George Stokes: Onu neredeyse boğan dalgalar

Kızı, köken hikayesini bizzat kaydetti. Isabella Humphreys babası hakkında, "Çocukken Sligo kıyılarında yüzerken bu büyük dalgalardan biri tarafından neredeyse sürüklenip gidiyordu ve bu, dikkatini ilk kez dalgalara çekti," diye yazdı. George Gabriel Stokes sonraki yetmiş yılını bu sorun üzerinde geçirdi ve sonunda akışkanların nasıl hareket ettiğini yöneten denklemleri yazdı, bulutların neden havada asılı kaldığını açıkladı, bazı maddelerin neden görünmez ışık altında parladığını çözdü ve bir birime, bir teoreme, bir merceğe, bir spektral çizgiye ve iki kratere adını verdi. Cambridge'deki Lucasian Profesörlüğü'nü elli dört yıl boyunca elinde tuttu; bu, Newton dahil olmak üzere kürsü tarihindeki herkesten daha uzundu.

Deniz kenarında bir papaz evi

Stokes, 13 Ağustos 1819'da Sligo İlçesi, Skreen'de, İrlanda Kilisesi papazı Reverend Gabriel Stokes ve Elizabeth Haughton'ın en küçük oğlu olarak doğdu. Kardeşlerinden üçü din adamı oldu; biri, John, Armagh Başdiyakozu oldu. Kız kardeşi Elizabeth'e özellikle yakındı. Çocukluğunun Atlantik kıyısı, bilimini herhangi bir öğretmenden daha doğrudan şekillendirdi.

Skreen'de, ardından Dublin'de, sonra Bristol'de eğitim gördü ve 1837'de Cambridge'deki Pembroke College'a kaydoldu. 1841'de Senior Wrangler (matematiksel tripos birincisi) ve Smith's Prizeman olarak mezun oldu ve hemen Pembroke'un üyesi seçildi. 1857'de evlendiğinde, o zamanki kolej tüzüğünün gerektirdiği gibi üyeliğinden istifa etti, 1869'da revize edilmiş tüzük uyarınca yeniden seçildi ve ölümünden bir yıl önce 1902'de Pembroke'un Master'ı olana kadar bu görevi sürdürdü.

Hareketli akışkanların fiziği

1842 ile 1851 yılları arasında Stokes, modern akışkanlar dinamiğini esasen kurdu. Sıkıştırılamaz akışkanların hareketi, akışkanlardaki sürtünme ve iç sürtünme üzerine yazdığı makaleler, dağınık ampirik kurallar alanını matematiksel bir disipline dönüştürdü. Bunu, bulutların neden asılı kaldığını ve dalgaların neden azaldığını açıklamak ve nehirlerdeki su akışı, gemilerin karşılaştığı direnç gibi pratik sorunlara saldırmak için kullandı.

İki sonuç onun adını taşır. Çığır açan katkılarda bulunduğu Navier-Stokes denklemleri, akışkan akışının temel tanımı ve matematikteki en zor çözülmemiş sorunlardan biri olmaya devam etmektedir. Stokes yasası, viskoz bir ortamda yavaşça hareket eden bir küre üzerindeki direnci ve dolayısıyla terminal hızını verir; bu, akışkanların kalınlığını ölçmek için endüstriyel olarak hala kullanılan düşen küre viskozimetresinin teorik temelidir. Kinematik viskozitenin CGS birimi olan stokes, onun adını almıştır.

Işık ve uranyum camının parıltısı

1845 civarından itibaren Stokes, ışığın dalga teorisine yöneldi. Kırınım üzerine 1849 tarihli makalesi, polarizasyon düzleminin ışığın seyahat ettiği yöne dik olması gerektiğini kanıtladı; bu, ışığın fiziksel olarak ne olduğuna dair belirleyici bir kısıtlamaydı.

En ünlü optik çalışması 1852'de "Işığın kırılma yeteneğinin değişimi üzerine" makalesiyle geldi. Florit ve uranyum camını gözlemleyen Stokes, floresansı tanımladı ve adlandırdı: görünmez ultraviyole radyasyonun daha uzun dalga boylu görünür ışığa dönüştürülmesi. İlgili enerji değişimi Stokes kayması olarak adlandırılır ve bu fenomen, floresan aydınlatmadan modern biyolojiyi görünür kılan etiketli moleküllere kadar her şeyin temelini oluşturur.

Otuz yıl boyunca devam etti. 1850'lerde gökkuşaklarını, 1851'de kalın plakaların renklerini, 1853'te metalik olmayan maddeler tarafından metalik yansımayı, 1860'ta istiflenmiş plakalardan geçen ışık yoğunluğunu inceledi ve sadece 1862'de çift kırılma, elektrik ışığı spektrumu ve kanın absorpsiyon spektrumu üzerine yayın yaptı. 1878'de mikroskop açıklığı için teorik sınırlar belirledi. 1849'da astigmatizmi tespit etmek için silindirik bir lens cihazı olan Stokes lensini icat etti.

Bir fırsatı kaçırdı. 1852 yazından önce Stokes, Lord Kelvin'e ışığın prizmatik analizinin güneşin ve yıldızların kimyasını nasıl ortaya çıkarabileceğini öğretti - Gustav Kirchhoff'tan yedi veya sekiz yıl önce. Ancak belirli bir dalga boyundaki emisyonun aynı dalga boyunda absorpsiyon gerektirdiğini kavramamıştı ve daha sonra "Kirchhoff'un hayranlık uyandırıcı keşfinin herhangi bir parçası" olduğunu reddetti. Yine de İngiliz bilim insanları ilkeleri ona atfettiler.

Matematik ve ıraksak seriler

Bir alanın bir yüzey üzerindeki integralini o alanın sınırındaki davranışıyla birleştiren özdeşlik olan Stokes teoremi, onu popülerleştirdiği için onun adını taşır; vektör analizinin yük taşıyan sonuçlarından biri haline geldi. George Airy'nin gökkuşakları üzerindeki çalışmasını araştırırken, yönetilmesi zor bir integrali ıraksak bir seri olarak ifade etti ve doğru yaklaşımlar elde etmek için onu zekice kısalttı - asimptotik açılımlara erken bir içgörü, uygulamalı matematiğin en üretken kontrollü hilelerinden biri.

Yıkılan köprüler

Viktorya dönemi İngiltere'si demiryollarını malzemeleri anladığından daha hızlı inşa etti ve başarısız olduklarında Stokes çağrıldı. Mayıs 1847'de Chester yakınlarındaki Dee Köprüsü'nün çöküşünden sonra, dökme demir bir kirişin arızasını araştırdı ve sonuçta ortaya çıkan Kraliyet Komisyonu'nda görev alarak hareketli bir motorun bir köprüye uyguladığı kuvvetleri hesapladı. 28 Aralık 1879'daki Tay Köprüsü felaketinden sonra, bir fırtına ekspres tren geçerken High Girders bölümünü yıktığında ve yetmiş beşten fazla insan öldüğünde, rüzgar yükü konusunda uzman tanık olarak ortaya çıktı. Soruşturma kurulu, köprünün "kötü tasarlanmış, kötü inşa edilmiş ve kötü bakılmış" olduğunu tespit etti. Stokes, yapıların aslında hangi kuvvetlere dayanması gerektiğini belirlemek için ülke genelindeki fırtına rüzgarlarını ölçen, rüzgar basıncı üzerine sonraki Kraliyet Komisyonu'na atandı.

Kıvırmadan inanç

Stokes hayatı boyunca muhafazakar bir evanjelik Protestan olarak kaldı. 1886'da evanjelik Hristiyanlığı Darwinci evrime karşı savunmak için kurulan Victoria Enstitüsü'nün başkanı oldu; 1891'de doğal teoloji üzerine Gifford Dersleri'ni verdi ve İngiliz ve Yabancı İncil Derneği'nin başkan yardımcısıydı. Konumu, üyeliklerin önerdiğinden daha incelikliydi. Enstitü başkanı olarak, "Hepimiz kabul ediyoruz ki, Doğa kitabı ve Vahiy kitabı aynı şekilde Tanrı'dan gelir ve bu nedenle doğru yorumlanırsa ikisi arasında gerçek bir tutarsızlık olamaz," diye yazdı. Bilimsel kanıtların "sadece olası" olduğunu ve revizyona tabi olduğunu vurgularken, vahyi reddetmeye karşı da uyardı. Çoğu Viktorya dönemi evanjeliğinin aksine, sonsuz cezayı reddetti ve bunun yerine Hristiyan koşulluluğunu savundu.

Kapı bekçisi

Stokes, 1849'dan 1903'e kadar Lucasian Profesörü, 1854'ten 1884'e kadar Kraliyet Cemiyeti Sekreteri, 1885'ten 1890'a kadar başkanı ve 1887'den 1892'ye kadar Cambridge Üniversitesi için Muhafazakar milletvekiliydi - profesörlüğü, başkanlığı ve parlamento koltuğunu aynı anda elinde tutan ilk adamdı. Sekreter olarak otuz yıl, bir değerlendirmeye göre, "matematiksel ve fiziksel bilimin ilerlemesi üzerinde muazzam, ancak göze çarpmayan bir etki" sağladı. Başkalarının matematiksel zorluklarını çözdü ve araştırma problemleri dağıttı; tarihçiler ona Viktorya dönemi biliminin kapı bekçisi diyorlar.

1889'da baronet yapıldı ve 1852'de Rumford Madalyası, 1870'te Hopkins Ödülü ve 1893'te Copley Madalyası kazandı. 1 Haziran 1899'da Lucasian Profesörü olarak altın jübilesi Avrupa ve Amerika'dan delegeleri cezbetti; Kelvin, Hamo Thornycroft'un mermer büstlerini sundu.

Aile ve son

4 Temmuz 1857'de Stokes, Armagh'daki St Patrick Katedrali'nde İrlandalı astronom Thomas Romney Robinson'ın kızı Mary Susanna Robinson ile evlendi. Beş çocuktan ikisi bebeklik döneminde öldü; doktor olan oğlu William, geçici bir akıl hastalığı sırasında otuz yaşında intihar etti. Stokes, 1 Şubat 1903'te seksen üç yaşında öldü ve Westminster Abbey'de bir anıtla Cambridge'deki Mill Road Mezarlığı'na gömüldü. Erkek soyu tükendi ve baronetlik unvanı sona erdi - ancak stokes, Stokes kayması, Stokes çizgisi, Ay ve Mars'taki kraterler ve hala matematikçileri yenen denklemler, yok edilmesinin daha zor olduğunu kanıtladı.