Олівер Хевісайд

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Олівер Хевісайд
Oliver Heaviside2.jpg
Народився 18 травня 1850(1850-05-18)
Лондон, Англія
Помер 3 лютого 1925(1925-02-03) (74 роки)
Торкві, Девон, Англія
Громадянство Велика Британія
Національність англієць
Галузь наукових інтересів математика, фізика
Відомий завдяки: Векторний аналіз
Реактивний опір
Примітки Відома цитата: Невже я повинен відмовитися від хорошого обіду, якщо я не розумію процесів травлення?

О́лівер Хе́вісайд (англ. Oliver Heaviside, 18 травня, 1850 — 3 лютого, 1925) — англійський вчений-самоучка, інженер, математик та фізик. Вперше застосував комплексні числа для вивчення електричних ланцюгів, розробив техніку застосування перетворення Лапласа для вирішення диференціальних рівнянь, переформулював рівняння Максвелла в термінах тривимірних векторів, напруженостей електричного та магнітного полів і електричної та магнітної індукцій, і, незалежно від інших математиків, створив векторний аналіз. Попри те, що Хевісайд більшу частину життя був не в ладах з науковим співтовариством, його роботи змінили вигляд математики та фізики.

Біографія[ред.ред. код]

Молодість[ред.ред. код]

Хевісайд народився в Англії, лондонському районі Кемден, у родині Томаса Хевісайда і Рейчел Елізабет Вест і був молодшим з їх чотирьох синів. Батько працював гравером і художником. У ранньому дитинстві Олівер перехворів скарлатиною, в результаті чого серйозно постраждав його слух, і він був слабочуючим все життя. Ця обставина серйозно вплинуло на його дитинство, тому що через проблеми зі слухом він не міг нормально спілкуватися з ровесниками. Незважаючи на хорошу успішність (в 1865 рік у був 5-м з 500 учнів), Олівер кинув школу в 16 років і самостійно вивчав азбуку Морзе, теорію електрики, електротехніку і займався мовами — німецькою та датською.

У 1868 році Хевісайд переїжджає до Данії і стає телеграфістом, де швидко освоює тонкощі професії. В 1871 у він повертається в Англію і займає пост старшого телеграфіста в Великий північній телеграфної компанії ( англ.) в Ньюкаслі, де відповідає за міжнародний телеграфний трафік компанії. В 1872 — 73 роках публікує свої перші роботи з електрики, якими серйозно зацікавився Джеймс Максвелл. Максвелл згадує про дослідження Хевісайда у другому виданні своєї книги «Дослідження з електрики і магнетизму», що надихає Олівера на серйозніші заняття наукою. В 1874 у він залишає посаду телеграфіста і займається дослідженнями в будинку своїх батьків. В цей час він розробив теорію ліній передачі (також відому як «телеграфні рівняння»). Хевісайд математично довів, що рівномірно розподілена ємність телеграфної лінії мінімізує одночасно загасання та спотворення сигналу. Якщо ємність досить велика і електричний опір ізоляції не надто великий, в лінії не буде спотворень і всі частоти будуть затухати однаково. Рівняння Хевісайда сприяли подальшому розвитку телеграфного зв'язку.

Зрілість[ред.ред. код]

В 1880 у Хевісайд досліджував скін-ефект в телеграфних лініях передачі і переписав результати Максвелла з їх первісної форми до форми, вираженої в термінах сучасного векторного аналізу, таким чином звівши систему з 20 рівнянь з 12 змінними до 4 диференціальних рівнянь, відомих як рівняння Максвелла. Чотири рівняння Максвелла описують природу нерухомих і рухомих заряджених частинок і магнітних диполів, і співвідношення між ними, а саме електромагнітну індукцію.

Між 1880 і 1887 роками, Олівер Хевісайд розробляв операційне числення (він ввів позначення D для диференціального оператора), метод розвязку диференціальних рівнянь за допомогою зведення до звичайних алгебраїчних рівняннь, який спочатку викликав бурхливу полеміку через відсутність суворого обгрунтування. Тоді він виголосив відому фразу: «Математика є наука експериментальна, визначення з'являються останніми». Це було відповіддю на критику за використання ще не цілком певних операторів.

У 1887 році Хевісайд запропонував додати котушки індуктивності до трансатлантичного телеграфного кабелю (збільшивши тим самим власну індуктивність) для корекції спотворень. З політичних причин цього зроблено не було. Пізніше, сербський фізик Михайло Пупін (англ.) Розробив спосіб збільшення дальності передачі для телефонних ліній з допомогою установки подовжувальних котушок через певні інтервали уздовж лінії передачі. Цей метод слідував ідеям Хевісайда.

У двох роботах 1888 а та 1889 а Хевісайд обчислив деформацію електричного і магнітного полів навколо рухомого заряду, а також ефекти входження заряду в щільну середовище. Він передбачив черенковське випромінювання і надихнув Дж. Фітцджеральда запропонувати поняття так званого скорочення Лоренца-Фітцджеральда.

В 1889, після відкриття Томсоном електрона, Хевісайд почав роботу над концепцією електромагнітної маси. Хевісайд вважав її настільки ж справжньою, як і масу матеріальну, і здатну робити такі ж ефекти. Вільгельм Він пізніше перевірив результат Хевісайда для малих прискорень.

В 1891 рік Британське королівське товариство визнало внесок Хевісайда в математичний опис електромагнітних явищ, присвоївши звання члена Королівського товариства. В 1905 рік у Хевісайд став почесним доктором Університету Геттінгена.

Останні роки[ред.ред. код]

В 1902 рік у Хевісайд передбачив існування в іоносфері шару Кеннеллі — Хевісайда. Припущення Хевісайда включали способи передачі радіосигналів в обхід кривизни земної поверхні. Існування іоносфери було підтверджено в 1923 році. Пророцтва Хевісайда, разом з теорією випромінювання Планка, можливо, вплинули на припинення спроб виявити радіовипромінювання Сонця та інших астрономічних об'єктів. Яка б не була причина, по всій видимості, спроб не було протягом 30 років, до винаходу в 1932 році Карлом Янським радіоастрономії.

Будучи все життя не в ладах з науковим співтовариством, в останні роки життя вчений став вельми ексцентричний. Хоча в молодості Хевісайд активно займався велосипедним спортом, на шостому десятку років його здоров'я серйозно погіршилося. В цей період Хевісайд підписував кореспонденцію своїм ім'ям з ініціалами WORM (черв'як), хоча ці букви нічого не позначали. Хевісайд почав фарбувати нігті в рожевий колір і використовувати гранітні брили замість домашніх меблів. Хевісайд помер в Торки (Девон), і похований на кладовищі Пейнтон. Велика частина визнання прийшла до нього після смерті.

Винаходи та відкриття[ред.ред. код]

Хевісайд розвинув ідею іоносфери, передбачивши існування шару Кеннеллі — Хевісайда. Хевісайд розробив теорію ліній передач (відому як «телеграфні рівняння»). Хевісайд незалежно ввів вектор Пойнтінга і за три роки до Лоренца знайшов вираз для сили Лоренца[1].

Хевісайд спростив для використання вченими оригінальні результати Максвелла. Це нове формулювання дало чотири векторних рівняння, відомих тепер як рівняння Максвелла. Хевісайд ввів так звану функцію Хевісайда, використовувану для моделювання електричного струму в ланцюзі. Хевісайд розробив поняття вектор а та векторний аналіз. Хевісайд створив операторний метод для лінійних диференціальних рівнянь.

Терміни теорії електромагнетизму[ред.ред. код]

Олівер Хевісайд ввів наступні терміни:

Паралельно з Д. У. Гіббсом привів теорію векторів і векторного аналізу до вигляду, в якому вона стала отримувати визнання наукової спільноти того часу. До цього теорія векторів викликала неприйняття в деяких відомих вчених, наприклад, Кельвіна. Виклад цієї теорії є в книзі О. Хевісайда «Теорія електрики».

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Болотовского Б. М. Олівер Хевісайд. — Москва, 1985. — С. 43-44.

Література[ред.ред. код]

  • Храмов Ю. А. Физики. Биографический справочник. М.:Наука,1983.,стр. 96.
  • Болотовский Б. М. Оливер Хевисайд, М.: «Наука», 1985 г.
  • Нахин П. Дж. Оливер Хевисайд//В мире науки. № 8, 1990.