RSJ » 29 апр 2008 10:58
В этот день, 29 апреля:
В 1768 году скончался Георг Брандт (Georg Brandt) (р. 1694), шведский химик, открыл в 1730 году кобальт — первый металл, который не был известен в древности.
В 1854 году родился Жюль Анри Пуанкаре (фр. Jules Henri Poincaré; 1854—1912) — выдающийся французский математик, физик, философ и теоретик науки; глава Парижской академии наук (с 1906 года) и Французской академии (с 1908 года).
Пуанкаре называют одним из величайших математиков всех времён, а также последним математиком-универсалом, человеком, способным охватить все математические результаты своего времени.
Анри Пуанкаре в молодые годы.Анри Пуанкаре родился 29 апреля 1854 года в местечке Сите-Дюкаль близ Нанси (Лотарингия, Франция). Его отец, Леон Пуанкаре, был профессором медицины в Университете Нанси. Мать Анри, Эжени Лануа, все свободное время посвящала воспитанию детей — сына Анри и дочери Алины.
Семья Пуанкаре может гордиться и другими знаменитостями: кузен Раймон стал президентом Франции (с 1913 по 1920 годы), другой кузен, Люсьен — ректором Парижского университета.
С самого детства за Анри закрепилась слава рассеянного, небрежного человека, имеющего трудности с графическим закреплением своих знаний. Эти черты в будущем проявились в своеобразной индивидуальной манере Пуанкаре-учёного. В детстве Анри перенёс дифтерию, которая осложнилась параличом ног и мягкого нёба. Болезнь затянулась на несколько месяцев, в течение которых он не мог ни ходить, ни говорить. За это время у него очень сильно развилось слуховое восприятие и, в частности, появилась интересная способность — цветовое восприятие звуков, которая сохранилась у него до конца жизни.
Хорошая домашняя подготовка позволила Анри в восемь с половиной лет поступить сразу на второй год обучения в лицее. Там его отмечают как прилежного и любознательного ученика. На этом этапе его интерес к математике умерен — через некоторое время он переходит на отделение словесности. 5 августа 1871 года Пуанкаре получает степень бакалавра словесности с оценкой «хорошо». Через несколько дней Анри изъявил желание участвовать в экзаменах на степень бакалавра наук, который ему удалось сдать, но лишь с оценкой «удовлетворительно», в том числе потому, что он «провалил» письменную работу по математике. Причиной этого стала банальная рассеянность. В последующие годы математические таланты Пуанкаре проявляются более и более явно. В октябре 1873 года он становится студентом Политехнической школы. Далее он поступает в Горную школу, наиболее авторитетное в то время специальное высшее учебное заведение. Там он через несколько лет защищает докторскую диссертацию, о которой Гастон Дарбу, входивший в состав комиссии, сказал: «С первого же взгляда мне стало ясно, что работа выходит за рамки обычного и с избытком заслуживает того, чтобы её приняли. Она содержала вполне достаточно результатов, чтобы обеспечить материалом много хороших диссертаций».
Получив степень доктора, Пуанкаре начинает преподавательскую деятельность в Кане (Нормандия) и параллельно пишет свои первые серьёзные статьи — они посвящены введённому им понятию автоморфных функций и сразу привлекают внимание европейских математиков. Там же, в Кане, он знакомится со своей будущей женой Полен д’Андеси. 20 апреля 1881 года празднуется их свадьба.
Анри Пуанкаре и Мария Склодовская-Кюри на Сольвеевском конгрессе в 1911 году.В октябре 1881 года Пуанкаре принимает приглашение занять должность преподавателя на Факультете наук в Парижском университете. С осени 1886 года Пуанкаре возглавляет кафедру математической физики и теории вероятностей Парижского университета, а в январе 1887 года его избирают членом французской Академии наук. В Париже он пишет свои фундаментальные работы по дифференциальным уравнениям, небесной механике, топологии.
В 1887 году, когда король Швеции Оскар II организовал математический конкурс и предложил участникам рассчитать движение гравитирующих тел Солнечной системы, Пуанкаре показал, что эта задача (т. н. задача трёх тел) не имеет законченного математического решения.
В 1889 году выходит фундаментальный «Курс математической физики» Пуанкаре в 10 томах.
С 1893 года Пуанкаре — член Бюро долгот, с 1896 года возглавляет кафедру астрономии, в 1906 году становится президентом французской Академии наук.
Отзывы о Пуанкаре как о человеке чаще всего восторженные. В любой ситуации он неизменно выбирал самую благородную позицию. В научных спорах был твёрд, но неукоснительно корректен. Никогда не был замешан в скандалах, приоритетных спорах, оскорблениях. Неоднократно добровольно уступал научный приоритет, даже если имел серьёзные права на него; например, он первым выписал в современном виде преобразования Лоренца (наряду с Лармором), однако сам же и назвал их именем Лоренца, который ранее дал их неполное приближение. Охотно помогал молодёжи. В то неспокойное время разгула национализма он осуждал шовинистические акции. Пуанкаре писал:
Я всем сердцем за сильную, свободную и независимую Францию, но пусть она станет такой благодаря моральному достоинству своих сынов, благодаря славе её литературы и искусства, благодаря открытиям её учёных… Родина — это не просто синдикат интересов, а сплетение благородных идей и даже благородных страстей, за которые наши отцы боролись и страдали, и Франция, полная ненависти, не была бы больше Францией.
Пуанкаре скончался 17 июля 1912 года в Париже после неудачной операции. Похоронен в семейном склепе на столичном кладбище Монпарнас.
Вероятно, Пуанкаре предчувствовал свою неожиданную смерть, так как в последней статье описал нерешённую им задачу («последнюю теорему Пуанкаре»), чего никогда раньше не делал. Спустя несколько месяцев эта теорема была доказана Джорджем Биркгофом. Позже при содействии Биркгофа во Франции был создан Институт теоретической физики имени Пуанкаре.
Награды и звания, полученные Пуанкаре:
1885: премия Понселе, Парижская академия наук
1887: избран членом Парижской академии наук)
1889: премия за победу в математическом конкурсе, король Швеции Оскар II
1893: избран членом Бюро долгот (Bureau des longitudes — так исторически называется Парижский институт небесной механики)
1894: избран членом Лондонского королевского общества
1895: избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук
1896: премия Жана Рейно, Парижская академия наук
1896: избран президентом Французского астрономического общества (Astronomie mathématique et de mécanique céleste)
1899: премия, Американское философское общество
1900: золотая медаль, Лондонское королевское астрономическое общество
1901: медаль имени Дж. Сильвестра, Лондонское королевское общество
1905(?): золотая медаль фонда им. Н. И. Лобачевского, Физико-математическое общество Казани
1905: премия им. Я. Бойяи, Венгерская академия наук
1905: медаль Маттеуччи, Итальянское научное общество
1906: избран президентом Парижской академии наук
1909: золотая медаль, Французская ассоциация содействия развитию науки
1909: избран членом Французской академии (не путать с Парижской академией наук)
1911: медаль Кэтрин Брюс, Astronomical Society of the Pacific
Именем Пуанкаре названы:
кратер на обратной стороне Луны;
астероид 2021 (Poincaré);
международная премия Пуанкаре за работы по математической физике;
Институт теоретической физики (Париж);
множество научных понятий и теорем: гипотеза Пуанкаре, модель Пуанкаре, группа Пуанкаре, неравенство Пуанкаре, принцип Пуанкаре-Бендиксона, формула Эйлера-Пуанкаре, теорема Пуанкаре о векторном поле, теорема Пуанкаре — Вольтерра, теорема Пуанкаре-Биркгоффа-Витта, метрика Пуанкаре, двойственность Пуанкаре, и другие.
Математическая деятельность Пуанкаре носила междисциплинарный характер, благодаря чему за тридцать с небольшим лет своей напряженной творческой деятельности он оставил фундаментальные труды практически во всех областях математики.
Работы Пуанкаре, опубликованные Парижской Академией наук в 1916—1956, составляют 11 томов. Это труды по созданной им топологии, теории вероятностей, теории дифференциальных уравнений, теории автоморфных функций, неевклидовой геометрии, интегральным уравнениям, теории чисел.
Пуанкаре серьёзно использовал и дополнил методы математической физики, в частности, внёс существенный вклад в теорию потенциала, теорию теплопроводности. Он также занимался решением различных задач по механике, электромагнетизму и астрономии.
Первые математические результаты получил в области автоморфных функций. После защиты докторской диссертации, посвящённой изучению особых точек системы дифференциальных уравнений, Пуанкаре написал ряд мемуаров под общим названием «О кривых, определяемых дифференциальными уравнениями». В них он построил качественную теорию дифференциальных уравнений, исследовал характер хода интегральных кривых на плоскости, дал классификацию особых точек, изучил предельные циклы.
Пуанкаре успешно применял результаты своих исследований к задаче о движении трёх тел, детально изучив поведение решения (периодичность, асимптотичность и т. д.). Им введены методы малого параметра, неподвижных точек, уравнений в вариациях, разработана теория интегральных инвариантов.
Пуанкаре принадлежат многие важные для небесной механики труды об устойчивости движения и о фигурах равновесия гравитирующей вращающейся жидкости. Пуанкаре впервые ввёл в рассмотрение автоморфные функции и детально их исследовал. При разработке их теории он применил геометрию Лобачевского.
Для функций нескольких комплексных переменных он построил теорию интегралов, подобную теории интегралов Коши.
Все эти исследования в конце концов привели Пуанкаре к абстрактному топологическому определению гомотопии и гомологии. Также он впервые ввёл основные понятия комбинаторной топологии, такие как числа Бетти, фундаментальную группу, доказал формулу, связывающую число рёбер, вершин и граней n-мерного полиэдра (формулу Эйлера — Пуанкаре), дал первую точную формулировку интуитивного понятия размерности.
В области математической физики Пуанкаре исследовал колебания трёхмерных континуумов, изучил ряд задач теплопроводности, а также различные задачи в области теории потенциала, электромагнитных колебаний. Ему принадлежат также труды по обоснованию принципа Дирихле, для чего он разработал т. н. метод выметания.
В последние 2 года Пуанкаре живо интересовался квантовой теорией. Он доказал, что невозможно получить закон излучения Планка без гипотезы квантов, тем самым похоронив все надежды как-то сохранить классическую теорию.
Имя Пуанкаре напрямую связано с успехом теории относительности. Он деятельно участвовал в развитии теории Лоренца. В этой теории принималось, что существует неподвижный эфир, и скорость света относительно эфира не зависит от скорости источника. При переходе к движущейся системе отсчёта выполняются преобразования Лоренца вместо галилеевых (Лоренц считал эти преобразования реальным изменением размеров тел). Именно Пуанкаре дал правильную математическую формулировку этих преобразований (сам Лоренц предложил всего лишь их приближение первого порядка) и показал, что они образуют группу преобразований.
Ещё в 1898 году, задолго до Эйнштейна, Пуанкаре в своей работе «Измерение времени» сформулировал общий принцип относительности, а затем даже ввёл четырёхмерное пространство-время, теорию которого в сотрудничестве с Эйнштейном позднее разработал Герман Минковский.
Тем не менее Пуанкаре продолжал признавать эфир, хотя придерживался мнения, что его никогда не удастся обнаружить — см. доклад Пуанкаре на физическом конгрессе, 1900 год. В этом же докладе Пуанкаре впервые высказывает мысль, что одновременность событий не абсолютна, а представляет собой условное соглашение («конвенцию»). Было высказано также предположение о предельности скорости света.
