Oliveris Heaviside'as (1850–1925) – savamokslis inžinierius ir matematikas
Oliveris Heavisaidas — genialus savamokslis inžinierius ir matematikas, elektromagnetikos pionierius, vektorinės analizės pradininkas ir Kennelly–Heaviside sluoksnio vardas.
Oliveris Heaviside'as (1850 m. gegužės 18 d. Kamdenas, Londonas - 1925 m. vasario 3 d. Torkvėjus, Devonas) - savamokslis anglų inžinierius elektrikas, matematikas ir fizikas.
Nors dar būdamas gyvas jis tam tikru mastu buvo žinomas mokslo ir pramonės sluoksniuose, pilnas jo indėlis į matematikos ir fizikos raidą tapo aiškus tik po mirties. Heaviside'as diegė kompleksinius skaičius elektros grandinėms analizuoti, daug dirbo prie elektromagnetinių bangų teorijos ir sprendė praktines problemas, susijusias su telekomunikacijomis bei perdavimo linijomis. Siekdamas patogesnių skaičiavimo metodų, jis vystė naujus būdus tvarkyti diferencialinėmis lygtimis grįstas uždavinius, sukūrė operacinę (Heaviside'o) analizę ir populiarino „žingsnio“ (unit step) funkciją, dabar vadinamą Heaviside'o funkcija.
Mokslinė veikla ir pagrindinės idėjos
- Heaviside'as atliko savarankišką ir gilią Maksvelo lygčių (Maksvelo lauko lygtimis) analizę, supaprastindamas jas ir perrašydamas vektorinėmis sąvokomis. Jis prisidėjo prie vektorinės analizės vystymo, skirtos elektrodinamikoje, ir padėjo plėtoti operacijas, tokias kaip rotacija (curl) ir divergensija (divergence).
- Jis išvedė telegrapho lygtį ir ištobulino perdavimo linijų teoriją, kuri padėjo suvokti, kaip signalai slopsta ar iškraipomi ilguose kabeliuose. Jo metodai glaudžiai siejami su praktiniais telekomunikacijų sprendimais XIX a. pabaigoje ir XX a. pradžioje.
- Heaviside'o operacinė analizė (naudojanti simbolinį operatorių D ir kitus taisyklingus manipuliavimo būdus su diferencialais) leido lengviau spręsti linijines diferencialines lygtis ir buvo pradinė platforma vėlesnei Laplaso transformacijos ir pobūdinių teorijų plėtrai. Nors iš pradžių jo metodai buvo kritikuojami už formalumą, vėliau jie įgavo griežtesnį fundamentą.
- Elektromagnetinės jonosferos sluoksnį, svarbų radijo bangų propagacijai tarp žemės ir atmosferos, dažnai vadina Kennelly-Heaviside'o sluoksniu, paminint Heaviside'o kaip vieno iš idėjos autorių indėlį.
Gyvenimas, veiklos pobūdis ir asmenybė
Heaviside'as buvo beveik visiškai savamokslis: po trumpų mokyklos ar techninių mokymų epizodų jis daugiausia veikė savarankiškai, dažnai dirbdamas telekomunikacijų srityje. Jis vengė akademinių institucijų, gyveno kukliai ir kartais buvo laikomas ekscentrišku ar net keistu — tai lėmė ir jo neįprasta išvaizda, ir socialinis atsiskyrimas. Nepaisant to, jo darbai pasižymėjo originalumu bei dideliu praktiniu ir teoriniu svoriu.
Paveldas ir reikšmė
Heaviside'o metodai ir terminai tapo nuolatinėmis sąvokomis fizikoje ir inžinerijoje: Heaviside'o funkcija (žingsnio funkcija), Heaviside'o operacinė analizė, Heaviside'o algbera perdavimo linijoms ir dalis jonosferos pavadinimų atspindi jo indėlį. Jo idėjos padėjo supaprastinti ir išplėsti Maksvelo idėjas, o daug metodų, kuriuos jis pristatė, dabar yra įprasta elektrotechnikos bei matematikos arsenalų dalis.
Nepaisant to, Heaviside'o darbų pripažinimas kartais atėjo vėlai: kai kurie jo metodai iš pradžių buvo vertinti skeptiškai, tačiau vėliau įgijo teoretinį pagrindą ir plačiai pritaikomi. Jo gyvenimo pavyzdys — savarankiškas, praktiškai mąstantis mokslininkas, kurio idėjos turėjo didelę įtaką tiek teorijai, tiek praktikai.
