Дарси Вентворт Томпсон: Биолог, математик и классик

Введение

Шотландский биолог, математик и специалист по классической филологии.

Его отец, английский ученый, сэр Д'Арси Уентворт Томпсон CB FRS FRSE (2 мая 1860 года – 21 июня 1948 года) был шотландским биологом, математиком и специалистом по классической филологии. Он был пионером математической и теоретической биологии, участвовал в экспедициях в Берингов пролив и на протяжении 32 лет занимал должность профессора естественной истории в Университетском колледже Данди, а затем 31 год – в Сент-Эндрюсе. Он был избран членом Королевского общества, был удостоен рыцарского звания и награжден медалью Дарвина и медалью Дэниела Жиро Эллиота. Томпсон известен как автор книги 1917 года «О росте и форме», которая заложила основу для научного объяснения морфогенеза – процесса формирования у растений и животных узоров и структур тела. Описание Томпсоном математической красоты природы и математических основ форм животных и растений вдохновило таких мыслителей, как Джулиан Хаксли, Конрад Уоддингтон, Алан Тьюринг, Рене Том, Клод Леви-Стросс, Эдуардо Паолоцци, Ле Корбюзье, Кристофер Александр и Мис ван дер Роэ.

Семья

4 июля 1901 года Томпсон женился на Морин, старшей дочери Уильяма Друри из Дублина. Перевод Томпсона был выполнен благодаря его отличному знанию греческого языка, его экспертным знаниям в зоологии, его "глубокому" пониманию биологии Аристотеля и его мастерскому владению английским языком, что привело к созданию прекрасного перевода, "точного, свободного и идиоматичного". В руках Томпсона, тревожная проза Аристотеля обретает сдержанное величие. "Все живородящие четвероногие снабжены пищеводом и трахеей, расположенными так же, как у человека; то же самое утверждение применимо и к яйцекладущим четвероногим и птицам, лишь последние демонстрируют различия в форме этих органов". Центральная тема книги заключается в том, что биологи его времени чрезмерно акцентировали внимание на эволюции как на фундаментальном детерминанте формы и структуры живых организмов, и недооценивали роль физических законов и механики. Ранее он критиковал дарвинизм в своей работе "Некоторые трудности дарвинизма" на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в 1884 году. В книге "О росте и форме" он подробно объяснил, почему он считает дарвинизм недостаточным объяснением происхождения новых видов. Он не отвергал естественный отбор открыто, но рассматривал его как вторичный фактор по отношению к происхождению биологической формы. Вместо этого он выступал за структурный подход как альтернативу естественному отбору в определении формы видов, намекая на то, что витализм был скрытой движущей силой. О концепции аллометрии, изучении взаимосвязи между размером тела и его формой, Томпсон писал: "Организм – настолько сложная сущность, а рост – настолько сложное явление, что для роста быть столь однородным и постоянным во всех частях, чтобы сохранить неизменной общую форму, было бы действительно маловероятным и необычным обстоятельством. Скорости изменяются, пропорции меняются, и вся конфигурация соответственно трансформируется. Используя множество примеров, Томпсон указал на корреляции между биологическими формами и механическими явлениями. Он показал сходство между формами медуз и формами капель жидкости, падающих в вязкую среду, а также между внутренними поддерживающими структурами в полых костях птиц и хорошо известными инженерными фермами. Он описал филотаксис (числовые соотношения между спиральными структурами в растениях) и его связь с последовательностью Фибоначчи. Пожалуй, самая известная часть работы – глава XVII, "Сравнение родственных форм", где Томпсон исследовал, в какой степени различия в формах родственных животных могут быть описаны с помощью относительно простых математических преобразований. Книга написана в "описательной" традиции; Томпсон не сформулировал свои идеи в виде экспериментальных гипотез, которые можно было бы проверить. Он осознавал это, говоря, что "Этой моей книге мало что нужно в предисловии, ибо, по сути, она и есть "предисловие" от начала до конца".

On 4 July 1901 Thompson married Maureen, elder daughter of William Drury, of Dublin. Thompson's version benefited from his excellent Greek, his expertise in zoology, his "full" knowledge of Aristotle's biology, and his command of the English language, resulting in a fine translation, "correct, free and idiomatic". blockquote|In Thompson's hands, Aristotle's worried prose acquires a subdued grandeur. 'All viviparous quadrupeds, then, are furnished with an oesophagus and a windpipe, situated as in man; the same statement is applicable to oviparous quadrupeds and birds, only that the latter present diversities in the shapes of these organs.' The central theme of the book is that biologists of its author's day overemphasized evolution as the fundamental determinant of the form and structure of living organisms, and underemphasized the roles of physical laws and mechanics. He had previously criticized Darwinism in his paper Some Difficulties of Darwinism in an 1884 meeting for the British Association for the Advancement of Science. On Growth and Form explained in detail why he believed Darwinism to be an inadequate explanation for the origin of new species. He did not openly reject natural selection, but regarded it as secondary to the origin of biological form. Instead, he advocated structuralism as an alternative to natural selection in governing the form of species, with a hint that vitalism was the unseen driving force. On the concept of allometry, the study of the relationship of body size and shape, Thompson wrote: An organism is so complex a thing, and growth so complex a phenomenon, that for growth to be so uniform and constant in all the parts as to keep the whole shape unchanged would indeed be an unlikely and an unusual circumstance. Rates vary, proportions change, and the whole configuration alters accordingly. Using a mass of examples, Thompson pointed out correlations between biological forms and mechanical phenomena. He showed the similarity in the forms of jellyfish and the forms of drops of liquid falling into viscous fluid, and between the internal supporting structures in the hollow bones of birds and well known engineering truss designs. He described phyllotaxis (numerical relationships between spiral structures in plants) and its relationship to the Fibonacci sequence. Perhaps the most famous part of the work is chapter XVII, "The Comparison of Related Forms," where Thompson explored the degree to which differences in the forms of related animals could be described by means of relatively simple mathematical transformations. The book is a work in the "descriptive" tradition; Thompson did not articulate his insights in the form of experimental hypotheses that can be tested. He was aware of this, saying that "This book of mine has little need of preface, for indeed it is 'all preface' from beginning to end."

Почести

Избран членом Королевского общества в 1916 году, международным почетным членом Американской академии искусств и наук в 1928 году, был удостоен рыцарского звания в 1937 году и получил золотую медаль Линнеевского общества в 1938 году. В 1946 году ему была присуждена медаль Дарвина. За переработанную книгу «О росте и форме» он был удостоен медали Дэниела Жиро Эллиота Национальной академии наук США в 1942 году. В 1885 году он был избран членом Королевского общества Эдинбурга и на протяжении многих лет активно участвовал в его деятельности, занимая должность президента с 1934 по 1939 год.

Междисциплинарное влияние

«О росте и форме» вдохновила таких мыслителей, как биологи Джулиан Хаксли, Конрад Хэл Уоддингтон и Стивен Джей Гулд, математики Алан Тьюринг и Рене Том, антрополог Клод Леви-Стросс и художники, включая Ричарда Гамильтона и Эдуардо Паолоцци. Уоддингтона и других биологов развития особенно впечатлила глава о «Теории преобразований» Томпсона, где он показал, что различные формы родственных видов (например, рыб) можно представить как геометрические преобразования, предвосхитив эволюционную биологию развития на столетие вперед. Эта книга побудила Тьюринга написать знаменитую статью «Химическая основа морфогенеза» о том, как узоры, подобные тем, что встречаются на коже животных, могут возникать из простой химической системы. Леви-Стросс ссылается на Томпсона в своей книге 1963 года «Структурная антропология». «О росте и форме» считается классическим текстом в архитектуре и высоко ценится архитекторами «за исследование естественной геометрии в динамике роста и физических процессах». Архитекторы и дизайнеры Ле Корбюзье, Ласло Мохоли-Надь и Мис ван дер Роэ черпали вдохновение в этой книге.

150-летие

В 2010 году 150-летие со дня его рождения отметили мероприятиями и выставками в университетах Данди и Сент-Эндрюса. Главный лекционный театр в Башне Университета Данди был переименован в его честь, Музейными службами Университета Данди была опубликована работа, посвященная его деятельности в Данди и истории его Музея зоологии, а в городе прошла выставка его работ.

Музей и архивы

Оригинальный Музей зоологии в Данди пришел в упадок после его переезда в Сент-Эндрюс. В 1956 году здание, в котором он располагался, было выставлено на снос, а коллекция музея была расформирована, при этом часть экспонатов поступила в Британский музей. Учебная коллекция была сохранена и составляет основу современного зоологического музея Д’Арси Томпсона при Университете Данди. Личные документы Томпсона, включающие более 30 000 единиц хранения, хранятся в Отделе специальных коллекций Университета Сент-Эндрюс. Архивные службы Университета Данди содержат записи о его работе в Данди, а также коллекцию документов, связанных с Томпсоном, собранную профессором Александром Дэвидом Пикоком, впоследствии занявшим должность профессора естественной истории в Университетском колледже Данди. В 1892 году Д’Арси Томпсон передал образцы ракообразных, пикногонидов и других беспозвоночных из пролива Дэвиса Музею зоологии Кембриджского университета.

Избранные публикации

Д'Арси Вентворт Томпсон опубликовал около 300 статей и книг за свою карьеру. 1885. Библиография протозоев, губок, коэлентерат и червей, включая также полизои, брахиопод и туникат, за 1861–1883 годы. Издательство Кембриджского университета. 1895. Словарь греческих птиц. Оксфордская университетская пресса. 1897. "Отчет профессора Д'Арси Томпсона о его миссии в Берингово море в 1896 году". Канцелярия Ее Величества. 1910. "История животных" Аристотеля (перевод). 1913. Об Аристотеле как о биологе с проэмионом о Герберте Спенсере. Оксфордская университетская пресса. Лекция Герберта Спенсера, прочитанная перед Оксфордским университетом 14 февраля 1913 года. 1917. О росте и форме. Издательство Кембриджского университета. — Издание 1945 года на archive.org. 1940. Наука и классика, Оксфордская университетская пресса, 264 с. 1947. Словарь греческих рыб.