Войти
| Сэр Джордж Стоукс. Bt PRS | |
|---|---|
 | |
| Родился | Джордж Габриэль Стоукс. (1819-08-13) 13 августа 1819 года. Скрин, графство Слайго, Ирландия |
| Умер | 1 февраля 1903 (1903-02-01) (83 года). Кембридж, Англия |
| Alma mater | Пембрук-колледж, Кембридж |
| Известен по | теореме Стокса. Навье –Уравнения Стокса. закон Стокса. сдвиг Стокса. число Стокса. задача Стокса. соотношения Стокса. феномен Стокса. параметры Стокса |
| Награды | Премия Смита (1841). Медаль Рамфорда (1852). Медаль Копли (1893) |
| Научная карьера | |
| Филдс | Математика и физика |
| Учреждения | Пембрук-Колледж, Кембридж |
| Академические консультанты | Уильям Хопкинс |
| Известные студенты | Лорд Рэйли. Гораций Лэмб |
| Подпись | |
 | |
Сэр Джордж Гэбриэл Стокс, 1-й баронет, PRS (; 13 августа 1819 - 1 февраля 1903) был англо-ирландским физиком и математиком. Стокс родился в графстве Слайго, Ирландия, всю свою карьеру провел в Кембриджском университете, где он был профессором математики Лукаса с 1849 года до своей смерти. в 1903 году. Как физик, Стокс внес значительный вклад в механику жидкости, включая уравнения Навье – Стокса и физическую оптику, с заметными работами по поляризация и флуоресценция. Как математик он популяризировал «теорему Стокса » в векторном исчислении и внес свой вклад в теорию асимптотических разложений. Стокс, вместе с Феликсом Хоппе-Сейлером, впервые продемонстрировал кислородную транспортную функцию гемоглобина и показал изменения цвета, вызванные аэрацией растворов гемоглобина.
Стокс был сделан баронетом (потомственным рыцарем) британским монархом в 1889 году. В 1893 году он получил медаль Копли Королевского общества.>, тогда самая престижная научная премия в мире «За исследования и открытия в области физических наук». Он представлял Кембриджский университет в Британской палате общин с 1887 по 1892 год, занимая должность тори. Стоукс также был президентом Королевского общества с 1885 по 1890 год и некоторое время был магистром колледжа Пембрук, Кембридж.
Джордж Стоукс был младшим сыном преподобного Габриэля Стоукса, священника в Ирландской церкви, который служил ректором Скрин, в графстве Слайго. На домашнюю жизнь Стокса сильно повлиял евангелический протестантизм его отца. После посещения школ в Скрине, Дублине, и Бристоле, в 1837 году Стоукс поступил в колледж Пембрук, Кембридж. Четыре года спустя он получил диплом старшего специалиста по спорту и первого призера Смита, за что он был избран членом колледжа. В соответствии с уставом колледжа Стоуксу пришлось отказаться от членства, когда он женился в 1857 году. Двенадцать лет спустя, в соответствии с новым уставом, он был переизбран в сообщество и сохранял это место до 1902 года, когда за день до своего 83-го числа. день рождения, он был избран Мастером колледжа. Стоукс продержался на этом посту недолго, так как он умер в Кембридже 1 февраля следующего года и был похоронен на кладбище Милл-роуд. Есть также памятник ему в северном проходе в Вестминстерском аббатстве.
В 1849 году Стоукс был назначен на люкасовскую профессуру математики в Кембридже. он находился там до своей смерти в 1903 году. 1 июня 1899 года юбилей этого назначения отмечался здесь церемонией, на которой присутствовали многочисленные делегаты из европейских и американских университетов. Памятная золотая медаль была подарена Стоксу ректором университета, а мраморные бюсты Стокса Хамо Торникрофт были официально предложены Пембрук-колледжу и университету лордом Кельвином. Стоукс, ставший баронетом в 1889 году, в дальнейшем служил своему университету, представляя его в парламенте с 1887 по 1892 год в качестве одного из двух членов от избирательного округа Кембриджского университета. Часть этого периода (1885–1890) он также был президентом Королевского общества, одним из секретарей которого он был с 1854 года. Поскольку в то время он также был профессором Лукаса, Стокс был первый человек, занимающий все три позиции одновременно; Ньютон держал те же три, но не в одно и то же время.
Стоукс был старейшим из трех натурфилософов, Джеймс Клерк Максвелл и лорд Кельвин - двое других, которые особенно способствовали славе Кембриджской школы. математической физики в середине 19 века. Первоначальная работа Стокса началась примерно в 1840 году, и с тех пор большая часть его произведений была менее примечательна только великолепием ее качества. Каталог научных работ Королевского общества содержит названия более ста мемуаров, опубликованных им до 1883 года. Некоторые из них представляют собой лишь краткие заметки, другие - короткие противоречивые или исправляющие утверждения, но многие из них представляют собой длинные и сложные трактаты.
