რალფ ჰოვარდ ფაულერი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                  რალფ ჰოვარდ ფაულერი

                                                        ინგლ. Sir Ralph Howard Fowler

იანვარი, 1889, როიდონი, დიდი ბრიტანეთი - 28 ივლისი, 1944, კემბრიჯი, დიდი ბრიტანეთი) - ინგლისელი ფიზიკოსი, ასტროფიზიკოსი და მათემატიკოსი, ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრი (1925). ფაულერის სამეცნიერო ნაშრომები ძირითადად ეძღვნება სტატისტიკური მექანიკისა და თერმოდინამიკის, კვანტური თეორიის, ასტროფიზიკისა და დიფერენციალური განტოლებების თეორიის საკითხებს. მეცნიერის მიღწევებს შორის: დარვინის - ფაულერის[en] სტატისტიკური მეთოდი და მისი შემდგომი გამოყენება მატერიის თერმოდინამიკური თვისებების აღწერისთვის; ველის ემისიის თეორიის ერთ-ერთი ძირითადი განტოლება; ვარსკვლავური სპექტრების ანალიზის მეთოდი და ვარსკვლავების ატმოსფეროში წნევის პირველი რეალისტური შეფასება; კვანტური კანონების ერთ-ერთი პირველი გამოყენება ასტროფიზიკის პრობლემებზე, რამაც შესაძლებელი გახადა თეთრი ჯუჯების თანამედროვე თეორიის საფუძვლების ჩაყრა.

იხ. ვიდეო - 1927 Пятая Сольвеевская международная конференция по электронам и фотонам (самая известная конференция). . - 1927 სოლვეის მეხუთე საერთაშორისო კონფერენცია ელექტრონები და ფოტონები (ყველაზე ცნობილი კონფერენცია). - 1927 Fifth Solvay International Conference on Electrons and Photons (most famous conference).

წარმოშობა და განათლება

რალფ ჰოვარდ ფაულერი დაიბადა როიდონში, ესექსი, დიდი ბრიტანეთი. მისი მამა, ბიზნესმენი ჰოვარდ ფაულერი, ერთ დროს იყო გამოჩენილი სპორტსმენი, თამაშობდა ინგლისის რაგბის გუნდში; დედა, ფრენსის ევა, მანჩესტერ ბამბის ვაჭრის ჯორჯ დიუჰერსტის ქალიშვილი იყო. ვაჟმა მემკვიდრეობით მიიღო მამის მძლეოსნობა, მოგვიანებით გახდა სასკოლო და საუნივერსიტეტო შეჯიბრებების გამორჩეული მონაწილე ფეხბურთში, გოლფში და კრიკეტში. რალფი ოჯახში სამი შვილიდან უფროსი იყო. მისმა უმცროსმა დამ დოროთიმ კიდევ უფრო ნათლად გამოიჩინა თავი სპორტულ მოედანზე, მოიგო ინგლისის ქალთა გოლფის ჩემპიონატი 1925 წელს. უმცროსი ძმა კრისტოფერი, რომელიც შევიდა ოქსფორდის უნივერსიტეტში პირველი მსოფლიო ომის დაწყებამდე, გაგზავნეს ფრონტზე და გარდაიცვალა 1917 წლის აპრილში სომის ბრძოლის დროს. მისი სიკვდილი სერიოზული დარტყმა იყო რალფისთვის.

10 წლამდე რალფი განათლებას ღებულობდა სახლში, გუვერნანტის მეთვალყურეობის ქვეშ, შემდეგ კი შევიდა მოსამზადებელ სკოლაში Horris Hill-ში (Horris Hill School). 1902-1908 წლებში სწავლობდა ვინჩესტერის სკოლაში (ინგლ. ვინჩესტერის კოლეჯი), სადაც რამდენიმე პრიზი მოიპოვა მათემატიკასა და საბუნებისმეტყველო დარგში და გახდა სკოლის ხელმძღვანელი (ჰოლის პრეფექტი). 1906 წლის დეკემბერში ფაულერმა მოიპოვა სტიპენდია კემბრიჯის უნივერსიტეტის ტრინიტის კოლეჯში, სადაც წავიდა 1908 წელს და სწავლობდა მათემატიკას და დაამთავრა 1911 წელს ხელოვნების ბაკალავრის ხარისხით. 1913 წელს მიენიჭა რეილის პრიზი მათემატიკაში, 1914 წლის ოქტომბერში აირჩიეს ტრინიტის კოლეჯის წევრად და 1915 წელს მიიღო ხელოვნების მაგისტრის ხარისხი. პარალელურად თამაშობდა კემბრიჯის უნივერსიტეტის გუნდში გოლფის შეჯიბრებებში. იმ დროს მისი კვლევა ეძღვნებოდა „სუფთა“ მათემატიკას, კერძოდ, ზოგიერთი მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლების ამონახსნების ქცევის თავისებურებებს .

ომი. დასაწყისი ფიზიკაში

პირველი მსოფლიო ომის დაწყების შემდეგ, ფაულერი მსახურობდა სამეფო საზღვაო არტილერიაში (სამეფო საზღვაო არტილერია), მონაწილეობდა როგორც არტილერიის ოფიცერი გალიპოლის ბრძოლაში და მძიმედ დაიჭრა მხარში. უკანა ნაწილში გაგზავნის და გამოჯანმრთელების შემდეგ შეუერთდა არჩიბალდ ჰილის ჯგუფს, რომელიც მუშაობდა თვითმფრინავების ფრენის დასაკვირვებლად ახალი მოწყობილობის შექმნასა და ტესტირებაზე - სარკის მიმართულების მპოვნელი (Mirror position Finder). 1916 წლის შემოდგომიდან ფაულერი იყო ჰილის მოადგილე პორტსმუთში მდებარე სპეციალურ ექსპერიმენტულ განყოფილებაში, რომელიც ახორციელებდა ჭურვების აეროდინამიკის გამოთვლებს და საზენიტო ხმის ლოკატორების შემუშავებას. 1918 წელს სამხედრო საგნებზე ამ სამუშაოებისთვის მას მიენიჭა ბრიტანეთის იმპერიის ორდენი და კაპიტნის წოდება. მთელი რიგი შედეგები, რომლებმაც მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს ბალისტიკის განვითარებაში, ომის შემდეგ გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალებში .

ომის დასრულების შემდეგ, 1919 წლის აპრილში, ფაულერი დაბრუნდა კემბრიჯში, სადაც კვლავ გახდა ტრინიტის კოლეჯის წევრი და კითხულობდა ლექციებს მათემატიკაში. მას ჰქონდა დრო, დაესრულებინა ომამდე დაწყებული მთავარი სამუშაო თვითმფრინავის მოსახვევების გეომეტრიაზე. თუმცა, ჰილთან მუშაობამ გადაიტანა მისი ინტერესის სფერო წმინდა მათემატიკიდან ფიზიკურ აპლიკაციებზე, ამიტომ მან აქტიურად დაიწყო აირების თეორიისა და ფარდობითობის თეორიის ნაშრომების შესწავლა, დაიწყო დაინტერესება კვანტური თეორიის განვითარებით. დაახლოებით იმავე პერიოდში ცნობილ კავენდიშის ლაბორატორიას ხელმძღვანელობდა ერნესტ რეზერფორდი, რომელიც მალე ფაულერის ახლო მეგობარი გახდა. ამ მომენტიდან დაიწყო ფაულერსა და რუტერფორდის ლაბორატორიას შორის ხანგრძლივი ნაყოფიერი თანამშრომლობა, რომელშიც ის იყო ჩამოთვლილი, როგორც კონსულტანტი მათემატიკური საკითხების შესახებ . 1921 წელს იგი დაქორწინდა რეზერფორდის ერთადერთ ქალიშვილზე, ეილინ მერიზე (1901-1930), რომელიც მეოთხე შვილის დაბადებიდან მალევე გარდაიცვალა. უფროსი ვაჟი, პიტერ ფაულერი, ასევე გახდა ცნობილი ფიზიკოსი, კოსმოსური სხივების ფიზიკის სპეციალისტი.

1927 წლის სოლვეის კონგრესის მონაწილეები, სადაც განიხილებოდა კვანტური მექანიკის პრობლემები. ფაულერი მარჯვნიდან მეორე დგას.

კვანტური თეორის

1920-იანი წლების დასაწყისიდან ფაულერი აქტიურად უჭერდა მხარს კვანტური თეორიის განვითარებას და მის გამოყენებას ისეთ საკითხებში, როგორიცაა განზოგადებული სტატისტიკური მექანიკის აგება და ქიმიური ბმის ახსნა. მან ხელი შეუწყო კვანტურ იდეებს დიდ ბრიტანეთში, დაეხმარა ინგლისურად თარგმნა გერმანულ ჟურნალებში გამოქვეყნებული მრავალი ფუნდამენტური სტატია და ცნობილი უცხოელი ფიზიკოსები (როგორიცაა ჰაიზენბერგი და კრონიგი) მისი მოწვევით ეწვივნენ კემბრიჯს . უფრო მეტიც, ფაულერის საქმიანობამ ხელი შეუწყო კვანტური ქიმიის დამოუკიდებელი ბრიტანული სკოლის ჩამოყალიბებას, რომელიც გამოირჩეოდა დისციპლინის წინაშე არსებული პრობლემების გამოყენებითი მათემატიკის თვალსაზრისით. ფაულერის ისეთი სტუდენტები, როგორებიც არიან ლენარდ-ჯონსი და ჰარტრი, კვანტური ქიმიის ფუძემდებლებს შორის არიან.

ფაულერის მრავალი ნაშრომი ეძღვნება ფაზური გადასვლების თეორიას და კოლექტიური ეფექტებს მაგნიტებში, შენადნობებსა და ხსნარებში, სპექტრული ხაზების ინტენსივობის ჯამის წესებს, ბირთვული ფიზიკის ზოგიერთ საკითხს (მძიმე ელემენტებით გამა სხივების შთანთქმა, წყალბადის იზოტოპების გამოყოფა). ელექტროლიტური მეთოდებით) . ფრენსის ასტონთან ერთად მან შეიმუშავა დამუხტული ნაწილაკების ფოკუსირების თეორია მასის სპექტროგრაფის გამოყენებით . 1928 წელს, ლოთარ ნორდჰეიმთან ერთად, ფაულერმა გამოიყენა ბარიერის ქვეშ არსებული ელექტრონული გვირაბის იდეა გარე ელექტრული ველის მოქმედების ქვეშ სხეულების მიერ ელექტრონის ემისიის ფენომენის ასახსნელად - ველის ემისია (ფაულერ-ნორდჰეიმის განტოლება) .

ასტროფიზიკა

1923-1924 წლებში ფაულერმა ედვარდ არტურ მილნთან ერთად განიხილა შთანთქმის ხაზების ინტენსივობის ქცევა ვარსკვლავთა სპექტრებში. საჰას განტოლებიდან გამომდინარე, მათ მოახერხეს ხაზის მაქსიმალური ინტენსივობის მნიშვნელობის დაკავშირება, რომელიც წარმოიქმნება აგზნების და იონიზაციის ეფექტების კომბინაციის გამო, წნევისა და ტემპერატურის მნიშვნელობებთან ვარსკვლავის ატმოსფეროს "უკუ ფენაში". რომელი შთანთქმის სპექტრები იქმნება. ამან პირველად შესაძლებელი გახადა ვარსკვლავურ ატმოსფეროში გაზის წნევის სიდიდის სწორი რიგის მიღება. ფაულერისა და მილნის მიერ შემუშავებული „მაქსიმების მეთოდი“ გახდა ვარსკვლავური სპექტრების ანალიზის მთავარი საშუალება 1920-იან წლებში, რასაც დაეხმარა დონალდ მენზელის და სესილია პეინის წარმატებული დაკვირვების შედარებები. გუგენჰაიმთან თანაავტორობით რამდენიმე მომდევნო ნაშრომში, ფაულერმა შეიმუშავა რამდენიმე მიდგომა ვარსკვლავური მატერიის ფიზიკური მდგომარეობის რთული პრობლემის ანალიზში, რაც ითვალისწინებდა გადახრებს გაზის იდეალური კანონებიდან, იონიზაციის პროცესებიდან და ა.შ.

1926 წელს ფაულერმა აჩვენა, რომ თეთრი ჯუჯები უნდა შედგებოდეს თითქმის მთლიანად იონიზებული ატომებისგან, შეკუმშული მაღალი სიმკვრივემდე და დეგენერირებული ელექტრონული აირისგან („გიგანტური მოლეკულის მსგავსად ყველაზე დაბალ მდგომარეობაში“), ემორჩილება ახლახან აღმოჩენილ ფერმი-დირაკის სტატისტიკას ფაულერის შედეგებმა, რომელიც იყო ახალი კვანტური სტატისტიკის ერთ-ერთი პირველი გამოყენება, შესაძლებელი გახადა თავი დაეღწია პარადოქსისგან, რომელიც ვერ აიხსნებოდა კლასიკური მიდგომის ფარგლებში: კლასიკური სტატისტიკის მიხედვით, თეთრი ჯუჯის საკითხი უნდა შეიცავდა ბევრად ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ჩვეულებრივი მატერია, ამიტომ იგი ვერ დაუბრუნდება ნორმალურ მდგომარეობას ასეთი ვარსკვლავის სიახლოვეს მოშორების შემდეგაც კი. არტურ ედინგტონის უფრო მჭევრმეტყველი ფორმულირება ამბობს, რომ კლასიკურ ვარსკვლავს არ შეუძლია გაგრილება: როდესაც ენერგია იკარგება, ვარსკვლავის შემადგენელი გაზის წნევა უნდა შემცირდეს, რაც გამოიწვევს გრავიტაციულ შეკუმშვას და, შესაბამისად, წნევისა და ტემპერატურის ზრდას. . ფაულერის ნაშრომმა ამ პარადოქსის გადაწყვეტა მისცა: ელექტრონულ გაზს შეეძლო გაცივდეს აბსოლუტურ ნულამდე და დასრულდეს პაულის პრინციპით დაშვებულ ყველაზე დაბალ კვანტურ მდგომარეობაში, ასეთი დეგენერირებული აირის წნევა საკმარისად მაღალია გრავიტაციული შეკუმშვის კომპენსაციისთვის. 29][Comm 1]. ამრიგად, ფაულერის სტატიამ „მკვრივი მატერიის შესახებ“ (ინგლ. On dense მატერია) საფუძველი ჩაუყარა თეთრი ჯუჯების თანამედროვე თეორიას [Comm 2].

მათემატიკა

ფაულერის მათემატიკური ინტერესები, პირველ რიგში, იყო მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლებების ამონახსნების ქცევა. თავის ადრეულ კვლევაში მან განიხილა რიმანის P-ფუნქციების კუბური გარდაქმნები. შემდგომში, ასტროფიზიკურ კითხვებთან დაკავშირებით, მან მიმართა ემდენის განტოლების მახასიათებლებს, რომელიც აღწერს ვარსკვლავის წონასწორობის მდგომარეობას და მისცა ამ განტოლების ამონახსნების კლასიფიკაცია სხვადასხვა სასაზღვრო პირობებისა და პოლიტროპული ექსპონენტებისთვის . ეს შედეგები ძალიან ღირებული აღმოჩნდა ვარსკვლავების სხვადასხვა მოდელების განხილვისას . 1920 წელს ფაულერმა გამოაქვეყნა ტრაქტატი სიბრტყის მრუდების დიფერენციალური გეომეტრიის შესახებ, რომელიც გამოიცა რამდენიმე გამოცემაში.