|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
BIOGRAFIE WIELKICH NAUKOWCÓW
Willarda Gibbsa Josiaha. Biografia naukowca
Katalog / Biografie wielkich naukowców
Tajemnicą Gibbsa nie jest to, czy był niezrozumianym, czy niedocenianym geniuszem. Zagadka Gibbsa leży gdzie indziej: jak to się stało, że pragmatyczna Ameryka za panowania praktyczności wydała wielkiego teoretyka? Przed nim w Ameryce nie było ani jednego teoretyka. Ponieważ jednak nie było już prawie żadnych teoretyków. Zdecydowana większość amerykańskich naukowców to eksperymentatorzy. Josiah Willard Gibbs urodził się 11 lutego 1839 w New Haven w stanie Connecticut jako syn profesora Uniwersytetu Yale. Przez sześć pokoleń jego rodzina słynęła w Nowej Anglii ze swojego stypendium. Jeden z jego przodków był rektorem Uniwersytetu Harvarda, inny był sekretarzem kolonii Massachusetts i pierwszym rektorem Uniwersytetu Princeton. Ojciec Gibbsa był uważany za wybitnego teologa. Kiedy Gibbs miał dziesięć lat, rozpoczął naukę w małej prywatnej szkole w New Haven, mieszczącej się w tym samym bloku, co jego dom. Dorastał jako cichy, nieśmiały chłopiec, zawsze podążający za innymi, nigdy nie będąc przywódcą, ale nigdy nie stał z boku. W 1854 młody człowiek wstąpił na Uniwersytet Yale, aw 1858 Gibbs otrzymał tytuł licencjata. W tamtych latach w Sheffield powstawała szkoła naukowa. W 1847 r. otwarto z nią szkołę podyplomową. Ale dopiero w 1861 roku szkoła ta uzyskała prawo do nadawania stopnia doktora fizyki. Gibbs był skazany na czas, aby stać się największym teoretykiem nauki w Ameryce, ale jego szkolenie było zgodne z praktycznością Ameryki. W 1863 roku jako pierwszy w Ameryce otrzymał doktorat z fizyki za pracę nad inżynierią mechaniczną. Rozprawa nosiła tytuł „O kształcie zębów w sprzęgle zębatym”. Od razu otrzymał posadę nauczyciela w college'u na trzy lata. Ojciec Gibbsa zmarł w 1861 roku, pozostawiając dzieciom 23 500 dolarów. W ten sposób Gibbs mógł żyć z niewielkim dochodem. Podczas nauczania Gibbs nie przestał robić swojej ulubionej rzeczy - mechaniki. Napisał kilka prac o turbinach parowych i wynalazł hamulec kolejowy, który działa pod wpływem bezwładności pociągu. Kiedy jego kadencja w Yale skończyła się w 1866, Gibbs wyjechał za granicę ze swoimi dwiema siostrami. To był punkt zwrotny w jego karierze. W Europie otrzymał dogłębne wykształcenie, które stało się solidną podstawą do najważniejszej pracy w jego życiu. Początkowo studiował na Sorbonie i College de France. Przez szesnaście godzin tygodniowo Gibbs słuchał wykładów i studiował u takich fizyków i matematyków, jak Duhamel i Louville. Tutaj Gibbs po raz pierwszy przeczytał dzieła Laplace'a, Poissona, Lagrange'a i Cauchy'ego. W następnym roku wyjechał do Berlina, gdzie uczył się u Kundta i Weierstrassa. Po rocznym pobycie w Berlinie przeniósł się do Heidelbergu, gdzie wykładali tak wybitni naukowcy jak Kirchhoff, Cantor, Bunsen i Helmholtz, od których nauczył się jeszcze więcej o fizyce teoretycznej. Po powrocie do Ameryki w 1869 osiedlił się w domu ojca w New Haven z siostrą, która wyszła za mąż podczas zagranicznej podróży. 13 lipca 1871 r. Biuletyn Uniwersytetu Yale ogłosił, że „Pan Josiah Willard Gibbs został mianowany profesorem matematyki i fizyki, bez wynagrodzenia, na Wydziale Filozofii i Sztuk Pięknych”. Ta ambona była pierwszą w Ameryce. Tylko dlatego, że ludzie wokół niego dobrze znali możliwości Gibbsa i wierzyli w jego wspaniałą przyszłość, Uniwersytet Yale znalazł możliwość powołania go na to stanowisko. Po zostaniu profesorem studiował mechanikę, optykę falową, analizę wektorową, teorię elektryczności i magnetyzmu. W 1873 roku ukazały się jego pierwsze prace termodynamiczne „Metody graficzne w termodynamice cieczy” oraz „Metoda