Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Англо-ирланд математигі және физигі (1819–1903)
Anglo Irish mathematician and physicist (1819–1903)
Джордж Габриэль Стоукс, 1-ші баронет, (/s//t//oʊ//k//s/; 13 тамыз 1819 – 1 ақпан 1903) – ирланд физигі және математигі. Стокс Ирландияның Слиго графтығында дүниеге келген, өмірінің барлық кезеңін Кембридж университетінде өткізді, онда 1849 жылдан 1903 жылы қайтыс болғанға дейін математика профессоры қызметін атқарды. Физик ретінде Стокс сұйықтар механикасына, оның ішінде Навье-Сток теңдеулеріне және физикалық оптикаға, поляризация және флуоресценция саласындағы маңызды еңбектермен үлкен үлес қосты. Математик ретінде ол векторлық есептеуде "Стокстың теоремасын" кеңінен таныстырды және асимптотикалық кеңею теориясын дамытуға атсалысты. Стокс, Феликс Хоппе Сейлермен бірге, гемоглобиннің оттегі тасымалдау функциясын алғаш рет көрсетті және гемоглобин ерітінділерін ауамен қаптағанда болатын түс өзгерістерін анықтады. 1889 жылы Стокс британ монархісынан баронет атағын алды. 1893 жылы ол "физика ғылымындағы зерттеулері мен жаңалықтары үшін" сол кездегі әлемдегі ең беделді ғылыми жүлде – Корольдік қоғамның Копли медалін иеленді. Ол 1887 жылдан 1892 жылға дейін Кембридж университетін Британдық Парламенттегі Өкілдер палатасында өкілдік етті, консерватор ретінде отырды. Стокс 1885 жылдан 1890 жылға дейін Корольдік қоғамның президенті болды және Кембридждегі Пемброк колледжінің магистрі қызметін қысқа мерзімге атқарды. Стоукстың кең ауқымды хат алмасуы және Корольдік қоғамның хатшысы ретіндегі жұмысы оны Виктория дәуіріндегі ғылымның қақпашысы деп тануға мүмкіндік берді, оның еңбектері жарияланған жұмыстарынан асып түсті.
Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet, (/s//t//oʊ//k//s/; 13 August 1819 – 1 February 1903) was an Irish physicist and mathematician. Born in County Sligo, Ireland, Stokes spent all of his career at the University of Cambridge, where he was the Lucasian Professor of Mathematics from 1849 until his death in 1903. As a physicist, Stokes made seminal contributions to fluid mechanics, including the Navier–Stokes equations; and to physical optics, with notable works on polarization and fluorescence. As a mathematician, he popularised "Stokes' theorem" in vector calculus and contributed to the theory of asymptotic expansions. Stokes, along with Felix Hoppe Seyler, first demonstrated the oxygen transport function of haemoglobin, and showed colour changes produced by the aeration of haemoglobin solutions. Stokes was made a baronet by the British monarch in 1889. In 1893 he received the Royal Society's Copley Medal, then the most prestigious scientific prize in the world, "for his researches and discoveries in physical science". He represented Cambridge University in the British House of Commons from 1887 to 1892, sitting as a Conservative. Stokes also served as president of the Royal Society from 1885 to 1890 and was briefly the Master of Pembroke College, Cambridge. Stokes's extensive correspondence and his work as Secretary of the Royal Society has led him to be referred to as a gatekeeper of Victorian science, with his contributions surpassing his own published papers.
Өмірбаян
Джордж Стоукс – Ирландия шіркеуінің дін қызметкері, Слайго округіне қарасты Скриен қаласының пасторы болған Габриэль Стоукстің (1834 жылы қайтыс болған) және оның әйелі, Джон Хоугтонның қызы Элизабет Хоугтонның кіші ұлы еді. Стоукстің отбасылық өміріне оның әкесінің евангелистік протестантизмі зор әсер етті: оның үш бауыры шіркеуге қызметке кірді, олардың ең танымалсы – Армаг архидиаконы Джон Уитли Стокс. Протестанттық сеніміне өмір бойы адал болғанмен қатар, Стоукстің Скриндегі балалық шағы оның сұйық динамикасын зерттеу саласы ретінде таңдауына ықпал етті. Оның қызы Изабелла Хамфрис әкесінің "Слайго жағалауында бала кезінде суға түскенде, үлкен толқынның бірі оны шалысқанда, осы оқиға толқындарға қызығушылығын тудырды" деген сөздерін жазды. Джон мен Джордж әрқашан жақын болды, және Джордж Дублинде оқыған кезінде Джонмен бірге тұрды. Ол барлық туыстарынан әпкесі Элизабетке ең жақын еді. Анасы отбасында "әдемі, бірақ өте қатаң" адам ретінде есте қалды. Скрин, Дублин және Бристольдегі мектептерде білім алғаннан кейін, 1837 жылы Стокс Кембридж университетіндегі Пемброк колледжіне қабылданды. Төрт жыл өткен соң ол үздік студент болып бітіріп, сондай-ақ Смит сыйлығының бірінші иегері атанды, бұл оған колледждің стипендиясын алуға мүмкіндік берді. Колледж жарғыларына сәйкес, Стокс 1857 жылы үйленген кезде стипендиядан бас тартуға мәжбүр болды. Он екі жылдан кейін, жаңа жарғылар бойынша ол стипендияға қайта сайланды және 1902 жылға дейін осы лауазымды сақтап тұрды, содан кейін 83 жасқа толу күнінен бір күн бұрын колледж магистрі болып сайланды. Стокс бұл қызметте ұзақ болған жоқ, өйткені ол келесі жылдың 1 ақпанында Кембриджде қайтыс болды және Милл-роуд зиратында жерленді. Вестминстер аббаттығының солтүстік бөлігінде оған арналған ескерткіш орнатылған.
