Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Британский физик и математик (1886–1975)
British physicist and mathematician (1886–1975)
Сэр Джеффри Инграм Тейлор OM FRS FRSE (7 марта 1886 – 27 июня 1975) – британский физик и математик, внесший значительный вклад в гидродинамику и теорию волн.
Sir Geoffrey Ingram Taylor OM FRS FRSE (7 March 1886 – 27 June 1975) was a British physicist and mathematician, who made contributions to fluid dynamics and wave theory.
Ранние годы и образование
Тейлор родился в Сент-Джонс-Вуд, Лондон. Его отец, Эдвард Инграм Тейлор, был художником, а его мать, Маргарет Буль, происходила из семьи математиков (его тетя — Алисия Буль Стотт, а дед — Джордж Буль). В детстве он увлекся наукой после посещения Рождественских лекций Королевского института и проводил эксперименты с использованием валиков для краски и липкой ленты. Тейлор изучал математику и физику в Тринити-колледже Кембриджского университета с 1905 по 1908 год. Он выиграл несколько стипендий и премий в Кембридже, одна из которых позволила ему учиться у Дж. Дж. Томсона. Эффекты интерференции были получены с помощью света от газового фонаря, ослабленного через серию темных стеклянных пластин, и дифракции вокруг швейной иглы. Для получения достаточной экспозиции фотопластинки потребовалось три месяца. В статье не упоминаются кванты света (фотоны) и не приводится ссылка на работу Эйнштейна 1905 года о фотоэлектрическом эффекте, однако сегодня результат можно интерпретировать так, что в среднем присутствовало менее одного фотона одновременно. После того как около 1927 года стало общепринятым, что электромагнитное поле квантовано, эксперимент Тейлора стали рассматривать в учебных пособиях как доказательство того, что эффекты интерференции света нельзя интерпретировать как интерференцию одного фотона с другим — что, фактически, амплитуды вероятности одного фотона интерферируют, проходя через обе щели в установке с двумя щелями. Современное понимание вопроса показало, что условия эксперимента Тейлора были недостаточны для демонстрации этого, поскольку источник света не был источником одиночных фотонов, но эксперимент был воспроизведен в 1986 году с использованием источника одиночных фотонов, и был получен тот же результат. Затем он продолжил работу над ударными волнами и получил премию Смита. В 1910 году он был избран членом Тринити-колледжа, а в следующем году назначен на должность метеоролога, став адъюнкт-профессором динамической метеорологии. Его работа по турбулентности в атмосфере привела к публикации «Турбулентное движение в жидкостях», за которую он получил премию Адамса в 1915 году. В 1913 году Тейлор служил метеорологом на борту судна Ice Patrol Scotia, где его наблюдения легли в основу его последующей работы над теоретической моделью смешивания воздуха. Одна из его лекций, на тему «Почему корабли качаются в бурном море», стала первой Рождественской лекцией Королевского института, показанной по телевидению BBC.
Taylor was born in St. John's Wood, London. His father, Edward Ingram Taylor, was an artist, and his mother, Margaret Boole, came from a family of mathematicians (his aunt was Alicia Boole Stott and his grandfather was George Boole). As a child he was fascinated by science after attending the Royal Institution Christmas Lectures, and performed experiments using paint rollers and sticky tape. Taylor read mathematics and physics at Trinity College, Cambridge from 1905 to 1908. He won several scholarships and prizes at Cambridge, one of which enabled him to study under J. J. Thomson. The interference effects were produced with light from a gas light, attenuated through a series of dark glass plates, diffracting around a sewing needle. Three months were required to produce a sufficient exposure of the photographic plate. The paper does not mention quanta of light (photons) and does not reference Einstein's 1905 paper on the photoelectric effect, but today the result can be interpreted by saying that less than one photon on average was present at a time. Once it became widely accepted in around 1927 that the electromagnetic field was quantized, Taylor's experiment began to be presented in pedagogical treatments as evidence that interference effects with light cannot be interpreted in terms of one photon interfering with another photon—that, in fact, a single photon's probability amplitudes do interfere by going through both slits of a double slit apparatus. Modern understanding of the subject has shown that the conditions in Taylor's experiment were not sufficient to demonstrate this, because the light source was not a single photon source, but the experiment was reproduced in 1986 using a single photon source, and the same result was obtained. He followed this up with work on shock waves, winning a Smith's Prize. In 1910 he was elected to a Fellowship at Trinity College, and the following year he was appointed to a meteorology post, becoming Reader in Dynamical Meteorology. His work on turbulence in the atmosphere led to the publication of "Turbulent motion in fluids", which won him the Adams Prize in 1915. In 1913 Taylor served as a meteorologist aboard the Ice Patrol vessel Scotia, where his observations formed the basis of his later work on a theoretical model of mixing of the air. One of these, on "why ships roll in a rough sea", was the first RI Christmas Lecture to be televised, by the BBC.
Манхэттенский проект
Во время Второй мировой войны Тейлор вновь применил свой опыт для решения военных задач, таких как распространение ударных волн, изучая как волны в воздухе, так и подводные взрывы. В 1944–1945 годах Тейлор был направлен в Соединенные Штаты в составе британской делегации в рамках Манхэттенского проекта. В Лос-Аламосе Тейлор помог решить проблемы, связанные с нестабильностью имплозии при разработке атомного оружия, в частности, плутониевой бомбы, использованной в Нагасаки 9 августа 1945 года. В 1944 году он также был удостоен рыцарского звания и получил медаль Копли от Королевского общества. В следующем году он был избран членом Национальной академии наук США. Тейлор присутствовал на ядерном испытании «Тринити» 16 июля 1945 года, входя в «VIP-список» генерала Лесли Гроувса, состоящий из 10 человек, наблюдавших за испытанием с холма Компания, расположенного примерно в 32 км (20 милях) к северо-западу от башни выстрела. По совпадению, Джоан Хинтон, еще одна прямая потомка математика Джорджа Буля, работала над тем же проектом и наблюдала за событием в неофициальном качестве. Кузины встретились в то время, но впоследствии выбрали разные пути. Джоан, будучи решительным противником ядерного оружия, переехала в Китай к Мао Цзэдуну, в то время как Тейлор считал, что политическая деятельность не входит в компетенцию ученого. В 1950 году он опубликовал две статьи, в которых оценил мощность взрыва, используя теорему Баккингема Пи, и кадры высокоскоростной съемки, сделанные во время этого испытания, с отметками времени и физическим масштабом радиуса взрыва, которые были опубликованы в журнале Life. Он дал две оценки – 16,8 и 23,7 кт, близкие к общепринятому значению в 20 кт, которое в то время оставалось строго засекреченным.
During World War II, Taylor again applied his expertise to military problems such as the propagation of blast waves, studying both waves in air and underwater explosions. Taylor was sent to the United States in 1944–1945 as part of the British delegation to the Manhattan Project. At Los Alamos, Taylor helped solve implosion instability problems in the development of atomic weapons, particularly the plutonium bomb used at Nagasaki on 9 August 1945. In 1944 he also received his knighthood and the Copley Medal from the Royal Society. He was elected to the United States National Academy of Sciences the following year. Taylor was present at the Trinity nuclear test, July 16, 1945, as part of General Leslie Groves' "VIP List" of 10 people who observed the test from Compania Hill, about 20 miles (32 km) northwest of the shot tower. By coincidence, Joan Hinton, another direct descendant of the mathematician George Boole, had been working on the same project and witnessed the event in an unofficial capacity. The cousins met at the time but later followed different paths. Joan, strongly opposed to nuclear weapons, defected to Mao's China, while Taylor maintained that political policy was not within the remit of the scientist. In 1950, he published two papers estimating the yield of the explosion using the Buckingham Pi theorem, and high speed photography stills from that test, bearing timestamps and physical scale of the blast radius, which had been published in Life magazine. He gave two estimates of 16.8 and 23.7 kt, close to the accepted value of 20 kt, which was still highly classified at that time.
Поздние годы
Тейлор продолжил свои исследования после войны, работая в Комитете по аэронавтическим исследованиям и занимаясь разработкой сверхзвуковых самолетов. Хотя он официально вышел на пенсию в 1952 году, он продолжал исследования следующие двадцать лет, сосредотачиваясь на задачах, которые можно было решить с помощью простого оборудования. Это привело к таким достижениям, как метод измерения второго коэффициента вязкости. Тейлор разработал несжимаемую жидкость с разделенными пузырьками газа, взвешенными в ней. Рассеивание газа в жидкости при расширении было обусловлено сдвиговой вязкостью жидкости. Таким образом, объемную вязкость можно было легко вычислить. Среди его других поздних работ – продольная дисперсия потока в трубах, движение через пористые среды и динамика тонких слоев жидкости.
Taylor continued his research after the war, serving on the Aeronautical Research Committee and working on the development of supersonic aircraft. Though he officially retired in 1952, he continued research for the next twenty years, concentrating on problems that could be attacked using simple equipment. This led to such advances as a method for measuring the second coefficient of viscosity. Taylor devised an incompressible liquid with separated gas bubbles suspended in it. The dissipation of the gas in the liquid during expansion was a consequence of the shear viscosity of the liquid. Thus the bulk viscosity could easily be calculated. His other late work included the longitudinal dispersion in flow in tubes, movement through porous surfaces, and the dynamics of thin sheets of liquids.