Дж.И. Тейлор
Сэр Джеффри Ингрэм Тейлор OM FRS FRSE (7 марта 1886 - 27 июня 1975) был британским физиком и математиком, внесшим вклад в гидродинамику и теорию волн .
Ранняя жизнь и образование
[ редактировать ]Тейлор родился в Сент-Джонс-Вуде , Лондон. Его отец, Эдвард Ингрэм Тейлор, был художником, а мать, Маргарет Буль, происходила из семьи математиков (его тетей была Алисия Буль Стотт , а дедушкой — Джордж Буль ). [3] В детстве он увлекся наукой после посещения рождественских лекций Королевского института и проводил эксперименты, используя малярные валики и липкую ленту.
Тейлор изучал математику и физику в Тринити-колледже в Кембридже с 1905 по 1908 год. Он выиграл несколько стипендий и премий в Кембридже, одна из которых позволила ему учиться у Дж. Дж. Томсона . [4]
Карьера и исследования
[ редактировать ]Тейлор опубликовал свою первую статью, когда был еще студентом. В нем он показал, что интерференция видимого света создает полосы даже при очень слабых источниках света. [5] Интерференционные эффекты создавались с помощью света газовой лампы, ослабленного через ряд темных стеклянных пластинок и преломляющегося вокруг швейной иглы. Для получения достаточной экспозиции фотопластинки потребовалось три месяца. В статье не упоминаются кванты света ( фотоны ) и не ссылается на статью Эйнштейна 1905 года о фотоэлектрическом эффекте, но сегодня результат можно интерпретировать, говоря, что в среднем одновременно присутствовало менее одного фотона. Как только примерно в 1927 году стало широко признано, что электромагнитное поле квантовано, эксперимент Тейлора стал представляться в педагогической практике как доказательство того, что эффекты интерференции света не могут быть интерпретированы в терминах интерференции одного фотона с другим фотоном. амплитуды вероятности одиночного фотона действительно мешают, проходя через обе щели двухщелевого аппарата. Современное понимание предмета показало, что условий эксперимента Тейлора было недостаточно, чтобы продемонстрировать это, поскольку источник света не был однофотонным, но эксперимент был воспроизведен в 1986 году с использованием однофотонного источника и тот же результат. было получено. [6]
За этим он продолжил работу над ударными волнами , получив премию Смита . [7] : 43 В 1910 году он был избран в стипендию Тринити-колледжа, а в следующем году был назначен на должность метеоролога , став доцентом по динамической метеорологии. Его работа по турбулентности в атмосфере привела к публикации «Турбулентное движение в жидкостях». [8] который принес ему премию Адамса в 1915 году. [9] В 1913 году Тейлор служил метеорологом на борту ледового патруля судна «Скотия» , где его наблюдения легли в основу его более поздней работы над теоретической моделью смешивания воздуха. [4]
С началом Первой мировой войны Тейлора отправили на Королевский авиазавод в Фарнборо, чтобы применить свои знания в проектировании самолетов, работая, среди прочего, над нагрузкой на гребные валы. Он также научился управлять самолетами и изучал устойчивость парашютов. [4]
После войны Тейлор вернулся в Тринити и работал над применением турбулентных потоков в океанографии . Он также работал над проблемой прохождения тел через вращающуюся жидкость. В 1923 году он был назначен на должность профессора-исследователя Королевского общества в качестве профессора-исследователя тысячелистника. Это позволило ему прекратить преподавание, которым он занимался предыдущие четыре года и которое он не любил и не имел к этому особых способностей. Именно в этот период он выполнил свою самую обширную работу по механике жидкости и механике твердого тела , включая исследования деформации кристаллических материалов, которые последовали за его военной работой в Фарнборо. Он также внес еще один важный вклад в изучение турбулентных потоков , представив новый подход посредством статистического исследования флуктуаций скорости. [4]
В 1934 году Тейлор, примерно одновременно с Майклом Поланьи и Эгоном Орованом , понял, что пластическую деформацию пластичных материалов можно объяснить с точки зрения теории дислокаций , разработанной Вито Вольтеррой в 1905 году. Это понимание имело решающее значение для развития современной науки о твердом теле. механика. [10] [11]
В 1936 году он прочитал рождественские лекции Королевского института на тему «Корабли». [12] Одна из них, на тему «Почему корабли катятся в бурном море», была первой рождественской лекцией в Рио-де-Жанейро, которая транслировалась по телевидению BBC . [12] [13]