George Stokes was the youngest son of the Reverend Gabriel Stokes (died 1834), a clergyman in the Church of Ireland who served as rector of Skreen in County Sligo, and his wife Elizabeth Haughton, daughter of the Reverend John Haughton. Stokes's home life was strongly influenced by his father's evangelical Protestantism: three of his brothers entered the Church, of whom the most eminent was John Whitley Stokes, Archdeacon of Armagh. Alongside a lifelong commitment to his Protestant faith, Stokes's childhood in Skreen had a strong influence on his later decision to pursue fluid dynamics as a research area. His daughter, Isabella Humphreys, wrote that her father "told me that he was nearly carried away by one of these great waves when bathing as a boy off the coast of Sligo, and this first attracted his attention to waves". John and George were always close, and George lived with John while attending school in Dublin. Of all his family he was closest to his sister Elizabeth. Their mother was remembered in the family as "beautiful but very stern". After attending schools in Skreen, Dublin and Bristol, in 1837 Stokes matriculated at Pembroke College, Cambridge. Four years later he graduated as senior wrangler and first Smith's prizeman, achievements that earned him election as a fellow of the college. In accordance with the college statutes, Stokes had to resign the fellowship when he married in 1857. Twelve years later, under new statutes, he was re elected to the fellowship and he retained that place until 1902, when on the day before his 83rd birthday, he was elected as the college's Master. Stokes did not hold that position for long, for he died at Cambridge on 1 February the following year, and was buried in the Mill Road cemetery. There is also a memorial to him in the north aisle at Westminster Abbey.
Мансап
1849 жылы Стоукс Кембридж университетіндегі Лукасиан математика профессоры болып тағайындалды және 1903 жылы қайтыс болғанға дейін осы лауазымды иеленді. 1899 жылдың 1 маусымында осы тағайындаудың 50 жылдығы Еуропа мен Америка университеттерінен келген көптеген делегаттардың қатысуымен салтанатты түрде тойланды. Университет канцлері Стоукске естелік алтын медаль табыс етті, ал Хамо Торникрофт жасаған Стоукске арналған мәрмәр бюстері Лорд Кельвиннің ресми ұсынуымен Пемброк колледжіне және университеттерге сыйланды. 54 жасында Стоукс Лукасиан профессоры қызметін ең ұзақ атқарған адам болып тарихта қалды. 1889 жылы баронет титулы алған Стоукс 1887 жылдан 1892 жылға дейін Кембридж университетінің сайлау округінен парламентке сайланған екі өкілдің бірі ретінде университетіне қызмет етті. 1885–1890 жылдары ол 1854 жылдан бері хатшыларының бірі болған Корольдік қоғамның президенті де болды. Ол сол кезде Лукасиан профессоры болғандықтан, Стоукс үш лауазымды бір уақытта атқарған алғашқы адам болды; Ньютон да осы үш лауазымды атқарған, бірақ бір мезгілде емес. Стоукс – табиғат зерттеушілер үштігінің ең үлкені, ал Джеймс Клерк Максвелл мен Лорд Кельвин – қалған екеуі, олар 19 ғасырдың ортасында Кембридж математикалық физика мектебінің даңқына үлкен үлес қосты. Стоукс өз жұмысын 1840 жылдардың басында бастады, ол өте көп және жоғары сапалы еңбектерден тұрады. Корольдік қоғамның ғылыми еңбектер каталогында 1883 жылға дейін жарияланған оның жүзден астам мақалаларының тізімі келтірілген. Олардың кейбіреулері қысқаша жазбалар, ал кейбіреулері қысқа пікір алмасулар немесе түзетулер, бірақ көптегені ұзақ және егжей-тегжейлі зерттемелер.