Стоукс в более позднем возрасте По своему охвату его работа охватывала широкий спектр физических исследований, но, как отмечает Мари Альфред Корню в своей Повторная лекция 1899 г., большая часть ее была посвящена волнам и преобразованиям, наложенным на них во время их прохождения через различные среды.
Его первые опубликованные работы, появившиеся в 1842 и 1843 годах, были посвящены установившемуся движению несжимаемой жидкости и некоторым случаям движения жидкости. За ними в 1845 г. последовал доклад о трении движущихся жидкостей и о равновесии и движении упругих тел, а в 1850 г. - о влиянии внутреннего трения жидкостей на движение маятников. В теорию звука он внес несколько вкладов, включая обсуждение влияния ветра на интенсивность звука и объяснение того, как на интенсивность влияет природа газа, в котором создается звук. Эти исследования вместе поставили науку гидродинамику на новую основу и предоставили ключ не только к объяснению многих природных явлений, таких как взвешивание облаков в воздухе и оседание ряби и волн. в воде, но также для решения практических задач, таких как течение воды в реках и каналах, а также сопротивление обшивке судов.
Ползучий поток мимо сферы: линии тока и силы. Его работа над движением жидкости и вязкостью привела к его вычислению конечной скорости для шара, падающего в вязкой среде. Это стало известно как закон Стокса. Он вывел выражение для силы трения (также называемой силой сопротивления ), действующей на сферические объекты с очень маленькими числами Рейнольдса.
Его работа лежит в основе падающей сферы вискозиметр, в котором жидкость неподвижна в вертикальной стеклянной трубке. Сфера известного размера и плотности может опускаться через жидкость. При правильном выборе он достигает конечной скорости, которую можно измерить по времени, необходимому для прохождения двух отметок на трубке. Электронное зондирование может использоваться для непрозрачных жидкостей. Зная конечную скорость, размер и плотность сферы, а также плотность жидкости, закон Стокса можно использовать для расчета вязкости жидкости. Серия стальных шарикоподшипников разного диаметра обычно используется в классическом эксперименте для повышения точности расчета. В школьном эксперименте в качестве жидкости используется глицерин, и этот метод используется в промышленности для проверки вязкости жидкостей, используемых в технологических процессах.
Та же теория объясняет, почему маленькие капли воды (или кристаллы льда) могут оставаться взвешенными в воздухе (в виде облаков) до тех пор, пока они не вырастут до критического размера и не начнут падать в виде дождя (или снега и града ). Аналогичное использование уравнения может быть сделано при осаждении мелких частиц в воде или других жидкостях.
Блок CGS для кинематической вязкости был назван «Stokes » в знак признания его работы.
Возможно, его самые известные исследования связаны с волновой теорией света. Его оптическая работа началась в ранний период его научной карьеры. Его первые работы по аберрации света появились в 1845 и 1846 годах, а в 1848 году последовала статья по теории определенных полос, наблюдаемых в спектре .
. В 1849 году он опубликовал большую статью по динамической теории дифракции, в которой он показал, что плоскость поляризации должна быть перпендикулярна направлению распространения. Два года спустя он обсуждал цвета толстых пластин.
Стоукс также исследовал математическое описание радуги, которое дал Джордж Эйри. Выводы Эйри касались интеграла, который было трудно оценить. Стокс выразил интеграл как расходящийся ряд, который был мало понят. Однако, умело усекая ряд (т.е. игнорируя все, кроме нескольких первых членов ряда), Стокс получил точное приближение к интегралу, которое было намного легче вычислить, чем сам интеграл. Исследования Стокса по асимптотическим рядам привели к фундаментальному пониманию таких рядов.
Плавиковый шпат В 1852 году в своей знаменитой статье об изменении длины волны света он описал явление флуоресценции, проявляемое плавиковым шпатом и урановым стеклом, материалами, которые, по его мнению, обладают способностью преобразовывать невидимое ультрафиолетовое излучение в видимое излучение с более длинными волнами. Сдвиг Стокса , описывающий это преобразование, назван в честь Стокса. Была показана механическая модель, иллюстрирующая динамический принцип объяснения Стокса. Ответвление этой линии, линия Стокса, является основой рамановского рассеяния. В 1883 году во время лекции в Королевском институте лорд Кельвин сказал, что слышал отчет об этом от Стокса много лет назад и неоднократно, но тщетно умолял его опубликовать его.
