Джон Мичелл: английский ученый (1724-1793), пионер астрономии, геологии и сейсмологии. Предсказал черные дыры, исследовал гравитацию и сейсмические волны.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Английский естествоиспытатель и священник (1724–1793)
English natural philosopher and clergyman (1724–1793)
Джон Мишель (англ. John Michell; 25 декабря 1724 – 21 апреля 1793) был английским естествоиспытателем и священником, внесшим новаторский вклад в широкий спектр научных областей, включая астрономию, геологию, оптику и гравитацию. Считается «одним из величайших незаслуженно забытых ученых всех времен», он первым, насколько известно, предположил существование звездных тел, сопоставимых с черными дырами, и первым высказал предположение о том, что землетрясения распространяются в виде (сейсмических) волн. Признав, что двойные звезды являются результатом взаимного гравитационного притяжения, он первым применил статистические методы к изучению космоса. Он изобрел прибор для измерения массы Земли и объяснил, как изготовить искусственный магнит. Его называют отцом сейсмологии и магнитометрии. По словам одного научного журналиста, «некоторые детали работы Мишеля кажутся взятыми прямо из учебника астрономии двадцатого века». Американское физическое общество (APS) описало Мишеля как ученого, «настолько опередившего своих современников, что его идеи долгое время оставались незамеченными, пока не были заново открыты более чем через столетие». Общество отметило, что, хотя «он был одним из самых блестящих и оригинальных ученых своего времени, Мишель остается практически неизвестным и сегодня, отчасти из-за того, что он мало сделал для развития и популяризации своих новаторских идей».
John Michell ('/m//ɪ//tʃ//əl/; 25 December 1724 – 21 April 1793) was an English natural philosopher and clergyman who provided pioneering insights into a wide range of scientific fields including astronomy, geology, optics, and gravitation. Considered "one of the greatest unsung scientists of all time", he is the first person known to have proposed the existence of stellar bodies comparable to black holes, and the first to have suggested that earthquakes travelled in (seismic) waves. Recognizing that double stars were a product of mutual gravitation, he was the first to apply statistics to the study of the cosmos. He invented an apparatus to measure the mass of the Earth, and explained how to manufacture an artificial magnet. He has been called the father both of seismology and of magnetometry. According to one science journalist, "a few specifics of Michell's work really do sound like they are ripped from the pages of a twentieth century astronomy textbook." The American Physical Society (APS) described Michell as being "so far ahead of his scientific contemporaries that his ideas languished in obscurity, until they were re invented more than a century later". The Society stated that while "he was one of the most brilliant and original scientists of his time, Michell remains virtually unknown today, in part because he did little to develop and promote his own path breaking ideas".
Ранняя жизнь, образование и профессиональные позиции
Джон Мишель родился в 1724 году в Эакринге, Ноттингемшир, сыном священника Гилберта Мишеля и Обиденс Джеррард. Гилберт был сыном Уильяма Мишеля и Мэри Тейлор из Кенвина, Корнуолл; Обиденс – дочерью Ральфа и Ханны Джеррард из Лондона. Он получил образование в Квинс-колледже Кембриджского университета и впоследствии стал членом (fellow) этого же колледжа. Семья происходила из Корнуолла. Он получил степень магистра в 1752 году, а степень бакалавра богословия – в 1761 году. С 1751 по 1763 год он был преподавателем колледжа (tutor); в 1751 году – преэлектором по арифметике; в 1752 году – цензором по теологии; в 1753 году – преэлектором по геометрии; в 1755 и 1759 годах – преэлектором по греческому языку; в 1756 году – старшим бурсаром; в 1759 и 1762 годах – преэлектором по ивриту; в 1760 году – цензором по философии и экзаменатором. "Он был назначен ректором церкви Святого Ботольфа в Кембридже 28 марта 1760 года и занимал эту должность до июня 1763 года". С 1762 по 1764 год он занимал Вудвардианскую кафедру геологии, пока не был вынужден оставить её в связи с женитьбой. В 1910 году сэр Эдмунд Уиттакер отметил, что в течение столетия после смерти Исаака Ньютона "единственным выдающимся естествоиспытателем, жившим и преподававшем в Кембридже, был Мишель", хотя его "исследования, по-видимому, не привлекли внимания его коллег и преемников, которые молча согласились с тем, что его открытия приписывались другим, и позволили его имени полностью исчезнуть из кембриджских летописей". Мишель затем занял священнические должности в Комптоне и Хаванте, оба в графстве Хэмпшир. В этот период он безуспешно претендовал на должности в Кембридже и на пост королевского астронома. В 1767 году он был назначен ректором церкви Святого Михаила в Торнхилле, недалеко от Лидса, Йоркшир, Англия, и оставался на этом посту до конца своей жизни. Большую часть своих важных научных работ он выполнил в Торнхилле, где и умер 21 апреля 1793 года в возрасте 68 лет. Он похоронен там. После обращения общественности на стене церкви была установлена мемориальная доска в его честь.