Манхэттенский проект
[ редактировать ]Во время Второй мировой войны Тейлор снова применил свой опыт к военным проблемам, таким как распространение взрывных волн , изучая как волны в воздухе, так и подводные взрывы . [4]
Тейлор был отправлен в США в 1944–1945 годах в составе британской делегации в Манхэттенском проекте . В Лос-Аламосе Тейлор помог решить проблемы нестабильности имплозии при разработке атомного оружия, в частности плутониевой бомбы, использованной в Нагасаки 9 августа 1945 года. [14] [15]
В 1944 году он также получил рыцарское звание и медаль Копли от Королевского общества . США . он был избран членом Национальной академии наук В следующем году [16]
Тейлор присутствовал на ядерных испытаниях Тринити 16 июля 1945 года в составе «VIP-списка» генерала Лесли Гроувса , состоящего из 10 человек, наблюдавших за испытанием с холма Компания, примерно в 20 милях (32 км) к северо-западу от выстреловой башни. По совпадению, Джоан Хинтон , еще один прямой потомок математика Джорджа Буля, работала над тем же проектом и была свидетельницей этого события в неофициальном качестве. В то время двоюродные братья встретились, но позже их пути разошлись. Джоан, решительно выступавшая против ядерного оружия, перешла на сторону Китая Мао, в то время как Тейлор утверждал, что политическая политика не входит в компетенцию ученого. [17]
В 1950 году он опубликовал две статьи, оценивающие мощность взрыва с использованием теоремы Букингема Пи , а также высокоскоростные фотографии этого испытания с метками времени и физическим масштабом радиуса взрыва, которые были опубликованы в журнале Life . Он дал две оценки: 16,8 и 23,7 кт, что близко к принятому значению в 20 кт, которое все еще было строго засекречено . в то время [18]
Дальнейшая жизнь
[ редактировать ]Тейлор продолжил свои исследования после войны, работая в Комитете авиационных исследований и работая над разработкой сверхзвуковых самолетов. Хотя он официально вышел на пенсию в 1952 году, он продолжал исследования в течение следующих двадцати лет, концентрируясь на проблемах, которые можно решить с помощью простого оборудования. Это привело к таким достижениям, как метод измерения второго коэффициента вязкости . Тейлор разработал несжимаемую жидкость, в которой взвешены отдельные пузырьки газа. Диссипация газа в жидкости при расширении была следствием сдвиговой вязкости жидкости. Таким образом, можно легко рассчитать объемную вязкость. [11] [19] Другая его поздняя работа включала изучение продольной дисперсии потока в трубках. [11] [20] движение через пористые поверхности и динамика тонких слоев жидкостей. [11]
В возрасте от 78 до 83 лет Тейлор написал шесть статей по электрогидродинамике. В этой работе он вернулся к своему интересу к электрической активности во время гроз как струй проводящей жидкости, возбуждаемых электрическими полями. Конус, из которого наблюдаются такие струи, по его имени называется конусом Тейлора . Он опубликовал еще две статьи по дополнительным темам в 1971 и 1973 годах. В 1972 году Д. Х. Майкл прочитал статью Тейлора о создании отверстий в тонком слое жидкости на 13-й Международной конференции по теоретической и прикладной механике в Москве. Тейлор перенес инсульт и не смог присутствовать. Он выступал на каждой из предыдущих конференций. [11]
Аспекты жизни Тейлора часто находили выражение в его творчестве. Его непреодолимый интерес к движению воздуха и воды и, как следствие, к исследованиям движения одноклеточных морских существ и погоды были связаны с его давней любовью к парусному спорту. В 1930-х годах он изобрел якорь CQR , который был одновременно прочнее и удобнее, чем любой другой в использовании, и который использовался для всех видов малых судов, включая гидросамолеты . [21]
Личная жизнь
[ редактировать ]
Тейлор женился на Грейс Стефани Фрэнсис Рэйвенхилл, школьной учительнице, в 1925 году. Они оставались вместе до смерти Стефани в 1965 году. В 1972 году Тейлор перенес тяжелый инсульт, который фактически положил конец его работе. Он умер в Кембридже в 1975 году. [11] Он похоронен на кладбище Святого Эдварда, короля и мученика в Кембридже .
Награды
[ редактировать ]Тейлор получил множество наград и наград. [11]
- Премия Теодора фон Кармана в области прикладной математики (1972), Общество промышленной и прикладной математики (SIAM)
- Медаль Теодора фон Кармана в области инженерной механики (1969), Американское общество инженеров-строителей (ASCE).
- Медаль и премия А.А. Гриффита (1969), Институт материалов, минералов и горного дела. [22]
- Орден «За заслуги» (14 июля 1969 г.), монарх Соединенного Королевства. [11] [23]
- Медаль Франклина (1962), Институт Франклина [24]
- Золотая медаль Кельвина (1959), Институт инженеров-электриков. [25]
- Медаль Тимошенко (1958), Американское общество инженеров-механиков. [26]
- Медаль Де Моргана (1956), Лондонское математическое общество [27]
- Член Американской академии искусств и наук (1956). [28]
- Международный член Американского философского общества (1955). [29]
- Медаль Вильгельма Экснера (1954), Австрийская торговая ассоциация. [30] [31]
- Золотая медаль Саймонса (1951 г.), Королевское метеорологическое общество. [32]
- Рыцарь-холостяк (1944), монарх Соединенного Королевства [33]
- Медаль Копли (1944), Королевское общество [34]
- Королевская медаль (1933), Королевское общество [35]
- Бейкерианская медаль (1923), Королевское общество [36]
- ФРС (1919) [11]
- Премия Адамса (1915), Кембриджский университет [37]
- Премия Смита (1910), Кембриджский университет [38]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Дж. И. Тейлор» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- ^ Г.И. Тейлор в проекте математической генеалогии
- ^ Поул-Уайт, Ирен (1 мая 2008 г.). «Алисия Буль Стотт, геометр в высших измерениях » Математическая история 35 (2): 123–139. дои : 10.1016/j.hm.2007.10.008 . ISSN 0315-0860 . Получено 22 февраля.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Тернер, Дж. С. (январь 1997 г.). «Дж. И. Тейлор в последние годы жизни» . Ежегодный обзор механики жидкости . 29 (1): 1–25. Бибкод : 1997АнРФМ..29....1Т . дои : 10.1146/annurev.fluid.29.1.1 . ISSN 0066-4189 .
- ^ Г.И. Тейлор, Интерференционные полосы при слабом свете, Proc. Кэмб. Фил. Соц. 15, 114–115 (1909)
- ^ Гранжье, Роджер и Аспект, «Экспериментальные доказательства эффекта антикорреляции фотонов на светоделителе», Europhys. Летт. 1 (1986) 173
- ^ Джордж Бэтчелор (1994), Жизнь и наследие Дж. И. Тейлора , издательство Кембриджского университета , ISBN 0-521-46121-9
- ^ Тейлор, солдат (январь 1915 г.). «I. Вихревое движение в атмосфере» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического или физического характера . 215 (523–537): 1–26. Бибкод : 1915RSPTA.215....1T . дои : 10.1098/rsta.1915.0001 . S2CID 121321848 .
- ^ «О | Премия Адамса» . Кембриджский университет . Проверено 22 февраля 2023 г.
- ^ Хирт, JP (1 декабря 1985 г.). «Краткая история теории дислокаций» (PDF) . Металлургические операции А . 16 (12): 2085–2090. Бибкод : 1985MTA....16.2085H . дои : 10.1007/BF02670413 . ISSN 1543-1940 . S2CID 55747352 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Бэтчелор, ГК (1976). «Джеффри Ингрэм Тейлор, 7 марта 1886 г. - 27 июня 1975 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 22 : 565–633. дои : 10.1098/rsbm.1976.0021 . JSTOR 769751 .
- ^ Перейти обратно: а б «Лекция Королевского учреждения». Radio Times (690): 94. 20 декабря 1936 г.
- ^ «Пропавшие рождественские лекции» . Королевское учреждение . Проверено 8 января 2022 г.
- ^ Дикин, Майкл AB (15 декабря 2011 г.). «Дж.И. Тейлор и тест Тринити» . Международный журнал математического образования в области науки и технологий . 42 (8): 1069–1079. Бибкод : 2011IJMES..42.1069D . дои : 10.1080/0020739X.2011.562324 . ISSN 0020-739X . S2CID 29562158 . Проверено 22 февраля 2023 г.
- ^ «Джеффри Тейлор» . Фонд атомного наследия . Проверено 22 февраля 2023 г.
- ^ «Джеффри Тейлор» . Национальная академия наук . Проверено 19 января 2023 г.
- ^ Кеннеди, Джерри (2016). Були и Хинтоны: две династии, которые помогли сформировать современный мир . [Место публикации не указано]: Издательство Коркского университета. ISBN 9781782051855 .
- ^ Тейлор, солдат (1950). «Образование взрывной волны при очень мощном взрыве. II. Атомный взрыв 1945 года» . Труды Лондонского королевского общества . 201 (1065): 175–186. Бибкод : 1950RSPSA.201..175T . дои : 10.1098/rspa.1950.0050 . S2CID 120265776 .
- ^ Арис, Р. (1 января 1999 г.). «A - * * Перепечатано с разрешения редактора Proceedings of the Royal Society, A, том 235, стр. 66–77, 1956. О дисперсии растворенного вещества в жидкости, текущей через трубку» . Инженерия технологических систем . 1 . Академическая пресса: 109–120. дои : 10.1016/S1874-5970(99)80009-5 . ISBN 9780126045857 .
- ^ Тейлор, Джордж И. (1953). «Дисперсия растворимых веществ в растворителе, медленно текущем через трубку». Труды Лондонского королевского общества А. 219 (1137): 186–203. Бибкод : 1953RSPSA.219..186T . дои : 10.1098/rspa.1953.0139 . S2CID 97372019 .
- ^ Тейлор, Дж.И., Удерживающая сила якорей , апрель 1934 г.
- ^ Справочник и список членов на 1986 год . Лондон: Институт металлов. 1986. ISBN 9780904357783 .
- ^ Сас, Ференц Мортон (18 июня 1992 г.). Британские ученые и Манхэттенский проект: годы Лос-Аламоса . Спрингер. ISBN 978-1-349-12731-3 .
- ^ «Джеффри Ингрэм Тейлор» . Институт Франклина . 15 января 2014 года . Проверено 23 февраля 2023 г.
- ^ «Награждение Медалью Кельвина» . Журнал IEE . 6 (63): 140. 1 марта 1960 г. doi : 10.1049/jiee-3.1960.0075 . ISSN 2054-0574 .
- ^ «Медаль Тимошенко» . Американское общество инженеров-механиков . Проверено 23 февраля 2023 г.
- ^ «Список лауреатов премии LMS» . Лондонское математическое общество .
- ^ «Джеффри Ингрэм Тейлор» . Американская академия искусств и наук . Проверено 19 января 2023 г.
- ^ «История участников APS» . search.amphilsoc.org . Проверено 19 января 2023 г.
- ^ «Джеффри Тейлор» . Фонд медалей Вильгельма Экснера . Проверено 23 февраля 2023 г.
- ^ Альтенбах, Холм; Брюнс, Отто Т. (2020). «Тейлор, Джеффри Ингрэм» . Энциклопедия механики сплошных сред . Спрингер. стр. 2431–2432. дои : 10.1007/978-3-662-55771-6_318 . ISBN 978-3-662-55770-9 .
- ^ Марвик, Дж (19 мая 1951 г.). «Новости и мнения: Мемориальная медаль Саймонса: сэр Джеффри Тейлор, ФРС» (PDF) . Природа . 167 (4255): 797. дои : 10.1038/167797a0 . S2CID 42179870 .
- ^ «№36544» . Лондонская газета (Приложение). 2 июня 1944 г. с. 2566.
- ^ «Королевское общество: вручение медалей» . Природа . 154 (3915): 602. 1 ноября 1944 г. Бибкод : 1944Natur.154R.602. . дои : 10.1038/154602b0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4095669 .
- ^ «Документы и переписка сэра Джеффри Ингрэма Тейлора, 1886–1975 — Центр архивов» . Архивы Тринити-колледжа Кембриджского университета . Проверено 23 февраля 2023 г.
- ^ «Лауреаты: Бейкерианская лекция» . Королевское общество .
- ^ «О | Премия Адамса» . Кембриджский университет . Проверено 23 февраля 2023 г.
- ^ Таннер, младший (1917). Исторический реестр Кембриджского университета, являющийся дополнением к календарю с записью университетских должностей, почестей и отличий до 1910 года . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 301.
- 1886 рождений
- 1975 смертей
- Английские математики XX века
- английские физики
- Английские метеорологи
- Люди Манхэттенского проекта
- Выпускники Тринити-колледжа Кембриджа
- Стипендиаты Тринити-колледжа, Кембридж
- Члены Королевского общества
- Иностранные сотрудники Национальной академии наук
- Кавалеры ордена «За заслуги»
- Рыцари Бакалавр
- Обладатели медали Копли
- Обладатели Королевской медали
- Люди, получившие образование в школе университетского колледжа
- Аэродинамики
- Британские гидродинамики
- Британские изобретатели XX века
- Члены Шведской королевской академии наук
- Члены Американского философского общества
- Лауреаты медали Франклина
- Президенты Кембриджского философского общества