Введение

Шотландский физик и математик (1856–1922)

Каргилл Гилстон Кнот ФРС, FRSE LLD (30 июня 1856 г. – 26 октября 1922 г.) был шотландским физиком и математиком, пионером в области сейсмологических исследований. Он начал свою карьеру в Японии. Позже он стал членом Королевского общества, секретарем Королевского общества Эдинбурга и президентом Шотландского метеорологического общества.

Биография

Нотт родился в Пенникуике, Мидлотиан, сыном Пелхэма Нотта, агента фирмы-производителя бумаги, и его жены Эллен. Его дядей по отцовской линии был художник Тавернор Нотт. Он получил образование в средней школе Арброат в округе Ангус, а затем посещал Эдинбургский университет, где учился вместе с Джеймсом Альфредом Юингом. Он занимался различными аспектами электричества и магнетизма, получив докторскую степень в 1879 году. В 1879 году он был назначен ассистентом по естественной философии в Эдинбургском университете и занимал эту должность до 1883 года, когда он покинул её, чтобы занять пост в Токийском императорском университете. В 1880 году он был избран членом Королевского общества Эдинбурга по представлению Питера Гатри Тейта, Александра Крума Брауна, Джона Грея Маккендрика и Александра Бухана. Он получил премию Кита Общества за 1893–1895 годы. Он был секретарем с 1905 по 1912 год и генеральным секретарем с 1912 по 1922 год. Он также был одним из основателей Эдинбургского математического общества и председательствовал на его первом собрании, состоявшемся в пятницу, 2 февраля 1883 года.

Карьера в Японии

Министерство общественных работ Японии было основано в октябре 1871 года с 11 департаментами, одним из которых был инженерный колледж. Глава колледжа Ямао Йодзо пригласил британских ученых Уильяма Рэнкина и лорда Кельвина отправить британских преподавателей. Шестеро из них прибыли, включая геолога Джона Милна и физика Джеймса Альфреда Юинга, которые стали профессорами в колледже, впоследствии вошедшем в состав Токийского императорского университета. Юинг вернулся в Шотландию в 1883 году, и ректор университета попросил лорда Кельвина порекомендовать преемника. Кельвин рекомендовал Кнотта, что было поддержано Юингом. Таким образом, Кнотт занял место Юинга в качестве профессора физики и инженерии в Токийском императорском университете. В течение следующих девяти лет он тесно сотрудничал с Милном, Грей и японским сейсмологом Фусакичи Омори в создании сети регистрирующих сейсмометров по всей Японской империи. Кнотт также преподавал математику, акустику и электромагнетизм в Токийском императорском университете. Кнотт провел первое геомагнитное исследование Японии, в котором ему помогал японский геофизик Танакадате Айкицу, что позволило создать первую карту сейсмической опасности Японии. Ключевым вкладом Кнотта была его подготовка в области математики и анализа данных. Одним из его нововведений стало применение метода преобразования Фурье к изучению землетрясений. Две главы его книги 1908 года «Физика землетрясений» были посвящены этой теме, и Кнотт надеялся, что это позволит ему определить вероятность будущих землетрясений. Каргил Кнотт женился на Мэри Диксон в 1885 году и стал родственником литературоведа Джеймса Мэйна Диксона. По завершении пребывания в Японии в 1891 году он был награжден орденом Восходящего солнца императором Мэйдзи.

Возвращение в Эдинбург

По возвращении в Эдинбург, Кнотт занял должность читца (Reader) по прикладной математике в Эдинбургском университете и оставался на этом посту до своей смерти в 1922 году. Находясь в Японии, Кнотт начал разрабатывать математические уравнения, описывающие отражение и прохождение сейсмических колебаний через границу между морской водой и морским дном. Вернувшись в Эдинбургский университет в 1892 году, он расширил эти исследования для описания поведения сейсмических волн на границе между двумя различными типами горных пород. Уравнения Кнотта, выведенные в терминах потенциалов, впервые описали амплитуды отраженных и преломленных волн при ненормальном угле падения и, вместе с уравнениями Зоепприца, сейчас составляют основу современной отражательной сейсмологии – важного метода в геологоразведке углеводородов. Кнотт продолжал заниматься математикой, включая методы кватернионов, разработанные его профессором и наставником Питером Гатри Тейтом. Когда к 1890-м годам стали ощущаться ограничения единственной линейной алгебры, и появились ревизионисты, Кнотт опубликовал основополагающую статью "Недавние достижения в теории векторов". Как описывает Майкл Дж. Кроу, в этой статье он опроверг ошибочные теории, предполагавшие ассоциативность в системах, таких как гиперболические кватернионы. Кнотт писал: "[Т]предположение о том, что квадрат единичного вектора равен единице, приводит к алгебре, чьи характеристические величины неассоциативны". Очевидно, Кнотт не обратил внимания на существование кольца кокватернионов. Тем не менее, Кроу отмечает, что Кнотт "работал с осторожностью и тщательностью" и что "только Кнотт хорошо разбирался в системе своих оппонентов". Кнотт также активно участвовал в общественной жизни, преподавал в воскресной школе и занимался церковными делами в Объединенной свободной церкви Шотландии. В 1920 году он был избран членом Королевского общества, а также членом Шотландского метеорологического общества. Он умер у себя дома по адресу 42 Верхняя Грей-стрит, Ньюингтон, Эдинбург, 26 октября 1922 года.

Семья

В 1885 году Каргилл женился на Мэри Диксон, сестре Джеймса Мэйн Диксона.