Fowler, Ralph Howard

Ralph Howard Fowler
Engleză  Sir Ralph Howard Fowler
Numele la naștere Engleză  Ralph Howard Fowler
Data nașterii 17 ianuarie 1889( 17.01.1889 ) [1] [2]
Locul nașterii Roydon , Marea Britanie
Data mortii 28 iulie 1944( 28.07.1944 ) [1] [2] (în vârstă de 55 de ani)
Un loc al morții Cambridge , Marea Britanie
Țară
Sfera științifică fizica teoretica
Loc de munca Universitatea Cambridge
Alma Mater Universitatea Cambridge
consilier științific Dealul Archibald
Elevi Homi Baba
Garrett Birkhof
Paul Dirac
John E. Lennard-Jones
William McCree
Neville Mott
Harry Massey
Rudolf Peierls
Luelin Thomas
Subramanyan Chandrasekhar
Douglas Hartree
Cunoscut ca unul dintre pionierii astrofizicii teoretice
Premii și premii Ofițer al Ordinului Imperiului Britanic
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Ralph Howard Fowler ( ing.  Sir Ralph Howard Fowler ; 17 ianuarie 1889 , Roydon , Marea Britanie  - 28 iulie 1944 , Cambridge , Marea Britanie ) - fizician teoretic , astrofizician și matematician englez , membru al Societății Regale din Londra ( 1925 ). Lucrările științifice ale lui Fowler sunt dedicate în principal problemelor de mecanică statistică și termodinamică , teorie cuantică , astrofizică și teoria ecuațiilor diferențiale . Printre realizările omului de știință: metoda statistică a lui Darwin - Fowler și aplicațiile sale ulterioare pentru descrierea proprietăților termodinamice ale materiei; una dintre ecuațiile de bază ale teoriei emisiei de câmp ; o metodă pentru analiza spectrelor stelare și prima estimare realistă a presiunii din atmosfera stelelor ; una dintre primele aplicații ale legilor cuantice la problemele astrofizicii, care a făcut posibilă așezarea bazelor teoriei moderne a piticelor albe .

Biografie

Origine și educație

Ralph Howard Fowler sa născut în Roydon , Essex , Marea Britanie . Tatăl său, omul de afaceri Howard Fowler, a fost la un moment dat un atlet proeminent, a jucat pentru echipa națională de rugby a Angliei ; mama, Francis Eve, a fost fiica negustorului de bumbac din Manchester George Dewhurst ( George Dewhurst ). Fiul a moștenit atletismul tatălui său, devenind un participant remarcabil la competițiile școlare și universitare de fotbal , golf și cricket . Ralph era cel mai mare dintre cei trei copii din familie. Sora lui mai mică, Dorothy, s-a arătat și mai clar în domeniul sportului, câștigând campionatul englez de golf feminin în 1925 . Fratele mai mic Christopher, care a intrat la Universitatea Oxford chiar înainte de izbucnirea Primului Război Mondial , a fost trimis pe front și a murit în aprilie 1917 în timpul bătăliei de la Somme . Moartea lui a fost o lovitură gravă pentru Ralph [3] .

Până la vârsta de 10 ani, Ralph a fost educat acasă sub supravegherea unei guvernante, apoi a intrat în școala pregătitoare din Horris Hill ( Horris Hill School ). În 1902-1908, a studiat la Școala Winchester ( ing.  Winchester College ), unde a câștigat mai multe premii în matematică și știință și a devenit prefectul școlii ( Prefect of Hall ). În decembrie 1906, Fowler a câștigat o bursă la Trinity College, Universitatea Cambridge , unde a mers în 1908 și unde a studiat matematica, absolvind în 1911 cu o diplomă de licență în arte . A primit Premiul Rayleigh în matematică în 1913, a fost ales membru al Trinity College în octombrie 1914 și a primit o diplomă de master în arte în 1915 . În același timp, a jucat pentru echipa Universității Cambridge în competiții de golf. În acest moment, cercetările sale au fost dedicate matematicii „pure”, în special, comportamentului soluțiilor unor ecuații diferențiale de ordinul doi [4] .

Război. Noțiuni introductive în fizică

După izbucnirea primului război mondial, Fowler a servit în Royal Marine Artillery ( Royal Marine Artillery ), a participat ca ofițer de artilerie la bătălia de la Gallipoli și a fost grav rănit la umăr. După ce a fost trimis în spate și și-a revenit, s-a alăturat grupului lui Archibald Hill , lucrând la crearea și testarea unui nou dispozitiv pentru observarea zborului avioanelor - un indicator de direcție oglindă ( oglindă de poziție ). Din toamna anului 1916, Fowler a fost adjunctul lui Hill într-o unitate experimentală specială situată în Portsmouth , care a efectuat calcule ale aerodinamicii proiectilelor și dezvoltarea de localizatoare de sunet antiaeriene. Pentru aceste lucrări pe subiecte militare, în 1918, a primit Ordinul Imperiului Britanic și a primit gradul de căpitan. O serie de rezultate care au jucat un rol important în dezvoltarea balisticii au fost publicate după război în reviste științifice [5] .

După sfârșitul războiului, în aprilie 1919 , Fowler s-a întors la Cambridge, unde a devenit din nou membru al Trinity College și a ținut prelegeri de matematică. A avut timp să finalizeze o lucrare majoră despre geometria curbelor plane, începută înainte de război. Cu toate acestea, munca sub conducerea lui Hill și-a mutat domeniul de interes de la matematică pură la aplicații fizice, așa că a început activ studiul lucrărilor despre teoria gazelor și teoria relativității, a început să fie interesat de dezvoltarea teoriei cuantice. În această perioadă, faimosul Laborator Cavendish era condus de Ernest Rutherford , care a devenit curând un prieten apropiat al lui Fowler. Din acel moment a început o lungă colaborare fructuoasă între Fowler și Laboratorul Rutherford, în care a fost cotat ca consultant pe probleme de matematică [6] . În 1921 s-a căsătorit cu singura fiică a lui Rutherford, Eileen Mary (1901–1930), care a murit la scurt timp după nașterea celui de-al patrulea copil [7] . Fiul cel mare, Peter Fowler , a devenit și el un  fizician celebru, specialist în fizica razelor cosmice [8] .

ani maturi. Scoala stiintifica

În 1922, Fowler a fost numit Director (Proctor) al Universității din Cambridge [7] . În ianuarie 1932, a fost ales în postul nou format de profesor Plummer de fizică teoretică la Laboratorul Cavendish . În 1938 a fost numit director al Laboratorului Național de Fizică , dar din cauza unei boli grave, a fost nevoit să demisioneze din această funcție și să revină la funcția inițială [9] . După izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial, omul de știință a restabilit cooperarea cu Board of Ordnance și în curând a fost trimis în străinătate pentru a stabili contacte științifice cu oameni de știință din Canada și Statele Unite pe probleme militare (în special, pentru a stabili lucrări comune privind problema radarului ). ) [10] . Această activitate a avut un mare succes și a fost marcată în 1942 de ridicarea lui Fowler la statutul de cavaler. După ce s-a întors în Anglia, în ciuda sănătății sale, Fowler a continuat să coopereze activ cu Amiraalitatea și Ordnance Board în domeniul balisticii. Această muncă a continuat până în ultimele sale zile [9] .

Fowler a supravegheat munca unui număr mare de studenți, studenți absolvenți și personal, studenții săi includ laureații Nobel Paul Dirac , Neville Mott și Subramanyan Chandrasekhar , precum și celebri fizicieni și matematicieni John Edward Lennard-Jones , Rudolf Peierls , Douglas Hartree , Homi Baba , Harry Massey , Garret Birkhoff , William McCree , Luelyn Thomas [11] [12] . Studentul lui Rutherford, Mark Oliphant , și-a amintit [13] :

Prin eforturile lui Fowler și influența sa asupra tinerilor matematicieni a crescut școala de fizică teoretică la Cambridge; deși Fowler însuși nu a fost în fruntea acelor oameni de știință care au creat fizica teoretică, el avea abilități matematice excelente, pe care le-a pus cu bunăvoință și generozitate în slujba experimentatorilor. Eu însumi îi sunt îndatorat pentru atenția răbdătoare acordată problemelor mele banale.

Potrivit lui Nevill Mott, Fowler nu a fost cu adevărat un om de știință remarcabil ("Dirac"), dar a fost suficient de perceptiv pentru a înțelege semnificația anumitor lucrări și rezultate. Astfel, a fost unul dintre primii din Marea Britanie care a apreciat semnificația lucrării de pionierat asupra mecanicii cuantice, desfășurată la mijlocul anilor 1920 în Germania și Danemarca, și a contribuit la atragerea studenților săi la această temă. Mott a lăsat următoarea descriere a profesorului său [14] :

A fost un lector foarte prost. Nu putea fi mai rău. Nu m-am gândit la prelegeri până la sfârșit, am trecut rapid prin subiect. Avea un fizic foarte puternic, ca și Rutherford însuși. Voce aspră și puternică. Energic, extraordinar de energic... [Ar putea spune]: „Da, nu înțeleg. Prost scris. Cred că ar trebui să faci așa ceva, dar într-adevăr, cred că ar fi bine să mergi la Dirac.” Foarte deschis, conștient de limitele lui... Mă gândesc la el mai degrabă ca la portretele lui Henric al VIII-lea pe care le poți vedea la Trinity College. Foarte larg și musculos, cu o voce tare, bucurându-se de viață la maxim. Bineînțeles, a avut un accident vascular cerebral din cauza suprasolicitarii, dar asta se întâmplă uneori cu oameni cu sânge de acest tip. După aceea, a fost doar jumătate de bărbat, dar chiar și jumătate din Fowler a fost un tip foarte drăguț.

Text original  (engleză)[ arataascunde] A fost un lector foarte prost. Nu putea fi mai rău. Nu m-am gândit; a mers repede. Avea un fizic foarte puternic, ca și Rutherford însuși. Bluf și voce tare. Viguros, extrem de viguros... [Ar spunea]: "Da, nu înțeleg acest fragment. E prost scris. Cred că ar trebui să o faci așa, dar într-adevăr, presupun că ar fi bine să te duci și să-l întrebi pe Dirac." Foarte direct, cunoscându-și limitările... Mă gândesc la el mai degrabă ca la un om ca portretele lui Henric al VIII-lea pe care le poți vedea în Trinity. Foarte larg și musculos, cu o voce tare, bucurându-se de viață la maximum. Desigur, a avut un atac cerebral din cauza suprasolicitarii; dar genul ăla de om plin de sânge o face uneori. Dar apoi a fost doar jumătate din bărbat după aceea, dar chiar și jumătate din Fowler era destul de tip.

Activitate științifică

Mecanica statistica si termodinamica

În 1922, Fowler, împreună cu Charles Galton Darwin , au luat în considerare statisticile clasice ale particulelor care nu interacționează și au arătat că este mai convenabil să descriem starea unui gaz în termeni de valori medii (mai degrabă decât cele mai probabile). Acest lucru duce la necesitatea calculării integralelor statistice , care pot fi reprezentate ca integrale de contur și evaluate folosind metoda punctului de șa . Abordarea dezvoltată pentru calculul integralelor statistice este cunoscută acum ca metoda Darwin-Fowler [15] [16] . Folosind ipoteza adiabatică a lui Ehrenfest , ei au atribuit anumite ponderi stărilor cuantice ale sistemului, au construit funcția de partiție corespunzătoare, au considerat cazuri specifice (oscilatoare Planck, radiații într-o cavitate) și au arătat cum să facă tranziția la mecanica statistică clasică. Ulterior, Fowler a aplicat tehnica dezvoltată la problema calculării stărilor de echilibru atât în ​​disocierea chimică, cât și în cazul ionizării gazelor la temperaturi ridicate. Astfel, s-a dovedit a fi posibilă studierea stărilor extreme ale materiei folosind metodele mecanicii statistice, ceea ce l-a condus la întrebarea stării gazului ionizat în atmosferele stelare [17] . Un alt domeniu în care Fowler și-a aplicat metodele de mecanică statistică a fost teoria electroliților puternici , un subiect care se află la granița dintre fizică și chimie [18] .

În 1931, Fowler a formulat așa-numita lege zero a termodinamicii [19] . În 1932, împreună cu John Bernal , a luat în considerare structura moleculară a apei . În lucrarea lor clasică, a fost demonstrat rolul fundamental al legăturilor de hidrogen (termenul nu a fost încă folosit) între moleculele de apă dispuse tetraedric, ceea ce a făcut posibilă explicarea multor proprietăți ale apei lichide și ale gheții. În plus, articolul conținea calcule ale proprietăților termodinamice ale soluțiilor ionice și, în special, mobilitatea ionilor în apă [20] .

Monografiile lui Fowler au avut o mare influență asupra formării noilor generații de fizicieni. Pe baza tratatului său, căruia i s-a acordat Premiul Adams al Universității din Cambridge în 1924, omul de știință a scris cartea „Mecanica statistică”, care a trecut prin două ediții în timpul vieții autorului (în 1929 și 1936). Pe lângă o tratare sistematică a fundamentelor subiectului, cartea a acordat o mare atenție numeroaselor aplicații ale mecanicii statistice. În 1939, a fost publicat manualul „Statistical Thermodynamics”, în colaborare cu Edward A.  Guggenheim și conceput pentru un cititor mai puțin pregătit matematic [ 21] .

Teoria cuantică

De la începutul anilor 1920, Fowler a sprijinit în mod activ dezvoltarea teoriei cuantice și aplicarea acesteia în probleme precum construcția mecanicii statistice generalizate și explicarea legăturii chimice . A promovat ideile cuantice în Marea Britanie, a ajutat la traducerea în engleză a unui număr de articole fundamentale publicate în reviste germane, iar fizicieni străini celebri (cum ar fi Heisenberg și Kronig ) au vizitat Cambridge la invitația sa [22] . Mai mult, munca lui Fowler a contribuit la formarea unei școli britanice independente de chimie cuantică , care s-a caracterizat printr-o viziune a problemelor cu care se confruntă disciplina din punctul de vedere al matematicii aplicate. Studenți ai lui Fowler precum Lennard-Jones și Hartree sunt printre fondatorii chimiei cuantice [23] .

O serie de lucrări ale lui Fowler sunt dedicate teoriei tranzițiilor de fază și efectelor colective în magneți , aliaje și soluții , reguli de sumă pentru intensitățile liniilor spectrale , unele probleme de fizică nucleară (absorbția razelor gamma de către elementele grele, separarea izotopilor hidrogenului). prin metode electrolitice) [9] . Împreună cu Francis Aston , a dezvoltat teoria focalizării particulelor încărcate folosind un spectrograf de masă [7] . În 1928, împreună cu Lothar Nordheim , Fowler a folosit ideea tunelului de electroni sub barieră pentru a explica fenomenul de emisie de electroni de către corpuri sub acțiunea unui câmp electric extern - emisie de câmp ( ecuația Fowler-Nordheim ) [24] .

Astrofizică

În 1923-1924, Fowler, împreună cu Edward Arthur Milne , au luat în considerare comportamentul intensității liniilor de absorbție în spectrele stelelor. Pe baza ecuației Saha , au reușit să relaționeze valoarea maximă a intensității liniei, care apare datorită unei combinații de efecte de excitare și ionizare, cu presiunea și temperatura din „stratul invers” al atmosferei stelei , în care spectrele de absorbție. sunt formate. Acest lucru a făcut posibilă pentru prima dată obținerea ordinului corect de mărime a presiunii gazelor în atmosferele stelare. „Metoda maximelor” dezvoltată de Fowler și Milne a devenit principalul mijloc de analiză a spectrelor stelare în anii 1920, ajutată de comparațiile observaționale de succes făcute de Donald Menzel și Cecilia Payne . În câteva lucrări ulterioare, în colaborare cu Guggenheim, Fowler a dezvoltat câteva abordări ale analizei problemei complexe a stării fizice a materiei stelare, ținând cont de abaterile de la legile gazelor ideale, procesele de ionizare etc. [25] [26] [27]

În 1926, Fowler a arătat că piticele albe ar trebui să fie formate din atomi aproape complet ionizați, comprimați la o densitate mare și un gaz de electroni degenerați („ca o moleculă gigantică în starea cea mai joasă”), respectând statisticile recent descoperite de Fermi-Dirac [28]. ] . Rezultatele lui Fowler, care au fost una dintre primele aplicații ale noii statistici cuantice, au făcut posibilă scăparea unui paradox care nu putea fi explicat în cadrul abordării clasice: conform statisticii clasice, materia unei pitici albe ar trebui au conținut mult mai puțină energie decât materia obișnuită, așa că nu ar putea reveni la starea sa normală nici după îndepărtarea unei astfel de stele din vecinătate [26] . Formularea mai elocventă a lui Arthur Eddington spune că o stea clasică nu se poate răci: atunci când se pierde energie, presiunea gazului care alcătuiește steaua trebuie să scadă, ceea ce va duce la contracția gravitațională și, în consecință, la o creștere a presiunii. si temperatura. Lucrarea lui Fowler a oferit o soluție la acest paradox: un gaz de electroni se poate răci la zero absolut și ajunge în cea mai scăzută stare cuantică posibilă permisă de principiul Pauli , iar presiunea unui astfel de gaz degenerat este suficient de mare pentru a compensa contracția gravitațională . 29] [Com. 1] . Astfel, articolul lui Fowler „Despre materia densă” a pus  bazele teoriei moderne a piticelor albe [Comm 2] .

Matematică

Interesele matematice ale lui Fowler au fost în primul rând în comportamentul soluțiilor anumitor ecuații diferențiale de ordinul doi. În cercetările sale timpurii, el a luat în considerare transformările cubice ale funcțiilor P ale lui Riemann . Ulterior, în legătură cu întrebările astrofizice, a apelat la trăsăturile ecuației Emden , care descrie starea de echilibru a unei stele și a dat o clasificare a soluțiilor acestei ecuații pentru diferite condiții la limită și exponenți politropi [31] . Aceste rezultate s-au dovedit a fi foarte valoroase atunci când se iau în considerare diverse modele de stele [26] . În 1920 Fowler a publicat un tratat despre geometria diferenţială a curbelor plane , care a trecut prin mai multe ediţii [31] .

Premii și comemorare

Publicații

Cărți Articole principale

Fowler este autorul a aproximativ 80 de articole științifice, dintre care se pot distinge următoarele:

Câteva articole în limba rusă

Note

Comentarii
  1. ↑ După cum a arătat Arnold Sommerfeld în 1928 , conceptul de gaz de electroni degenerați ne permite să explicăm multe dintre proprietățile unui obiect mult mai familiar decât un metal pitic alb . Fowler a regretat mai târziu că nu a fost primul care a văzut această oportunitate [30] .
  2. ↑ Dezvoltarea teoriei piticelor albe în secvență istorică a fost urmărită de studentul lui Fowler, Subramanyan Chandrasekhar , în prelegerea sa Nobel: Chandrasekhar S. On stars, their evolution and stability  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusă de Științe , 1985. - T. 145 , nr. 3 . - S. 489-506 .
Surse
  1. ↑ 1 2 Arhiva MacTutor Istoria Matematicii
  2. ↑ 1 2 Ralph Howard Fowler // Enciclopedia Brockhaus  (germană) / 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 , p. 73-74.
  10. ↑ Avery D. Știința războiului: oameni de știință canadieni și tehnologie militară aliată . - University of Toronto Press, 1998. - P. 55. Arhivat 4 februarie 2016 la Wayback Machine
  11. ↑ Ralph Howard Fowler  . Proiect Genealogie Matematică. — Lista studenților lui Fowler. Consultat la 12 octombrie 2014. Arhivat din original la 14 aprilie 2012.
  12. ↑ Hramov, 1983 , p. 272.
  13. ↑ Oliphant M. Days of Cambridge // Rutherford - om de știință și profesor (La 100 de ani de la nașterea sa) / Ed. P. L. Kapitsa. - M . : Nauka, 1973. - P. 129. Copie de arhivă din 5 martie 2016 la Wayback Machine
  14. ↑ Kuhn TS Interviu cu Sir Nevill  Mott . Institutul American de Fizică (1963). Consultat la 12 octombrie 2014. Arhivat din original pe 18 octombrie 2014.
  15. ↑ Zubarev D. N. Metoda Darwin-Fowler  // Enciclopedia fizică. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1988. - T. 1 . - S. 558 . Arhivat din original pe 27 ianuarie 2012.
  16. ↑ Thomson GP Charles Galton Darwin (1887-1962) // Memorii biografice ale colegilor Societății Regale. - 1963. - Vol. 9. - P. 73. - doi : 10.1098/rsbm.1963.0004 .
  17. ↑ Milne (ON), 1945 , pp. 69-70.
  18. ↑ Gavroglu și Simoes, 2002 , p. 191.
  19. ↑ Mortimer R.G. Chimie fizică . - Elsevier Academic Press, 2008. - P. 111. Arhivat 23 iulie 2014 la Wayback Machine
  20. ↑ Hodgkin DMC John Desmond Bernal // Memorii biografice ale colegilor Societății Regale. - 1980. - Vol. 26. - P. 50-51. - doi : 10.1098/rsbm.1980.0002 .
  21. ↑ Gavroglu și Simoes, 2002 , p. 194.
  22. ↑ Gavroglu și Simoes, 2002 , pp. 191-194.
  23. ↑ Gavroglu și Simoes, 2002 , pp. 195-196.
  24. ↑ Shrednik V. N. Emisia autoelectronică  // Enciclopedie fizică. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1988. - T. 1 . - S. 21 . Arhivat din original pe 16 mai 2009.
  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. ↑ Coordonate selenografice (-145°, +43°). Vezi: I. G. Kolchinsky, A. A. Korsun, M. G. Rodriguez. Astronomii: un ghid biografic. - Kiev: Naukova Dumka, 1977. - S. 387.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii
Genealogie și necropole