John Michell was born in 1724 in Eakring, in Nottinghamshire, the son of Gilbert Michell, a priest, and Obedience Gerrard. Gilbert was the son of William Michell and Mary Taylor of Kenwyn, Cornwall; Obedience was the daughter of Ralph and Hannah Gerrard of London. He was educated at Queens' College, Cambridge, and later became a Fellow of Queens'. The family was of Cornish origins. He obtained his M. A. degree in 1752, and his B. D. degree in 1761. He was Tutor of the college from 1751 to 1763; Praelector in Arithmetic in 1751; Censor in Theology in 1752; Praelector in Geometry in 1753; Praelector in Greek in 1755 and 1759; Senior Bursar in 1756; Praelector in Hebrew in 1759 and 1762; Censor in Philosophy and Examiner in 1760. "He was nominated Rector of St Botolph's, Cambridge, on 28 March 1760, and held this living until June 1763." From 1762 to 1764, he held the Woodwardian Chair of Geology till he was obliged to relinquish it on his marriage. In 1910, Sir Edmund Whittaker observed that during the century after Isaac Newton's death, "the only natural philosopher of distinction who lived and taught at Cambridge was Michell", although his "researches seem to have attracted little or no attention among his collegiate contemporaries and successors, who silently acquiesced when his discoveries were attributed to others, and allowed his name to perish entirely from Cambridge tradition". Michell proceeded to take up clerical positions in Compton and then Havant, both in Hampshire. During this period he unsuccessfully sought positions at Cambridge, and as Astronomer Royal. In 1767, he was appointed rector of St. Michael's Church of Thornhill, near Leeds, Yorkshire, England, a post he held for the rest of his life. He did most of his important scientific work in Thornhill, where he died on 21 April 1793, aged 68. He is buried there. After local pressure, a blue plaque went up on the church wall to commemorate him.
Научная работа
В 1750 году Мишель опубликовал в Кембридже труд объемом около восьмидесяти страниц под названием «Трактат об искусственных магнитах», в котором представил простой и оперативный метод получения магнитов, превосходящих лучшие природные магниты по своим свойствам. Помимо описания метода намагничивания, который до сих пор носит его имя, эта работа содержит множество точных наблюдений о магнетизме и ясное изложение природы магнитной индукции. В одной из попыток Мишель предпринял измерение давления излучения света, фокусируя солнечный свет на одной стороне стрелки компаса. Эксперимент оказался неудачным: стрелка расплавилась.
In 1750, Michell published at Cambridge a work of some eighty pages entitled "A Treatise of Artificial Magnets", in which he presented an easy and expeditious method of producing magnets that are superior to the best natural magnets. Besides the description of the method of magnetization which still bears his name, this work contains a variety of accurate observations about magnetism, and features a lucid exposition of the nature of magnetic induction. At one point, Michell attempted to measure the radiation pressure of light by focusing sunlight onto one side of a compass needle. The experiment was not a success: the needle melted.
