Сэр Джеффри Ингрэм Тейлор OM FRS FRSE (7 марта 1886 - 27 июня 1975) был британским физиком и математиком и крупной фигурой в области гидродинамики и теории волн . Его биограф и однокурсник Джордж Бэтчелор описал его как «одного из самых известных ученых этого (20-го) века». [4] [5] [6] [7]
Ранняя жизнь и образование [ править ]
Тейлор родился в Сент-Джонс-Вуд , Лондон. Его отец, Эдвард Ингрэм Тейлор, был художником, а его мать, Маргарет Буль, происходила из семьи математиков (его тетя была Алисия Буль Стотт, а его дед - Джордж Буль ). В детстве он был очарован 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. Затем он получил стипендию, чтобы продолжить обучение в Кембридже под руководством Дж . Дж. Томсона .
Карьера и исследования [ править ]
Тейлор больше всего известен студентам-физикам по своей самой первой статье [8], опубликованной еще во время учебы, в которой он показал, что интерференция видимого света создает полосы даже при очень слабых источниках света. Эффекты интерференции создавались светом от газового фонаря, который ослаблялся через серию пластин из темного стекла, рассеиваясь 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. Когда-то это стало широко распространенным ок. 1927 г., когда было проведено квантование электромагнитного поля, эксперимент Тейлора начал преподноситься в педагогических трактатах как доказательство того, что эффекты интерференции со светом не могут быть интерпретированы с точки зрения того, что один фотон интерферирует с другим фотоном - что, фактически, один фотон должен проходить через оба.щели двухщелевого аппарата. Современное понимание предмета показало, что условий в эксперименте Тейлора на самом деле было недостаточно, чтобы продемонстрировать это, потому что источник света на самом деле не был однофотонным источником, но эксперимент был воспроизведен в 1986 году с использованием однофотонного источника. и был получен тот же результат. [9]
За этим он последовал работой над ударными волнами , [ цитируемая ] получив премию Смита . В 1910 году он был избран стипендиатом Тринити-колледжа, а в следующем году был назначен на должность метеорологии , став читателем по динамической метеорологии. Его работа по турбулентности в атмосфере привела к публикации «Турбулентного движения жидкостей» [10], которая принесла ему премию Адамса в 1915 году.
В 1913 году Тейлор служил метеорологом на борту Ice Patrol судна Scotia , где его наблюдения легли в основу его дальнейшей работы по теоретической модели смешивания воздуха. С началом Первой мировой войны его отправили на Королевский авиастроительный завод в Фарнборо, чтобы применить свои знания в области проектирования самолетов, работая, среди прочего, над нагрузкой на гребные валы. Не желая просто сидеть сложа руки и заниматься наукой, он также научился летать на самолетах и прыгать с парашютом.
После войны Тейлор вернулся в Тринити и работал над применением турбулентного потока 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 Ярроу. Это позволило ему прекратить преподавать, чем он занимался в течение предыдущих четырех лет, и к чему он не любил и к чему не имел особых способностей. Именно в этот период , что он сделал свою самую широкомасштабную работу по механике жидкости и механики деформируемого твердого тела , в том числе исследования по деформации кристаллических материалов , которые следуют из его войны работы в Фарнборо. Он также внес еще один важный вклад в турбулентный поток., где он представил новый подход через статистическое исследование пульсаций скорости.
В 1934 году Тейлор, примерно одновременно с Майклом Поланьи и Эгоном Орованом , понял, что пластическая деформация пластичных материалов может быть объяснена с точки зрения теории дислокаций, разработанной Вито Вольтеррой в 1905 году. Это понимание имело решающее значение для развития современной науки о твердом теле. механика.
Манхэттенский проект [ править ]
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 . Тейлор был отправлен в США в 1944–1945 годах в составе британской делегации на Манхэттенском проекте . В Лос-Аламосе Тейлор помог решить проблемы нестабильности взрыва при разработке атомного оружия, особенно плутониевой бомбы, использованной в Нагасаки 9 августа 1945 года.
В 1944 году он также получил рыцарское звание и медаль Копли от Королевского общества .
Тейлор присутствовал на Тринити (ядерное испытание) 16 июля 1945 года в составе «VIP-списка» генерала Лесли Гроувса , состоящего всего из 10 человек, наблюдавших за испытанием с холма Компания, примерно в 20 милях (32 км) к северо-западу от места выстрела. башня. По странному повороту, Джоан Хинтон , другой прямой потомок математика Джорджа Буля, работала над тем же проектом и стала свидетелем этого события в неофициальном качестве. Тогда они встретились, но потом пошли разными путями. 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. [11]
В 1950 году он опубликовал две статьи, в которых оценивалась мощность взрыва с использованием теоремы Бэкингема Пи , и кадры высокоскоростной фотографии из этого теста с отметками времени и физическим масштабом радиуса взрыва, которые были опубликованы в журнале Life . Его оценка в 22 кт была очень близкой к принятой величине 20 кт, которая в то время все еще была засекречена .