Кристалл кальцита, положенный на бумагу с несколькими буквами, показывающими двойное лучепреломление В том же 1852 году появилась статья о составе и разрешении потоков поляризованного света от разных источников, а в 1853 году появилась статья о составе и разрешении потоков поляризованного света от разных источников. исследование металлического отражения, проявляемого некоторыми неметаллическими веществами. Цель исследования заключалась в том, чтобы выделить явление поляризации света. Примерно в 1860 году он занимался исследованием интенсивности света, отраженного или прошедшего через груду пластин; а в 1862 году он подготовил для Британской ассоциации ценный отчет о двойном лучепреломлении, явлении, при котором определенные кристаллы показывают разные показатели преломления по разным осям. Возможно, наиболее известным кристаллом является исландский шпат, прозрачные кристаллы кальцита.
Статья о длинном спектре электрического света имеет ту же дату, за которой последовало исследование спектра поглощения крови.
Химическая идентификация органических тел по их оптическим свойствам была рассмотрена в 1864 г.; а позже, совместно с преподобным Уильямом Верноном Харкортом, он исследовал взаимосвязь между химическим составом и оптическими свойствами различных стекол со ссылкой на условия прозрачности и усовершенствование хроматических телескопов. Еще более поздняя статья, связанная с созданием оптических инструментов, обсуждала теоретические пределы апертуры объективов микроскопов.
Радиометр Крукса В других разделах физики можно упомянуть его статью о теплопроводность в кристаллах (1851) и его запросы в связи с радиометром Крукса ; его объяснение светлой границы, часто замечаемой на фотографиях за пределами контура темного тела на фоне неба (1882 г.); и, еще позже, его теория рентгеновских лучей, которые, как он предположил, могли быть поперечными волнами, распространяющимися в виде бесчисленных одиночных волн, а не в регулярных цепях. Две длинные статьи, опубликованные в 1849 году - одна о притяжении и теореме Клеро, а другая об изменении гравитации на поверхности Земли (1849) - также требуют уведомления, как и его математические мемуары о критических значениях сумм периодических рядов (1847 г.) и о численном вычислении класса определенных интегралов и бесконечных рядов (1850 г.) и его обсуждение дифференциальное уравнение, относящееся к разрушению железнодорожных мостов (1849 г.), исследования, связанные с его показаниями, данными Королевской комиссии по использованию железа в железнодорожных конструкциях после катастрофы моста Ди 1847 года.
Многие открытия Стокса не были опубликованы или были затронуты только в ходе его устных лекций. Одним из таких примеров является его работа по теории спектроскопии.
Лорд Кельвин В своем президентском обращении к Британской ассоциации в 1871 году лорд Кельвин высказал свою веру что применение призматического анализа света к солнечной и звездной химии никогда прямо или косвенно не предлагалось кем-либо еще, когда Стоукс преподавал ему его в Кембриджском университете незадолго до лета 1852 года, и он сформулировал выводы, теоретические и практические, которые он узнал от Стокса в то время, и которые он впоследствии регулярно читал в своих публичных лекциях в Глазго.
Кирхгоф Эти утверждения, содержащие физическую основу, на которой зиждется спектроскопия, и способ, которым это применимо к идентификации веществ, существующих на Солнце и звездах, заставляет думать, что Стокс опережал Кирхгофа по крайней мере на семь или восемь лет. Стоукс, однако, в письме, опубликованном через несколько лет после этого обращения, заявил, что он не сделал одного существенного шага в аргументе - не осознавая, что излучение света определенной длины волны не только разрешает, но и требует поглощения света. той же длины волны. Он скромно отказался от «любой части замечательного открытия Кирхгофа», добавив, что, по его мнению, некоторые из его друзей проявили чрезмерное рвение в его деле. Однако следует сказать, что английские ученые не приняли этот отказ от ответственности во всей его полноте и до сих пор приписывают Стоксу заслугу в том, что он первым изложил фундаментальные принципы спектроскопии.
И в другом смысле: Стокс много сделал для прогресса математической физики. Вскоре после того, как он был избран на кафедру Лукаса, он объявил, что считает частью своих профессиональных обязанностей помогать любому члену университета в трудностях, с которыми он может столкнуться в своих математических исследованиях, и оказанная помощь была настолько реальной, что ученики были рады консультироваться с ним, даже после того, как они стали коллегами, по математическим и физическим проблемам, в которых они оказались в затруднении. Затем в течение тридцати лет, которые он выполнял в качестве секретаря Королевского общества, он оказал огромное, хотя и незаметное влияние на развитие математической и физической науки не только непосредственно своими собственными исследованиями, но и косвенно, предлагая проблемы для исследования и побуждая людей атаковать их. и его готовностью ободрить и помочь.
