Джордж Грин (математик)

Джордж Грин (14 июля 1793 г. - 31 мая 1841 г.), британский физик-математик , написал в 1828 году « Эссе о применении математического анализа к теориям электричества и магнетизма». ^{[2] [3]} В эссе были представлены несколько важных концепций, в том числе это теорема, аналогичная современной теореме Грина , идея потенциальных функций, используемых в настоящее время в физике , и концепция того, что сейчас называется функциями Грина . Грин был первым, кто создал математическую теорию электричества и магнетизма, и его теория легла в основу работы других ученых, таких как Джеймс Клерк Максвелл., Уильям Томсон и другие. Его работа по теории потенциала шла параллельно с работой Карла Фридриха Гаусса .

История жизни Грина примечательна тем, что он был почти полностью самоучкой. В детстве он получил всего один год формального образования, в возрасте от 8 до 9 лет.

Ранняя жизнь [ править ]

Мельница Грина в Снейнтоне , мельница, принадлежащая отцу Грина. Мельница была отремонтирована в 1986 году и сейчас является научным центром.

Грин родился и прожил большую часть своей жизни в английском городе Снейнтон , Ноттингемшир, ныне часть города Ноттингем . Его отец, которого также звали Джордж, был пекарем, который построил и владел кирпичной ветряной мельницей, используемой для измельчения зерна. ^[1]

В юности Грин характеризовался хилым телосложением и отвращением к работе в пекарне своего отца. Однако у него не было выбора, и, как это было принято в то время, он, вероятно, начал работать ежедневно, чтобы зарабатывать себе на жизнь в возрасте пяти лет.

Академия Роберта Гудакра [ править ]

В то время только 25–50% детей в Ноттингеме получали какое-либо образование. ^{[ необходима цитата ]} Большинство школ были воскресными школами, управляемыми церковью, и дети обычно посещали их в течение одного или двух лет. Признавая интеллект молодого Грина выше среднего и находясь в хорошем финансовом положении из-за его успешной пекарни, отец зачислил его в марте 1801 года в Академию Роберта Гудакра на Аппер-Парламент-стрит. Роберт Гудакр был известным популяризатором науки и педагогом того времени. Опубликовал « Очерк воспитания молодежи»., в котором он писал, что «изучал не мальчика, а человека-эмбриона». Для неспециалиста он показался бы глубоким знатоком естествознания и математики, но внимательное изучение его эссе и учебной программы показало, что его математические знания ограничивались алгеброй, тригонометрией и логарифмами. Таким образом, более поздний математический вклад Грина, который продемонстрировал знание самых современных достижений в математике, не мог быть результатом его пребывания в Академии Роберта Гудакра. Он оставался там всего четыре семестра (один учебный год), и его современники предполагали, что он исчерпал все, что они могли его научить.

Переехать из Ноттингема в Снейнтон [ править ]

В 1773 году отец Джорджа переехал в Ноттингем , который в то время имел репутацию приятного города с открытыми пространствами и широкими дорогами. К 1831 году, однако, население увеличилось почти в пять раз, отчасти из-за надвигающейся промышленной революции , и город стал известен как один из худших трущоб в Англии. Часто происходили бунты голодающих рабочих, часто связанные с особой враждебностью к пекарям и мельникам из-за подозрений в том, что они прячут зерно, чтобы поднять цены на продукты питания.

По этим причинам в 1807 году Джордж Грин-старший купил участок земли в Снейнтоне. На этом участке земли он построил «кирпичную ветряную кукурузную мельницу», которая сейчас называется ветряной мельницей Грина . Технологически он был впечатляющим для своего времени, но требовал почти круглосуточного обслуживания, что должно было стать бременем для Грина в течение следующих двадцати лет.

Взрослая жизнь [ править ]

Миллер [ править ]

Как и в случае с выпечкой, Грин находил работу на мельнице утомительной и утомительной. Зерно с полей непрерывно поступало к порогу мельницы, и паруса ветряной мельницы приходилось постоянно настраивать на скорость ветра, как для предотвращения повреждений при сильном ветре, так и для максимизации скорости вращения при слабом ветре. В жернова , которые непрерывно растереть друг против друга, могут изнашиваться или вызвать пожар , если они выбежали из зерна размалывают. Каждый месяц камни, которые весили более тонны, приходилось заменять или ремонтировать.

Семейная жизнь [ править ]

В 1823 году Грин завязал отношения с Джейн Смит, дочерью Уильяма Смита, которую Грин-старший нанял управляющим фабрики. Хотя Грин и Джейн Смит никогда не были женаты, Джейн в конце концов стала известна как Джейн Грин, и у пары родилось семеро детей; все, кроме первого, имели имя при крещении Грин. Самый младший ребенок родился за 13 месяцев до смерти Грина. Грин обеспечил гражданскую жену и детей своим завещанием. ^[4]

Библиотека подписки Ноттингема [ править ]

Когда Грину было тридцать, он стал членом Ноттингемской подписной библиотеки . Эта библиотека существует сегодня и, вероятно, была одним из немногих источников передовых математических знаний Грина. В отличие от более традиционных библиотек, подписка на библиотеку была доступна только сотне подписчиков, и первым в списке подписчиков был герцог Ньюкасл. Эта библиотека обслуживала запросы на специализированные книги и журналы, которые отвечали конкретным интересам их подписчиков.

Очерк 1828 г. [ править ]

В 1828 году Грин опубликовал «Эссе о применении математического анализа к теориям электричества и магнетизма» , которое на сегодняшний день является наиболее известным ему эссе. Она была опубликована в частном порядке за счет автора, поскольку он считал, что для такого человека, как он сам, без формального математического образования, было бы самонадеянно отправлять статью в авторитетный журнал. Когда Грин опубликовал свое эссе , оно было продано по подписке 51 человеку, большинство из которых были друзьями и, вероятно, не могли его понять.

Богатый землевладелец и математик сэр Эдвард Бромхед купил копию и призвал Грина продолжить работу по математике. Не веря, что предложение было искренним, Грин не связывался с Bromhead в течение двух лет.

Математик [ править ]

К тому времени, когда в 1829 году умер отец Грина, старший Грин стал одним из дворян благодаря своему значительному накопленному богатству и владению землей, примерно половину из которых он оставил своему сыну, а вторую половину - дочери. Молодой Грин, которому сейчас тридцать шесть лет, следовательно, смог использовать это богатство, чтобы оставить свои обязанности мельника и продолжить математические исследования.

Кембридж [ править ]

Члены подписной библиотеки Ноттингема, знавшие Грина, неоднократно настаивали на том, чтобы он получил надлежащее университетское образование. В частности, одним из самых престижных подписчиков библиотеки был сэр Эдвард Бромхед, с которым Грин вел много переписок; он настоял на том, чтобы Грин поехал в Кембридж.

В 1832 году, в возрасте почти сорока лет, Грин поступил в колледж Гонвилля и Кая в Кембридже . ^[5] Он был особенно не уверен в своем незнании греческого и латыни , которые были предпосылками, но оказалось, что выучить их оказалось не так сложно, как он предполагал, поскольку степень ожидаемого мастерства была не такой высокой. как он и ожидал. На экзаменах по математике он выиграл математическую премию первого года обучения. Он получил степень бакалавра в 1838 году и получил 4 -е место в классе Wrangler (4-е место в своем выпускном классе после Джеймса Джозефа Сильвестра, получившего 2-е место). ^[5]

Сотрудник колледжа [ править ]

После его окончания Грин был избран членом Кембриджского философского общества . Даже не обладая его выдающейся академической репутацией, Общество уже прочитало и приняло к сведению его эссе и три других публикации, поэтому Грин был рад приветствовать.

Следующие два года предоставили Грину беспрецедентную возможность читать, писать и обсуждать свои научные идеи. За это короткое время он опубликовал еще шесть публикаций по приложениям к гидродинамике, звуку и оптике.

Последние годы и посмертная слава [ править ]

В последние годы учебы в Кембридже Грин серьезно заболел и в 1840 году вернулся в Снейнтон , но через год умер. Ходят слухи, что в Кембридже Грин «поддался алкоголю», и некоторые из его более ранних сторонников, такие как сэр Эдвард Бромхед, пытались дистанцироваться от него.

Работа Грина не была хорошо известна в математическом сообществе при его жизни. Помимо самого Грина, первым математиком, процитировавшим его работу 1828 года, был британец Роберт Мерфи (1806–1843) в своей работе 1833 года. ^[6] В 1845 году, через четыре года после смерти Грина, работа Грина была заново открыта молодым Уильямом Томсоном (тогда ему был 21 год), позже известным как лорд Кельвин , который популяризировал ее среди будущих математиков. Согласно книге Д.М. Каннелла «Джордж Грин», Уильям Томсон заметил, что Мерфи цитирует эссе Грина 1828 года, но с трудом нашел работу Грина 1828 года; наконец, он получил несколько копий работы Грина 1828 года от Уильяма Хопкинса в 1845 году.

В 1871 году Н. М. Феррерс собрал для публикации «Математические статьи покойного Джорджа Грина» . ^[7]

Работа Грина о движении волн в канале ( в результате того, что известно как закон Грина ) предвосхищает ВКБ в квантовой механике , в то время как его исследование световых волн и свойство Эфира получает то , что теперь известно как Коши Зеленый тензор . Теорема и функции Грина были важными инструментами классической механики и были пересмотрены работой Швингера 1948 года по электродинамике, которая привела к его Нобелевской премии 1965 года (совместно с Фейнманом и Томонагой ). Позже функции Грина также оказались полезными при анализе сверхпроводимости.. Во время визита в Ноттингем в 1930 году Альберт Эйнштейн заметил, что Грин на 20 лет опередил свое время. Физик-теоретик Джулиан Швингер , который использовал функции Грина в своих новаторских работах, опубликовал в 1993 году сборник под названием «Озеленение квантовой теории поля: Джордж и я» ^[8].

Библиотека Джорджа Грина в Ноттингемском университете названа в его честь и содержит большую часть научной и инженерной коллекции университета. Институт Джорджа Грина по исследованиям в области электромагнетизма , исследовательская группа инженерного факультета Ноттингемского университета , также назван в его честь. ^[9] В 1986 году Ветряная мельница Грина была восстановлена ​​в рабочем состоянии. Сейчас он служит как действующим образцом ветряной мельницы 19-го века, так и музеем и научным центром, посвященным Грин.

В Вестминстерском аббатстве есть мемориальный камень Грина в нефе, примыкающем к могилам сэра Исаака Ньютона и лорда Кельвина. ^[10]

Его работа и влияние на прикладную физику XIX века были в значительной степени забыты до публикации его биографии Мэри Каннелл в 1993 году.

Источник знаний [ править ]

Историкам неясно, где именно Грин получил информацию о текущих достижениях в математике, поскольку у Ноттингема было мало интеллектуальных ресурсов. Что еще более загадочным является то , что Грин использовал «Математический анализ» форму исчисления производной от Лейбница , который был практически ничего не слышно, или даже активно отговаривает, в Англии в то время (из - за Лейбниц будучи современником Ньютона , который был его собственные методы, которые отстаивали в Англии). Эта форма исчисления и разработки математиков, таких как французские математики Лаплас , Лакруа и Пуассон.их не учили даже в Кембридже, не говоря уже о Ноттингеме, и тем не менее Грин не только слышал об этих разработках, но и улучшал их. ^[11]

Предполагается, что в то время в Ноттингеме жил только один человек, получивший математическое образование, Джон Топлис , директор средней школы Ноттингема 1806–1819 гг., Выпускник Кембриджа и энтузиаст французской математики.

Список публикаций [ править ]

• Очерк применения математического анализа к теориям электричества и магнетизма . Джордж Грин, Ноттингем. Отпечатано для автора Т. Уилхаус, Ноттингем. 1828 г. (Quarto, vii + 72 стр.)
• Грин, Джордж (1835). «Математические исследования законов равновесия жидкостей, аналогичных электрической жидкости, с другими подобными исследованиями» . Труды Кембриджского философского общества . 5 (часть i): 1–63. Представлено 12 ноября 1832 г.
• Грин, Джордж (1835). «Об определении внешней и внутренней привлекательности эллипсоидов переменной плотности» . Труды Кембриджского философского общества . 5 (часть iii): 395–429. Bibcode : 1835TCaPS ... 5..395G . Представлено 6 мая 1833 г.
• Грин, Джордж (1836). «Исследования по вибрации маятников в жидких средах» . Труды Королевского общества Эдинбурга . 13 (1): 54–62. DOI : 10.1017 / S0080456800022183 . Представлено 16 декабря 1833 г.
• Грин, Джордж (1838). «Об отражении и преломлении звука» . Труды Кембриджского философского общества . 6 (часть iii): 403–413. Представлено 11 декабря 1837 г.
• Грин, Джордж (1838). «О движении волн в переменном канале малой глубины и ширины» . Труды Кембриджского философского общества . 6 (часть iii): 457–462. Bibcode : 1838TCaPS ... 6..457G . Представлено 15 мая 1837 г.
• Грин, Джордж (1842). «О законах отражения и преломления света на общей поверхности двух некристаллизованных сред» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть i): 1-24. Представлено 11 декабря 1837 г.
• Грин, Джордж (1842). «Заметка о движении волн в каналах» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть i): 87–95. Представлено 18 февраля 1839 г.
• Грин, Джордж (1842). «Дополнение к воспоминаниям об отражении и преломлении света» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть i): 113–120. Представлено 6 мая 1839 г.
• Грин, Джордж (1842). «О распространении света в кристаллизованных средах» . Труды Кембриджского философского общества . 7 (часть ii): 121–140. Представлено 20 мая 1839 г.

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

• Айвор Граттан-Гиннесс , «Грин, Джордж (1793–1841)», Оксфордский национальный биографический словарь , Oxford University Press, 2004 г., по состоянию на 26 мая 2009 г.
• Д.М. Каннелл, «Математик и физик Джорджа Грина 1793–1841», Атлон Пресс, Лондон, 1993.
• Мерфи, Роберт (1833). «Об обратном методе определенных интегралов». Труды Кембриджского философского общества . 4 : 353–408. (Примечание: это была первая цитата из работы Грина 1828 года кем-то другим, кроме самого Грина.)
• О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Джордж Грин (математик)» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
• «Джордж Грин» . Архивировано из оригинального 26 декабря 2010 года. - Отличный он-лайн источник информации Джорджа Грина
• Грин, Джордж (1828). «Очерк применения математического анализа к теориям электричества и магнетизма». arXiv : 0807.0088 [ Physics.hist -ph ].
• Каннел, DM и Лорд, Нью-Джерси; Лорд, штат Нью-Джерси (март 1993 г.). «Джордж Грин, математик и физик 1793–1841». Математический вестник . The Mathematical Gazette, Vol. 77, № 478. 77 (478): 26–51. DOI : 10.2307 / 3619259 . JSTOR  3619259 .
• Challis, L. и Sheard, F .; Шеард, Фред (декабрь 2003 г.). «Зеленый цвет зеленых функций». Физика сегодня . 56 (12): 41–46. Bibcode : 2003PhT .... 56l..41C . DOI : 10.1063 / 1.1650227 . S2CID  17977976 .
• "Зеленая мельница и научный центр" (веб-страница) . Проверено 22 Ноябрю 2 005 .

Внешние ссылки [ править ]

• Список литературы для Джорджа Грина
• Цитаты, связанные с Джорджем Грином на Wikiquote
• Боули, Роджер. «Функции Джорджа Грина и Грина» . Шестьдесят символов . Brady Харан для Ноттингемского университета .