Под влиянием критики Пуанкаре Лоренц в 1904 году предложил новый вариант своей теории. В ней он предположил, что при больших скоростях механика Ньютона нуждается в поправках. В 1905 году Пуанкаре далеко развил эти идеи в статье «О динамике электрона». Предварительный вариант статьи появился в 1895 году в Comptes Rendus, развёрнутый был закончен в июле 1905 года, опубликован в январе 1906 года почему-то в малоизвестном итальянском математическом журнале.
В этой итоговой статье формулируется всеобщий принцип относительности с преобразованиями Лоренца для всех явлений (не только электромагнитных). Пуанкаре нашёл выражение для четырёхмерного интервала как инварианта преобразований Лоренца: r2 + (ict)2. Он даже предложил нечто вроде релятивистского обобщения теории гравитации; в его теории тяготение распространялось в эфире со скоростью света.
Эйнштейн первый понял, что нелепо привлекать понятие эфира только для того, чтобы доказать невозможность его наблюдения. У Эйнштейна принцип относительности не доказывается как результат теории, а кладётся в основу физики для всех явлений как аксиома, благодаря чему математический аппарат Лоренца-Пуанкаре получается автоматически. Отказ от эфира означал также, что «покоящаяся» и движущаяся системы координат равноправны, и при переходе к движущейся системе координат те же эффекты обнаруживаются уже в покоящейся. Этого ни у Лоренца, ни у Пуанкаре не было, хотя обратимость элемента группы Лоренца должна была натолкнуть Пуанкаре на эту мысль. Позже и Пуанкаре сформулировал это положение явно.
Эйнштейн, по его позднейшему признанию, в момент начала работы над теорией относительности не был знаком ни с последними публикациями Пуанкаре (только с его работой 1900 года), ни с последней статьёй Лоренца (1904 год).
После появления работ Эйнштейна по теории относительности (1905 год) Пуанкаре прекратил публикации на эту тему. Ни в одной работе последних семи лет жизни он не упоминал имени Эйнштейна, хотя в частных беседах говорил, что теория относительности — шаг в неверном направлении.
Встреча и беседа двух гениев произошла лишь однажды — в 1911 году на Первом Сольвеевском конгрессе. В письме своему цюрихскому другу доктору Цангеру от 16 ноября 1911 года Эйнштейн огорчённо писал:
"Пуанкаре по отношению к релятивистской теории отвергал всё начисто. При всей своей тонкости мысли он проявил слабое понимание ситуации."
Несмотря на неприятие теории относительности, лично к Эйнштейну Пуанкаре относился с большим уважением. Сохранилась характеристика Эйнштейна, которую дал Пуанкаре в конце 1911 года. Характеристику запросила администрация цюрихского Высшего политехнического училища в связи с приглашением Эйнштейна на должность профессора училища.
Г-н Эйнштейн — один из самых оригинальных умов, которые я знал; несмотря на свою молодость, он уже занял весьма почётное место среди виднейших учёных своего времени. Больше всего восхищает в нём лёгкость, с которой он приспосабливается [s’adapte] к новым концепциям и умеет извлечь из них все следствия.
Он не держится за классические принципы и, когда перед ним физическая проблема, готов рассмотреть любые возможности. Благодаря этому его ум предвидит новые явления, которые со временем могут быть экспериментально проверены. Я не хочу сказать, что все эти предвидения выдержат опытную проверку в тот день, когда это станет возможно; наоборот, поскольку он ищет во всех направлениях, следует ожидать, что большинство путей, на которые он вступает, окажутся тупиками; но в то же время надо надеяться, что одно из указанных им направлений окажется правильным, и этого достаточно. Именно так и надо поступать. Роль математической физики — правильно ставить вопросы; решить их может только опыт.
Будущее покажет более определённо, каково значение г-на Эйнштейна, а университет, который сумеет привязать к себе молодого мэтра, извлечёт из этого много почестей.
В 1909 году Пуанкаре по приглашению Гильберта приехал в Гёттинген и прочитал там ряд лекций, в том числе о принципе относительности. Пуанкаре ухитрился ни разу не упомянуть не только Эйнштейна, но даже и присутствовавшего там гёттингенца Минковского. Хотя и здесь он сделал важное предсказание: релятивистские поправки к теории тяготения должны объяснить вековое смещение перигелия Меркурия. Предсказание сбылось спустя три года.
Немного проясняет позицию Пуанкаре его лекция «Пространство и время», с которой он выступил в мае 1912 года в Лондонском университете. Пуанкаре считает первичными в перестройке физики принцип относительности и новые законы механики. Свойства пространства и времени, по мнению Пуанкаре, должны выводиться из этих принципов или устанавливаться конвенционально. Эйнштейн же поступил наоборот — вывел динамику из новых свойств пространства и времени. Пуанкаре по-прежнему считает переход физиков на новую математическую формулировку принципа относительности (преобразования Лоренца вместо галилеевых) делом соглашения:
Это не значит, что они [физики] были вынуждены это сделать; они считают новое соглашение более удобным, вот и всё; и те, кто не придерживается такого рода мысли, могут вполне законно сохранять старый, чтобы не нарушать своих привычек. Между нами говоря, я думаю, что они ещё долго будут это делать.
Из этих слов можно понять, почему Пуанкаре не только остановился всего в одном шаге от теории относительности, но даже отказался принять уже созданную теорию. Это видно также из сравнения подходов Пуанкаре и Эйнштейна. То, что Эйнштейн понимает как относительное, но объективное, Пуанкаре понимает как чисто субъективное, условное (конвенциональное). Основоположник квантовой механики Луи де Бройль, первый лауреат медали имени Пуанкаре (1929 год), винит во всём его позитивистские заблуждения:
"[Пуанкаре] занимал довольно скептическую позицию в отношении физических теорий, считая, что вообще существует множество различных, но логически эквивалентных точек зрения и образов, которые ученый выбирает лишь из соображений удобства. Этот номинализм иногда мешал ему правильно понять тот факт, что среди логически возможных теорий имеются, однако, теории, которые наиболее близки к физической реальности… Философская склонность его ума к «номиналистическому удобству» помешала Пуанкаре понять значение идеи относительности во всей её грандиозности."
В 1893 году родился Гарольд Клейтон Юри (англ. Harold Clayton Urey, произносится как Ха́рэлд Клэ́йтон Ю́ри) (29 апреля 1893, Уолкертон — 5 января 1981, Ла-Хойя, Сан-Диего) — американский физик и физикохимик. Пионер в области исследования изотопов, за открытие одного из которых — дейтерия — был награждён Нобелевской премией по химии в 1934 г. Позже перешёл к изучению эволюции планет.
Юри родился в городе Уолкертон, штат Индиана в семье Реверенда Сэмюэла Клейтона Юри и Коры Ребекки Ринзель. После непродолжительного обучения в сельских школах, Юри получил степень в области зоологии в Университете Монтаны и докторскую степень в области химии, в то же время изучая термодинамику под руководством Г. Льюиса в Калифорнийском Университете Беркли.
В Беркли Юри испытывал влияние работ Р. Бёрга, а вскоре присоединился в Н. Бору в Копенгагене для работ в области структуры атома в Институте Теоретической Физики. По возвращении в США в 1924 г., Юри преподавал в Университете Джона Хопкинса и затем в Колумбийском Университете, где собрал группу ученых, включавшую Р. Шонгеймера, Д. Риттенберга и Т. Тейлора. После завершения совместного с А. Руарком труда «Атомы, кванты и молекулы», одного из первых текстов по квантовой механике и её применению к атомным и молекулярным системам на английском языке, Юри заинтересовался физикой ядра. Позже это привело его к открытию дейтерия.
Юри смог выделить дейтерий путем многократной дистилляции образца жидкого водорода. В 1931 г. он и его коллеги продемонстрировали существование тяжелой воды. За эти работы в 1934 г. ему была присуждена Нобелевская премия по химии.
Во время Второй Мировой Войны Юри и его сотрудники работали в Колумбии над несколькими исследовательскими проектами, внесшими вклад в Проект Манхэттен по созданию американской атомной бомбы. Что ещё более важно, они разработали метод газовой диффузии для разделения атомов урана-235 и урана-238. Юри, совместно с Дж. Пэгремом, возглавлял дипломатическую миссию в Великобританию по установлению совместной работы над созданием атомной бомбы.
Интересный факт: во время одной из лекций в этот период Юри посетовал, что не делает ничего для военной экономики. Один из его студентов, в будущем знаменитый писатель-фантаст, А. Азимов в ответ невинно осведомился об обогащенном уране, находящемся в Колумбийском Университете. Разве не относится он к военной экономике? Юри покраснел и поспешил сменить тему.
После войны он стал профессором химии в Институте Ядерных Исследований, затем профессором Чикагского Университета, перед переходом на почетную должность в Калифорнийский Университет в Сан-Диего.
В более поздний период своей жизни, Юри занимался вопросами космохимии, для которой он был собственно автором самого термина. Работы над кислородом-18 привели его к разработки теории распространенности химических элементов на Земле и их распространенности и эволюции в звездах. Эти работы были одними из первых в области палеоклиматических исследований. Юри объединил итоги своих работ в книге «Планеты: происхождение и развитие». Он предполагал что атмосфера Земли на начальном этапе её развития состояла из аммиака, метана и водорода; а один из выпускников Чикагского Университета, его студент, С. Миллер показал, что если эту смесь подвергнуть воздействию ультрафиолетового излучения и воды, происходит химическая реакция с выделением аминокислот, т. н. «строительных блоков жизни» (см. эксперимент Миллера-Юри).
Юри умер в местечке Ла-Хойя (Сан-Диего, Калифорния) и был похоронен на кладбище Фэрфилд (англ. Fairfield) в округе ДеКалб, Индиана.
Кроме Нобелевской премии, он также был награждён золотой медалью Королевского Астрономического Общества в 1966 г. и медалью Присли Американского Химического Сообщества в 1973 г.
В честь Юри названы лунный ударный кратер Юри, астероид 4716 Юри и премия Юри, присуждаемая за достижения в области планетологии Американским Астрономическим Обществом. В Калифорнийском Университете в Сан-Диего была учреждена кафедра Юри, чьей первым руководителем был Дж. Арнольд. Также в честь него была названа средняя школа в Уолкертоне, Индиана и здание химического корпуса колледжа Ревелль Калифорнийского Университета в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния (истинное название корпуса — «Корпус Фриды и Гарольда Юри», так как комитет по наименованию опасался отказа физика от этой награды, но знал что он не сможет отказать в оказании чести своей жене).
Его кабинет в Колумбийском Университете в Хейвмайер (англ. Havemayer) в настоящее время используется профессором Брусом (англ. Brus) химического факультета. В углу классной доски находится надпись, гласящая «Этот кабинет принадлежал Гарольду Юри, первооткрывателю дейтерия».
В 1897 году на заседании Лондонского королевского общества английский физик Джордж Томсон (Joseph John Thomson) сообщил об открытии им электрона.
В 1905 году американец Дэниел Мелони осуществил первый полет на планере, запущенном с аэростата.
В 1939 году завершился (начало 28 апреля) беспосадочный перелёт на самолёте ЦКБ-ЗО «Москва» по трансатлантическому маршруту Москва — остров Миску (США) лётчиков В. К. Коккинаки и М. X. Гордиенко.