reprezentacji geometrycznej właściwości termodynamicznych substancji za pomocą powierzchni”. W obszernym studium „O równowadze układów heterogenicznych”, opublikowanym w latach 1875-1878, Gibbs rozwinął i szeroko zastosował swoje nauczanie. Isaac Newton kiedyś rozszerzył pojęcie równowagi na ruch. Jego odkrycie spowodowało jedną z największych rewolucji intelektualnych w historii. Praca Gibbsa jest nie mniej ważna. Rozszerzył pojęcie równowagi o zmianę stanu materii. Lód zamienia się w wodę, woda zamienia się w parę, para zamienia się w tlen i wodór. Wodór łączy się z azotem, tworząc amoniak. Każdy proces w naturze jest procesem zmiany; prawa takich zmian zostały odkryte przez Gibbsa. Tak jak Newton odkrył prawa mechaniki, Gibbs stworzył prawa chemii fizycznej, które stały się głównym nurtem nauk chemicznych. Gibbs musiał znaleźć jednostkę miary stanu materii, która wskazywałaby, czy substancja ta ulegnie jakiejś przemianie, czy też pozostanie taka sama. Kluczem do odkrycia Gibbsa była prędkość cząstki, która jest proporcjonalna do jej energii. Nauka badająca energię cieplną nazywa się termodynamiką. Gibbs napisał: „Prawa termodynamiki… wyrażają… zachowanie systemów składających się z dużej liczby cząstek”. Woda podgrzana do stałej objętości traci pewną ilość ciepła, które trafia do wewnętrznej struktury cząsteczki. Ciekły amoniak podczas tej samej przemiany, zamieniając się w amoniak gazowy, również traci pewną ilość ciepła. Ta właściwość wewnętrznej absorpcji ciepła nazywana jest entropią. Ogromne znaczenie ma ilościowa zmiana entropii w każdej reakcji. Zmiana entropii, która występuje, gdy ciecze wrze przy stałej objętości, jest równa ciepłu parowania podzielonemu przez temperaturę wrzenia. Zmiany entropii w każdej reakcji można znaleźć za pomocą prostej operacji arytmetycznej: liczbę kalorii potrzebnych do zajścia reakcji dzieli się przez temperaturę w stopniach, w której zachodzi reakcja. Gibbs wprowadził słowo „entropia” jako termin w termodynamice. W tych dwóch przykładach tylko jeden składnik (woda w pierwszym przypadku i amoniak w drugim) zmienił fazę z ciekłej w gazową. Gibbs rozszerzył tę wiedzę o kilka składników, aby można było rozważyć mieszaniny cieczy i mieszanin ciał stałych. Kiedy dalej rozszerzył granice swojej teorii o składniki, które łączą się ze sobą, w końcu odkrył równanie opisujące reakcje chemiczne i ich równowagę. W przypadku takich układów Gibbs zidentyfikował nowe wielkości związane z entropią, które pozwoliły mu z góry przewidzieć, czy reakcja chemiczna lub fizyczna przemiana nastąpi, a jeśli tak, to jak długo będzie trwać. Nazywał te wielkości potencjałami chemicznymi. Podobnie jak entropia, potencjały chemiczne są fizyczną właściwością materii. Wynikiem tych badań była słynna reguła fazowa Gibbsa. Przedstawił to na zaledwie czterech stronach, nie podając żadnego konkretnego przykładu. W ciągu następnych pięćdziesięciu lat naukowcy napisali wiele książek i monografii na temat reguły fazy Gibbsa, opisując ją w odniesieniu do mineralogii, petrografii, fizjologii, metalurgii i wszystkich innych dziedzin nauki. Reguła określała warunki, które muszą być przestrzegane, aby pewne związki znajdowały się w stanie równowagi w różnych fazach: w stanie ciekłym, stałym i gazowym. Wkrótce zostało uznane za najważniejsze równanie liniowe w historii nauki. W ciągu pięćdziesięciu lat od odkrycia Gibbsa chemia przeniknęła do wszystkich głównych gałęzi światowego przemysłu. Dzięki wynikom pracy Gibbsa stalownictwo stało się procesem chemicznym, podobnie jak pieczenie chleba, wyrabianie cementu, wydobywanie soli, produkcja paliw płynnych, papieru, żarnika wolframowego do żarówek, odzieży i setek tysięcy innych przedmiotów. Praca Gibbsa została również wykorzystana do wyjaśnienia działania wulkanów, procesów fizjologicznych zachodzących we krwi, działania elektrolitycznego baterii oraz produkcji nawozów chemicznych. W ciągu pięćdziesięciu lat od śmierci Gibbsa cztery Nagrody Nobla zostały przyznane pracom opartym na jego pismach. Wkrótce po ukończeniu studiów klasycznych wiosną 1879 r. Gibbs został wybrany członkiem Amerykańskiej Akademii Narodowej, aw 1880 r. członkiem Amerykańskiej Akademii Sztuk i Nauk w Bostonie. Sława naukowa Gibbsa gwałtownie wzrosła po publikacji jego pracy termodynamicznej. Jest wybierany na członka wielu zagranicznych akademii i towarzystw naukowych, otrzymuje nagrody naukowe. Oprócz termodynamiki Gibbs wniósł cenny wkład w algebrę wektorów. W naturze istnieje wiele wielkości, które należy scharakteryzować nie tylko ilościowo, ale także w kierunku. Algebra wektorów Gibbsa uprościła obsługę przestrzeni. Uogólniony wektor Gibbsa stał się z czasem potężnym narzędziem nauki, które narodziło się, gdy Gibbs był już w zaawansowanym wieku i pozostał mu nieznany - teoria względności. W swoich wczesnych badaniach równowagi Gibbs wychodził z założenia, że materia jest ciągłą masą. Później zdał sobie sprawę, że materia składa się z maleńkich cząstek będących w ruchu. Zrewidował swoją termodynamikę, aby odzwierciedlić to odkrycie, analizując zjawiska termodynamiczne na podstawie statystycznej. Mechanika Newtona stała się mechaniką statystyczną. W 1902 opublikowano fundamentalną pracę Gibbsa Podstawy mechaniki statystycznej. Opierając się na całkowicie niezależnych założeniach, Gibbs, używając mechaniki statystycznej, odkrył nowe znaczenie entropii i innych powiązanych wielkości, które wydawały się tak potężne w pierwszym przybliżeniu. Na podstawie klasycznej drugiej zasady termodynamiki współcześni Gibbsowi przewidzieli „koniec świata”, kiedy entropia Wszechświata zbliży się do maksimum, czyli wykroczy poza granice, po których nie będzie możliwa konwersja energii w użyteczne formy. Ten stan został nazwany „śmiercią cieplną”. Jej przerażający opis podał słynny pisarz science fiction HG Wells w powieści „Wehikuł czasu”. Mechanika statystyczna Gibbsa pokazała, że taki wynik w żadnym wypadku nie jest nieunikniony. Okazało się, że naukowcy znacznie nie docenili szans na „ratunek”. Newton nic nie wiedział o budowie planet i gwiazd. Jego równania ruchu planet nie zależały od ich natury i były doskonale poprawne w mechanice Newtona. Gibbs i jemu współcześni nic nie wiedzieli o budowie cząsteczki. Sam Gibbs to rozumiał. Pisał: „Ten, kto opiera swoją pracę na hipotezie dotyczącej budowy materii, wznosi budynek na piasku”. Podobnie jak Newton, Gibbs miał dar opatrzności, a jego mechanika statystyczna przetrwała wszystkie późniejsze odkrycia w fizyce atomowej i jądrowej. Gibbs zbliżył się do podstawowych prawd natury tak blisko, jak tylko najwięksi naukowcy przed nim. Praca Gibbsa jest trudna do odczytania i zrozumienia. Zrobił kilka wstępnych szkiców, a następnie rozwijał w myślach swoje studia, aż osiągnęły całkowitą doskonałość. Kiedy zaczął przekładać swoje teorie na papier, pominął w toku rozumowania etapy pośrednie, ponieważ wydawało mu się, że nie mają już znaczenia. Praca Gibbsa znalazła szerokie zrozumienie i zastosowanie dopiero dziesięć do dwudziestu lat później. W trzywiecznej historii współczesnej nauki można zliczyć nie więcej niż tuzin idei o takim samym znaczeniu i głębi jak teoria równowagi Gibbsa. I w każdym przypadku potrzeba było co najmniej dwóch dekad, aby te nowe idee zostały w całości zaakceptowane. Koledzy Gibbsa z Yale prawdopodobnie nie rozumieli znaczenia jego pracy, ale z pewnością wiedzieli, że jest geniuszem. Gibbs był szczupłym mężczyzną średniego wzrostu, spokojnym i pewnym siebie, z typową