Джордж Грин (математик)

Джордж Грин
Рожденный	( 1793-07-14 ) 14 июля 1793 г. Снейнтон , Ноттингемшир, Англия
Умер	31 мая 1841 г. ( 1841-05-31 ) (47 лет) Ноттингем , Ноттингемшир, Англия
Альма-матер	Колледж Гонвилл и Кайус, Кембридж (БА, 1838 г.)
Известный	Зеленая мера Тензор деформации Грина функция Грина Личности Грина Закон Грина Матрица Грина Теорема Грина Метод Лиувилля – Грина
Научная карьера
Поля	Математика
Учреждения	Колледж Гонвилл и Кайус, Кембридж

Джордж Грин (14 июля 1793 — 31 мая 1841) — британский физик-математик , написавший в 1828 году «Очерк применения математического анализа к теориям электричества и магнетизма» . В эссе было представлено несколько важных концепций, среди них теорема, похожая на современную теорему Грина , идея потенциальных функций, используемых в настоящее время в физике , и концепция того, что сейчас называют функциями Грина . Грин был первым человеком, создавшим математическую теорию электричества и магнетизма, и его теория легла в основу работ других ученых, таких как Джеймс Клерк Максвелл , Уильям Томсон и других. Его работа над теорией потенциала шла параллельно с работой Карла Фридриха Гаусса .

История жизни Грина примечательна тем, что он был почти полностью самоучкой. В детстве он получил лишь около года формального образования, в возрасте от 8 до 9 лет.

Ранний период жизни

Green's Mill в Снейнтоне , мельница, принадлежавшая отцу Грина. Мельница была отремонтирована в 1986 году и сейчас является научным центром.

Грин родился и прожил большую часть своей жизни в английском городке Снейнтон , графство Ноттингемшир, ныне часть города Ноттингем . Его отец, которого также звали Джордж, был пекарем, который построил и владел кирпичной ветряной мельницей, использовавшейся для измельчения зерна.

В юности Грина описывали как человека слабого телосложения и нелюбви к работе в пекарне своего отца. Однако у него не было выбора, и, как это было обычным для того времени, он, вероятно, начал ежедневно работать, чтобы зарабатывать себе на жизнь, в возрасте пяти лет.

Академия Роберта Гудакра

В то время только 25–50% детей в Ноттингеме получали какое-либо образование. Большинство школ были воскресными школами, управляемыми Церковью, и дети обычно посещали их только один или два года.Признавая интеллект молодого Грина выше среднего и его хорошее финансовое положение благодаря успешной пекарне, его отец записал его в марте 1801 года в Академию Роберта Гудакра на Аппер-Парламент-стрит. Роберт Гудакр был известным популяризатором науки и педагогом того времени. Он опубликовал «Очерк воспитания молодежи », в котором написал, что «изучает не интересы мальчика, а эмбрион человека». Неспециалисту он показался бы глубокими познаниями в естественных науках и математике, но внимательное изучение его эссе и учебной программы показало, что объем его математических знаний ограничивался алгеброй, тригонометрией и логарифмами. Таким образом, более поздние математические достижения Грина, которые продемонстрировали знание самых современных достижений в математике, не могли быть результатом его пребывания в Академии Роберта Гудакра. Он пробыл всего четыре семестра (один учебный год), и его современники предполагали, что он исчерпал все, чему они могли его научить.

Переезд из Ноттингема в Снейнтон

В 1773 году отец Джорджа переехал в Ноттингем , который в то время имел репутацию приятного города с просторами и широкими дорогами. Однако к 1831 году население увеличилось почти в пять раз, отчасти из-за начинающейся промышленной революции , и город стал известен как один из худших трущоб в Англии. Нередко происходили бунты голодающих рабочих, часто связанные с особой враждебностью к пекарям и мельникам по подозрению в том, что они прятали зерно, чтобы поднять цены на продовольствие.

По этим причинам в 1807 году Джордж Грин-старший купил участок земли в Снейнтоне. На этом участке земли он построил «кирпичную ветряную кукурузную мельницу», ныне известную как « Ветряная мельница Грина ». Для своего времени он был технологически впечатляющим, но требовал почти круглосуточного обслуживания, что стало бременем Грина на следующие двадцать лет.

Взрослая жизнь

Миллер

Как и в случае с выпечкой, Грин находил работу на фабрике раздражающей и утомительной. Зерно с полей постоянно прибывало к порогу мельницы, и паруса ветряной мельницы приходилось постоянно регулировать в соответствии со скоростью ветра, как для предотвращения повреждений при сильном ветре, так и для максимизации скорости вращения при слабом ветре. Жернова , которые постоянно перемалывали друг друга, могли изнашиваться или вызывать пожар, если у них заканчивалось зерно для помола. Каждый месяц камни, весившие более тонны, приходилось заменять или ремонтировать.

Семейная жизнь

В 1823 году Грин завязал отношения с Джейн Смит, дочерью Уильяма Смита, которую Грин-старший нанял в качестве управляющего мельницей. Хотя Грин и Джейн Смит никогда не были женаты, Джейн в конечном итоге стала известна как Джейн Грин, и у пары родилось семеро детей; у всех, кроме первого, имя при крещении было Грин. Младший ребенок родился за 13 месяцев до смерти Грина. Грин обеспечил свою (так называемую) гражданскую жену и детей. В своем завещании

Ноттингемская подписная библиотека

Когда Грину исполнилось тридцать, он стал членом Ноттингемской подписной библиотеки . Эта библиотека существует и сегодня и, вероятно, была основным источником передовых математических знаний Грина. В отличие от более традиционных библиотек, библиотека по подписке была доступна только сотне или около того подписчиков, и первым в списке подписчиков был герцог Ньюкасл. Эта библиотека удовлетворяла запросы на специализированные книги и журналы, отвечающие особым интересам их подписчиков.

эссе 1828 года

Титульный лист оригинального эссе Грина о том, что сейчас известно как теорема Грина.

В 1828 году Грин опубликовал «Очерк о применении математического анализа к теориям электричества и магнетизма» — эссе, которым он сегодня наиболее известен. Она была опубликована в частном порядке за счет автора, поскольку он считал, что для такого человека, как он, не имеющего формального математического образования, было бы самонадеянно подавать статью в авторитетный журнал. Когда Грин опубликовал свое «Эссе» , оно было продано по подписке 51 человеку, большинство из которых были друзьями, которые, вероятно, не могли его понять.

Богатый землевладелец и математик сэр Эдвард Бромхед купил копию и призвал Грина продолжать работу в области математики. Не веря, что предложение было искренним, Грин не связывался с Бромхедом два года.

Математик

К тому времени, когда в 1829 году умер отец Грина, Грин-старший стал одним из дворян благодаря своему значительному накопленному богатству и земле, примерно половину которой он оставил своему сыну, а другую половину - дочери. Молодой Грин, которому сейчас исполнилось тридцать шесть лет, впоследствии смог использовать это богатство, чтобы отказаться от своих обязанностей мельника и заняться математическими исследованиями.

Кембридж

Члены Ноттингемской подписной библиотеки, знавшие Грина, неоднократно настаивали на том, чтобы он получил надлежащее университетское образование. В частности, одним из самых престижных подписчиков библиотеки был сэр Эдвард Бромхед, с которым Грин много переписывался; он настоял на том, чтобы Грин поехал в Кембридж.

В 1832 году, в возрасте почти сорока лет, Грин поступил на бакалавриат в колледж Гонвилл и Кей в Кембридже . Он был особенно неуверен в своем незнании греческого и латыни , которые были обязательными условиями, но выучить их оказалось для него не так трудно, как он предполагал, поскольку требуемая степень мастерства была не так высока, как он предполагал. ожидал. На экзаменах по математике он получил математическую премию за первый год обучения. Он получил степень бакалавра в 1838 году как 4-й Wrangler (4-й студент по результативности в своем выпускном классе после Джеймса Джозефа Сильвестра, который набрал 2-е место).

Сотрудник колледжа

После его окончания Грин был избран членом Кембриджского философского общества . Даже несмотря на его выдающуюся академическую репутацию, Общество уже прочитало и приняло к сведению его эссе и три другие публикации, поэтому Грина приветствовали.

Следующие два года предоставили Грину беспрецедентную возможность читать, писать и обсуждать свои научные идеи. За это короткое время он опубликовал еще шесть публикаций с приложениями к гидродинамике, звуку и оптике.

Последние годы и посмертная слава

Титульный лист экземпляра « Математических статей покойного Джорджа Грина » 1871 года.

Могила Грина на территории церкви недалеко от его мельницы.

В последние годы своего пребывания в Кембридже Грин серьезно заболел и в 1840 году вернулся в Снейнтон , но через год умер. Ходят слухи, что в Кембридже Грин «поддался алкоголю», и некоторые из его ранних сторонников, такие как сэр Эдвард Бромхед, пытались дистанцироваться от него.

Надгробие Джорджа Грина и Кэтрин Грин, родителей математика Джорджа Грина.

Надгробие математика Джорджа Грина на кладбище Святого Стефана, немного ближе к восточной пограничной стене, чем надгробие его родителей.

Работа Грина не была хорошо известна в математическом сообществе при его жизни. Помимо самого Грина, первым математиком, процитировавшим его работу 1828 года, был британец Роберт Мерфи (1806–1843) в своей работе 1833 года. В 1845 году, через четыре года после смерти Грина, работа Грина была вновь открыта молодым Уильямом Томсоном (тогда ему был 21 год), позже известным как лорд Кельвин , который популяризировал ее среди будущих математиков. Согласно книге Д.М. Каннелла «Джордж Грин», Уильям Томсон заметил цитирование Мерфи эссе Грина 1828 года, но обнаружил, что ему трудно найти работу Грина 1828 года; наконец, в 1845 году он получил несколько копий работы Грина 1828 года от Уильяма Хопкинса .

В 1871 году Н. М. Феррерс собрал для публикации «Математические статьи покойного Джорджа Грина» .

Работа Грина о движении волн в канале (приводящая к так называемому закону Грина ) предвосхищает ВКБ приближение квантовой механики , в то время как его исследования световых волн и свойств эфира привели к тому, что сейчас известно как закон Коши . Зеленый тензор . Теорема и функции Грина были важными инструментами классической механики и были пересмотрены в работе Швингера 1948 года по электродинамике , которая привела к его Нобелевской премии 1965 года (разделенной с Фейнманом и Томонагой ). Функции Грина позже также оказались полезными при анализе сверхпроводимости . Во время визита в Ноттингем в 1930 году Альберт Эйнштейн заметил, что Грин опередил свое время на 20 лет. Физик-теоретик Джулиан Швингер , который использовал функции Грина в своих новаторских работах, в 1993 году опубликовал трибьют под названием «Озеленение квантовой теории поля: Джордж и я».

Библиотека Джорджа Грина в Ноттингемском университете названа в его честь и содержит большую часть университетской научной и инженерной коллекции. Институт исследований электромагнетизма Джорджа Грина , исследовательская группа инженерного факультета Ноттингемского университета . В его честь также назван В 1986 году Гринс-Милл в Снейнтоне в Ноттингеме была восстановлена ​​в рабочем состоянии. Сейчас он служит одновременно действующим примером ветряной мельницы 19-го века , а также музеем и научным центром, посвященным Грину.

В Вестминстерском аббатстве есть мемориальный камень Грину в нефе, примыкающем к могилам сэра Исаака Ньютона и лорда Кельвина.

Его работа и влияние на прикладную физику XIX века были в значительной степени забыты до публикации его биографии Мэри Каннелл в 1993 году.

Источник знаний

Недавние исторические исследования предполагает, что ключевой фигурой в математическом образовании Грина был Джон Топлис (около 1774–1857), который окончил Кембридж по математике как 11-й Рэнглер, прежде чем стать директором предшественницы Ноттингемской средней школы 1806–1819 годов, и жил в том же районе, что и Грин и его семья. Топлис был сторонником континентальной математической школы и свободно говорил по-французски, переведя знаменитую работу Лапласа по небесной механике . Возможность того, что Топлис сыграл роль в математическом образовании Грина, разрешит несколько давних вопросов об источниках математических знаний Грина. Например, Грин использовал «математический анализ», форму исчисления, заимствованную у Лейбница , о которой в то время в Англии практически ничего не слышали или даже активно не одобряли (поскольку Лейбниц был современником Ньютона , у которого была своя собственная теория) . методы, которые были отстаиваемы в Англии). Эта форма исчисления и разработки таких математиков, как французские математики. Лапласа , Лакруа и Пуассона не преподавали даже в Кембридже, не говоря уже о Ноттингеме, и тем не менее Грин не только слышал об этих разработках, но и усовершенствовал их.

Список публикаций

• Очерк применения математического анализа к теориям электричества и магнетизма . Джордж Грин, Ноттингем. Напечатано для автора Т. Уилхаусом, Ноттингем. 1828 г. (Кварто, vii + 72 стр.)
• Грин, Джордж (1835). «Математические исследования законов равновесия жидкостей, аналогичных электрической жидкости, и другие подобные исследования» . Труды Кембриджского философского общества . 5 (часть I): 1–63. Представлено 12 ноября 1832 г.
• Грин, Джордж (1835). «Об определении внешнего и внутреннего притяжения эллипсоидов переменной плотности» . Труды Кембриджского философского общества . 5 (часть III): 395–429. Бибкод : 1835TCaPS...5..395G . Представлено 6 мая 1833 г.
• Грин, Джордж (1836). «Исследования вибрации маятников в жидких средах» . Труды Королевского общества Эдинбурга . 13 (1): 54–62. дои : 10.1017/S0080456800022183 . S2CID   124762445 . Представлено 16 декабря 1833 г.
• Грин, Джордж (1838). «Об отражении и преломлении звука» . Труды Кембриджского философского общества . 6 (часть III): 403–413. Бибкод : 1838TCaPS...6..403G . Представлено 11 декабря 1837 г.
• Грин, Джордж (1838). «О движении волн в переменном канале малой глубины и ширины» . Труды Кембриджского философского общества . 6 (часть III): 457–462. Бибкод : 1838TCaPS...6..457G . Представлено 15 мая 1837 г.
• Грин, Джордж (1842). «О законах отражения и преломления света на общей поверхности двух некристаллизованных сред» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть I): 1–24. Представлено 11 декабря 1837 г.
• Грин, Джордж (1842). «Заметки о движении волн в каналах» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть I): 87–95. Представлено 18 февраля 1839 г.
• Грин, Джордж (1842). «Дополнение к воспоминаниям об отражении и преломлении света» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть I): 113–120. Представлено 6 мая 1839 г.
• Грин, Джордж (1842). «О распространении света в кристаллизованных средах» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть II): 121–140. Представлено 20 мая 1839 г.

Ссылки

• Айвор Граттан-Гиннесс , «Грин, Джордж (1793–1841)», Оксфордский национальный биографический словарь , Oxford University Press, 2004 г., по состоянию на 26 мая 2009 г.
• Д.М. Каннелл, «Математик и физик Джорджа Грина 1793–1841», The Athlone Press, Лондон, 1993.
• Мерфи, Роберт (1833). «Об обратном методе определенных интегралов». Труды Кембриджского философского общества . 4 : 353–408. (Примечание: это была первая цитата из работы Грина 1828 года, сделанная кем-то, кроме самого Грина.)
• О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Джордж Грин (математик)» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
• «Джордж Грин» . Архивировано из оригинала 26 декабря 2010 года. - Отличный онлайн-источник информации о Джордже Грине.
• Грин, Джордж (1828). «Очерк применения математического анализа к теориям электричества и магнетизма». arXiv : 0807.0088 [ physical.hist-ph ].
• Каннел, DM и Лорд, Нью-Джерси; Лорд, Нью-Джерси (март 1993 г.). «Джордж Грин, математик и физик 1793–1841». Математический вестник . 77 (478). Математический вестник, Vol. 77, № 478: 26–51. дои : 10.2307/3619259 . JSTOR   3619259 . S2CID   238490315 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Чаллис Л. и Шеард Ф.; Шеард, Фред (декабрь 2003 г.). «Зеленый цвет зеленых функций». Физика сегодня . 56 (12): 41–46. Бибкод : 2003ФТ....56л..41С . дои : 10.1063/1.1650227 . S2CID   17977976 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• «Мельница и научный центр Грина» (веб-страница) . Проверено 22 ноября 2005 г.

Внешние ссылки

• Список литературы Джорджа Грина
• Цитаты, связанные с Джорджем Грином, в Wikiquote
• Боули, Роджер. «Джордж Грин и функции Грина» . Шестьдесят символов . Брэди Харан из Ноттингемского университета .