Джон Джеймс Уотерстон
Джон Джеймс Уотерстон (1811 – 18 июня 1883) был шотландским физиком и пионером кинетической теории газов .
Ранняя жизнь [ править ]
Отец Уотерстона, Джордж, был эдинбургским производителем сургуча и продавцом канцелярских товаров, родственником семьи Сандеманов Роберта и его брата Джорджа. Джон родился шестым из девяти детей в семье, которая интересовалась литературой, наукой и музыкой. Он получил образование в средней школе Эдинбурга, а затем поступил в ученики на инженера-строителя к господам Грейнджеру и Миллеру. Его работодатели поощряли его посещать лекции в Эдинбургском университете . Он изучал математику и физику у сэра Джона Лесли, а также посещал лекции по химии , анатомии и хирургии и стал активным участником студенческого литературного общества.
В девятнадцать лет Уотерстон опубликовал статью, предлагающую механическое объяснение гравитации . [1] учет действия на расстоянии с точки зрения сталкивающихся частиц и обсуждение взаимодействий между линейным и вращательным движением, которые сыграют роль в его более поздней кинетической теории. Он предположил, что эфир состоит из маленьких цилиндрических частиц, и столкновения с большими частицами материи переведут вращательное движение в линейное движение, локально увеличивая скорость частиц эфира, что, как он утверждал, снизит плотность эфира и создаст силу притяжения.
Уотерстон переехал в Лондон в возрасте двадцати одного года, где работал геодезистом железной дороги , стал сотрудником Института инженеров-строителей и опубликовал статью о графическом методе планирования земляных работ . Путешествия и перерывы, связанные с его геодезической работой, не оставили Уотерстону времени для продолжения учебы, поэтому он поступил на гидрографический факультет Адмиралтейства под руководством Фрэнсиса Бофорта . Именно Бофорт в 1839 году поддержал Уотерстона на должность военно-морского инструктора кадетов Ост-Индской компании в Бомбее . Эта должность пригодилась Уотерстону, который смог продолжить чтение и исследования в библиотеке Грант-колледжа .
Кинетическая теория [ править ]
Основываясь на своей теории механического объяснения гравитации, он был первым, кто разработал кинетическую теорию, независимо от более ранних и столь же игнорируемых частичных исследований Даниэля Бернулли и Джона Херапата . Он опубликовал его за свой счет в своей книге « Мысли о психических функциях» (1843). Он правильно вывел все следствия из положения, что давление газа есть функция числа молекул в единице объема , Н ; молекулярная масса , М ; и среднеквадратическая скорость молекулы , . Он установил связь:
- .
Он был побужден думать о волновой теории тепла по аналогии с волновой теорией света и некоторыми экспериментами Джеймса Форбса и Маседонио Меллони по лучистому теплу . Его утверждение о том, что ... в смешанных средах среднеквадратическая скорость молекул обратно пропорциональна удельному весу молекул, рассматривалось как первое утверждение теоремы о равнораспределении поступательного движения. Уотерстон понял, что в то время как кинетическая энергия отдельной молекулы со скоростью является , тепловая энергия пропорциональна температуре . Это понимание привело его к выводу закона идеального газа :
- .
Публикация не произвела большого впечатления, возможно, из-за названия. При поддержке Бофорта он представил свою теорию Королевскому обществу в 1845 году, но был отклонен. Рефери сэр Джон Уильям Лаббок написал: «Эта статья — не что иное, как чепуха».
Не имея возможности получить копию своей статьи (он не смог сделать копию для себя перед подачей статьи в Королевское общество), он переписал работу и попытался рекламировать ее в другом месте, привлекая мало внимания, кроме Уильяма Джона Маккорна Рэнкина и Герман фон Гельмгольц, через которого она, возможно, оказала влияние на Августа Крёнига . Теория получила признание только тогда, когда она была предложена Рудольфом Клаузиусом и Джеймсом Клерком Максвеллом в 1850-х годах, когда к тому времени вклад Уотерстона был забыт.
Дальнейшая жизнь [ править ]
Он вернулся в Эдинбург в 1857 году, чтобы реализовать свои собственные новые физические идеи, но встретил непреклонное пренебрежение и разочарование со стороны научного истеблишмента. Пренебрежение усугублялось его собственной растущей замкнутостью и враждебностью к ученым обществам. Он работал в области акустики , астрономии , механики жидкости и термодинамики .
В 1858 году, через 27 лет после того, как он опубликовал свою теорию механического объяснения гравитации и через 15 лет после публикации кинетической теории, он продолжал без особого успеха убеждать других исследовать его идеи о гравитации. [2]
Он покинул свой дом в Эдинбурге 18 июня и утонул в близлежащем канале, возможно, упав в канал из-за теплового стресса, вызванного его астрономическими наблюдениями. [3]
Признание после смерти [ править ]
Как обсуждалось выше, статья Уотерстона, представленная Королевскому обществу, была отклонена. Через несколько лет после смерти Уотерстона лорду Рэлею (в то время секретарю Королевского общества) удалось раскопать его в архивах Королевского общества. Наконец, статья Уотерстона была опубликована в «Философских трудах Королевского общества» в 1892 году (см. ниже).
Рэлей считал, что случай Уотерстона был не отклонением от нормы, а нормой: [4]
«История статьи [Уотерстона] предполагает, что весьма спекулятивные исследования, особенно неизвестного автора, лучше всего доводить до сведения мира через какой-либо другой канал, а не научное общество, которое, естественно, не решается допустить в свои печатные отчеты вопросы неопределенной ценности. Возможно, можно пойти дальше и сказать, что молодому автору, считающему себя способным на великие дела, обычно следует заручиться благосклонным признанием научного мира работами, масштабы которых ограничены и ценность которых легко оценить, прежде чем приступить к более высоким полетам. "
См. также [ править ]
- Джон Херапат , еще один современный английский физик, который также работал над кинетической теорией и чьими работами в то время также пренебрегали.
Ссылки [ править ]
- ^ Уотерстон, Джон Джеймс (1831). «Изложение нового динамико-химического принципа» . Философский журнал . Серия 2. 10:57 (57): 170–180. дои : 10.1080/14786443108675514 .
- ^ Уотерстон, Джон Джеймс (май 1858 г.). «Об интеграле гравитации и его последствиях в отношении меры и передачи или передачи силы». Философский журнал . Серия 4. 15 (101): 329–345. дои : 10.1080/14786445808642489 .
- ^ « Как умирают астрономы », презентация историка Томаса Хоккея . Архивировано из оригинала 2 мая 2012 года . Проверено 28 июня 2012 г.
- ^ Дункан, Рональд Ф.Х. и М. Уэстон-Смит (ред.) (1979). «(Лорд Рэлей, цитируется Р. А. Литтлтоном в главе «Эффект золота»)» . Ложные истины: критический анализ современных убеждений и условностей . Оксфорд: Пергамон. стр. 194 . ISBN 978-0080219783 .
{{cite book}}:|first=имеет общее имя ( справка )
Библиография [ править ]
- Дж. Дж. Уотерстон, «О физике сред, состоящих из свободных и совершенно упругих молекул, находящихся в состоянии движения», Philosophical Transactions of the Royal Society of London A, vol. 183 (1892), стр. 1–79. (Примечание: Уотерстон умер в 1883 году, и его статья была опубликована через несколько лет после его смерти.)
- Холдейн, Дж. С. (редактор) (1928) Сборник научных статей Джона Джеймса Уотерстона , включая биографию Холдейна.
- Браш, С.Г. (1957) «Развитие кинетической теории газов: II. Уотерстон», Annals of Science , vol. 13, стр. 275–282.
- - (1961) «Джон Джеймс Уотерстон и кинетическая теория газов», American Scientist , вып. 49, стр. 202–214.
- Дауб, Э.Э. (1970) «Уотерстон, Рэнкин и Клаузиус о кинетической теории газов», Isis vol. 61, стр. 105–106.
Внешние ссылки [ править ]
- О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Джон Джеймс Уотерстон» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- Забытые пионеры: Джон Херапат
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| Другой | |