dla Yankee twarzą. Zgrabna broda, którą nosił zgodnie z ówczesną modą, dawała mu szacunek. Jego głos był cienki, mówił uprzejmym tupotem. O nim, człowieku bystrym, ze skłonnością do subtelnej ironii, dzieci zapamiętały tylko jako miłego i łagodnego wuja Willa. Jego błyszczące oczy były przenikliwe i ostre. Wiedział, jak prowadzić śmieszne bzdury, rozpoczynać zabawne gry i figle i tak naprawdę nie zabiegał o nowe znajomości. „Potrzebowałem rady i wiedziałem, że może mi pomóc nie tylko dlatego, że był świetnym naukowcem, ale także dlatego, że czułem w nim życzliwą i wrażliwą osobę” – jego bratankowie, siostrzenice, przyjaciele i studenci. Gibbs był jednym z tych ludzi, których skromność można nazwać pasją. W ciągu swojego życia otrzymał dziewiętnaście nagród i dyplomów honorowych, w tym główną nagrodę międzynarodową za osiągnięcia naukowe. Ale nawet najbliżsi przyjaciele nie wiedzieli w pełni o jego sukcesach, dopóki nie przeczytali nekrologu w gazetach. Opierając się na pracy Gibbsa, James Maxwell zamówił trójwymiarowy gipsowy model krzywych Gibbsa i wysłał go w prezencie. Trudno było wymyślić lepszy znak podziwu jednego wielkiego naukowca dla drugiego. Studenci, którzy dobrze znali pochodzenie modelu, zapytali go pewnego dnia: - Kto przysłał ci ten model? Odpowiedział krótko: - Jeden przyjaciel. - A kim jest ten przyjaciel? - Jeden Anglik. Od dawna tajemnicą było, jak Maxwell, u szczytu swojej sławy, miał czas i wgląd, by odkryć dokumenty Gibbsa, które pojawiły się w mało znanym czasopiśmie Connecticut Academy of Sciences. Ale ta tajemnica została ostatecznie rozwiązana. Maxwell dowiedział się o artykule Gibbsa w bardzo prosty sposób - otrzymał go pocztą. Gibbs, który był stale oskarżany o brak zainteresowania opiniami innych naukowców na temat jego pracy, wysyłał przedruki swoich prac do najsłynniejszych naukowców. Gibbs sporządził listę pięciuset siedmiu nazwisk naukowców mieszkających w dwudziestu krajach. W ciągu swojego życia napisał dwadzieścia monografii i osobiście wysłał każdą z nich do tych naukowców z jego listy, których mogą zainteresować. Praca dla Gibbsa była uzasadnieniem całego jego życia, a on był szczęśliwy, bo wiedział, jak wspaniała jest jego praca. Ostatnie lata jego życia przyćmiła nie tylko utrata siostry i bliskich przyjaciół, ale także pojawienie się nowych rewolucyjnych pomysłów w dziedzinie fizyki, promieni rentgenowskich i elektronów. Nie wiedział jeszcze, jak te nieoczekiwane odkrycia mogą być zgodne z jego koncepcją wszechświata. Pewnego dnia nowe odkrycie zdenerwowało go tak bardzo, że powiedział do swoich uczniów, kręcąc głową w oszołomieniu: „Może nadszedł czas, abym odszedł”. Czuł się zmęczony, samotny i wydawało się, że to, co kiedyś usprawiedliwiało jego życie, odeszło na zawsze. Ale Gibbs martwił się na próżno. Zmarł 28 kwietnia 1903, ale mechanika kwantowa nie obaliła jego pracy. Max Planck, wykładając fizykę teoretyczną i wyjaśniając swoją teorię w szczególności na Uniwersytecie Columbia w 1909 roku, powiedział: „Jak głęboko ta propozycja (zasada zwiększania entropii) obejmuje wszystkie relacje fizyczne i chemiczne, była lepsza i pełniej niż inne. wskazał Josiah Willard Gibbs, jeden z najsłynniejszych teoretyków wszechczasów, nie tylko w Ameryce, ale na całym świecie”. Autor: Samin D.K.
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Etui do izolowania smartfona od właściciela ▪ Wewnętrzne jądro Ziemi porusza się w różnych kierunkach
▪ na stronie internetowej Radio Control. Wybór artykułów ▪ artykuł Kto sieje wiatr, ten zbiera burzę. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kim był Mahomet? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Sumak soczysty. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony