag nem tud lehűlni: energiaveszteség esetén a csillagot alkotó gáz nyomásának csökkennie kell, ami gravitációs összehúzódáshoz, következésképpen a nyomás növekedéséhez vezet. és hőmérséklet. Fowler munkája megoldást adott erre a paradoxonra: az elektrongáz lehűlhet abszolút nullára, és a Pauli-elv által megengedett legalacsonyabb kvantumállapotba kerülhet , és egy ilyen degenerált gáz nyomása elég nagy ahhoz, hogy kompenzálja a gravitációs összehúzódást . 29] [1. közlemény] . Így Fowler "A sűrű anyagról" című cikke lefektette  a fehér törpék modern elméletének alapjait [Comm 2] .

Matematika

Fowler matematikai érdeklődését elsősorban bizonyos másodrendű differenciálegyenletek megoldásainak viselkedése jelentette . Korai kutatásai során a Riemann-féle P-függvények köbös transzformációit vizsgálta . Ezt követően az asztrofizikai kérdésekkel kapcsolatban rátért a csillag egyensúlyi állapotát leíró Emden-egyenlet jellemzőire , és osztályozást adott ennek az egyenletnek a megoldásaihoz különböző peremfeltételekre és politropikus kitevőkre [31] . Ezek az eredmények nagyon értékesnek bizonyultak a különböző csillagmodellek vizsgálatakor [26] . 1920- ban Fowler kiadott egy értekezést a síkgörbék differenciálgeometriájáról , amely több kiadáson ment keresztül [31] .

Díjak és megemlékezés

Publikációk

Könyvek Főbb cikkek

Fowler mintegy 80 tudományos cikk szerzője, amelyek közül a következők különböztethetők meg:

Néhány cikk oroszul

Jegyzetek

Hozzászólások
  1. ↑ Ahogy Arnold Sommerfeld 1928-ban kimutatta , a degenerált elektrongáz fogalma lehetővé teszi, hogy megmagyarázzuk egy sokkal ismerősebb tárgy tulajdonságait, mint egy fehér törpefém . Fowler később megbánta, hogy nem ő látta először ezt a lehetőséget [30] .
  2. ↑ A fehér törpék elméletének fejlődését történelmi sorrendben Fowler tanítványa, Subramanjan Chandrasekhar követte nyomon Nobel-előadásában: Chandrasekhar S. On stars, their evolution and stability  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 1985. - T. 145 , 1. sz. 3 . - S. 489-506 .
Források
  1. ↑ 1 2 MacTutor Matematikatörténeti archívum
  2. ↑ 1 2 Ralph Howard Fowler // Brockhaus Encyclopedia  (német) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ Milne (ON), 1945 , p. 61.
  4. ↑ Milne (ON), 1945 , pp. 62-63.
  5. ↑ Milne (ON), 1945 , pp. 65-67.
  6. ↑ Milne (ON), 1945 , p. 68.
  7. ↑ 1 2 3 Milne (ON), 1945 , p. 69.
  8. ↑ Sion, 2007 .
  9. ↑ 1 2 3 Milne (ON), 1945 , pp. 73-74.
  10. ↑ Avery D. A háború tudománya: kanadai tudósok és szövetséges haditechnika . - University of Toronto Press, 1998. - P. 55. Archivált : 2016. február 4. a Wayback Machine -nél
  11. ↑ Ralph Howard Fowler  . Matematika Genealógiai Projekt. — Fowler tanítványainak névsora. Letöltve: 2014. október 12. Az eredetiből archiválva : 2012. április 14..
  12. ↑ Khramov, 1983 , p. 272.
  13. ↑ Oliphant M. Cambridge-i napok // Rutherford - tudós és tanár (Születésének 100. évfordulójára) / Szerk. P. L. Kapitsa. - M . : Nauka, 1973. - P. 129. Archív másolat 2016. március 5-én a Wayback Machine -nél
  14. ↑ Kuhn TS interjú Sir Nevill  Motttal . American Institute of Physics (1963). Letöltve: 2014. október 12. Az eredetiből archiválva : 2014. október 18..
  15. ↑ Zubarev D. N. A Darwin-Fowler módszer  // Fizikai enciklopédia. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1988. - T. 1 . - S. 558 . Az eredetiből archiválva : 2012. január 27.
  16. ↑ Thomson GP Charles Galton Darwin (1887-1962) // A Royal Society tagjainak életrajzi emlékei. - 1963. - 1. évf. 9. - P. 73. - doi : 10.1098/rsbm.1963.0004 .
  17. ↑ Milne (ON), 1945 , pp. 69-70.
  18. ↑ Gavroglu és Simoes, 2002 , p. 191.
  19. ↑ Mortimer R.G. Fizikai kémia . - Elsevier Academic Press, 2008. - P. 111. Archivált : 2014. július 23. a Wayback Machine -nél
  20. ↑ Hodgkin DMC John Desmond Bernal // A Royal Society tagjainak életrajzi emlékei. - 1980. - 1. évf. 26. - P. 50-51. - doi : 10.1098/rsbm.1980.0002 .
  21. ↑ Gavroglu és Simoes, 2002 , p. 194.
  22. ↑ Gavroglu és Simoes, 2002 , pp. 191-194.
  23. ↑ Gavroglu és Simoes, 2002 , pp. 195-196.
  24. ↑ Shrednik V. N. Autoelektronikus emisszió  // Fizikai enciklopédia. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1988. - T. 1 . - S. 21 . Az eredetiből archiválva : 2009. május 16.
  25. ↑ Milne (ON), 1945 , p. 70-71.
  26. ↑ 1 2 3 Chandrasekhar, 1945 .
  27. ↑ Hearnshaw, 2014 , pp. 137-139.
  28. ↑ Milne (ON), 1945 , p. 72.
  29. ↑ Shaviv, 2009 , pp. 215-217.
  30. ↑ Milne (ON), 1945 , pp. 72-73.
  31. ↑ 1 2 Milne (ON), 1945 , pp. 63-64.
  32. ↑ Szelenográfiai koordináták (-145°, +43°). Lásd: I. G. Kolchinsky, A. A. Korsun, M. G. Rodriguez. Csillagászok: Életrajzi kalauz. - Kijev: Naukova Dumka, 1977. - S. 387.

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
Genealógia és nekropolisz