Джордж Джонстон Стоуни - George Johnstone Stoney

Джордж Джонстон Стоуни
Родившийся	(1826-02-15)15 февраля 1826 г. Окли Парк, Бирр, Графство Оффали, Ирландия
Умер	5 июля 1911 г.(1911-07-05) (85 лет) Notting Hill, Лондон, Англия
Национальность	Ирландский
Альма-матер	Тринити-колледж, Дублин
Известен	Шкала Стоуни, электрон
Научная карьера
Поля	Физика
Учреждения	Королевский колледж Голуэя, Королевский университет Ирландии
Под влиянием	Дж. Дж. Томсон

Джордж Джонстон Стоуни ФРС (15 февраля 1826 г. - 5 июля 1911 г.) была Ирландский физик. Он наиболее известен тем, что ввел термин электрон как «основная единица количества электроэнергии».^[1]

Он ввел это понятие, хотя и не само слово, еще в 1874 году, первоначально назвав его «электрин».^[2] а само слово появилось в 1891 году.^[3][4][5] За свою жизнь он опубликовал около 75 научных работ.

Образование и трудоустройство

Стоуни родился в Окли-парке, недалеко от Бирр, Графство Оффали, в Ирландский Мидлендс, сын Джорджа Стоуни (1792–) и Анны Блад (1801–1883). Семья Стоуни - это старинная англо-ирландская семья.^[6] Он присутствовал Тринити-колледж, Дублин, заканчивая Б.А. степень в 1848 г. С 1848 по 1852 г. он работал ассистентом астронома Уильям Парсонс, третий граф Росс в замке Бирр, графство Оффали, где Парсонс построил самый большой телескоп в мире, 72-дюймовый Левиафан из Парсонстауна. Одновременно Стони продолжал изучать физику и математику и был удостоен М.А. Тринити-колледж Дублина в 1852 году.

С 1852 по 1857 год Стони был профессором физики в Королевский колледж Голуэя. С 1857 по 1882 год он работал секретарем Королевский университет Ирландии, административная работа в Дублин. В начале 1880-х он перешел на должность инспектора экзаменов государственной службы в Ирландии и занимал эту должность до выхода на пенсию в 1893 году. В том же году он поселился в Лондон, Англия. Стоуни умер в 1911 году в своем доме в г. Notting Hill, Лондон.^[1] В течение нескольких десятилетий ненаучной работы в Дублине Стони продолжал самостоятельно проводить научные исследования. Он также десятилетиями служил почетным секретарем, а затем вице-президентом Королевское Дублинское общество, научное общество, созданное по образцу Лондонского королевского общества, и после переезда в Лондон Стони также входил в совет этого общества. Кроме того, он периодически работал в комитетах научных обзоров Британская ассоциация развития науки с начала 1860-х гг.

Научный результат

Стони опубликовал семьдесят пять научных статей в различных журналах, но в основном в журналах Дублинского королевского общества. Он внес значительный вклад в космическую физику и теорию газов. Он оценил количество молекулы в кубическом миллиметре газа при комнатной температуре и давлении, исходя из данных, полученных из кинетической теории газов. Самой важной научной работой Стони была концепция и расчет величины «атома электричества». В 1891 году он предложил термин «электрон 'описать основную единицу электрического заряда,^[7] и его вклад в исследования в этой области заложил основы для возможного открытия частицы Дж. Дж. Томсон в 1897 г.

Его научная работа проводилась в свободное время.^[8]

Стони был избран Член Королевского общества в июне 1861 г. на основании автор статей по «Распространению волн», «О кольцах, замеченных в волокнистых образцах кальциевого шпата» и «Молекулярной физике», опубликованных в «Транзакциях Ирландской королевской академии» и т. д., отмеченных знакомством с наукой. астрономии и общей физики.^[9]

Шкала Стоуни

Современная физика остановилась на Планковский масштаб как наиболее подходящий масштаб для единая теория. Однако масштаб Планка был предвиден Джорджем Стоуни.^[5] Как и Планк после него, Стони понял, что крупномасштабные эффекты, такие как гравитация, и мелкомасштабные эффекты, такие как электромагнетизм, естественно подразумевают промежуточный масштаб, в котором физические различия могут быть рационализированы. Эта промежуточная шкала состоит из единиц (Каменные шкалы ) массы, длины, времени и т. д., но масса является краеугольным камнем.

Каменная масса м_S (выражено в современных терминах):^[10]

${\displaystyle m_{S}={\sqrt {\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}G}}}={\sqrt {\alpha }}\,m_{P}}$

где ε₀ это диэлектрическая проницаемость свободного пространства, е это элементарный заряд и грамм это гравитационная постоянная, и где α - постоянная тонкой структуры и м_п это Планковская масса.

Как и шкала Планка, шкала Стоуни функционирует как симметричное звено между микрокосмическими и макрокосмическими процессами в целом, и все же кажется уникально ориентированной на объединение электромагнетизма и гравитации. Так, например, тогда как Планковская длина - средний квадратный корень из приведенного Комптоновская длина волны и половина гравитационный радиус любой массы длина Стони - это средний квадратный корень из "электромагнитного радиуса" (см. Классический радиус электрона ) и половину гравитационного радиуса любой массы, м:

${\displaystyle \ell _{P}={\sqrt {{\frac {\hbar }{mc}}\cdot {\frac {Gm}{c^{2}}}}}}$

${\displaystyle \ell _{S}={\sqrt {{\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}mc^{2}}}\cdot {\frac {Gm}{c^{2}}}}}}$

куда ${\displaystyle \hbar \ }$ сокращенный Постоянная Планка и c это скорость света. Это всего лишь математические конструкции, поскольку должен быть какой-то практический предел того, насколько маленькой может быть длина. Если длина Стоуни является минимальной длиной, то электромагнитный радиус тела или его половина гравитационного радиуса физически невозможны, поскольку один из них должен быть меньше длины Стони. Если Планковская длина является минимумом, то либо приведенная комптоновская длина волны тела, либо его половина гравитационного радиуса физически невозможна, поскольку одна из них должна быть меньше планковской длины. Более того, длина Стони и длина Планка не могут быть одновременно минимальной длиной.

Согласно современным представлениям, масштаб Планка - это масштаб энергия вакуума, ниже которого пространство и время не сохраняют физического значения. Этот рецепт требует полного игнорирования шкалы Стоуни в современном научном сообществе. До этого мандата Герман Вейль сделал заметную попытку построить единую теорию, связав гравитационную единицу заряда с длиной Стони. Теория Вейля привела к значительным математическим инновациям, но обычно считается, что его теория не имеет физического значения.^[11][12]

Семья

Стоуни женился на своей двоюродной сестре Маргарет Софии Стоуни, от которой у него было два сына и три дочери.^[13] Большую часть своих десятилетий в Дублине Стони проживал в Дандрам, Дублин район. Улица, на которой он жил, позже в его память была переименована в Стоуни-роуд. После того, как Стоуни умер в Лондоне, его кремированный прах был похоронен в Церковь Св. Нахи в Дандрам.

Один из сыновей Стоуни, Джордж Джеральд Стоуни ФРС, был ученым, его дочь Флоренс Стони OBE был радиологом, а его дочь Эдит считается первой женщиной-медиком-физиком. Но более известным в научном отношении родственником был племянник Стони, физик из Дублина. Джордж Фицджеральд (1851–1901).

Его брат Биндонский кровавый камень был инженером Дублинского порта, который известен строительством ряда основных мостов Дублина, разработкой набережной, а также другими инженерными проектами.

Наследие

На фото Стоуни с дочерьми Эдит (слева) и Флоренс.

Стони получил почетный Доктор наук (D.Sc.) из Дублинский университет в июне 1902 г.^[14]

Стони и Фитцджеральд регулярно общались по научным вопросам. Кроме того, в политических вопросах и Стоуни, и Фитцджеральд были активными противниками Ирландское движение за самоуправление. По их политическому мнению, дух ирландского самоуправления, а затем ирландский национализм противоречил духу науки. Стони ушел с должности секретаря Королевского университета Ирландии в 1882 году в знак протеста против решения правительства ввести в систему «сектантство»; То есть, Стони хотел, чтобы система не была конфессиональной, но правительство удовлетворило требования ирландских католиков относительно католических учреждений.

Кратеры на Марс и Луна названы в его честь.

Смотрите также

• Основные понятия квантовой механики
• Планковские единицы
• Каменные единицы

Рекомендации

1. "Джордж Джонстон Стоуни 1826–1911". Daily Express. 6 июля 1911 г. Архивировано с оригинал 12 июля 2015 г.. Получено 22 октября 2015.
2. «Человек, который« изобрел »электрон». Получено 21 декабря 2016.
3. Стоуни использует термин "электрон"
4. Джаммер, Макс (1956). Концепции силы - исследование основ динамики. Нью-Йорк: Dover Publications, Inc. ISBN  0-486-40689-X.Переиздание 1999 г.
5. Стоуни, Г. Дж. (1881). «О физических единицах природы». Фил. Mag. 5 (11). С. 381–390.
6. Джеймс Дж. О'Хара (2003). «Джордж Джонстон Стоуни, 1826–1911». В Маккартни, Марк; Уитакер, Эндрю (ред.). Физики Ирландии: страсть и точность. IOP Publishing. п. 126. ISBN  0-7503-0866-4.
7. Дж. Джонстон Стоуни (1894). «Об« Электроне »или« Атоме электричества ». Фил. Mag. 5. 38: 418–420.
8. "Уведомление о некрологе из материалов Королевского общества (1912 г.)". Королевское общество. Получено 21 декабря 2016.
9. «Библиотечно-архивный каталог». Лондон: Королевское общество. Получено 22 октября 2010.^{[постоянная мертвая ссылка ]}
10. Джон Д. Барроу (1983). «Естественные единицы до Планка». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества. 24: 24–26. Bibcode:1983QJRAS..24 ... 24B.
11. О'Рейфартай Л., Начало калибровочной теории, Princeton Uni Press, 1997 г.
12. Горелик Г., Герман Вейль и большие числа в релятивистской космологии, Исследования Эйнштейна в России, Эд Балашов Ю. и Визгин В., Бостон (Birkhaeuser) 2002
13. "Стони, Дж. Джонстон". Кто есть кто: 1936. 1911.
14. «Университетский интеллект». Времена (36783). Лондон. 2 июня 1902 г. с. 9.

Библиография

• Зарождение атомной физики. Геракл в колыбели, Алекс Келлер. Оксфордский университет 1983 г. ISBN  0-19-853904-5 Репринт 2013 г.. Дувр. 9 октября 2013 г. ISBN  9780486149950.
• О'Хара, Дж. Г. (1975). "Джордж Джонстон Стоуни, F.R.S. и концепция электрона". Примечания и отчеты Лондонского королевского общества. 29 (2): 265–276. Дои:10.1098 / рснр.1975.0018. JSTOR  531468.
• Стоуни, Г. Дж. (1894). «Об« Электроне »или« Атоме электричества ». Философский журнал. Серия 5. 38: 418–420.
• Барроу, Дж. Д. (1983). «Естественные единицы до Планка». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества. 24: 24. Bibcode:1983QJRAS..24 ... 24B.
• "Константы природы". Джон Д. Барроу, Джонатан Кейп, Лондон, 2002 г.