Джеймс Лайтхилл: өмірі мен ғылыми еңбектері

Кіріспе

Британдық қолданбалы математик (1924–1998)

Білім және ерте өмір

Джеймс Лайтхилл Эрнест Балзар Лихтенберг пен Марджори Холмс отбасында дүниеге келді: 1917 жылы өзін Лайтхилл деп атай бастаған Эльзас тау-кен инженері және инженердің қызы. Отбасы 1927 жылға дейін Парижде тұрды, содан кейін әкесі зейнетке шығып Англияға қайтып келді. Жастық шағында Джеймс Лайтхилл Майкл Лайтхилл деп белгілі болған. Лайтхилл Винчестер колледжінде оқыды және 1943 жылы Кембридж университетін бакалавр дәрежесімен бітірді, ол Кембридж университетінің Тринити колледжінің студенті болған.

Мансап және зерттеу

Лайтхилл сұйықтық динамикасына маманданып, Тринитидегі Ұлттық физикалық зертханада жұмыс істеді. 1946-1959 жылдары Манчестер университетінде қолданбалы математика профессоры болды. Кейін Лайтхилл Манчестерден Фарнбородағы Корольдік әуе кемелері мекемесінің директоры болып тағайындалды. Ол жерде теледидар және байланыс спутниктері, сондай-ақ экипаждық ғарыш кемелерін әзірлеуде жұмыс істеді. Бұл жұмыс Concorde үстінкү дыбыс жылдамдығымен ұшатын ұшақтың құрылысына пайда болды. 1955 жылы Джеральд Б. Уитеммен бірлесе отырып, Лайтхилл кинематикалық толқындардың толыққанды алғашқы теориясын жасады (сипаттама әдісін қолдану арқылы), оның көптеген қолданыс салалары бар, олардың ішінде сұйықтық ағыны және көлік ағыны ерекше аталады. Лайтхиллдің ерте жұмыстарына екі өлшемді аэродинамикалық теория және революция денелерінің айналасындағы үстінкү дыбыс ағыны жатады. Газдың жоғары жылдамдықтағы динамикасын зерттеуден бөлек, ол соққылық және жарылыс толқындарын зерттеді және «скрумер» моделін енгізді. Ол реактивтік қозғалтқыштардағы шуды азайту үшін маңызды аэракустика ғылымын қалады. Лайтхиллдің сегізінші дәрежеге қатысты заңы реактивтік қозғалтқыштан шығатын дыбыс қуаты реактивтік жылдамдықтың сегізінші дәрежесіне пропорционалды екенін көрсетеді. Ол сызықтық емес акустиканы да құрды және бірдей сызықтық емес дифференциалдық теңдеулер өзендердегі су тасқыны және автомобиль жолдарындағы көлік ағынын модельдей алатынын көрсетті. 1964 жылы ол Лондондағы Императорлық колледжде Корольдік қоғамның тұрақты профессоры болды, ал бес жылдан кейін Кембридждегі Тринити колледжіне Лукасиан математика профессоры ретінде оралды. Ол 1979 жылға дейін осы лауазымда болды, содан кейін оның орнына Стивен Хокинг келді. Лайтхилл кейін Лондон университетінің (UCL) проректоры болды және 1989 жылға дейін осы қызметін атқарды. Лайтхилл 1964 жылы профессор сэр Брайан Твейтспен бірге Математика және оның қолданбалары институтын (IMA) құрды. 1968 жылы ол Бат университетінің құрметті ғылым докторы атағымен марапатталды. 1972 жылы ол Шотландиядағы Инженерлер және кеме жасаушылар институтына Макмилланның естелік лекциясын оқуға шақырылды. Ол «Су ортасында қозғалатын жануарлар» тақырыбын таңдады. 1970 жылдардың басында, осы саланың ішіндегі маңызды келіспеушіліктерге жауап ретінде, сол кездегі Ғылыми зерттеулер кеңесі (SRC) Лайтхиллден жасанды интеллект саласындағы академиялық зерттеулерді қарастыруды сұрады. 1973 жылы жарияланған және «Лайтхилл есебі» деп белгілі болған Лайтхиллтің есебі робототехника және тілді өңдеу сияқты негізгі салалардағы ғылыми зерттеулерді қатаң сынады және «Британдық үкіметтің екі университеттің басқа барлық университеттердегі ЖС зерттеулеріне қолдау көрсетуді тоқтату туралы шешім қабылдауына себеп болды», бұл кейде «ЖС қысы» деп аталады. 1982 жылы Лайтхилл мен Алан Б. Тайлер Математика және оның қолданбалары институтының алғашқы алтын медалімен марапатталды, олардың «математика және оның қолданбалары саласына көп жылдар бойы қосқан ерекше үлесі» үшін. 1983 жылы Лайтхилл «әуе және ғарыш техникасы саласындағы ерекше үлесі» үшін Deutsche Gesellschaft für Luft und Raumfahrt (Германияның Аэронавтика және Астронавтика қоғамы) Людвиг Прандтль жүлдесімен марапатталды. Оның бұрынғы студенттерінің арасында Джеральд Б. Уитем бар.

Lighthill specialised in fluid dynamics, and worked at the National Physical Laboratory at Trinity. Between 1946 and 1959 he was Beyer Professor of Applied Mathematics at the University of Manchester. Lighthill then moved from Manchester to become director of the Royal Aircraft Establishment at Farnborough. There he worked on the development of television and communications satellites, and on the development of crewed spacecraft. This latter work was used in the development of the Concorde supersonic airliner. In 1955, together with Gerald B. Whitham, Lighthill set out the first comprehensive theory of kinematic waves (an application of the method of characteristics), with a multitude of applications, prime among them fluid flow and traffic flow. Lighthill's early work included two dimensional aerofoil theory, and supersonic flow around solids of revolution. In addition to the dynamics of gas at high speeds he studied shock and blast waves and introduced the squirmer model. He is credited with founding the subject of aeroacoustics, a subject vital to the reduction of noise in jet engines. Lighthill's eighth power law states that the acoustic power radiated by a jet engine is proportional to the eighth power of the jet speed. He also founded non linear acoustics, and showed that the same non linear differential equations could model both flood waves in rivers and traffic flow in highways. In 1964 he became the Royal Society's resident professor at Imperial College London, before returning to Trinity College, Cambridge, five years later as Lucasian Professor of Mathematics, a chair he held until 1979, when he was succeeded by Stephen Hawking. Lighthill then became Provost of University College London (UCL) – a post he held until 1989. Lighthill founded the Institute of Mathematics and its Applications (IMA) in 1964, alongside Professor Sir Bryan Thwaites. In 1968, he was awarded an Honorary Degree (Doctor of Science) by the University of Bath. In 1972 he was invited to deliver the MacMillan Memorial Lecture to the Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland. He chose the subject "Aquatic Animal Locomotion". In the early 1970s, partly in reaction to significant internal discord within that field, the Science Research Council (SRC), as it was then known, asked Lighthill to compile a review of academic research in Artificial Intelligence. Lighthill's report, which was published in 1973 and became known as the "Lighthill report," was highly critical of basic research in foundational areas such as robotics and language processing, and "formed the basis for the decision by the British government to end support for AI research in all but two universities", starting what is sometimes referred to as the "AI winter". In 1982, Lighthill and Alan B. Tayler were jointly awarded the first ever Gold Medal of the Institute of Mathematics and its Applications in recognition of their "outstanding contributions to mathematics and its applications over a period of years". In 1983 Lighthill was awarded the Ludwig Prandtl Ring from the Deutsche Gesellschaft für Luft und Raumfahrt (German Society for Aeronautics and Astronautics) for "outstanding contribution in the field of aerospace engineering". His former students include Gerald B. Whitham

Марапаттар мен құрметтер

Лайтхилл 1953 жылы FRS және 1961 жылы FRAS болып сайланды. Ол 1964 жылы Корольдік қоғамның Корольдік медалімен, ал 1998 жылы, қаза болғаннан кейін, Корольдік қоғамның Копли медалімен марапатталды. Манчестер университетіндегі Джеймс Лайтхилл ғимараты мен Джеймс Лайтхилл үйі оның құрметіне аталған. Лайтхилл 1970 жылы Америка философиялық қоғамына сайланды. 1971 жылы Жаңа жылдық наградалар бойынша Лайтхилл рыцарь дәрежесіне ие болды. 1976 жылы Лайтхилл Ұлттық ғылым академиясының мүшесі болып сайланды, ол француз және ресейлік академиялар сияқты кем дегенде тоғыз шетелдік академиялардың бірінен сайланды.