Роберт Герман: Пионер исследования космического микроволнового фона.

Введение

Американский астроном (1914–1997)

Роберт Герман (29 августа 1914 – 13 февраля 1997) – американский астроном, наиболее известный своей работой с Ральфом Альфером в 1948–1950 годах над оценкой температуры космического микроволнового фонового излучения, возникшего в результате Большого взрыва.

Биография и карьера

Родился в Бронксе, Нью-Йорк, Герман окончил с отличием и особыми почестями по физике в Городском колледже Нью-Йорка в 1935 году, а в 1940 году получил степени магистра и доктора философии по физике в Принстонском университете в области молекулярной спектроскопии. Будучи аспирантом, Герман уже проявлял эклектичные наклонности в различных областях, работая также в физике твердого тела и сочетая теоретические и экспериментальные подходы. Он провел 1940–1941 учебный год, работая над дифференциальным анализатором Буша в Школе электротехники Мура, Университете Пенсильвании, и еще год преподавал физику в Городском колледже Нью-Йорка. В 1942 году он оставил преподавание, чтобы работать в Департаменте земного магнетизма Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, и в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса – исследовательских центрах, работавших на военные нужды. Он занимался такими проблемами, как разработка радиовзрывателя для военно-морской зенитной артиллерии, который эффективно использовался во время войны. Именно тогда Герман увлекся определением и решением сложных задач. Он переключил свое внимание с теории и лабораторных исследований и глубоко вовлекся в полевые испытания устройства близости и оперативные проблемы, связанные с его использованием на флоте. В 1945 году он получил награду за разработку военно-морского вооружения. После Второй мировой войны Герман еще десять лет проработал в Лаборатории прикладной физики, занимаясь исследованиями в области спектроскопии и физики конденсированного состояния. Именно в этот период он и Ральф Альфер выполнили свою знаменитую работу по космологии. В 1948 году, в результате изучения нуклеосинтеза в ранней расширяющейся модели Вселенной Большого взрыва, они сделали первое теоретическое предсказание существования остаточного, однородного, изотопного излучения абсолютного черного тела (космического микроволнового фонового излучения), пронизывающего Вселенную как пережиток первоначального взрыва Большого взрыва. Эта работа привлекла некоторое внимание в то время, но вскоре была забыта. В 1964 году это излучение случайно обнаружили два ученых, Арно Пензиас и Роберт Вудро Вильсон в Bell Telephone Laboratories в Мюррей-Хилле, штат Нью-Джерси, пытаясь устранить неисправность в радиотелескопе. Исключив все возможные источники помех, они пришли к выводу, что источник излучения не имеет земного происхождения. Узнав об этой работе, группа физиков из Принстонского университета интерпретировала ее как фоновое излучение космического происхождения, но без ссылки на две статьи 1948 года, одну Альфера, Бете и Гамова (поэтому ее иногда называют αβγ-статьей), а другую – Альфера и Германа. Модель Большого взрыва как объяснение происхождения Вселенной получила широкое признание, и в 1978 году Нобелевская премия была присуждена ученым Bell Пензиасу и Вильсону за обнаружение космического микроволнового фонового излучения. Вспоминая кульминацию этой серии событий, Герман сдержанно заметил: «Признание следует отдавать не человеку, а работе». Тем не менее, команда Германа и Альфера в конечном итоге была признана за свой новаторский вклад. В 1993 году Национальная академия наук объявила, что они разделят медаль Генри Дрейпера, старейшую награду Академии, за их вклад в астрофизику. Они были отмечены «за их проницательность и мастерство в разработке физической модели эволюции Вселенной и в предсказании существования микроволнового фонового излучения за годы до его случайного открытия; благодаря этой работе они внесли вклад в одно из главных интеллектуальных достижений XX века». Они также получили премию Магеллана Американского философского общества, медаль Джона Прайса Ветхерилла Института Франклина и премию Жоржа Вандерлиндена Бельгийской королевской академии. В 1956 году Герман присоединился к Исследовательской лаборатории General Motors в качестве руководителя группы фундаментальных наук, позже переименованной в отдел теоретической физики. Он внедрил науку в деятельность своего работодателя, создав новую науку – науку о дорожном движении. Опираясь на свои знания в области физики, он сначала обратил внимание на описание микроскопического поведения дорожного движения: детальный способ, которым отдельные водители избегают столкновений в пространстве и времени, по крайней мере, большую часть времени. В конце 1950-х и начале 1960-х годов Герман вместе с Эллиоттом Уотерсом Монтроллом и другими разработал теорию следования автомобилей, теорию, выдержавшую испытание временем и остающуюся передовой и сегодня. Вскоре после этого Герман и Илья Пригожин, будущий лауреат Нобелевской премии, разработали теорию многополосного дорожного движения. Более тридцати пяти лет Герман занимался различными областями науки о дорожном движении, всегда оставляя свой характерный отпечаток мастерства. В последние годы он вместе со своими учениками и коллегами разработал «двухжидкостную модель городского дорожного движения», описание транспортного потока в городских дорожных сетях, расширение теории, сформулированной им совместно с Пригожиным несколько лет назад. Эта теория, наряду с его более ранними работами, оказала значительное влияние на развитие концепции интеллектуальных транспортных систем. В 1979 году Герман присоединился к преподавательскому составу Техасского университета в Остине, занимая должность профессора физики в Центре исследований статистической механики и профессора Л. П. Джилвина в области гражданского строительства. Позже он стал почётным профессором Л. П. Джилвина в области гражданского строительства. В 1979 году он был избран членом Американской академии искусств и наук. В свободное время Герман любил размышлять о физике музыкальных инструментов, например, о механике смычка виолончели и акустике английской флейты. Он играл и коллекционировал старинные виолончели. В середине 1980-х годов он начал создавать небольшие скульптуры из экзотических пород дерева и металлов. В течение следующего десятилетия он увлеченно искал наименее опосредованную, наименее поддающуюся количественной оценке связь между материей и воображением. Выставка нескольких его скульптур была представлена в Национальной инженерной академии в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1994 году, в Колледже инженерии Техасского университета в Остине в 1995 году и в Художественной галерее Леу Университета Белмонт в Нэшвилле, штат Теннесси, в 1996 году. В последние годы своей жизни Герман все больше беспокоился о состоянии образования в Соединенных Штатах, об изменяющейся, но все более важной роли университета в обществе, о растущем вмешательстве политических соображений в образовательный и исследовательский процесс, о постоянных нападениях на академическую свободу и о продолжающейся эрозии основы, на которой были достигнуты великие достижения страны в науке и технике. В течение последних двух лет он усердно собирал и анализировал данные о различных показателях качества и производительности университетских кафедр. Это было частью более широких усилий по моделированию университетов как сложных систем. Герман умер в Остине, штат Техас, 13 февраля 1997 года.

Born in the Bronx, New York City, Herman graduated cum laude with special honors in physics from the City College of New York in 1935, and in 1940 was awarded master's and doctoral degrees in physics from Princeton University in the area of molecular spectroscopy. As a graduate student, Herman already exhibited eclectic tendencies in diverse fields by also working in solid state physics, as well as straddling theory and experiment. He spent the academic year 1940 41 working on the Bush differential analyzer at the Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania, and another year teaching physics at the City College of New York. In 1942, he left teaching to work at the Department of Terrestrial Magnetism, the Carnegie Institution of Washington, D. C., and the Applied Physics Laboratory of Johns Hopkins University, all research centers for the war effort. He worked on such problems as the proximity fuse for naval antiaircraft gunfire, which was used effectively during the war. It was then that Herman became intrigued with defining and solving complex problems. He shifted his attention from theory and laboratory work and became deeply involved with field testing of the proximity device and the operational problems associated with its use in the fleet. In 1945, he received the Naval Ordnance Development Award. After World War II, Herman spent another decade at the Applied Physics Lab pursuing research in spectroscopy and condensed matter physics. It was during this period that he and Ralph Alpher did their now famous work on cosmology. In 1948, as a consequence of their studies of nucleosynthesis in the early expanding Big Bang universe model, they made the first theoretical prediction of the existence of a residual, homogeneous, isotopic, blackbody radiation (cosmic microwave background radiation) that pervades the universe as a vestige of the initial Big Bang explosion. This work received some notice at the time, but soon fell into obscurity. In 1964, the radiation was accidentally detected by two scientists, Arno Penzias and Robert Woodrow Wilson at the Bell Telephone Laboratories in Murray Hill, New Jersey, while trying to correct a malfunction in a radio dish. After eliminating every conceivable source of interference, they concluded that the radiation source was not of earthly origin. After learning about this work, a group of physicists from Princeton University interpreted it as background radiation of cosmic origin, but without reference to the two 1948 papers, one by Alpher, Bethe and Gamow (therefore sometimes called the α β γ paper) and the other by Alpher and Herman. The Big Bang model for the origin of the universe became widely accepted, and in 1978 a Nobel Prize was awarded to Bell scientists Penzias and Wilson for their detection of the cosmic background radiation. When recalling the culmination of this series of events, Herman remarked graciously, "You don't give recognition to the person; you give it to the work." Nevertheless, the team of Herman and Alpher were eventually recognized for their pioneering contribution. In 1993, the National Academy of Sciences announced that they would share the Henry Draper Medal, the oldest award of the Academy, for their contributions to astronomical physics. They were recognized "for their insight and skill in developing a physical model of the evolution of the universe and in predicting the existence of a microwave background radiation years before this radiation was serendipitously discovered; through this work they were participants in one of the major intellectual achievements of the 20th century." They also received the Magellanic Premium of the American Philosophical Society, the John Price Wetherill Medal of the Franklin Institute, and the Georges Vanderlinden Prix of the Belgian Royal Academy. In 1956, Herman joined the General Motors Research Laboratory, as head of the basic science group, later renamed the theoretical physics department. He introduced science into the affairs of his employer by inventing a new science, traffic science. Drawing upon his background in physics, he first directed his attention to the description of the microscopic behavior of traffic: the detailed manner in which individual drivers avoid coinciding with each other in space and time, at least most of the time. In the late 1950s and early 1960s, Herman joined with Elliott Waters Montroll and others in developing the car following theory of traffic flow, a theory that has stood the test of time and is still the state of the art today. Shortly thereafter, Herman and Ilya Prigogine, a future Nobel Laureate, developed a theory of multilane traffic flow. For more than thirty five years, Herman moved into diverse fields of traffic science, always leaving his characteristic mark of excellence. In recent years, he worked with his students and colleagues to develop a "two fluid model of town traffic," a description of vehicular traffic on urban road networks, an extension of the theory that he formulated with Prigogine some years before. This theory, along with his earlier work, has been significant in the development of the now emerging Intelligent Transportation Systems concept. In 1979, Herman joined the faculty of the University of Texas at Austin, with a joint appointment as professor of physics, in the Center for Studies in Statistical Mechanics, and the L. P. Gilvin Professor in Civil Engineering. He later became the L. P. Gilvin Centennial Professor Emeritus in Civil Engineering. He was elected a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences in 1979. In his spare time, Herman was known to ponder the physics of musical instruments, such as the mechanics of a cello bow and the acoustics of the English flute. He played and collected antique cellos. In the mid 1980s, he began creating small sculptures from exotic woods and metals. For the next decade, he pursued this creative and meaningful quest to find the least mediated, least quantifiable relation between matter and the imagination. An exhibition of several of his carvings was presented at the National Academy of Engineering in Washington, D. C., in 1994, at the College of Engineering at the University of Texas at Austin in 1995, and at the Leu Art Gallery of Belmont University in Nashville, Tennessee, in 1996. During the last several years of his life, Herman grew increasingly concerned about the state of education in the United States, the changing yet increasingly critical role of the university in society, the increasing encroachment of political considerations on the education and research enterprise, the constant attacks on academic freedom, and the continuing erosion of the base upon which the nation's great achievements in science and technology have been attained. In his last two years, he busily compiled and analyzed data on all sorts of performance indicators of quality and productivity of university departments. This was part of a broader effort to model universities as complex systems. Herman died in Austin, Texas, on February 13, 1997.