Антуан де Шези: скромный инженер за формулой в каждом учебнике

Откройте любой современный учебник по гидравлике открытых каналов, и в первых нескольких главах вы найдете двухсотлетнее уравнение, носящее имя человека, который большую часть своей карьеры был доверенным помощником другого. Антуан де Шези никогда не стремился к признанию, которое в итоге получила эта формула; он получил свой единственный старший титул, директора инженерной школы Франции, только в последний год своей жизни.

Инженер, обученный лучшими своего времени

Антуан де Шези родился 1 сентября 1718 года в Шалон-ан-Шампани (также записано как Шалон-сюр-Марн), Франция. Он обучался в Школе мостов и дорог — École des Ponts et Chaussées, — учреждении, которое поставляло Франции большинство ведущих гражданских инженеров в течение восемнадцатого века, и там стал близким и доверенным сотрудником Жана-Родольфа Перроне, основателя школы и одного из самых знаменитых мостостроителей того времени. Шези работал под руководством Перроне多年, впитывая как его технические методы, и, очевидно, его вкус к кропотливой, незаметной инженерной работе вместо публичного признания.

Мосты, каналы и водоснабжение Парижа

Карьера Шези в основном проходила в Париже и его окрестностях, где он взял на себя широкий гражданских инженерных заказов: строительство мостов, каналов и городских улиц. Он и Перроне были совместно назначены для изучения того, как воду можно было бы отвести от реки Иветт для улучшения водоснабжения Парижа, проект, который напрямую поставил Шези перед технической проблемой, которая определила его наследие — предсказание того, как вода фактически движется через открытые каналы разной формы и размера. В 1764 году он взял на себя гораздо более крупную задачу — канал Бургундии, амбициозный проект, предназначенный для соединения бассейнов Сены и Роны, один из наиболее технически сложных водных проектов того периода. Позже в своей карьере он внес вклад в завершение Моста Конкорд в Париже, законченного в 1791 году, одного из знаковых мостовых переходов через Сену в городе.

Решение проблемы открытого потока каналов

Исследование водоснабжения реки Иветт заставило Шези столкнуться с проблемой, на которую в то время не было надежного инженерного ответа: при наличии двух каналов разного размера, уклона и шероховатости, как инженер мог предсказать, с какой скоростью — и сколько — воды будет течь через каждый? Существовавшие методы не предлагали общего способа масштабировать результаты с небольшого испытательного канала до полноразмерного канала или реки. Решением Шези стало построение физических модельных каналов и проведение систематических экспериментов над ними, разработка того, что современная гидравлика признает как параметр подобия — способ связать уклон канала, его гидравлический радиус (меру формы поперечного сечения) и коэффициент шероховатости со скоростью течения воды через него. Полученное соотношение, до сих пор преподаваемое как формула Шези, дало инженерам впервые принципиальный метод для предсказания потока открытых каналов, а не relying исключительно на пробный и ошибочный метод в полном масштабе.

Влияние формулы не ограничилось Шези. Более чем через столетие, в 1889 году, ирландский инженер Роберт Мэннинг построил на основной идее Шези разработку того, что стало известно как формула Мэннинга, сегодня более широко используемый практический инструмент в гидравлическом проектировании открытых каналов — прямой потомок коэффициента и рассуждений, которые Шези разработал при работе над Иветтом.

Карьера, признанная только в конце

Несмотря на его центральную роль в гражданском инженерстве Франции и его постоянное сотрудничество с Перроне, формальное признание пришло к Шези поздно. Он преподавал в Школе мостов и дорог多年, не занимая ее высшую должность, и был назначен директором школы только в 1798 году — том же году, когда он умер. Он занимал эту должность менее года до своей смерти в Париже 5 октября 1798 года в возрасте восьмидесяти лет. Исторические описания характеризуют его как исключительно скромного и даже робкого человека, черта характера, вероятно, способствовавшая тому, что его наиболее значительный технический вклад так долго оставался без широкого признания; сама формула Шези не была опубликована и популяризирована после его смерти, когда французские гидравлические инженеры, просматривавшие его бумаги, осознали, что он разработал десятилетия ранее.

Семья ученых

Наследие Шези продолжилось в следующем поколении через его сына, Антуана-Леонара де Шези, родившегося в 1773 году, который стал одним из ведущих востоковедов Франции и пионером в изучении санскрита — поразительно отличный интеллектуальный путь, но один, который указывает на дом, ориентированный на строгий, оригинальный научный поиск независимо от дисциплины.

Почему Антуана называют гением

Аргумент в пользу того, чтобы называть Шези гением, основан на узком, но хорошо задокументированном виде оригинальности: столкнувшись с практической инженерной проблемой, которую существующая теория не могла решить — предсказание потока через каналы произвольного размера и формы, — он построил физические модели, провел контролируемые эксперименты и извлек из них общее математическое соотношение, все еще активно используемое в инженерной практике более чем через двести пятьдесят лет, и все еще концептуальный предок формулы, наиболее commonly используемой в области сегодня. Это сочетание экспериментальной строгости и долговременного математического обобщения — именно тот тип достижения, на который указывают историки инженерии и гидравлики, когда они используют это слово для фигур того времени, хотя Шези не стремился к этому ярлыку для себя и, по всем свидетельствам, был слишком скромным и замкнутым, чтобы претендовать на него при жизни. Честное ограничение этого утверждения заключается в том, что Шези решил одну четко определенную техническую проблему, а не основал новую научную дисциплину, и сделал это как практикующий инженер, выполняющий конкретный заказ, а не как теоретик, занимающийся чистым исследованием; его слава заключается в одной единственной, прочной и необычно обобщаемой формуле, а не в обширном труде преобразующего характера, и сама формула даже не была опубликована при его жизни — ее признание, как и его директорский пост, пришло только после его смерти.

Наследие

Двести лет спустя формула Шези остается рабочим инструментом в гражданском и экологическом инженерстве, все еще цитируемой в учебниках вместе с ее потомком, формулой Мэннинга, когда инженерам нужно предсказать, как вода будет двигаться через канал, реку или дренажный канал. Для инженера, который большую часть своей карьеры был способным помощником и лишь кратко, в самом конце жизни, занимал старший титул, который его работа давно уже заслужила, это необычно прочная форма признания — признание, которое пришло почти исключительно посмертно.