In 1849, Stokes was appointed to the Lucasian professorship of mathematics at Cambridge, a position he held until his death in 1903. On 1 June 1899, the jubilee of this appointment was celebrated there in a ceremony attended by numerous delegates from European and American universities. A commemorative gold medal was presented to Stokes by the chancellor of the university and marble busts of Stokes by Hamo Thornycroft were formally offered to Pembroke College and to the university by Lord Kelvin. At 54 years, Stokes's tenure as the Lucasian Professor was the longest in history. Stokes, who was made a baronet in 1889, further served his university by representing it in parliament from 1887 to 1892 as one of the two members for the Cambridge University constituency. In 1885–1890 he was also president of the Royal Society, of which he had been one of the secretaries since 1854. As he was also Lucasian Professor at this time, Stokes was the first person to hold all three positions simultaneously; Newton held the same three, although not at the same time. Stokes was the oldest of the trio of natural philosophers, James Clerk Maxwell and Lord Kelvin being the other two, who especially contributed to the fame of the Cambridge school of mathematical physics in the middle of the 19th century. Stokes's original work began about 1840, and is distinguished for its quantity and quality. The Royal Society's catalogue of scientific papers gives the titles of over a hundred memoirs by him published down to 1883. Some of these are only brief notes, others are short controversial or corrective statements, but many are long and elaborate treatises.
Ғылымға қосқан үлесі
Стокстың жұмысы физикалық зерттеулердің кең ауқымын қамтыды, бірақ Мари Альфред Корну 1899 жылғы Rede лекциясында айтқандай, оның басым бөлігі толқындармен және олардың түрлі орталардан өте келе өзгерістерге ұшырауымен айналысты.
In scope, Stokes's work covered a wide range of physical inquiry but, as Marie Alfred Cornu remarked in his Rede Lecture of 1899, the greater part of it was concerned with waves and the transformations imposed on them during their passage through various media.
Сұйықтық динамикасы
1842 және 1843 жылдары жарық көрген Стоукстің алғашқы жарияланған жұмыстары сығылмайтын сұйықтықтардың тұрақты қозғалысы және сұйықтық қозғалысының кейбір жағдайларына арналған еді. 1845 жылы одан кейін қозғалыстағы сұйықтықтардың үйкелісі және серпімді денелердің тепе-теңдігі мен қозғалысы, ал 1850 жылы сұйықтықтардың ішкі үйкелісінің маятниктердің қозғалысына тигізетін әсері туралы тағы бір зерттеу жарияланды. Ол дыбыс теориясына бірнеше үлес қосты, оның ішінде желдің дыбыс қарқындылығына тигізетін әсері және дыбыс туындайтын газдың қасиеттері қарқындылыққа қалай әсер ететінін түсіндіру де бар. Бұл зерттеулер сұйықтық динамикасы ғылымын жаңа деңгейге көтерді және көптеген табиғи құбылыстарды түсіндіруге, мысалы, бұлттардың ауадағы қалуына, судағы толқындар мен жұмбақтардың басылуына, сондай-ақ өзендер мен каналдардағы су ағыны және кемелердің беткейлік қарсылығы сияқты практикалық мәселелерді шешуге көмектесетін кілт болды.
Stokes's first published papers, which appeared in 1842 and 1843, were on the steady motion of incompressible fluids and some cases of fluid motion. These were followed in 1845 by one on the friction of fluids in motion and the equilibrium and motion of elastic solids, and in 1850 by another on the effects of the internal friction of fluids on the motion of pendulums. To the theory of sound he made several contributions, including a discussion of the effect of wind on the intensity of sound and an explanation of how the intensity is influenced by the nature of the gas in which the sound is produced. These inquiries together put the science of fluid dynamics on a new footing, and provided a key not only to the explanation of many natural phenomena, such as the suspension of clouds in the air, and the subsidence of ripples and waves in water, but also to the solution of practical problems, such as the flow of water in rivers and channels, and the skin resistance of ships.
Жігіт ағыны
Стокстың сұйық қозғалысы және тұтқырлық жөніндегі жұмысы, тұтқыр ортада түсетін шардың соңғы жылдамдығын есептеуге әкелді. Бұл Стокс заңы деп аталды. Ол өте кішкентай Рейнольдс сандары бар шар тәрізді денелерге әсер ететін үйкеліс күшінің (сондай-ақ сүйреу күші деп те аталады) формуласын шығарды. Оның жұмысы құлау шарлы вискозиметрінің негізі болып табылады, онда сұйықтық тік шыны түтікшеде қозғалмай тұрады. Белгілі мөлшері мен тығыздығы бар шар сұйықтық арқылы төмен түседі. Дұрыс таңдалған жағдайда, ол соңғы жылдамдыққа жетеді, оны түтікшедегі екі белгіні өтуге кеткен уақыт арқылы өлшеуге болады. Мөлдір емес сұйықтықтар үшін электрондық сезіктеу қолданылуы мүмкін. Соңғы жылдамдық, шардың мөлшері мен тығыздығы және сұйықтың тығыздығы белгілі болғанда, Стокс заңы сұйықтың тұтқырлығын есептеу үшін қолданылады. Есептеудің дәлдігін арттыру үшін классикалық тәжірибеде әртүрлі диаметрлі болат шарлы подшипниктер сериясы қолданылады. Мектеп тәжірибесінде сұйықтық ретінде глицерин қолданылады, ал бұл техника өнеркәсіпте процестерде қолданылатын сұйықтықтардың тұтқырлығын тексеру үшін пайдаланылады. Осы теорияның арқасында судың кішкентай тамшылары (немесе мұз кристалдары) ауада (бұлттар түрінде) белгілі бір мөлшерге жеткенше және жаңбыр (немесе қар мен бұршақ) ретінде түсе бастағанша қалай тоқтаусыз қалғаны түсіндіріледі. Бұл теңдеуді суда немесе басқа сұйықтықтардағы ұсақ бөлшектерді шөктіру үшін де қолдануға болады. "Сток" – кинематикалық тұтқырлықтың CGS бірлігі, оның еңбегін еске алу үшін осылай аталған.
Stokes's work on fluid motion and viscosity led to his calculating the terminal velocity for a sphere falling in a viscous medium. This became known as Stokes' law. He derived an expression for the frictional force (also called drag force) exerted on spherical objects with very small Reynolds numbers. His work is the basis of the falling sphere viscometer, in which the fluid is stationary in a vertical glass tube. A sphere of known size and density is allowed to descend through the liquid. If correctly selected, it reaches terminal velocity, which can be measured by the time it takes to pass two marks on the tube. Electronic sensing can be used for opaque fluids. Knowing the terminal velocity, the size and density of the sphere, and the density of the liquid, Stokes's law can be used to calculate the viscosity of the fluid. A series of steel ball bearings of different diameters is normally used in the classic experiment to improve the accuracy of the calculation. The school experiment uses glycerine as the fluid, and the technique is used industrially to check the viscosity of fluids used in processes. The same theory explains why small water droplets (or ice crystals) can remain suspended in air (as clouds) until they grow to a critical size and start falling as rain (or snow and hail). Similar use of the equation can be made in the settlement of fine particles in water or other fluids. "stokes", the CGS unit of kinematic viscosity, was named in recognition of his work.
Жарық
Мүмкін, оның ең танымал зерттеулері жарықтың толқындық теориясына арналған зерттеулер. Оның оптикалық жұмысы ғылыми карьерасының басында басталды. Оның жарық аберрациясы туралы алғашқы мақалалары 1845 және 1846 жылдары жарық көрді, ал 1848 жылы спектрдегі белгілі бір жолақтардың теориясы туралы мақала жарияланды. 1849 жылы ол дифракцияның динамикалық теориясы туралы еңбегін жариялады, онда поляризация жазықтығының таралу бағытына перпендикуляр болуы керектігін көрсетті. Екі жылдан кейін ол қалың пластиналардың түстерін қарастырды. Стокс сондай-ақ Джордж Эйридің радуганы математикалық тұрғыдан сипаттауын зерттеді. Эйридің зерттеулері есептеуге қиын интегралды қамтыды. Стокс бұл интегралды аз түсінілген дивергентті қатар түрінде көрсетті. Бірақ, қатарды шебер қысқартқан арқылы (яғни, қатардың тек алғашқы бірнеше мүшесін ғана ескере отырып), Стокс интегралға дәл жуықтама алды, оны интегралдың өзінен есептеу әлдеқайда оңай болды. Стокс асимптотикалық қатарлар бойынша жүргізген зерттеулері осындай қатарлар туралы маңызды түсініктерге алып келді.
Perhaps his best known researches are those which deal with the wave theory of light. His optical work began at an early period in his scientific career. His first papers on the aberration of light appeared in 1845 and 1846, and were followed in 1848 by one on the theory of certain bands seen in the spectrum. In 1849 he published a long paper on the dynamical theory of diffraction, in which he showed that the plane of polarisation must be perpendicular to the direction of propagation. Two years later he discussed the colours of thick plates. Stokes also investigated George Airy's mathematical description of rainbows. Airy's findings involved an integral that was awkward to evaluate. Stokes expressed the integral as a divergent series, which were little understood. However, by cleverly truncating the series (i. e., ignoring all except the first few terms of the series), Stokes obtained an accurate approximation to the integral that was far easier to evaluate than the integral itself. Stokes's research on asymptotic series led to fundamental insights about such series.
Флуоресценция
1852 жылы жарық толқындарының ұзындығының өзгеруі туралы танымал еңбегінде ол флюоресценция құбылысын сипаттады. Флюореспар мен уран шынысы бұл құбылысты көрсетеді, ол көзге көрінбейтін ультракүлгін сәулеленуді көрінетін ұзақ толқынды сәулеленуге айналдыру қабілетіне ие деп саналды. Осы түрлендіруді сипаттайтын Стокс қағидасы Стокс құрметіне аталған. Стокстың түсіндірмесінің динамикалық принципін көрсететін механикалық модель ұсынылды. Осы Стокс сызығы Раман шашырауының негізі болып табылады. 1883 жылы Корольдік институттағы лекция барысында лорд Келвин бұл туралы Стокстан көп жыл бұрын естігенін және оны жариялауға бірнеше рет, бірақ нәтижесіз өтініш білдіргенін айтты.
In 1852, in his famous paper on the change of wavelength of light, he described the phenomenon of fluorescence, as exhibited by fluorspar and uranium glass, materials which he viewed as having the power to convert invisible ultra violet radiation into radiation of longer wavelengths that are visible. The Stokes shift, which describes this conversion, is named in Stokes's honour. A mechanical model, illustrating the dynamical principle of Stokes's explanation was shown. The offshoot of this, Stokes line, is the basis of Raman scattering. In 1883, during a lecture at the Royal Institution, Lord Kelvin said he had heard an account of it from Stokes many years before, and had repeatedly but vainly begged him to publish it.
Поляризация
Сол жылы, 1852 жылы, әртүрлі көздерден шығатын поляризацияланған жарық ағындарының құрамы мен оларды жіктеу туралы мақала жарияланды, ал 1853 жылы кейбір металл емес заттарда байқалатын металлға ұқсас шағылысуды зерттеу жүргізілді. Зерттеудің мақсаты жарық поляризациясы құбылысын анықтау болды. Шамамен 1860 жылы ол пластиналар қабатынан шағылысқан немесе өткен жарықтың қарқындылығын зерттеумен айналысты, ал 1862 жылы Британ қауымдастығы үшін қос сыну құбылысы туралы құнды есеп дайындады – бұл құбылыста кейбір кристалдар әртүрлі бағыттар бойынша әртүрлі жарық сыну көрсеткіштерін көрсетеді. Ең танымал кристалдардың бірі – Исландия шпаты, мөлдір кальцит кристалдары. Электр жарығының ұзын спектрі туралы мақала да сол жылы жарық көрді, одан кейін қанның сіңіру спектрін зерттеу жүргізілді.
In the same year, 1852, there appeared the paper on the composition and resolution of streams of polarised light from different sources, and in 1853 an investigation of the metallic reflection exhibited by certain non metallic substances. The research was to highlight the phenomenon of light polarisation. About 1860 he was engaged in an inquiry on the intensity of light reflected from, or transmitted through, a pile of plates; and in 1862 he prepared for the British Association a valuable report on double refraction, a phenomenon where certain crystals show different refractive indices along different axes. Perhaps the best known crystal is Iceland spar, transparent calcite crystals. A paper on the long spectrum of the electric light bears the same date, and was followed by an inquiry into the absorption spectrum of blood.
Химиялық талдау
Органикалық денелерді олардың оптикалық қасиеттері арқылы химиялық тұрғыдан анықтау 1864 жылы қарастырылды; ал кейін, Rev. Уильям Вернон Харкортпен бірлесіп, әртүрлі шынылардың химиялық құрамы мен оптикалық қасиеттері арасындағы байланысты, олардың мөлдір болу жағдайларына және акроматикалық телескоптарды жетілдіруге қатысты зерттеді. Оптикалық құралдарды жасаумен байланысты одан кейінгі мақалада микроскоп объективтерінің апертурасының теориялық шектері талқыланды.
The chemical identification of organic bodies by their optical properties was treated in 1864; and later, in conjunction with the Rev. William Vernon Harcourt, he investigated the relation between the chemical composition and the optical properties of various glasses, with reference to the conditions of transparency and the improvement of achromatic telescopes. A still later paper connected with the construction of optical instruments discussed the theoretical limits to the aperture of microscope objectives.
Офтальмология
1849 жылы Стокс астигматизмді анықтау үшін Стокс линзасын ойлап тапты. Ол бір-біріне қатысты бұрыла алатындай етіп, тең, бірақ қарама-қарсы күшті цилиндрлі линзалардан тұратын линзалар комбинациясы болып табылады.
In 1849, Stokes invented the Stokes lens to detect astigmatism. It is a lens combination consisted of equal but opposite power cylindrical lenses attached together in such a way so that the lenses can be rotated relative to one another.
Басқа жұмыстар
Физиканың басқа салаларында оның кристаллдардағы жылу өткізгіштігі туралы (1851) мақаласын, сондай-ақ Крукс радиометрімен байланысты зерттеулерін атауға болады; аспанда қараңғы нысанның контуры сыртында фотосуреттерде жиі көрінетін жарық жиегін түсіндіруі (1882); сондай-ақ, кейіннен рентген сәулелері туралы теориясы, онда ол олардың тұрақты тізбектерде емес, көптеген жеке толқындар түрінде таралған көлденең толқындар болуы мүмкін екенін болжады. 1849 жылы жарияланған екі маңызды еңбек – бірі тартылыс күштері және Клеро теоремасы, екіншісі Жер бетіндегі гравитацияның өзгеруі (1849) – Стокстің гравитациялық формуласы да назар аударуды қажет етеді, сондай-ақ оның кезеңдік қатарлардың қосындысының шекті мәндері туралы математикалық еңбектері (1847) және белгілі интегралдар мен шексіз қатарлар класын сандық есептеу (1850), сонымен қатар теміржол көпірлерінің күйреуіне қатысты дифференциалдық теңдеу туралы талқылауы (1849) – бұл зерттеулер 1847 жылғы Ди көпірінің апатынан кейін теміржол құрылыстарында темірді пайдалану жөніндегі Корольдік комиссияға берген куәлігімен байланысты.
In other areas of physics may be mentioned his paper on the conduction of heat in crystals (1851) and his inquiries in connection with Crookes radiometer; his explanation of the light border frequently noticed in photographs just outside the outline of a dark body seen against the sky (1882); and, still later, his theory of the x rays, which he suggested might be transverse waves travelling as innumerable solitary waves, not in regular trains. Two long papers published in 1849 – one on attractions and Clairaut's theorem, and the other on the variation of gravity at the surface of the Earth (1849) – Stokes's gravity formula—also demand notice, as do his mathematical memoirs on the critical values of sums of periodic series (1847) and on the numerical calculation of a class of definite integrals and infinite series (1850) and his discussion of a differential equation relating to the breaking of railway bridges (1849), research related to his evidence given to the Royal Commission on the Use of Iron in Railway structures after the Dee Bridge disaster of 1847.
Жарияланбаған зерттеулер
Стоукстің көптеген жаңалықтары жарияланбаған немесе тек ауызша дәрістерінің барысында айтылған. Олардың бірі – спектроскопия теориясы. 1871 жылы Британ қауымдастығының президенттік мәлімдемесінде лорд Келвин, күн және жұлдыз химиясына жарықтың призмалық талдауын тікелей немесе жанама түрде ешкім ұсынбағанын, ал Стокс 1852 жылғы жазға дейін Кембридж университетінде оған үйреткен кезде, ол Стокстан алған теориялық және практикалық қорытындыларды баяндады. Бұл мәлімдемелер спектроскопияның физикалық негізін және оның күн мен жұлдыздардағы заттарды анықтауға қалай қолданылатынын көрсетеді. Дегенмен, Стокс осы мәлімдеме жасалғаннан кейін бірнеше жыл өткен соң жариялаған хатында, ол маңызды бір қадамды жасауға үлкермегенін – белгілі бір толқын ұзындығындағы жарықтың шығарылуы тек қана рұқсат ететінін емес, сонымен қатар дәл сол толқын ұзындығындағы жарықтың сіңуін қажет ететінін түсінбегенін айтты. Ол қарапайымдылықпен «Кирхофтың керемет жаңалығының кез келген бөлігіне» қатысы жоқ екенін мәлімдеді, сондай-ақ кейбір достарының оның ісіне тым әуестенгенін сезінді. Алайда, ағылшын ғалымдары бұл бас тартуды толығымен қабылдаған жоқ және спектроскопияның негізгі принциптерін алғаш рет ұсынған құрмет Стоксқа тиесілі деп санайды. Стокс математикалық физиканың дамуына тағы бір үлкен үлес қосты. Лукасиандық кафедраға сайланғаннан кейін көп ұзамай ол, университеттің кез келген мүшесіне математикалық зерттеулерінде туындаған қиындықтарға көмектесуді өз кәсіби міндеттерінің бірі санайтынын мәлімдеді. Оның көрсеткен көмегі соншалықты нақты болды, шәкірттері олар әріптес болғаннан кейін де математикалық және физикалық мәселелерде оған кеңес сұрады. Содан кейін, Корольдік қоғамның хатшысы ретінде қызмет еткен триіс жыл ішінде ол математикалық және физикалық ғылымның дамуына зор, бірақ көзге көрінбейтін әсер етті, тек өзінің зерттеулері арқылы ғана емес, сонымен қатар зерттеу үшін мәселелерді ұсынып, оларды шешуге адамдарды шақырып, және оларға қолдау мен көмек көрсетуге дайын болды.
Many of Stokes's discoveries were not published, or were only touched upon in the course of his oral lectures. One such example is his work in the theory of spectroscopy. In his presidential address to the British Association in 1871, Lord Kelvin stated his belief that the application of the prismatic analysis of light to solar and stellar chemistry had never been suggested directly or indirectly by anyone else when Stokes taught it to him at Cambridge University some time prior to the summer of 1852, and he set forth the conclusions, theoretical and practical, which he learnt from Stokes at that time, and which he afterwards gave regularly in his public lectures at Glasgow. These statements, containing as they do the physical basis on which spectroscopy rests, and the way in which it is applicable to the identification of substances existing in the sun and stars, make it appear that Stokes anticipated Gustav Kirchhoff by at least seven or eight years. Stokes, however, in a letter published some years after the delivery of this address, stated that he had failed to take one essential step in the argument—not perceiving that emission of light of definite wavelength not merely permitted, but necessitated, absorption of light of the same wavelength. He modestly disclaimed "any part of Kirchhoff's admirable discovery," adding that he felt some of his friends had been over zealous in his cause. It must be said, however, that English men of science have not accepted this disclaimer in all its fullness, and still attribute to Stokes the credit of having first enunciated the fundamental principles of spectroscopy. In another way, too, Stokes did much for the progress of mathematical physics. Soon after he was elected to the Lucasian chair he announced that he regarded it as part of his professional duties to help any member of the university with difficulties he might encounter in his mathematical studies, and the assistance rendered was so real that pupils were glad to consult him, even after they had become colleagues, on mathematical and physical problems in which they found themselves at a loss. Then during the thirty years he acted as secretary of the Royal Society, he exercised an enormous if inconspicuous influence on the advancement of mathematical and physical science, not only directly by his own investigations, but indirectly by suggesting problems for inquiry and inciting men to attack them, and by his readiness to give encouragement and help.
Инженерлік салаға қосқан үлесі
Стокс теміржол апаттарын, әсіресе 1847 жылдың мамыр айында болған Ди көпірінің апатын зерттеуге қатысты. Ол теміржол құрылыстарында құйма темірді пайдалану жөніндегі кейінгі Корольдік комиссияның мүшесі болды. Ол көпірлерде жылжымалы локомотивтердің тудыратын күштерін есептеуге үлес қосты. Көпірдің қирауына құйма темір арқаның жүретін пойыздың салмағын көтеруге қолданылуы себеп болды. Құйма темір керілгенде немесе иілгенде өте нашар, сондықтан көптеген басқа да осындай көпірлерді бұзуға немесе нығайтуға тура келді. Ол Тай көпірінің апатында сарапшы куәгер ретінде сөйледі, онда көпірге желдің тигізетін әсері туралы куәлік берді. Көпірдің орталық бөлігі (Жоғары арқалар деп белгілі) 1879 жылдың 28 желтоқсанындағы дауыл кезінде толығымен қирады, сол кезде экспресс пойыз сол бөлікте болды және барлық жолаушылар қаза тапты (75-тен астам құрбан болды). Сауал комиссиясы көптеген сарапшы куәгерлерді тыңдап, көпірдің «жаман жобаланғанын, нашар салынғанын және нашар күтімде болғанын» қорытындылады. Оның берген куәлігінің нәтижесінде ол құрылыстарға жел қысымының әсерін зерттеу жөніндегі келесі Корольдік комиссияның мүшесі болып тағайындалды. Осы кезде үлкен құрылымдарға күшті желдің тигізетін әсері ескерілмеген еді, сондықтан комиссия дауыл кезіндегі желдің жылдамдығын және олардың ашық беттерге тигізетін қысымын анықтау үшін бүкіл Ұлыбританияда бірқатар өлшеулер жүргізді.
Stokes was involved in several investigations into railway accidents, especially the Dee Bridge disaster in May 1847, and he served as a member of the subsequent Royal Commission into the use of cast iron in railway structures. He contributed to the calculation of the forces exerted by moving engines on bridges. The bridge failed because a cast iron beam was used to support the loads of passing trains. Cast iron is brittle in tension or bending, and many other similar bridges had to be demolished or reinforced. He appeared as an expert witness at the Tay Bridge disaster, where he gave evidence about the effects of wind loads on the bridge. The centre section of the bridge (known as the High Girders) was completely destroyed during a storm on 28 December 1879, while an express train was in the section, and everyone aboard died (more than 75 victims). The Board of Inquiry listened to many expert witnesses, and concluded that the bridge was "badly designed, badly built and badly maintained". As a result of his evidence, he was appointed a member of the subsequent Royal Commission into the effect of wind pressure on structures. The effects of high winds on large structures had been neglected at that time, and the commission conducted a series of measurements across Britain to gain an appreciation of wind speeds during storms, and the pressures they exerted on exposed surfaces.
Дінге қатысты жұмыстар
Стокс көбінесе консервативті діни құндылықтар мен сенімдерді ұстанды. 1886 жылы ол жаңа ғылымдардың, әсіресе Дарвиннің биологиялық эволюция теориясының сын-қатерлеріне қарсы евангелистік христиандық принциптерді қорғау үшін құрылған Виктория институтының президенті болды. Ол 1891 жылы табиғи теология бойынша Гиффорд лекциясын оқыды. Ол сондай-ақ Британдық және шетелдік Киелі кітап қоғамының вице-президенті болды және миссионерлік жұмысқа қатысты доктриналық пікірталастарға белсенді қатысты. Дегенмен, оның діни көзқарастары көбінесе ортодоксалды болғанымен, ол тозақтағы мәңгілік жазаны қабылдамауымен викториялық евангелистер арасында ерекшеленді және оның орнына христиандық шарттылығын қолдады. Виктория институтының президенті Стокс былай деп жазды: "Біздің барлығымыз Табиғат кітабы мен Аян кітабының Құдайдан келгенін мойындаймыз, демек, егер дұрыс түсіндірілсе, екеуінің арасында нақты қайшылықтар болмайды. Ғылым мен Аянның ережелері көбінесе соншалықты ерекше, соған байланысты қақтығысқа түсу ықтималдығы аз. Бірақ егер көзге көрінетін қайшылық туындаса, біздің принципіміз бойынша ешқайсысын екіншісінің артық екенін жобауға құқығымыз жоқ. Аянның рас екеніне қаншалықты сенімді болсақ та, аянның көлемі мен түсіндірілуіне қатысты қателікке ұшырауымыз мүмкін екенін мойындауымыз керек; және теорияны қолдау үшін ғылыми дәлелдер қаншалықты берік болса да, біз оның мәні бойынша тек ықтимал дәлелдермен айналысып жатқанымызды және ғылыми білімнің кеңеюі біздің пікірімізді өзгертуі мүмкін екенін есімізде ұстауымыз керек".
Stokes generally held conservative religious values and beliefs. In 1886, he became president of the Victoria Institute, which had been founded to defend evangelical Christian principles against challenges from the new sciences, especially the Darwinian theory of biological evolution. He gave the 1891 Gifford lecture on natural theology. He was also the vice president of the British and Foreign Bible Society and was actively involved in doctrinal debates concerning missionary work. However, although his religious views were mostly orthodox, he was unusual among Victorian evangelicals in rejecting eternal punishment in hell, and instead was a proponent of Christian conditionalism. As President of the Victoria Institute, Stokes wrote: "We all admit that the book of Nature and the book of Revelation come alike from God, and that consequently there can be no real discrepancy between the two if rightly interpreted. The provisions of Science and Revelation are, for the most part, so distinct that there is little chance of collision. But if an apparent discrepancy should arise, we have no right on principle, to exclude either in favour of the other. For however firmly convinced we may be of the truth of revelation, we must admit our liability to err as to the extent or interpretation of what is revealed; and however strong the scientific evidence in favour of a theory may be, we must remember that we are dealing with evidence which, in its nature, is probable only, and it is conceivable that wider scientific knowledge might lead us to alter our opinion".
Жеке өмір
1857 жылы 4 шілдеде Армағдағы Сент-Патрик соборында Стоукс астроном Томас Ромни Робинсонның қызы Мэри Сюзанна Робинсонға үйленді. Олардың бес баласы болды: барондық атақты мұраға алған Артур Ромни; нәресте кезінде қайтыс болған Сюзанна Елизавета; әкесі туралы жеке естеліктерін "Кейінгі Джордж Габриэль Стоукс, Барттың естеліктері мен ғылыми хат алмасулары" атты еңбекке қосқан Изабелла Люси (Лоранс Хамфри ханым); 30 жасында уақытша ақыл-есінен айырылып, өзін-өзі өлтірген дәрігер Уильям Джордж Габриэль; және нәресте кезінде қайтыс болған Дора Сюзанна. Оның еркек әулеті және осымен байланысты барондық атағы тоқтатылған.
Stokes married, on 4 July 1857 at St Patrick's Cathedral, Armagh, Mary Susanna Robinson, daughter of the astronomer Rev Thomas Romney Robinson. They had five children: Arthur Romney, who inherited the baronetcy; Susanna Elizabeth, who died in infancy; Isabella Lucy (Mrs Laurence Humphry) who contributed the personal memoir of her father in "Memoir and Scientific Correspondence of the Late George Gabriel Stokes, Bart"; Dr William George Gabriel, physician, a troubled man who committed suicide aged 30 while temporarily insane; and Dora Susanna, who died in infancy. His male line and hence his baronetcy have since become extinct.
Жарияланымдар
Стокстың математикалық және физикалық еңбектері (сыртқы сілтемелерді қараңыз) бес томдық жинақта жарық көрді; алғашқы үш том (Кембридж, 1880, 1883 және 1901) өзінің редакциясымен, ал соңғы екеуі (Кембридж, 1904 және 1905) сэр Джозеф Лармордың редакциясымен шығарылды. Ол сонымен қатар 1907 жылы Кембриджде жарық көрген Стокстың естеліктері мен ғылыми хат алмасуын іріктеп, жинақтады.
Stokes's mathematical and physical papers (see external links) were published in a collected form in five volumes; the first three (Cambridge, 1880, 1883, and 1901) under his own editorship, and the two last (Cambridge, 1904 and 1905) under that of Sir Joseph Larmor, who also selected and arranged the Memoir and Scientific Correspondence of Stokes published at Cambridge in 1907.