Джеймс Грегори: Шотландский математик и астроном

Введение

Шотландский математик и астроном

Джеймс Грегори (ноябрь 1638 – октябрь 1675) был шотландским математиком и астрономом. Его фамилия иногда пишется как Грегори, что является оригинальным шотландским написанием. Он описал раннюю практическую конструкцию отражающего телескопа – телескопа Грегори – и добился успехов в тригонометрии, открыв представления бесконечных рядов для ряда тригонометрических функций. В своей книге Geometriae Pars Universalis (1668) Грегори представил как первое опубликованное утверждение, так и доказательство фундаментальной теоремы исчисления (сформулированной с геометрической точки зрения и только для особого класса кривых, рассматриваемых в более поздних версиях теоремы), за что его признал Исаак Барроу.

Биография

Григорий родился в 1638 году. Его мать, Джанет, была дочерью Джин и Дэвида Андерсона, а его отец — Джоном Грегори, служителем епископальной церкви Шотландии. Джеймс был младшим из троих детей. Он родился в пасторском доме в Дрюмоаке, Абердиншир, и первоначально получал образование дома от своей матери, Джанет Андерсон (~1600–1668). Именно мать привила Григорию любовь к геометрии, поскольку её дядя — Александр Андерсон (1582–1619) — был учеником и редактором французского математика Виета. После смерти отца в 1651 году ответственность за его образование взял на себя старший брат Дэвид. Он посещал Абердинскую грамматическую школу, а затем колледж Маришаль с 1653 по 1657 год, получив степень магистра искусств в 1657 году. В 1663 году он отправился в Лондон, где встретился с Джоном Коллинзом и соотечественником Робертом Мореем, одним из основателей Королевского общества. В 1664 году он отбыл в Падуанский университет в Венецианской республике, проезжая через Фландрию, Париж и Рим. В Падуе он жил в доме своего земляка Джеймса Каденхеда, профессора философии, и его обучал Стефано Анжели. По возвращении в Лондон в 1668 году он был избран членом Королевского общества, а затем в конце 1668 года отправился в Сент-Эндрюс, чтобы занять должность первого королевского профессора математики в Университете Сент-Эндрюс, должность, созданную специально для него Карлом II, вероятно, по просьбе Роберта Морея. Там, в Университете Сент-Эндрюс, он в 1673 году провёл первую меридианную линию по полу своей лаборатории, за 200 лет до установления Гринвичского меридиана, и таким образом, "возможно, сделал Сент-Эндрюс местом, где началось время". Он последовательно занимал должность профессора в Университете Сент-Эндрюс и Эдинбургском университете. Он женился на Мэри, дочери художника Джорджа Джеймсона и вдове Джона Бернета из Элрика, Абердин; их сын Джеймс был профессором физики в Королевском колледже, Абердин. Он был дедом Джона Грегори (FRS 1756), дядей Дэвида Грегори (FRS 1692) и братом Дэвида Грегори (1627–1720), врача и изобретателя. Примерно через год после назначения на кафедру математики в Эдинбурге Джеймс Грегори перенёс инсульт, наблюдая вместе со своими учениками спутники Юпитера. Он умер через несколько дней в возрасте 36 лет.

Gregory was born in 1638. His mother Janet was the daughter of Jean and David Anderson and his father was John Gregory, an Episcopalian Church of Scotland minister, James was youngest of their three children and he was born in the manse at Drumoak, Aberdeenshire, and was initially educated at home by his mother, Janet Anderson (~1600–1668). It was his mother who endowed Gregory with his appetite for geometry, her uncle – Alexander Anderson (1582–1619) – having been a pupil and editor of French mathematician Viète. After his father's death in 1651 his elder brother David took over responsibility for his education. He attended Aberdeen Grammar School, and then Marischal College from 1653–1657, graduating AM in 1657. In 1663 he went to London, meeting John Collins and fellow Scot Robert Moray, one of the founders of the Royal Society. In 1664 he departed for the University of Padua, in the Venetian Republic, passing through Flanders, Paris and Rome on his way. At Padua he lived in the house of his countryman James Caddenhead, the professor of philosophy, and he was taught by Stefano Angeli. Upon his return to London in 1668 he was elected a Fellow of the Royal Society, before travelling to St Andrews in late 1668 to take up his post as the first Regius Professor of Mathematics at the University of St Andrews, a position created for him by Charles II, probably upon the request of Robert Moray. There at the University of St Andrews, he laid the first meridian line across the floor of his lab in 1673, which was 200 years prior to the Greenwich Meridian being established, and thus "arguably making St Andrews the place where time began". He was successively professor at the University of St Andrews and the University of Edinburgh. He had married Mary, daughter of George Jameson, painter, and widow of John Burnet of Elrick, Aberdeen; their son James was Professor of Physics at King's College, Aberdeen. He was the grandfather of John Gregory (FRS 1756); uncle of David Gregorie (FRS 1692) and brother of David Gregory (1627–1720), a physician and inventor. About a year after assuming the Chair of Mathematics at Edinburgh, James Gregory suffered a stroke while viewing the moons of Jupiter with his students. He died a few days later at the age of 36.

Optica Promota (Оптическая пропаганда)

В Optica Promota, опубликованном в 1663 году, Григорий описал конструкцию своего рефлекторного телескопа, названного "телескопом Грегори". Он также описал метод определения расстояния от Земли до Солнца с помощью прохождения Венеры по диску Солнца, который позднее был предложен Эдмундом Галлеем и положен в основу первого успешного измерения астрономической единицы.

Телескоп Григорианский

В 1663 году Джеймс Грегори описал свой отражающий телескоп, который впоследствии стал известен как телескоп Грегори. Грегори указал, что отражающий телескоп с параболическим зеркалом способен корректировать как сферическую, так и хроматическую аберрации, наблюдаемые в рефракционных телескопах. В своей конструкции он также разместил вогнутое вторичное зеркало с эллиптической поверхностью за фокусом параболического первичного зеркала, отражая изображение обратно через отверстие в первичном зеркале для удобного наблюдения. По его собственным словам, Грегори не обладал практическими навыками и не смог найти оптика, способного реализовать его проект. Конструкция телескопа привлекла внимание ряда ученых, таких как Роберт Хук, физик из Оксфорда, который в конечном итоге построил телескоп спустя 10 лет, и сэр Роберт Морей, ученый-эрудит и один из основателей Королевского общества. В настоящее время конструкция телескопа Грегори используется редко, поскольку другие типы отражающих телескопов признаны более эффективными для стандартных задач. Грегорианская оптика также применяется в радиотелескопах, например, в Arecibo, который оснащен "грегорианским куполом".

Математика

Следующая выдержка из "Пантологии". Новая (кабинетная) циклопедия (1813). Мистер Джеймс Грегори был человеком очень острого и проницательного ума. Наиболее выдающейся чертой его характера был математический гений как изобретателя, который был высочайшего порядка, что подтверждается его изобретениями и открытиями, [включающими] квадратуру круга и гиперболы бесконечным сходящимся рядом; его метод преобразования кривых; геометрическое доказательство ряда лорда Брункера для квадратуры гиперболы; его доказательство того, что меридианная линия аналогична шкале логарифмических тангенсов половинных дополнений широты; он также изобрел и геометрически доказал с помощью гиперболы очень простой сходящийся ряд для вычисления логарифмов; он прислал мистеру Коллинзу решение знаменитой кеплеровской задачи бесконечным рядом; он открыл метод геометрического построения касательных к кривым без предварительных вычислений; правило для прямого и обратного методов касательных, основанное на том же принципе (исчерпывания), что и метод флюксий, и мало отличающееся от него в способе применения; ряд для определения длины дуги окружности по касательной и наоборот; а также для секущей и логарифмической секущей и касательной, и наоборот. Эти и другие методы для измерения длины эллиптических и гиперболических кривых были отправлены мистеру Коллинзу в обмен на некоторые работы Ньютона, полученные от него, следуя элегантному примеру этого автора в представлении своих рядов в простых, независимых друг от друга выражениях.