George Howard Darwin | |
---|---|
George Howard Darwin | |
Datum narození | 9. července 1845 |
Místo narození | Down , Kent , Anglie |
Datum úmrtí | 7. prosince 1912 (ve věku 67 let) |
Místo smrti | Cambridge , Anglie |
Země | Velká Británie |
Vědecká sféra | Astronomie , Matematika |
Místo výkonu práce | Cambridgeská univerzita |
Alma mater | Cambridgeská univerzita |
vědecký poradce | E. D. Routh |
Studenti |
James Hopwood Jeans Ernest William Brown |
Známý jako | specialista na teorii slapu a kosmogonii |
Ocenění a ceny |
Královská medaile (1884) |
Autogram | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Sir George Howard Darwin ( narozen jako Sir George Howard Darwin ; 9. července 1845 , Down , Kent – 7. prosince 1912 , Cambridge ) byl anglický astronom a matematik . Druhý syn slavného přírodovědce Charlese Darwina . Člen Královské společnosti v Londýně ( 1879 ), jakož i řady zahraničních vědeckých společností, včetně zahraničního dopisujícího člena Petrohradské akademie věd ( 1907 ). Vědecké práce jsou věnovány především nebeské mechanice , teorii přílivu a odlivu , kosmogonii , teorii stability rotujících kapalných těles.
George Howard Darwin se narodil ve vesnici Downe v Kentu . Byl druhým synem a pátým dítětem slavného přírodovědce Charlese Roberta Darwina a Emmy Wedgwoodové , vnučky zakladatele známé hrnčířské společnosti. První roky Georgeova života strávil v klidném Downu, kde Darwinova rodina vedla odloučený život [1] . Své rané vzdělání získal doma pod vedením vychovatelky. V srpnu 1856 šel na Clapham gymnázium . Dobře se zde etablovala výuka matematiky a přírodních věd, kterou měl na starosti reverend Charles Pritchard , pozdější profesor astronomie na Oxfordské univerzitě . Pritchard je považován za jednoho z průkopníků vědeckého vzdělávání [2] . Pravděpodobně velmi ovlivnil Georgova budoucí studia a zájmy [3] .
V roce 1863 George Darwin neúspěšně požádal o stipendium na St. John's College v Cambridge a následující rok vstoupil na Trinity College , kde studoval matematiku. Teprve v roce 1866 získal stipendium od univerzitního fondu. V tomto ohledu současníci poznamenali, že Georgeovy matematické schopnosti a výzkumný talent se rozvíjely pomalu a projevovaly se poměrně pozdě. Lord Moulton ( angl. John Fletcher Moulton ), který studoval u Darwina na univerzitě, vzpomínal:
Všichni jsme uznali, že mezi těmi, kteří složili zkoušky ( Tripos ), byl určitě vysoko , ale neprojevil nic z kolosální energie a připravenosti přijmout nekonečné úzkosti, které ho poté charakterizovaly. Naopak se svou prací zacházel velmi ležérně. [čtyři]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Všichni jsme v něm poznali toho, kdo si byl jistý, že bude vysoko na Triposu, ale neprojevoval žádnou z té kolosální síly práce a nekonečných problémů, které ho později charakterizovaly. Naopak ke své práci přistupoval spíše vesele.V lednu 1868 složil Darwin svou závěrečnou zkoušku z matematiky s vyznamenáním, stal se druhým na seznamu pasažérů ( druhý Wrangler ) a získal titul bakaláře umění. Na podzim byl zvolen Fellow of Trinity College. U Cambridge, Darwin stal se blízkými přáteli s bratry Arthurem , Gerald a Frank Balfour , také jak s Lordem Rayleigh , s kým on udržoval přátelství skrz jeho život [5] .
Po dokončení studií na univerzitě se Darwin rozhodl přerušit svou vědeckou kariéru a začal studovat jurisprudenci . V roce 1874 byl přijat do baru ( The Bar ), ale rozhodl se vrátit ke svým vědeckým studiím. Důležitým důvodem bylo jeho podlomené zdraví: od léta 1869 se Darwinův zdravotní stav začal zhoršovat, pociťoval zažívací potíže , slabost a celkové nepohodlí . Volnočasové výlety (v roce 1872 navštívil Malvern a Homburg a na začátku roku 1873 - v Cannes ) mu nepřinesly úlevu. Teprve po kontaktu se slavným lékařem Sirem Andrewem Clarkem dosáhl určitého zlepšení, ale Darwin po zbytek života pociťoval zdravotní problémy. Druhým důvodem návratu do Cambridge byl rostoucí zájem o vědu. V prosinci 1870 - lednu 1871 se dokonce zúčastnil sicilské expedice za pozorováním zatmění Slunce [6] .
V říjnu 1873 se Darwin vrátil na Trinity College. Během této doby napsal několik polopopulárních prací na různá témata matematiky a statistiky, ale největší pozornost veřejnosti přitáhl jeho článek o omezení svobody manželství z hlediska eugeniky . Článek byl tvrdě kritizován biologem Georgem Mivartem , ale hájili ho Thomas Huxley a Charles Darwin, kteří přerušili všechny vazby a vztahy se svým protivníkem. George Darwin se brzy začal zajímat o problém geologické stavby Země a vlivu přílivu a odlivu na ni, s okem na matematický popis problémů kosmogonie . Práce v této oblasti ho sblížila s Williamem Thomsonem (Lord Kelvin), kterého považoval za svého učitele a přítele. Stojí za zmínku, že po návratu do práce na univerzitě v Cambridge Darwin stále hodně cestoval a snažil se obnovit své zdraví: navštívil například Holandsko , Belgii , Švýcarsko a Maltu (1874), Itálii (1876), Alžír ( 1878), Madeira (1881) atd. [7]
Úspěšná vědecká práce byla důvodem pro jmenování Darwina v listopadu 1877 za člena Královské společnosti v Londýně . Byl zvolen v červnu 1879. Během této doby nezastával žádnou oficiální funkci na univerzitě, protože jeho členství na Trinity College skončilo o rok dříve. V lednu 1883 byl zvolen profesorem astronomie a experimentální filozofie ( Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy ) a v červnu téhož roku se opět stal členem Trinity College. Přednášel aplikovanou matematiku , účastnil se práce různých univerzitních rad a asociací, včetně Finanční rady ( Finanční rada ) a Rady Senátu ( Rada Senátu ) [8] .
Na jaře roku 1883 se Darwin setkal s Maud du Puy , dcerou filadelfského inženýra-vynálezce, který pocházel z hugenotské rodiny, která se na začátku 18. století přestěhovala z Francie do Ameriky. Přijela do Cambridge navštívit svou tetu [9] . V červenci následujícího roku se ve městě Erie (Pensylvánie) konala svatba [10] . V březnu 1885 Darwin koupil Newnham Grange , který se nachází na břehu řeky Cam . V něm žil s rodinou až do konce svého života (nyní zde sídlí jedna z univerzitních kolejí - Darwin College ). George a Maud měli pět dětí, z nichž čtyři se dožily dospělosti. Jeden ze synů, Charles Galton Darwin , se také stal vědcem, členem Královské společnosti v Londýně. Nejstarší dcera, Gwen Raverat , byla známá dřevořezba [ 11] .
Mezi Darwinovy sportovní preference patřil především královský tenis , který měl rád již od studentských let. Své provozování sportu opustil v roce 1895 , kdy téměř přišel o levé oko v důsledku zasažení míčem. V posledních letech života se začal vážně zajímat o lukostřelbu , kterou zpracovával s metodologií skutečného vědce, počínaje volbou stylu střelby, postavením hlavy a rukou až po rozbor výsledků, což ho vedlo ke kritice tradičního způsobu bodování [12] .
V průběhu let působil Darwin v různých vědeckých výborech. V únoru 1885 na návrh Královské společnosti vystřídal Warrena De la Rue jako jednoho z členů rady meteorologické služby . Hlavním úkolem, který stál před vedením meteorologické služby (kromě Darwina v ní byli takoví významní vědci jako George Stokes a Francis Galton ), bylo vytvoření fyzikálních základů a vývoj matematických metod pro předpovědi počasí , které byly v té době téměř výhradně empirické povahy. Darwin se na této práci aktivně podílel, zejména proto, že jedním z hlavních přístupů bylo aplikovat harmonickou analýzu na výsledky pozorování na meteorologických stanicích , na které byl uznávaným specialistou. Až do své smrti zůstal jedním z hlavních odborníků na fyzikální a matematické otázky v meteorologické službě, i když do meteorologické literatury nijak formálně nepřispíval [13] .
V květnu 1904 byl Darwin zvolen prezidentem Britské vědecké asociace a vedl ji během Jihoafrického kongresu následujícího roku: v srpnu přijel do Kapského Města , navštívil Durban , Pietermaritzburg , Johannesburg , Bloemfontein a další města, zúčastnil se otevření most přes Viktoriiny vodopády na řece Zambezi a nakonec se v říjnu vrátil do Anglie přes Suez . Na podzim téhož roku byl pasován na rytíře a vyznamenán Řádem lázní [14] .
Darwin byl členem Královské astronomické společnosti od roku 1879 a jejím prezidentem v letech 1899-1900. Dvakrát působil jako prezident Cambridge Philosophical Society (1890-1892 a 1911-1912). Darwin byl konzultantem British Land Survey , který prováděl důležitá triangulační, gravitační a geodetická měření v Indii a Africe. V roce 1898 byl jmenován britským zástupcem v Mezinárodní geodetické asociaci, účastnil se jejích kongresů (v roce 1907 byl zvolen jejím místopředsedou), zasazoval se o aktivní mezinárodní spolupráci při provádění rozsáhlých výzkumů, které umožnily zejména propojit ruské a indické triangulace přes Pamír . V srpnu 1912 byl Darwin zvolen prezidentem pátého mezinárodního kongresu matematiků , který se konal v Cambridge [15] . V této době se již jeho zdravotní stav začal rapidně zhoršovat. O něco později diagnostická operace ukázala, že trpěl zhoubným nádorem . Zemřel 7. prosince 1912 a byl pohřben v Trumpingtonu v Cambridge [16] .
Současníci opakovaně zaznamenali Darwinovu jednoduchost v komunikaci, romantický a dokonce částečně dětinský pohled na svět, ochotu bez váhání pomoci. Gwen Raverath, jeho dcera, vzpomínala:
Všechno na světě pro něj bylo zajímavé a úžasné a dokázal to dát ostatním pocítit. Měl vášeň jít kamkoli a vidět cokoli, naučit se každý jazyk, naučit se technické detaily jakékoli profese, a to vše zjevně není z pohledu vědce nebo sběratele, ale s hlubokým smyslem pro romantiku a zájem. ve všem kolem... Všechny druhy válek a bitev ho zajímaly a myslím, že lukostřelbu měl rád spíše proto, že byla prodchnutá romantikou, než proto, že to byla hra. [17]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Všechno na světě pro něj bylo zajímavé a úžasné a měl moc přimět ostatní lidi, aby to pocítili. Měl vášeň všude chodit a všechno vidět; učit se každý jazyk, znát technické aspekty každého řemesla; a to vše důrazně ne z vědeckého nebo sběratelského hlediska, ale z hlubokého smyslu pro romantiku a zajímavost všeho… Všechny druhy válek a bitev ho zajímaly a myslím, že lukostřelbu měl rád spíše proto, že byla romantická, než proto, byla hra.Jednoduchost a dokonce i naivitu Darwina charakterizoval jeho synovec Bernard takto:
Byl připraven přijmout příjemnost a zdvořilost druhých lidí v jejich zdánlivém významu a neznehodnocovat je. Pokud vypadali rádi, že ho vidí, věřil, že ano. Pokud se mu někdo líbil, věřil, že se mu líbí také, a netrápil se pochybnostmi o tom, zda ho mají lidé skutečně rádi. [16]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Byl připraven vzít příjemnost a zdvořilost ostatních lidí za jejich zdánlivou hodnotu a neslevovat z nich. Pokud vypadali rádi, že ho vidí, věřili, že jsou rádi. Pokud se mu někdo líbil, věřil, že ten někdo má rád jeho, a nedělal si starosti tím, že by přemýšlel, zda ho mají opravdu rádi.Darwin se vyznačoval velkou pracovitostí a trpělivostí, zodpovědným přístupem k práci, skromností při posuzování vlastního přínosu pro vědu a hlubokým pochopením toho, co by se v danou chvíli mělo dělat správně. Lord Moulton napsal:
... v posledních letech mi opakovaně říkal, že má odpor k aritmetickým výpočtům a že tyto výpočty jsou pro něj, stejně jako pro kohokoli jiného, nudné a bolestivé, ale že chápe, že se musí provést, a že nebylo možné donutit někoho jiného, aby je udělal. [čtyři]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] …v pozdějším životě mi více než jednou řekl, že nenávidí aritmetiku a že tyto výpočty pro něj byly tak únavné a bolestivé, jako by byly pro kteréhokoli jiného člověka, ale že si uvědomoval, že musí být provedeny a že to není možné. vyškolit někoho jiného, aby je dělal.Darwinova vědecká práce, navzdory rozmanitosti jejích směrů a výsledků, byla založena na vědeckém hlubokém zájmu o kosmogonii , minulost Země a sluneční soustavy . Problémy, které řešil, ho přitom nezajímaly čistě matematicky, ale měly vysloveně aplikovaný charakter. Svůj cíl viděl nikoli ve vývoji matematické metody pro řešení konkrétního problému, ale v dosažení konkrétního výsledku, který by ho mohl přiblížit k pochopení přírodních nebo astronomických procesů. Z tohoto důvodu se neomezil na hledání analytického řešení problému a v případě potřeby se zavázal provést pracné a zdlouhavé výpočty , pokud to slibovalo přinést důležité vědecké výsledky. Darwin ve své práci vždy upřednostňoval kvantitativní výsledky před kvalitativními hodnoceními [18] . Navzdory skutečnosti, že ne všechny jeho počáteční hypotézy a předpoklady byly přesvědčivě podložené, touha získat v každém případě kvantitativní výsledek měl obrovský dopad na vědeckou metodologii té doby. Jak napsal Ernest William Brown , Darwinův student,
Prokázání potřeby kvantitativního a komplexního rozboru problémů kosmogonie a nebeské mechaniky bylo možná jedním z jeho hlavních příspěvků do vědy... I když prosazování předpokladů a vytváření nových hypotéz by mělo pokračovat, ty, které jsou odůvodněné pouze obecnými úvahami mají nyní malou váhu... V tomto ohledu, i když jiný důvod neexistuje, označuje Darwinovo dílo celou epochu. [19]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Ukázka nezbytnosti kvantitativní a důkladné analýzy problémů kosmogonie a nebeské mechaniky byla možná jedním z jeho hlavních příspěvků... Zatímco spekulace a rámování nových hypotéz musí pokračovat, ale těm, které obhajují, se nyní přikládá malá váha. samotné obecné uvažování... Když už pro nic jiného, Darwinovo dílo znamená v tomto ohledu epochu.V nekrologu věnovaném Darwinovi London Times popsaly jeho průzkumný způsob takto:
Neukázal žádné zvláštní schopnosti ve vymýšlení nových přístrojů nebo výběru elegantních metod; jeho problémy byly vyřešeny "frontálním útokem", překonáním jejich odporu s plným odhodláním. [2]
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Neukázal žádné velké dovednosti ve vymýšlení nových strojů nebo výběru elegantních metod; jeho problémy byly vyřešeny „frontálním útokem“, stržením jejich odporu čirým odhodláním.První Darwinovy vědecké práce, které se objevily v roce 1875 , ještě nebyly sjednoceny společnou myšlenkou nebo účelem. Uvažoval v nich o některých rysech popisu ekvipotenciálních čar, uvedl grafickou metodu pro výpočet druhého eliptického integrálu a sestrojil kartografickou projekci na plochu mnohostěnu [19] .