Oliveris Heavisidas, ~1900 m.
Gyvenimas
Heavisaidas gimė Londone, Kamdeno mieste. Jo tėvas buvo įgudęs medžio raižytojas. Jo dėdė seras Charlesas Wheatstone'as (1802-1875) buvo vienas iš telegrafo išradėjų ir 1837 m. iš Eustono stoties atliko garsius eksperimentus.
Heavisidas buvo žemo ūgio ir raudonplaukis. Jaunystėje jis sirgo skarlatina, dėl kurios tapo gana kurčias, ypač vėlesniais metais. Heavisidas mokėsi Camden House mokykloje iki 16 metų ir toliau mokėsi namuose iki 18 metų. Jis įsidarbino telegrafo operatoriumi ir kurį laiką dirbo Danijoje. Jis pastebėjo, kad veikimo greitis iš Anglijos į Daniją buvo 40 % didesnis nei į priešingą pusę, ir 1871 m. rado telegrafo kabelio iš Anglijos į Daniją gedimą. 1873 m. jis gavo Maksvelo knygos "Traktatas apie elektrą ir magnetizmą" (A Treatise on Electricity and Magnetism) pirmojo leidimo kopiją. Ši knyga jam padarė didelę įtaką ir padėjo sukurti daug matematinių idėjų. Tuo metu jis dirbo Niukasle. 1875 m. grįžo į Londoną gyventi pas tėvus. Ten daug laiko praleido rašydamas savo atradimus, tačiau niekas nenorėjo publikuoti jo darbų, nes jie buvo pernelyg sunkiai suprantami. Kintamąsias sroves jis analizavo 15 metų prieš tai, kai jos pradėtos naudoti komerciniais tikslais.
Tėvams persikėlus į Paigntoną, jis persikėlė kartu su jais. Po jų mirties gyveno Newton Abbott, o nuo 1908 m. iki mirties - Torquay. Jis buvo nevedęs.
Ekscentriškas elgesys
Senatvėje Heavisidas tapo vis ekscentriškesnis. Jis buvo neturtingas ir gyveno vienas dideliame name Torkvėjuje, kurio negalėjo sau leisti tinkamai apšildyti. Jis mėgo, kai jį aplankydavo draugai, tačiau daugelį žmonių atbaidydavo, nes dažnai būdavo nemandagus. Jis nemokėjo gaminti maisto, todėl į namus reguliariai ateidavo draugiškas policininkas ir atnešdavo jam maisto. Kadangi Heivisidas buvo kurčias ir negirdėjo beldimo į duris, policininkas atidarydavo pašto dėžutę ir garsiai švilpdavo. Namuose ir sode buvo baisi netvarka. Jo namuose baldams buvo skirti granito luitai. Po savo vardo jis dažnai juokaudamas rašydavo raides W.O.R.M. Jis mėgdavo nagus dažytis rožine spalva. Bent kartą jis nusidažė plaukus juodai ir, kol jie buvo šlapi, ant galvos nešiojo arbatinuką.
Kai 1925 m. jis nukrito nuo kopėčių ir greitosios pagalbos automobiliu buvo nuvežtas į slaugos namus, tai buvo pirmas kartas, kai jis važiavo automobiliu. Greitosios pagalbos automobilio vairuotojui jis pasakė, kad jam patiko važiuoti. Po mėnesio jis mirė slaugos namuose Torquay mieste ir buvo palaidotas Paigntono mieste.
