Жан-Батист Био

Жан-Батист Био

Жан-Батист Био (фр. Jean-Baptiste Biot, /ˈbiːoʊ, ˈbjoʊ/, французский: [ʒɑ̃ batist bjo]; 21 апреля 1774 — 3 февраля 1862) — французский физик, астроном и математик, который совместно с Феликсом Саваром (Félix Savart) открыл закон Био — Савара в магнитостатике, доказал реальность метеоритов, совершил один из ранних полётов на воздушном шаре и изучал поляризацию света.

В его честь названы био (единица силы электрического тока в системе СГС), минерал биотит и мыс Био в восточной Гренландии.

Биография

Жан-Батист Био родился в Париже 21 апреля 1774 года в семье сотрудника казначейства Жозефа Био (Joseph Biot).

Он учился в лицее Людовика Великого (Lyceum Louis-le-Grand) и Политехнической школе (École Polytechnique) в 1794 году. Био служил в артиллерии до того, как в 1797 году был назначен профессором математики в Бове. Позже, около 1800 года, он стал профессором физики в Коллеж де Франс (Collège de France), а три года спустя был избран членом Французской академии наук. В июле 1804 года Био вместе с Жозефом Луи Гей-Люссаком (Joseph Louis Gay-Lussac) совершил первый научный полёт на воздушном шаре с подогревом воздуха, чтобы измерить, как магнитное поле Земли изменяется с высотой (NNDB 2009, Reese 2004, O'Connor and Robertson 1997). Они достигли высоты 4000 метров (13 100 футов) (NNDB 2009, Reese 2004). Позже, в сентябре 1804 года, в ходе одиночного полёта Гей-Люссак поднялся на высоту 7010 метров (23 000 футов) (что было весьма опасно без дополнительного кислорода (Reese 2004)).

Био также был кавалером ордена Почётного легиона: в 1814 году он был избран шевалье, а в 1849 году — командором. В 1815 году он был избран иностранным членом Лондонского королевского общества, в 1816 году — членом Шведской королевской академии наук, а в 1822 году — иностранным почётным членом Американской академии искусств и наук. Кроме того, в 1840 году Био был удостоен медали Румфорда, присуждаемой Королевским обществом в области тепловых или оптических свойств материи (O’Connor and Robertson 1997). В 1850 году Жан-Батист Био опубликовал в «Журнале учёных» (Journal des savants) 7-страничные мемуары со своими воспоминаниями о периоде конца 1790-х и начала 1800-х годов, касающимися его встреч с Лапласом.

У Жан-Батиста Био был единственный сын Эдуар Констан Био (Édouard Constant Biot), инженер и синолог, родившийся в 1803 году. Эдуар умер в 1850 году, и его отец приложил невероятные усилия, чтобы подготовить к публикации вторую половину последней книги Эдуарда — эталонный перевод китайской классической книги «Чжоу ли» (Tcheou-li). Рукопись оставалась незавершённой. Чтобы опубликовать её в правильном виде, Жан-Батист Био, по его словам, должен был проконсультироваться с известным синологом Станисласом Жюльеном (Stanislas Julien), а также, особенно для перевода самой сложной части «Каогун цзи» (Kaogongji), он лично посещал множество мастерских и расспрашивал ремесленников и мастеров об их методах и терминологии, чтобы проверить работу сына. Перевод Био по сей день остаётся единственным переводом этой книги на западный язык.

Он умер в Париже 3 февраля 1862 года.

Научная деятельность

### Электромагнетизм

За свою жизнь Жан-Батист Био внес множество вкладов в научное сообщество — наиболее заметные в области оптики, магнетизма и астрономии. В 1804 году он использовал линии равной интенсивности магнитного поля в статье, написанной совместно с прусским естествоиспытателем Александром фон Гумбольдтом (Alexander von Humboldt). Закон Био — Савара в магнетизме назван в честь Био и его коллеги Феликса Савара за их работу 1820 года. В своем эксперименте они показали связь между электричеством и магнетизмом, «начав с длинного вертикального провода и магнитной стрелки на некотором горизонтальном расстоянии [и показав], что пропуская ток по проводу, стрелка начинает двигаться» (Parsley).

### Метеориты

В 1803 году Французская академия наук направила Био составить отчет о 3000 метеоритов, упавших в Лэйгле (L'Aigle) в Нормандии, Франция (см. Лэйгльский метеорит). Он обнаружил, что метеориты, называвшиеся в то время «камнями», происходят из открытого космоса. Своим отчетом Био помог поддержать аргумент немецкого физика Эрнста Хладни (Ernst Chladni), опубликованный в 1794 году, о том, что метеориты являются обломками из космоса.

До тщательного исследования Био метеоритов, упавших около Лэйгла во Франции в 1803 году, очень немногие искренне верили, что камни, найденные на Земле, могут иметь внеземное происхождение. Существовали анекдотические рассказы о необычных камнях, найденных на земле после того, как в небе видели огненные шары, но такие истории часто отвергались как фантазия. Серьезные дебаты по поводу необычных камней начались в 1794 году, когда Эрнст Хладни опубликовал книгу, в которой утверждалось, что такие камни имеют внеземное происхождение (Westrum). Лишь после того, как Био смог проанализировать камни в Лэйгле, стало общепризнанным, что огненные шары, видимые в небе, — это метеоры, падающие сквозь атмосферу. Со времен Био анализ метеоритов привел к точным измерениям химического состава Солнечной системы. Состав и положение метеоров в Солнечной системе также дали астрономам ключи к пониманию того, как сформировалась Солнечная система.

### Поляризованный свет

В 1812 году Био обратил свое внимание на изучение оптики, в частности поляризации света. До XIX века считалось, что свет состоит из дискретных порций, называемых корпускулами. В начале XIX века многие ученые начали пренебрегать корпускулярной теорией в пользу волновой теории света. Био начал свою работу по поляризации, чтобы показать, что получаемые им результаты могут проявиться только в том случае, если свет состоит из корпускул.

В 1815 году он продемонстрировал, что «поляризованный свет при прохождении через органическое вещество может вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки в зависимости от оптической оси материала». Его работа по хроматической поляризации и вращательной поляризации значительно продвинула область оптики, хотя позже выяснилось, что его результаты можно получить и с помощью волновой теории света. Объяснение через поперечные волны, данное Огюстеном-Жаном Френелем (Augustin-Jean Fresnel), гораздо проще и согласуется с уравнениями Джеймса Клерка Максвелла (James Clerk Maxwell).

Работа Био по поляризации света привела к многочисленным прорывам в области оптики. Жидкокристаллические дисплеи (ЖКД), такие как экраны телевизоров и компьютеров, используют свет, поляризованный фильтром при попадании в жидкий кристалл, чтобы позволить жидкому кристаллу модулировать интенсивность проходящего света. Это происходит по мере того, как поляризация жидкого кристалла изменяется в ответ на приложенный к нему электрический управляющий сигнал. Поляризационные фильтры широко используются в фотографии для устранения нежелательных отражений или усиления отражения.

### Винный камень

Битартрат калия был впервые обнаружен внутри винного сосуда в Иране. Современное применение этого вещества началось в 1768 году, а в 1832 году Жан-Батист Био открыл физические свойства винного камня. Вещь приобрела наибольшую популярность, когда французы стали часто использовать ее в кулинарии.

### Измерение дуги

В августе 1806 года Бюро долгот (Bureau des Longitudes) поручило ему вместе с Франсуа Араго (François Arago) продолжить измерение дуги меридиана в Франции и Испании, начатое Деламбром и Мешеном (дуга меридиана Деламбра и Мешена).

Избранные труды

- Элементарный трактат по физической астрономии (Traité élémentaire d'astronomie physique, Klostermann, 1810–1811)

- Экспериментальные и математические исследования движений молекул света вокруг их центра тяжести (Récherches expérimentales et mathématiques sur les mouvemens des molécules de la lumière autour de leur centre de gravité, на франц. яз. Париж: Фирмен Дидо. 1814.)

- Трактат по экспериментальной и математической физике (Traité de physique expérimentale et mathématique, Deterville, 1816)

- Элементарный краткий курс экспериментальной физики (Précis élémentaire de physique expérimentale, на итал. яз. Т. 1. Неаполь: Типография Энциклопедического журнала. 1818.)

- Элементарный краткий курс экспериментальной физики (Précis élémentaire de physique expérimentale, на итал. яз. Т. 2. Неаполь: Типография Энциклопедического журнала. 1818.)

- Элементарный краткий курс экспериментальной физики (Précis élémentaire de physique expérimentale, на итал. яз. Т. 4. Неаполь: Типография Энциклопедического журнала. 1818.)

- Элементарный краткий курс экспериментальной физики (Précis élémentaire de physique expérimentale, на итал. яз. Т. 5. Неаполь: Типография Энциклопедического журнала. 1818.)

- Элементарные понятия статики (Notions élémentaires de statique, на франц. яз. Пари: Шарль Луи Этьен Башелье. 1829.)

- Очерк истории планетарной астрономии, написанный по случаю открытия господина Леверье (Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier, на итал. яз. Парма: Пьетро Фиаккадори. 1854.)

- Очерк истории китайской астрономии (Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise, Имп. тип., 1861)

- Исследования по индийской и китайской астрономии (Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise, братьев Леви, 1862)

- Научные и литературные смеси (Mélanges scientifiques et littéraires, братьев Леви, 1858)

- Исследования по нескольким вопросам египетской астрономии (Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne, Дидо, 1823)