Выдающийся физик викторианской эпохи, замкнутый человек, выступавший с резкой критикой своих оппонентов на страницах печатных изданий, Хевисайд был одним из осн icon

Выдающийся физик викторианской эпохи, замкнутый человек, выступавший с резкой критикой своих оппонентов на страницах печатных изданий, Хевисайд был одним из осн


Смотрите также:
В. Т. Шаламов писал, что одним из самых достойных людей, встреченных им на Колыме...
Том 3 документации об аукционедля проведения открытого аукциона для субъектов малого...
Ная работа Проблема пропаганды наркомании на страницах печатных и виртуальных молодежных изданий...
Одним из первых, кто использовал для решения задач круги...
Программа дисциплины сд. Ф 12...
С. И. Вавилов I сергей Иванович Вавилов (1891-1951)-выдающийся советский физик-экспериментатор...
Виктор Юзефович Драгунский...
Принцип относительности Эйнштейна...
Программа дисциплин «Техника и технология печатных изданий...
Программа дисциплин «Техника и технология печатных изданий...
Эрих Фромм выдающийся мыслитель ХХ века...
Сведения о поступивших в Омскую городскую избирательную комиссию уведомлениях организаций...



Загрузка...
скачать
Оливер Хевисайд

Выдающийся физик викторианской эпохи, замкнутый человек, выступавший с резкой критикой своих оппонентов на страницах печатных изданий, Хевисайд был одним из основоположников современной теории электричества

Он родился в одной из лондонских трущоб, у него не было университетского образованиями, за исключением шести лет работы в телеграфной компании, он был безработным. Однако благодаря своему таланту и целеустремленности Оливер Хевисайд стал одним из ведущих физиков викторианской эпохи. Он развил теорию электромагнитного поля Джеймса Клерка Максвелла, открыл принцип передачи сигналов на дальние расстояния, что позволило осуществить дальнюю телефонную связь, высказал идеи, предвосхитившие телевидение, радиосвязь и некоторые аспекты теории относительности Эйнштейна.

Хотя среди ученых своего времени Хевисайд пользовался большим уважением, в настоящее время его имя почти забыто. Частично это объясняется тем, что предложенные им методы оказались столь эффективными, что авторы учебников стали широко использовать их для объяснения фундаментальных теорий, разработанных ранее другими исследователями. Например, многие полагают, что два столетия назад Ньютон уже пользовался векторами для описания сил; на самом же деле первым, кто применил векторы в физике, был Хевисайд.

Странно, что нынешний мир, в котором незаурядная личность не может остаться незамеченной, способен предать забвению имя англичанина, чья индивидуальность выделялась в эпоху, отмеченную такими именами, как генерал Чарлз Гордон, Флоренс Найтингейл, Льюис Кэрролл и Джек-Потрошитель. Оливер Хевисайд был оригиналом из оригиналов, человеком, который своими успехами был обязан только самому себе и который жил в стране, своими достижениями также обязанной лишь самой себе.

Хевисайд мог быть одним из диккенсовских персонажей. Младший из четырех сыновей резчика по дереву, который едва мог содержать семью, он начал свою жизнь (в 1850 г.) неподалеку от фабрики, на которой когда-то работал Диккенс, будучи еще ребенком. В раннем детстве Хевисайд переболел скарлатиной. Болезнь привела к резкому ухудшению слуха, из-за чего маленький Оливер был лишен общества других детей. Этот недуг впоследствии отразился на характере Хевисайда, который был известен своей неуживчивостью и саркастичностью, порой уводившей его слишком далеко в выступлениях против своих оппонентов на страницах печати. Спустя годы Хевисайд вспоминал о своей юности с большой горечью, говоря, что она "навсегда деформировала" его жизнь.

Тем не менее Хевисайд учился в школе очень хорошо. После ее окончания он был пятым из более чем 500 претендентов на сдачу экзамена в колледж в 1865 г. Самой плохой оценкой будущего корифея в области математической физики был 15%-ный бал по евклидовой геометрии - любопытное обстоятельство, явившееся одним из первых проявлений неприязни Хевисайда к "строгим доказательствам".