Более поздняя жизнь [ править ]
Тейлор продолжил свои исследования после войны, работая в Комитете по аэронавигационным исследованиям 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 было решить с помощью простого оборудования. Это привело к таким достижениям, как метод измерения второго коэффициента вязкости . [ необходима цитата ] Тейлор изобрел несжимаемую жидкость с взвешенными в ней пузырьками газа. [ необходима цитата ]Рассеяние газа в жидкости во время расширения было следствием сдвиговой вязкости жидкости. Таким образом, объемная вязкость может быть легко рассчитана. Другая его поздняя работа [ необходима цитата ] включала продольную дисперсию потока в трубках, движение через пористые поверхности и динамику слоев жидкости.
Некоторые аспекты жизни Тейлора часто находили отражение в его творчестве. Его чрезмерный интерес к движению воздуха и воды и, как следствие, его исследования движения одноклеточных морских существ и погоды были связаны с его пожизненной любовью к парусному спорту. В 1930-х годах он изобрел якорь «CQR» , который был одновременно более прочным и более управляемым, чем любой другой, который использовался, и который использовался для всех видов малых судов, включая гидросамолеты . [12]
Его последняя исследовательская работа [ необходима цитата ] была опубликована в 1969 году, когда ему было 83 года. В ней он возобновил свой интерес к электрической активности во время гроз , как струям проводящей жидкости, вызванным электрическими полями. Конус, из которого наблюдаются такие струи , в его честь называют конусом Тейлора . В том же году Тейлор получил медаль и премию А.А. Гриффита и был награжден Орденом «За заслуги» .
Личная жизнь [ править ]
Тейлор женился на Грейс Стефани Фрэнсис Равенхилл, школьной учительнице в 1925 году. Они оставались вместе до смерти Стефани в 1965 году. Тейлор перенес тяжелый инсульт в 1972 году, который фактически положил конец его работе. Он умер в Кембридже в 1975 году.
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Batchelor, GK (1976). «Джеффри Ингрэм Тейлор, 7 марта 1886 - 27 июня 1975» . Биографические воспоминания членов Королевского общества . 22 : 565–633. DOI : 10.1098 / RSBM.1976.0021 .
- ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Дж. И. Тейлор" , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
- ^ GI Тейлор в проекте математической генеалогии
- ^ Жизнь и наследие GI Тейлора , Джорджем Бэтчелором , Cambridge University Press , 1994 ISBN 0-521-46121-9
- ^ Тейлор, Джеффри Ингрэм, сэр, Научные статьи . Под редакцией Г.К. Бэтчелора, Cambridge University Press, 1958–71. (Том 1. Механика твердых тел - Том 2. Метеорология, океанография и турбулентные потоки - Том 3. Аэродинамика и механика снарядов и взрывов - Том 4. Механика жидкостей: разные статьи).
- ^ Мизес, Ричард фон; Йи, Чиа-Шунь (1976). «Дж. И. Тейлор, каким я его знал». Успехи прикладной механики Том 16 . Успехи прикладной механики. 16 . стр. xii–. DOI : 10.1016 / S0065-2156 (08) 70086-3 . ISBN 9780120020164.
- ^ Пиппард, SBA (1975). «Сэр Джеффри Тейлор». Физика сегодня . 28 (9): 67. Bibcode : 1975PhT .... 28i..67P . DOI : 10.1063 / 1.3069178 .
- ^ GI Taylor, Интерференционные полосы со слабым светом, Proc. Camb. Фил. Soc. 15, 114-115 (1909)
- ^ Grangier, Roger, and Aspect, "Экспериментальные доказательства эффекта антикорреляции фотонов на светоделителе", Europhys. Lett. 1 (1986) 173
- ^ Тейлор, GI 1915. Вихревое движение в атмосфере. Философские труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащие статьи математического или физического характера 215 (A 523): 1-26
- ^ Джерри Кеннеди, Буллы и Хинтоны, Атриум Пресс, июль 2016 г.
- ^ Тейлор, GI, Удерживающая сила якорей, апрель 1934 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Real Media поток гидродинамической демо Тейлора, любезно MIT
- Классическая физика через работы Г. И. Тейлора . Курс по работе Тейлора
- Статья по вышеуказанному курсу
- Медаль Г.И. Тейлора Общества инженерных наук
- Видеозапись лекции К.Р. Шринивасана о жизни и творчестве Г.И. Тейлора