Мост Ди после его обрушения Стоукс участвовал в нескольких расследованиях железнодорожных аварий, особенно катастрофы на мосту Ди в мае 1847 года, и он выполнял обязанности член последующей Королевской комиссии по использованию чугуна в железнодорожных конструкциях. Он внес свой вклад в расчет сил, прилагаемых движущимися двигателями на мостах. Мост разрушился из-за того, что чугунная балка использовалась для поддержки грузов проезжающих поездов. Чугун хрупкий при растяжении или изгибе, и многие другие подобные мосты пришлось снести или укрепить.
Упавший мост Тей с севера Он выступал в качестве свидетеля-эксперта во время катастрофы моста Тей, где давал показания о влиянии ветровых нагрузок на мост. Центральная часть моста (известная как Высокие балки) была полностью разрушена во время шторма 28 декабря 1879 года, в то время как экспресс находился на этой секции, и все находившиеся на борту погибли (более 75 жертв). Комиссия по расследованию выслушала многих свидетелей-экспертов и пришла к выводу, что мост был «плохо спроектирован, плохо построен и в плохом состоянии».
В результате его показаний он был назначен член последующей Королевской комиссии по воздействию давления ветра на конструкции. В то время влияние сильного ветра на большие сооружения не принималось во внимание, и комиссия провела серию измерений по всей Великобритании, чтобы получить представление о скорости ветра во время штормов и давлении, которое они оказывали на открытые поверхности.
Скрин, Ирландская церковь в графстве Слайго.Стоукс придерживался консервативных религиозных ценностей и убеждений. В 1886 году он стал президентом Института Виктории, который был основан для защиты принципов евангельского христианства от вызовов со стороны новых наук, особенно дарвиновской теории биологической эволюции. Он прочитал лекцию Гиффорда 1891 года о естественном богословии. Он также был вице-президентом Британского и зарубежного библейского общества и принимал активное участие в доктринальных дебатах, касающихся миссионерской работы.
Как президент Института Виктории, Стоукс писал: «Мы все признать, что книга Природы и книга Откровения одинаково исходят от Бога, и, следовательно, не может быть реального расхождения между ними, если их правильно интерпретировать. Положения Науки и Откровения, по большей части, настолько различны, что существует мало шансов на столкновение. Но если возникнет очевидное несоответствие, у нас нет принципиального права исключать одно в пользу другого. Ибо сколь бы твердо мы ни были убеждены в истине откровения, мы должны признать свою ответственность за ошибку, поскольку до степени или интерпретации того, что открывается; и какими бы убедительными ни были научные доказательства в пользу теории, мы должны помнить, что имеем дело с доказательствами, которые по своей природе являются только вероятными, и вполне возможно, что более широкие научные c знание может заставить нас изменить наше мнение ».
Он женился 4 июля 1857 г. в Соборе Святого Патрика, Арма, на Мэри Сюзанне Робинсон, дочери астронома Преподобного Томаса Ромни Робинсона. У них было пятеро детей: Артур Ромни, унаследовавший баронетство; Сюзанна Элизабет, умершая в младенчестве; Изабелла Люси (миссис Лоуренс Хамфри), которая внесла личные воспоминания своего отца в книгу «Мемуары и научная переписка покойного Джорджа Габриэля Стоукса, Барт»; Доктор Уильям Джордж Гэбриэл, врач, обеспокоенный человек, который покончил жизнь самоубийством в возрасте 30 лет, будучи временно невменяемым; и Дора Сюзанна, умершая в младенчестве. Его мужская линия и, следовательно, его баронетство вымерли, но по женской линии у него остались один праправнук, одна праправнучка и три праправнука.
Математические и физические статьи Стокса (см. Внешние ссылки) были опубликованы в собранном виде в пяти томах; первые три (Кембридж, 1880, 1883 и 1901) под его собственной редакцией, а два последних (Кембридж, 1904 и 1905) под редакцией сэра Джозефа Лармора, который также отобрал и аранжировал Мемуары и Научная переписка Стокса, опубликованная в Кембридже в 1907 году.
Эта статья включает текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Chisholm, Hugh, ed. (1911). «Стоукс, сэр Джордж Гэбриел ». Encyclopædia Britannica. 25(11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 951–953.| Парламент Соединенного Королевства | ||
|---|---|---|
| Предыдущий. Генри Сесил Рейкес. Александр Бересфорд Хоуп | Член парламента Кембриджского университета. – 1892. С: Генри Сесил Рейкес по 1891 год. Сэр Ричард Клеверхаус Джебб с 1891 года | Преемник. сэр Ричард Клаверхаус Джебб. Сэр Джон Элдон Горст |
| Академические офисы | ||
| Предыдущий. Чарльз Эдвард Сирл | Магистр Пембрук-колледжа, Кембридж. 1902–1903 | Преемник. Артур Джеймс Мейсон |