"Самое худшее - это евклидова геометрия, - писал Хевисайд впоследствии. - Поразительно, что молодые люди должны забивать себе голову всякими логическими вывертами и пытаться понять доказательство одного очевидного факта посредством другого, в равной степени... очевидного, ощущая в себе зарождающуюся неприязнь к математике, вместо того, чтобы изучать геометрию, один из наиболее важных и фундаментальных предметов".

Молодой Хевисайд, не имея ни средств, ни желания получить дальнейшее академическое образование, в шестнадцатилетнем возрасте оставил стены учебного заведения, самостоятельно выучил азбуку Морзе и основы электричества и в возрасте 18 лет отправился в Данию, где устроился работать в телеграфной компании. Это была его единственная оплачиваемая работа.

Получить работу в телеграфной компании Хевисайду помог его дядя, Чарлз Уитстон, который был женат на сестре матери Оливера. Имя Уитстона, изобретателя, который к кругу своих многочисленных друзей ученых причислял Уильяма Томсона (позднее лорда Кельвина) и Майкла Фарадея, вспоминается в связи с измерительным "мостом Уитстона", устройством для измерения электрического сопротивления (хотя в изобретении этого моста Уитстон не сыграл какой-либо роли). Такому человеку, как Уитстон, видимо, не составило большого труда подыскать своему племяннику работу. Оливер, по настоянию своего дяди, изучил также датский и немецкий языки в дополнение к тем языкам, которые он уже знал. Для него поступление на работу телеграфистом предполагало повторение пути, избранного его старшим братом Артуром, который был служащим частной телеграфной компании до 1870 г., когда все внутренние телеграфные службы попали под монопольный контроль Главного почтового управления Великобритании.

Хевисайд освоил специальность телеграфиста и наладчика телеграфных аппаратов и быстро продвигался по службе. В 1871 г. он вернулся в Англию и стал главным оператором в бюро телеграфной компании Great Northern Telegraph, которое находилось в городе Ньюкасл-на-Тайне и ведало международным телеграфом. В то же время он усиленно занимался самообразованием, делая упор на математику. Первыми вехами на научном пути Хевисайда стали две его статьи по электричеству, опубликованные в 1872 и 1873 гг. В первой статье использовалась только алгебра, тогда как во второй, которую отметил Максвелл во втором издании своего "Трактата об электричестве и магнетизме", был применен математический анализ.

Возможно, что под впечатлением от замечательного трактата Максвелла Хевисайд в 1874 г. принял решение оставить телеграфную компанию, чтобы полностью посвятить себя научной работе. Это был весьма серьезный шаг для двадцатичетырехлетнего человека, не имевшего независимых средств к существованию. Хевисайд никогда не пытался пересмотреть свое решение оставить работу в столь раннем возрасте, и это весьма тревожило его семью, хотя все в ней отнеслись с участием к его намерениям и старались не досаждать ему - даже поднос с едой оставляли у дверей его комнаты, ставни которой обычно были плотно закрыты, В этой комнате Хеввсайд проводил за работой все иочи и значительную часть дня при свете коптящих масляных ламп, от которых, по словам знакомого Хевисайдов, в комнате становилось "жарче, чем в аду".

Хевисайда (как и молодого Эйнштейна 25 лет спустя) математическая физика привлекла своей внутренней простотой и изяществом, характерными даже для таких сложных построений, как уравнения Максвелла. Максвелл продемонстрировал единство электричества и магнетизма, придав математическую форму представлениям Фарадея о двух силах как о полях. Система уравнений Максвелла позволила объяснить многие известные явления и предсказать те, о которых даже не подозревали. Наиболее же важным был вывод Максвелла о том, что колеблющееся электрическое поле должно порождать в пространстве магнитное поле, колеблющееся с той же частотой, которое в свою очередь должно порождать электрическое поле и т.д. Эта электромагнитная волна должна распространяться со скоростью света, также являющегося электромагнитным излучением.