Jo darbas
| Elektromagnetizmas |
|
|
| Elektra - Magnetizmas |
| Elektros krūvis - Kulono dėsnis - |
| Magnetostatika Ampero dėsnis - Elektros srovė - Magnetinis laukas - |
| Elektrodinamika Lorenco jėgos dėsnis - emf - Elektromagnetinė indukcija - Faradėjaus dėsnis - Lenco dėsnis - Išstūmimo srovė - Maksvelo lygtys - EM laukas - Elektromagnetinė spinduliuotė - Liénard-Wiechert potencialas - Maksvelo tenzorius - Sūkurinė srovė |
| Elektros tinklas Elektros laidumas - Elektros varža - Talpa - |
| Kovariantiška formuluotė Elektromagnetinis tenzorius - EM įtempimo ir energijos tenzorius - Keturių srovių srovė - Elektromagnetinis keturių potencialas |
| · v · t · e |
Heavisidas buvo panašus į serą Izaoką Niutoną, nes dirbo vienas ir ne visada skelbė visus savo eksperimentus. Savo užrašų knygelėse jis užrašė daugybę idėjų, tačiau nemanė, kad šios idėjos yra paruoštos publikavimui, tačiau jos pasirodė esančios labai svarbios. Pavyzdžiui, jis iškėlė mintį, kad daug kilometrų virš Žemės paviršiaus yra atmosferos laidusis sluoksnis, kurį galima panaudoti radijo bangoms, sklindančioms dideliais atstumais aplink Žemės kreivumą, siųsti. 1923 m. iš tiesų buvo atrasta, kad egzistuoja sudėtingi jonizuoti sluoksniai (vadinami jonosfera). Kennelly-Heaviside'o sluoksnis vėliau buvo pavadintas jo vardu. Iki 1950 m., praėjus 25 metams po jo mirties, visame pasaulyje veikė daugiau kaip 50 stočių, kuriose buvo eksperimentuojama su radijo ryšiu viršutiniuose atmosferos sluoksniuose.
Heavisaidas atliko tyrimus, kaip aiškiai perduoti kalbą bendraujant telefonu. Jis tyrinėjo atspindžius telefono grandinėse (dėl jų atsirado trikdantis aidas). Nuo 1886 m. jis daugiausia laiko skyrė elektromagnetinių bangų sklidimui erdvėje, kurį išplėtojo Hercas, ir atomų judėjimui, kurį atrado J. J. Tomsonas.
Apdovanojimai
Heavisidas nebuvo suinteresuotas gauti apdovanojimus. Iš tiesų jis niekada neuždirbo pinigų iš savo atradimų ir dažnai sunkiai apmokėdavo sąskaitas. Tikriausiai jis labai apsidžiaugė, kai 1891 m. jam buvo suteiktas Karališkosios draugijos nario vardas. Vyriausybė jam skyrė 120 svarų sterlingų metinę Civilinio sąrašo pensiją. 1908 m. jis buvo išrinktas Elektros inžinierių instituto garbės nariu, o 1918 m. - Amerikos elektros inžinierių instituto garbės nariu. 1921 m. jis buvo pirmasis asmuo, apdovanotas Faradėjaus medaliu.
Garsi Heavisaido citata: "Argi turėčiau atsisakyti vakarienės dėl to, kad iki galo nesuprantu virškinimo proceso?
Heavisaido kapas Paigntono kapinėse
Susiję puslapiai
- Heavisido funkcija
- Magnetinis pasipriešinimas
- Dirako delta funkcija
- Koaksialinis kabelis
- Hugheso medalis
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas buvo Oliveris Heavisidas?
A: Oliveris Heavisidas buvo anglų inžinierius elektrikas, matematikas ir fizikas, gyvenęs nuo 1850 m. gegužės 18 d. iki 1925 m. vasario 3 d.
K: Ką jis nuveikė mokslo pasaulyje?
A: Jis naudojo kompleksinius skaičius elektros grandinėms tirti ir daug dirbo su elektromagnetinių bangų teorija, todėl reikėjo rasti naujų būdų dirbti su diferencialinėmis lygtimis. Jis taip pat dirbo su Maksvelo lauko lygtimis ir vektorine analize ir yra laikomas vektorinės skaičiuotės išradėju.
Klausimas: Kaip buvo pripažintas jo darbas?
A: Jo darbas buvo pripažintas po jo mirties; žmonės suprato, kaip smarkiai jis pakeitė matematikos ir fizikos mokslą. Dalis jonosferos pavadinta jo vardu - Kennelly-Heaviside'o sluoksnis - kaip duoklė jo pasiekimams.
K: Koks žmogus buvo Oliveris Heavisaidas?
A: Oliveris Heavisidas buvo ekscentriška asmenybė, dažnai atitinkanti tai, ką daugelis žmonių įsivaizduoja kaip pamišusio mokslininko stereotipą.
K: Kuo jis prisidėjo prie matematikos ir fizikos?
A: Oliveris Heavisidas daug prisidėjo ir prie matematikos, ir prie fizikos, nes naudojo kompleksinius skaičius elektros grandinėms tirti, daug nuveikė elektromagnetinių bangų teorijos srityje, nagrinėjo Maksvelo lauko lygtis ir vektorinę analizę, išrado vektorinę skaičiuotę.
Ieškoti