Геология и сейсмология
До конца XX века Мишель считался значимым прежде всего благодаря его работам по геологии. Его наиболее важное геологическое эссе, написанное после лиссабонского землетрясения 1755 года, называлось «Рассуждения о причинах и наблюдения над явлениями землетрясений» (Philosophical Transactions, li. 1760). В этой работе он впервые выдвинул идею о том, что землетрясения распространяются в виде волн по Земле и связаны со сдвигами в геологических слоях, которые сейчас известны как разломы. Ему удалось оценить как эпицентр, так и гипоцентр лиссабонского землетрясения, и, возможно, он был первым, кто предположил, что цунами вызывается подводным землетрясением. Эссе Мишеля не только пролило свет на природу землетрясений, но и в более широком смысле стало шагом вперед в понимании геологии земной коры. Он пришел к выводу, что Земля состоит из «правильных и однородных слоев», некоторые из которых были нарушены поднятиями. По мнению одного исследователя, «самая важная часть работы Мишелла «О землетрясениях» – это описание того, что мы сегодня называем «земной корой». В 1760 году, благодаря этим исследованиям, он был избран членом Королевского общества.
Until the late 20th century Michell was considered important primarily because of his work on geology. His most important geological essay, written after the 1755 Lisbon earthquake, was entitled "Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes" (Philosophical Transactions, li. 1760). In this paper he introduced the idea that earthquakes spread out as waves through the Earth, and that they involve the offsets in geological strata now known as faults. He was able to estimate both the epicentre and the focus of the Lisbon earthquake, and may also have been the first to suggest that a tsunami is caused by a submarine earthquake. Michell's essay not only provided insights on earthquakes but also, more broadly, represented an advance in the understanding of the geology of the Earth's crust. He recognized that the Earth is composed "of regular and uniform strata", some of which have been interrupted by upheavals. "The most important part of Michell's Earthquake paper", in the view of one commentator, "is the account which it contains of what is now known as 'the crust of the Earth.'" In 1760, as a result of this work, he was elected a member of the Royal Society.</blockquote>
Двойные звезды
Мишель был первым, кто применил новую математику статистики к изучению звезд, и в статье 1767 года показал, что звёзды встречаются в парах или группах гораздо чаще, чем можно было бы ожидать при совершенно случайном распределении. Он сосредоточил своё исследование на скоплении Плеяд и вычислил, что вероятность обнаружения столь тесного объединения звёзд составляет примерно одна на полмиллиона. Он заключил, что звёзды в этих двойных или кратных звёздных системах могут быть связаны друг с другом гравитационным притяжением, предоставив тем самым первые свидетельства существования двойных звёзд и звёздных скоплений.
Michell was the first person to apply the new mathematics of statistics to the study of the stars, and demonstrated in a 1767 paper that many more stars occur in pairs or groups than a perfectly random distribution could account for. He focused his investigation on the Pleiades cluster, and calculated that the likelihood of finding such a close grouping of stars was about one in half a million. He concluded that the stars in these double or multiple star systems might be drawn to one another by gravitational pull, thus providing the first evidence for the existence of binary stars and star clusters.
Черные дыры
В статье для Philosophical Transactions of the Royal Society of London, представленной 27 ноября 1783 года, Мишель первым выдвинул предположение о существовании небесных тел, подобных чёрным дырам. Приняв корпускулярную теорию света Ньютона, согласно которой свет состоит из мельчайших частиц, он рассуждал, что эти частицы, испускаясь звездой, будут замедляться её гравитационным притяжением, и, следовательно, можно будет определить массу звезды по уменьшению скорости. Это понимание, в свою очередь, привело к осознанию того, что гравитационное притяжение звезды может быть настолько сильным, что вторая космическая скорость превысит скорость света. Мишель вычислил, что это будет справедливо для звезды, масса которой более чем в 500 раз превышает массу Солнца. Поскольку свет не сможет покинуть такую звезду, она будет невидима. Его же словами:
In a paper for the Philosophical Transactions of the Royal Society of London, read on 27 November 1783, Michell was the first to propose the existence of celestial bodies similar to black holes. Having accepted Newton's corpuscular theory of light, which posited that light consists of minuscule particles, he reasoned that such particles, when emanated by a star, would be slowed down by its gravitational pull, and that it might therefore be possible to determine the star's mass based on the reduction in speed. This insight led in turn to the recognition that a star's gravitational pull might be so strong that the escape velocity would exceed the speed of light. