Генри Август Роуленд: Жизнь и научные достижения

Введение

Американский физик (1848–1901)

Генри Август Роуленд (27 ноября 1848 – 16 апреля 1901) был американским физиком и преподавателем в Университете Джонса Хопкинса. В период с 1899 по 1901 год он занимал должность первого президента Американского физического общества. Он известен благодаря высокому качеству изготовленных им дифракционных решеток и исследованиям, проведенным с их помощью солнечного спектра.

Ранняя жизнь, семья и образование

Роуленд родился в Хонесдейле, штат Пенсильвания, где его отец, Генри Огастус Роуленд, был пресвитерианским пастором. С ранних лет младший Роуленд проявлял выраженный интерес к науке и посвящал свободное время электрическим и химическим экспериментам. Он окончил Политехнический институт Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк, в 1870 году.

Карьера

После колледжа Роуленд работал на железной дороге в Западном Нью-Йорке, но эта работа ему не нравилась. Он стал преподавателем естественных наук в Университете Вустера в Вустере, штат Огайо. Он подал в отставку, чтобы вернуться в Трой в качестве ассистента профессора физики в Ренсселере. Роуленд считался одним из самых выдающихся американских ученых своего времени. Однако, поначалу его заслуги не были оценены по достоинству в его собственной стране. Ему не удалось добиться публикации многих своих ранних научных работ, но Джеймс Клерк Максвелл сразу же увидел их ценность и опубликовал их в журнале Philosophical Magazine. Когда руководство Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, обратилось за советом в Европу относительно кандидатуры на должность профессора физики, Роуленд был единогласно рекомендован как лучший выбор. В 1876 году он стал первым преподавателем физики в Университете Джона Хопкинса и занимал эту должность до своей смерти в Балтиморе 16 апреля 1901 года. В период между его избранием в Университет Джона Хопкинса и началом работы там, он изучал физику под руководством Германа фон Гельмгольца в Берлине (1875–76) и провел известное исследование влияния движущегося электрически заряженного тела, показав, что оно создает магнитное поле. После переезда в Балтимор Роуленд сосредоточился на двух важных работах. Первая – повторное определение Ома. Он получил значение, существенно отличавшееся от установленного комитетом Британской ассоциации, созданным для этой цели, но в конечном итоге был рад, что его результат был признан более точным. Вторая – новое определение механического эквивалента тепла. В этом он использовал метод гребного колеса, разработанный Дж. П. Джоулем, но с множеством усовершенствований: вся установка была больше по размеру, а эксперименты проводились в более широком диапазоне температур. Он получил результат, значительно превышающий окончательное значение Джоуля. Кроме того, он сделал множество ценных наблюдений в области термодинамики и об изменении удельной теплоемкости воды, которую Джоуль считал постоянной при всех температурах. В 1882 году перед Лондонским физическим обществом Роуленд представил описание дифракционных решеток, которые прочно связаны с его именем и оказали огромное влияние на астрономическую спектроскопию. Эти решетки состоят из кусков металла или стекла, на которых с помощью алмазной насечки нанесены многочисленные параллельные линии, эффективность которых напрямую зависит от их точности. Поэтому для их изготовления требовались делительные машины исключительной точности и деликатности, и в создании таких машин инженерный талант Роуленда проявился в полной мере. Результаты его работы можно найти в подробной Фотографической карте нормального солнечного спектра (1888) и Таблице длин волн солнечного спектра (1898). В последние годы жизни Роуленд занимался разработкой системы мультиплексной телеграфии. Он является автором работы «Защита чистой науки» (1883), важного документа для понимания взаимосвязи между наукой в университете и в коммерческом контексте в конце XIX и начале XX века.

After college, Rowland worked for the Western New York railway, but he did not like the work. He became an instructor in natural science at the University of Wooster in Wooster, Ohio. He resigned in order to return to Troy as assistant professor of physics at Rensselaer. Rowland was considered one of the most brilliant American scientists of his day. However, initially his merits were not perceived in his own country. He was unable to secure the publication of many of his early scientific papers; but James Clerk Maxwell at once saw their excellence, and had them printed in Philosophical Magazine. When the managers of Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, asked advice in Europe as to whom they should make their professor of physics, Rowland was overwhelmingly recommended as the best choice. In 1876, he became the first occupant of the chair of physics at Johns Hopkins University, a position which he retained until his death in Baltimore on April 16, 1901. In the interval between his selection to Johns Hopkins and the assumption of his duties there, he studied physics under Hermann von Helmholtz in Berlin (1875–76), and carried out a well known research on the effect of an electrically charged body in motion, showing it to give rise to a magnetic field. After settling in Baltimore, Rowland focused on two important pieces of work. One was a redetermination of the ohm. For this he obtained a value which was substantially different from that ascertained by the committee of the British Association appointed for the purpose, but ultimately he had the satisfaction of seeing his own result accepted as the more correct of the two. The other was a new determination of the mechanical equivalent of heat. In this he used J. P. Joule's paddle wheel method, though with many improvements, the whole apparatus being on a larger scale and the experiments being conducted over a wider range of temperature. He obtained a result distinctly higher than Joule's final figure. Additionally, he made many valuable observations on the thermodynamics involved, and on the variation of the specific heat of water, which Joule had assumed to be the same at all temperatures. In 1882, before the Physical Society of London, Rowland gave a description of the diffraction gratings, with which his name is specially associated, and which have been of enormous advantage to astronomical spectroscopy. These gratings consist of pieces of metal or glass ruled by means of a diamond point with a very large number of parallel lines, on the extreme accuracy of which their efficiency depends. For their production, therefore, dividing engines of extraordinary trueness and delicacy were required, and in the construction of such machines Rowland's engineering skill brought him conspicuous success. The results of his labors may be found in the elaborate Photographic Map of the Normal Solar Spectrum (1888) and the Table of Solar Wave Lengths (1898). In his later years, Rowland was engaged in developing a system of multiplex telegraphy. He authored A Plea for Pure Science, in 1883 an important document for the understanding of the relationship between science in university and in commercial contexts in the late nineteenth and early twentieth century.

Почести и награды

В 1876 году Роуленд был избран в Американскую академию искусств и наук. Национальная академия наук, членом которой он являлся, присудила ему медаль Генри Дрейпера в 1890 году за вклад в астрофизику. В 1895 году он получил медаль Маттеуччи. В 1896 году он был избран в Американское философское общество. Также дом Генри Августа Роуленда в Балтиморе был объявлен национальным историческим памятником.