V následujícím roce napsal první skutečně významné dílo, ve kterém se zabýval problémem vlivu geologických změn na polohu zemské osy. Matematicky zvažující tento problém za různých předpokladů a počátečních podmínek ukázal, že geologické procesy nemohou být významným faktorem při změně polohy pólů. Tato práce vzbudila velkou pozornost a umožnila výrazně snížit počet tehdy existujících hypotéz o geologické minulosti Země . Lord Kelvin přednesl prezentaci o Darwinových zjištěních Royal Society of London. Tato práce ho podnítila ke studiu problematiky kosmogonie, která se stala hlavním tématem jeho následné vědecké činnosti [20] .
Protože geologické změny nemohou vést k posunu polohy zemské osy, Darwin navrhl, že její sklon je výsledkem působení přílivu a odlivu na pohyblivé části Země. K vytvoření matematických základů tohoto procesu uvažoval v roce 1879 slapové deformace viskózních a poloelastických kulových těles, jejichž chování materiálu závisí na povaze síly, která na něj působí. Ukázal, že viskozita vede k výraznému snížení amplitudy přílivu a odlivu a jejich fázového zpoždění. Porovnáním s údaji o přílivu a odlivu v pozemských oceánech dospěl Darwin k závěru, že Země jako celek je vysoce efektivní rigidita [21] .
V další práci, publikované ve stejném roce, Darwin studoval rotaci viskózního sféroidu (Země) pod slapovým vlivem jak jediného ( Měsíc ), tak dvojice sousedních těles (Měsíc a Slunce ). Ukázalo se, že stabilní poloha osy rotace takového sféroidu závisí na viskozitě , například při nízkých hodnotách viskozity (které by mohly odpovídat starému roztavenému stavu Země) je nulový sklon osa se ukazuje jako nestabilní, zatímco poloha s poněkud větším sklonem je stabilní. Další zvažování vlivu přílivu a odlivu v systému Země-Měsíc Darwin ukázal, že vedou k postupnému zvětšování vzdálenosti mezi těmito tělesy a prodlužování periody rotace Měsíce kolem Země a Země kolem své osy. Sledováním těchto změn mnoho milionů let do minulosti vypočítal, že Měsíc musel být mnohem blíže Zemi, než je nyní. To ho vedlo k názoru, vracející se k Laplaceově mlhovinové hypotéze , že Země a Měsíc kdysi tvořily jediné rotující těleso, které bylo v nestabilním stavu rovnováhy, což nakonec vedlo k jeho rozpadu [22] . Důvodem nestability by podle Darwina mohla být synchronizace slunečního přílivu s periodou přirozených oscilací tohoto jediného tělesa [23] .
V první fázi studia rané historie systému Země-Měsíc (1879-1882) se Darwin obrátil k chování již rozpadlého systému od okamžiku, kdy se tělesa téměř dotýkala, až do doby, kdy se jejich pohyb podobal modernímu pohyb Země a Měsíce. Zároveň bylo možné získat na základě některých výchozích podmínek moderní hodnoty délky dne a měsíce, sklonu zemské osy, sklonu a excentricity lunární dráhy. Pokusy použít tento přístup k popisu jiných systémů satelitů a sluneční soustavy jako celku ukázaly, že příliv a odliv zpravidla nehraje tak významnou roli jako v systému Země-Měsíc. Ve druhé fázi Darwin zvážil tvar téměř se dotýkajících těles, rozrušených slapovými silami , a šel ještě dále a vypočítal tvar jediného tělesa. To ho přivedlo k problému rovnovážných obrazců tekutých těles ( Maclaurinův sféroid , Jacobiho elipsoid, objekt hruškovitého tvaru), jejichž vývojem se krátce předtím zabýval Henri Poincaré . Na počátku 20. století Darwin vyvinul metodu elipsoidní harmonické analýzy a aplikoval ji na problém stability tekutých hrušek [24] [25] .
Darwin se v jedné ze svých prací obrátil k další populární hypotéze o vzniku sluneční soustavy v té době – hypotéze planetesimál. Poukázal na to, že hypotéza růstu planet v důsledku agregace malých hmot („meteoritů“) při srážkách je pravděpodobnější než představa o vzniku celých planet z plynné mlhoviny, nicméně tento meteorit hypotéza nemůže vysvětlit rozložení planet a satelitů na oběžných drahách [26] . Dále ukázal, že za určitých podmínek lze stejného výsledku dosáhnout, pokud je výchozím bodem vývoje jak mlhovina , tak sbírka meteoritů, které se při srážkách slepí dohromady [27] [28] .
Již na začátku své vědecké kariéry byl Darwin zapojen do práce zvláštní komise Britské asociace, která se zabývala analýzou pozorování přílivu a odlivu za účelem jejich předpovědi. Jako svůj hlavní nástroj použil harmonickou analýzu a dokázal vyvinout metodu pro předpovídání velikosti a času přílivu a odlivu pro různé možnosti úplnosti dat – pravidelná pozorování, krátké série nepravidelných pozorování, pozorování pouze maxim a minim vodní hladiny atd. urychlil četné monotónní aritmetické výpočty, navrhl použití různých počítacích zařízení . V roce 1891 přednesl tradiční Bakerovu přednášku , kterou věnoval problému předpovídání přílivu a odlivu a v níž uvedl metodu pro sestavení speciální tabulky pro výpočet doby jejich začátku. Darwin se také podílel na analýze pozorování přílivu a odlivu v Antarktidě , kterou provedla expedice Roberta Scotta na lodi Discovery. Velký obecně vědecký význam mělo studium tzv. dvoutýdenních přílivů a odlivů, které umožnilo zohlednit rozložení vody a pevniny a vypočítat tuhost Země jako celku, která se ukázala jako srovnatelná s tuhost oceli [29] [30] .
Darwin je autorem několika populárních spisů o přílivech a odlivech, zejména napsal odpovídající článek do Encyclopedia Britannica . Kniha vydaná jako výsledek kurzu přednášek na Lowell Institute v Bostonu v roce 1897 [31] se stala široce známou .
V oblasti nebeské mechaniky se Darwinovy zájmy soustředily hlavně na problém tří těles . Do konce 19. století byl tento problém podroben hluboké analýze v práci George Williama Hilla a Henriho Poincarého , která umožnila vypočítat pohyb Měsíce s vysokou přesností. Darwin nebyl zcela spokojen s aproximacemi, které používali Hill a Poincaré (nekonečně velká hmotnost Slunce a nulová hmotnost Měsíce ve srovnání s hmotností Země), a ve studii provedené po roce 1893 uvažoval o satelit s konečnou hmotností. Po pečlivých numerických výpočtech Darwin objevil nové rodiny periodických drah v takovém trojitém systému a analyzoval je z hlediska stability [32] .
Tematické stránky | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie | ||||
Genealogie a nekropole | ||||
|