Максвелл умер в 1879 г. в возрасте 48 лет, за девять лет до того как гениальный немецкий ученый Генрих Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн в пространстве. Почти сразу после этого Оливер Дж. Лодж - один из тех, кто впоследствии окажет Хевисайду наиболее горячую поддержку - обнаружил электромагнитные волны в металлическом проводнике. Лишь после этого теория Максвелла стала общепринятой.



Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) - основоположник электромагнитной теории, которую он изложил в своем "Трактате об электричестве и магнетизме". Этот труд, по словам Хевисайда, был написан "божественным гением". В 24-летнем возрасте Хевисайд оставил свою работу с тем, чтобы полностью посвятить себя развитию теории Максвелла.

Хевисайду не нужны были подтверждения электромагнитной теории Максвелла, поскольку он считал ее "очевидной истиной" уже в силу ее одной математической структуры. Создать такое, по словам Хевисайда, мог только "божественный гений". О том, сколь большое впечатление на Хевисайда произвела работа Максвелла "Трактат об электричестве и магнетизме", можно судить по его письму, написанному в 1918 г: "Я увидел, что она [теория] обладает великой, величайшей и удивительной по своим возможностям силой. Я был полон решимости овладеть ею и принялся за работу... Мне потребовалось несколько лет, прежде чем я постиг то, что мог. Затем я отложил труд Максвелла в сторону и пошел своим путем. И продвигался уже гораздо быстрее".

Хевисайд значительно упростил 20 уравнений Максвелла с 20 переменными, сведя их к двум уравнениям с двумя переменными, которые описывали векторы электрического и магнитного поля. Большая часть теоретической работы была проведена одновременно с Герцем, который в своей книге по электрическим волнам любезно заметил, что "Г-ну Хевисайду принадлежит приоритет". Джордж Фрэнсис Фицджеральд из Тринити-колледж в Дублине писал, что "Трактат Максвелла загроможден остатками блестяще выбранных им рубежей атаки, окапавшихся лагерей и следами боев. Оливер Хевисайд очистил его от всего этого, выбрал прямой маршрут, проложил широкую дорогу, а также обследовал значительную часть сельской местности".

Эти слова были прекрасной похвалой со стороны человека, позже получившего известность за высказанное им предположение (независимо от Лоренца) о сокращении продольных размеров тел в направлении их движения (см. статью Эдмунда Уайтакера  "Дж.Ф. Фицджеральд", Scientific American, November, 1953).

В течение ряда лет уравнения электродинамики в новой форме назывались уравнениями Герца-Хевисайда, позже молодой Эйнштейн называл их уравнениями Максвелла-Герца. Сегодня же эти уравнения носят имя только Максвелла.

Методы Хевисайда были столь же важны, как и его результаты. Вместе с Джозайя Уиллардом Гиббсом из Иельского университета Хевисайд научил физиков мира, как оперировать векторами. Векторы позволяют описывать силы, характеризуемые численным значением и направлением. Если один вектор представляет силу в данной точке, то система векторов - силовое поле. Над векторами могут выполняться арифметические действия, а также дифференциальные операции; путем дифференцирования системы векторов, описывающей, например, магнитное поле, находится вектор электрического потока в любой данной точке.

Однако операции над векторами не всегда просты. Например, векторное произведение не является коммутативным, т.е. произведение векторов а и b не равно произведению векторов b и а. Но все же векторы не столь сложны, как кватернионы, от которых они произошли.

Кватернионы, у которых к трем пространственным координатам добавлена скалярная переменная, были предложены в 1843 г, ирландским математиком Уильямом Роуаном Гамильтоном. Эту систему чисел, конкурировавших в то время с векторами, отстаивал шотландский физик Питер Г. Тейт, друг Максвелла и Кельвина. Ни Максвелл, ни Кельвин не питали большой симпатии к кватернионам, но оба они не заостряли внимания на этом предмете, ограничиваясь лишь высказываниями против них. Тейт, однако, яростно сражался за "старую математику", полемизируя с Хевисайдом и Гиббсом в своих письмах, которые он отсылал редактору журнала Nature.

Метод математического анализа, предложенный Хевисайдом (в настоящее время он известен как операционное исчисление), также не получил одобрения со стороны журнала Proceedings of the Royal Society, рецензент которого Уильям Бернсайд, отклонил работу Хевисайда из-за отсутствия строгости доказательств. Хевисайд признал этот недостаток, но с позиции человека, презирающего "логическое разжевывание". Он писал: "Ну и что из того? Разве должен я отказываться от обеда лишь потому, что не понимаю, как происходит процесс пищеварения?" Любопытно, что человек, сообщивший Хевисайду о том, что его работа отклонена, был Джон Уильям Рэлей, профессор физики в Кавендшской лаборатории при Кембриджском университете, один из самых больших сторонников нового метода, предложенного Хевисайдом,

В конечном счете векторы одержали победу и нашли столь широкое применение в физике и математике, что имена тех, кто их придумал, быстро стерлись из памяти. В учебниках теория Максвелла излагалась теперь в векторной форме, в которой она выглядела намного проще. Следующее важное применение теории Максвелла относится к 1884 г., когда Хевисайд и Джон Генри Пойнтинг на ее основе ( и независимо друг от друга) ввели понятие вектора плотности потока электромагнитной энергии. Пойнтинг первый опубликовал свои результаты, и этот вектор заслуженно носит его имя. К тому же фамилия Пойнтинга (которая на английском языке звучит одинаково со словом "pointing" - "указывающий". - Ред.) весьма "подходит" к этому вектору, поскольку он действительно указывает направление потока энергии в данной точке пространства.

н родился в одной из лондонских трущоб, у него не было университетского образованиями, за исключением шести лет работы в телеграфной компании, он был безработным.

Оливер Хевисайд (в центре) в "окружении" своих друзей и врагов. Фотографии друзей, ценивших блестящий ум Хевисайда (по часовой стрелке, начиная со среднего левого снимка): Оливер Джозеф Лодж, лорд Кельвин, лорд Рэлей, Джон Генри Пойнтинг и Генрих Герц. В нижнем ряду помещены фотографии врагов Хевисайда, которых он нажил себе из-за резких высказываний в их адрес (слева направо) - Питер Тейт, Уильям Прис, Уильям Бернсайд.

Опираясь на теорию Максвелла, Хевисайд пришел к столь далекоидущим выводам, о которых сам Максвелл мог бы только мечтать. Хевисайд, например, попытался ответить на вопрос, что будет с заряженными частицами, если они начнут двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Его записные книжки были испещрены расчетами поведения таких "сверхсветовых" частиц. Примером "сверхсветового эффекта", который возникает в плотной среде, такой как вода, является мягкое голубое свечение из бассейновых ядерных реакторов. Свечение возникает вследствие того, что электроны, вылетевшие из реактора, движутся со сверхсветовой скоростью, порождая электромагнитную ударную волну (как и самолет порождает ударную звуковую волну, когда его скорость превысит скорость звука). Это излучение известно как черенковское излучение и названо так по имени русского физика П.Д. Черенкова. За его открытие ему, совместно с двумя другими советскими учеными (И.Е. Таммом и И.М. Франком. - Ред.) была присуждена Нобелевская премия в 1958 г. - 50 лет после того, как это излучение предсказал Хевисайд.


Любопытно, что хотя современная теория "запрещает" частице двигаться со сверхсветовой скоростью в вакууме, она допускает возможность такого движения. Некоторые теоретики используют понятие "тахион" - гипотетической частицы, для которой скорость света в вакууме является предельно минимальной. Энергия тахионов, если они существуют, приближается к нулю при бесконечно больших скоростях и становится бесконечно большой при скорости света. В соответствии с теорией относительности они должны двигаться обратно во времени, т.е. следствия в таком случае будут предшествовать своим причинам, вопреки принципу причинности, который, однако, не является законом физики. Хевисайду ничего не было известно об этих антивременных эффектах, однако если тахионы действительно существуют, они в принципе могут быть обнаружены по "излучению Хевисайда", которое должны испускать.

Блестящие успехи Хевисайда в развитии теории Максвелла не остались незамеченными. Хотя большинство своих работ он публиковал в журнале Electrician ("Электрик"), рассчитанном на инженеров-электриков, этот журнал читали и многие известные ученые. Даже великий Максвелл когда-то опубликовал в нем свою заметку. Поэтому научная элита была вполне осведомлена о том, что представлял собой Хевисайд как ученый.

В 1889 г. Томсон в своем обращении при вступлении в должность президента Института инженеров-электриков назвал Хевисайда "авторитетом". Позже в том же году Лодж, представляя Хевисайда читателям журнала Nature, сказал о нем, что этот ученый в своих "выдающихся исследованиях электромагнитных волн продвинулся вперед дальше, чем это доступно пониманию в настоящее время".

Спустя два года Хевисайд был избран членом Лондонского королевского общества, причем его кандидатуру поддержали такие знаменитости как Томсон, Лодж, Фицджеральд и Пойнтинг. Звание члена Лондонского королевского общества, очень престижное и сегодня, в те времена, когда еще не были учреждены различные премии ученым, считалось еще более почетным. Таким образом, за 17 лет Хевисайд из безвестного безработного телеграфиста превратился в мировую известность.

Все это выглядело как в голливудском фильме. Однако сам Хевисайд воспринял свое избрание членом Лондонского королевского общества со смешанным чувством: с одной стороны, он был счастлив, что его труды нашли признание, а с другой - понимал, что те руки, которые аплодировали ему теперь могут потом его же и "отшлепать". Такое его отношение объяснимо в свете тех событий, которые произошли за прошедшее десятилетие, когда Хевисайд был участником множества ожесточенных споров, в которых далеко не зсегда было ясно, кто выйдет победителем.

Упомянутая речь Томсона имела особое значение для слушателей, которые следили за спором между Хевисайдом и самым ярым из его многих противников Уильямом Г. Присом, техническим экспертом Главного почтового управления Великобритании. Называвший себя "практичным человеком", пренебрежительно относившийся к теоретикам и не дававший ходу идеям математиков, Прис имел "твердые" представления о том, какими должны быть кабельные линии связи. Хевисайд опубликовал свои не менее "твердые", но совершенно противоположные представления, после чего они обменялись через печать язвительными замечаниями. Спор между ними все более разгорался и вскоре привлек к себе пристальное внимание.

Любопытно, что даже в 80-х годах прошлого столетия мог возникнуть горячий спор, затрагивающий фундаментальные основы теории электричества. К тому времени средства дальней связи достигли такого уровня, который впечатляет даже сейчас. Не только между городами, но и континентами сообщения передавались по массивным кабелям, для "питания" которых использовались механизмы-гиганты. Разработка систем и оборудования для линий дальней связи велась хотя и быстрыми темпами, но почти не опираясь на теорию. Единственным математическим обоснованием был анализ потока электроэнергии очень низкой частоты в длинных проводниках, выполненный Томсоном еще 30 лет до этого. Эта теория хорошо работала в том случае, когда скорость передачи информации составляла всего несколько слов в минуту, но была совершенно непригодной для гораздо более высоких скоростей, необходимых для передачи речи по телефону.

Проблема, требовавшая скорейшего решения, состояла в следующем: как предохранить высокочастотный сигнал от искажения при его передаче по кабельной линии связи. Некоторые искажения неизбежны, например те, которые обусловлены электрическим сопротивлением, из-за которого часть энергии сигнала превращается в бесполезное тепло. Искажение может быть также обусловлено индуктивностью и емкостью цепи, приводящими к тому, что энергия сигнала кратковременно передается магнитному или электрическому полю соответственно. Искра, возникающая, когда вилку шнура электронагревательного прибора вынимают из розетки, обусловлена индуктивностью цепи - это энергия, накопленная в магнитном поле, существовавшем в цепи, когда по ней протекал электрический ток. Конденсатор же накапливает энергию в электрическом поле, которое может сохраняться некоторое время даже после того, как он отключен от зарядившего его источника. Вот почему так опасно, например, открывать только что отключенный от сети телевизор, в котором имеются высоковольтные конденсаторы.

Томсону было известно, что явления накопления энергии в трансатлантических кабелях, проложенных в середине прошлого столетия, в основном обусловлены емкостными эффектами. Он также знал, что при тогдашних очень низких скоростях передачи сигналов можно было пренебречь индукционными эффектами и проводимостью изоляции.

Теория Томсона, хотя и несовершенная, постепенно превратилась в догму для тех, кто не знал, с какими упрощениями она была построена. Эти упрощения, допустимые на начальных этапах развития телеграфии, оказались неприемлемыми для более "быстрых" линий, созданных для многократного телеграфирования (когда по одному проводу можно передавать несколько сообщений одновременно) и телефонной связи.  Индукционные эффекты приводили к нарушению связи в таких линиях.

Одна из основных проблем заключалась в задержке передаваемого сигнала вследствие кратковременного накопления его энергии в магнитном поле линии. Время, за которое магнитное поле берет и отдает энергию, ограничивает максимальную скорость передачи сигналов. При этом происходит также потеря энергии, т.е. ослабление сигнала - единственная причина, заставлявшая Приса и других хоть как-то учитывать влияние индукции.



Инженеры поначалу изыскивали способы уменьшить индуктивность в кабельных линиях дальней связи, поскольку она вызывает задержку сигнала. Задержка обусловлена тем, что магнитное поле, возникающее при прохождении по проводнику тока (вверху), в течение короткого времени накапливает энергию сигнала, а затем отдает ее. Хевисайд показал, что с помощью дополнительной индуктивности можно избежать искажения сигнала - проблемы более важной, чем задержка сигнала. Первые"нагрузочные катушки" индуктивности сконструировал Джордж А. Кемпбелл из американской фирмы "Белл". Каждая из трехсот опытных катушек Кемпбелла увеличивала в 35-мильном отрезке кабельной телефонной линии индуктивность на 0,11 Гн и сопротивление на 12 Ом.

Вторая проблема была еще более серьезной и заключалась в частотном искажении сигнала. Известно, что сигнал можно представить в виде суммы простых синусоидальных колебаний определенной частоты и амплитуды (см, статью Рональда Н. Брейсуэлла "Преобразование Фурье", В мире науки, 1989, № 8). Высокочастотные составляющие сигнала распространяются в линии передачи более быстро, чем низкочастотные и теряют больше энергии.

В телеграфии эта проблема обычно решается путем фильтрации высокочастотных составляющих, однако этот метод  непригоден для телефонных линий связи. При самой высокой скорости передачи телеграфного сообщения азбукой Морзе сигналы не имеют важных составляющих частотой более 100 Гц. Для передачи же речи необходим диапазон в тысячи герц. В первых телефонах Белла речь можно было разобрать при удалении абонентов самое большее на несколько десятков миль. При больших расстояниях сигнал искажался настолько, что связь становилась невозможной. Первоначально неискаженный импульс, например такой, чей график изменения амплитуды во времени напоминает буква М, вскоре превращался в нечто "размытое", напоминающее поперечное сечение "лысой" автопокрышки.



Искажение сигнала в телефонной линии возникает вследствие того, что его высокочастотные составляющие опережают низкочастотные, в результате чего сигнал теряет свою первоначальную форму (вверху). В телефонных линиях, свободных от искажений, используются дополнительные катушки, увеличивающие индуктивность данного отрезка линии настолько, чтобы выполнялось приведенное здесь соотношение (слева внизу), где L - индуктивность, R - линейное сопротивление, S - емкость и К - проводимость изоляции.

Атмосфера, за исключением ионосферы (Хевисайд одним из первых указал на ее существование), рассеивает радиоволны слабо, металлический проводник - значительно, вода же - очень сильно. Этим объясняется, почему радиосвязь между континентами появилась намного раньше кабельной телефонной связи, а также то, почему вплоть до настоящего времени ВМС США вынуждены связываться со своими подводными лодками, находящимися в погруженном положении, с помощью системы передачи на очень низких частотах, используя подземные антенны площадью в сотни квадратных миль.

Прис не понимал этих явлений. Он попросту полагал, что магнитная индукция - это "нечто нехорошее", от чего можно и нужно освободиться путем использования линий связи, отвечающих особым требованиям, как будто можно "отменить" одно из основных свойств электричества. Что еще хуже, он даже не понимал, почему Хевисайд хочет увеличить дальность телефонной связи. "В моем оффисе есть один телефонный аппарат, - заявил Прис однажды, - но он больше для бутафории, поскольку я им не пользуюсь, да и не хочу пользоваться. Если мне нужно что-то сообщить в другую комнату, то я могу сделать это... через посыльного".

Прис предложил свой вариант цепей, свободных от искажений, исходя из "закона квадратов" Томсона, согласно которому сигнал, поданный на вход цепи, будет иметь максимальную силу на выходе, если его задержка пропорциональна квадрату длины кабеля. Однако этот закон применим лишь в том случае, если длина кабеля настолько велика, что накоплением энергии в магнитном поле можно пренебречь - факт, который Прис игнорировал.

Статья, опубликованная Присом в 1887 г., в которой он вывел уравнение для подсчета максимальной длины кабеля для телефонной связи без искажений, можно сказать, задержала развитие дальней связи в Великобритании почти на 20 лет. Его уравнение связывало полное и удельное сопротивление и емкость, полную длину и произвольные параметры материалов цепи и ее конфигурацию. Хотя Прис постоянно манипулировал введенными им параметрами, ему так и не удалось добиться того, чтобы с помощью их учитывать все: одна телефонная линия, соединившая Бостон и Чикаго, которую его уравнение определенно "запрещало", на самом деле работала очень хорошо.

Спустя три месяца, Хевисайд выступил против теории Приса на страницах журнала Electrician, впервые указав там же, каким условиям должна отвечать кабельная линия связи, в которой потери энергии минимальны: отношение индуктивности к активному сопротивлению линии должно быть равно отношению ее емкости к проводимости изоляции. И что характерно для Хевисайда, его математические расчеты чередовались с язвительными замечаниями в адрес Приса, которого он называл не иначе как "лжеученый". Но, вероятно, наибольшее негодование у Приса вызвала идея Хевисайда о возможности избавиться от искажений сигнала в кабельной линии не путем уменьшения, а наоборот, за счет увеличения ее индуктивности.

Хевисайд придумал устройство, представляющее собой катушку из медного провода, чья индуктивность значительно превышает индуктивность данного отрезка кабельной линии, причем эта катушка лишь незначительно увеличивает сопротивление этого отрезка. Хевисайд высказал соображения своему брату Артуру, что Главное почтовое управление Великобритании могло бы изготовить и использовать такие "нагрузочные катушки", но оставил эту затею, узнав, что Прис обладал "правом вето" на все рацпредложения в Управлении. В данном случае он не преминул бы воспользоваться им. Патент на такую катушку получил спустя примерно 10 лет Майкл И. Пупин, профессор Колумбийского университета. Впервые она была изготовлена для практических применений Джорджем А. Кемпбеллом, сотрудником американской фирмы "Белл", в самом конце прошлого столетия. Хевисайд при этом не получил ни признания, ни вознаграждения.

А в деньгах он весьма нуждался - его отец умер, а гонорар за капитальный труд "Электромагнитная теория" оказался совсем небольшим. Подспорьем была государственная пенсия, назначенная Хевисайду в 1896 г. по ходатайству Фицджеральда и других известных ученых.



Более "легкая" сторона личности Хевисайда (на английском "Хевисайд" буквально означает "тяжелая сторона". - Ред.) проявляется в этом рисунке, которым он сопроводил свои математические выкладки. Известны и другие, детально выполненные рисунки Хевисайда, показывающие, что он имел задатки художника, унаследованные им от отца, резчика по дереву.

В следующем "публичном споре" Хевисайд не проявлял озлобления возможно потому, что оппонентом был его друг Томсон, ставший к тому времени лордом Кельвином. Спор возник относительно возраста Земли по предсказаниям моделей, предложенных для оценки времени, в течение которого Земля должна израсходовать свое тепло. В то время никому не было известно о радиоактивном распаде в земной коре, который служил активным источником тепла (см. статью Лоуренса Бадаша "Долгие дебаты о возрасте Земли", В мире науки, 1989, №8). Предположив, что тепло в недрах Земли распространяется в лаправлении ее поверхности через все геологические слои с одинаковой скоростью, Кельвин оценил максимальный возраст нашей планеты в 98 млн. лет, что было значительно короче того периода, который по теории Дарвина необходим для возникновения сложных организмов. Хевисайд предположил, что распространение тепла внутри Земли и через кору происходит с разными скоростями, и пришел к выводу, что возраст Земли составляет не менее 300 млн. лет. Это была его "лебединая песня": вскоре имя Хевисайда исчезло из рубрики писем в редакцию, а в 1908 г. он переехал в город Торки, что на южном побережье Англии.

Звание члена Лондонского королевского общества и другие заслуги Хевисайда ровным счетом ничего не значили для его соседей, среди которых этот человек сделался посмешищем. С возрастом и вследствие уединенного образа жизни у Хевисайда крепло чувство, что он гоним обществом. Писатель Беверли Николс, выросший в доме по соседству с домом Хевисайда, вспоминал о нем как о чудаке и отшельнике, который подписывал свои письма странными буквами W.O.R.M. Сами по себе эти буквы ничего не означали, если не считать, что из них складывалось слово (в английском "worm" означает "червь". - Ред.), отвечавшее, как полагал Хевисайд, тому представлению, которое имели о нем люди.

Хевисайд, как писал Николс, однажды заменил свою мебель гранитными глыбами, "которые возвышались в пустых комнатах и делали их похожими на жилище какого-то неолитического гиганта". Он расхаживал по этим фантастическим комнатам, все более угрюмый и неряшливый. Правда было одно исключение: его ногти были всегда ухожены и покрыты ярко- красным лаком.

Умер Хевисайд в феврале 1925 г., вероятно, вследствие ушибов, которые он получил, упав с лестницы за несколько месяцев до своей кончины. Его похоронили в родительской могиле, и сейчас имя Хевисайда можно прочесть на могильной плите лишь срезав выросшую там траву. В следующий раз, когда вы будете звонить по междугородному телефону и услышите на другом конце четкий и громкий голос, вспомните на секунду имя этого талантливого, хотя и небезупречного человека, подарившего вам эту возможность.

БИБЛИОГРАФИЯ

Jesper Liitzen. Heaviside's operational calculus and the attempts to rigorise it. // Archive for History of Exact Sciences, Vol. 21, pages 161 - 200; 1979.

Bruce J. Hunt. "Practice vs. Theory": The british electrical debate, 1888 - 1891. //  lsis. Vol. 74, No. 273, pages 341 - 355; September, 1983.

Jed Z. Buchwald. From Maxwell то microphysics.  University of Chicago Press, 1985.

Paul J. Nahin. Oliver Heaviside: sage in solitude.  IEEE Press, 1988.

Болотовский Б.М. Оливер Хевисайд. 1850–1925. М., 1985.




Скачать 189.16 Kb.
оставить комментарий
Дата26.09.2011
Размер189.16 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх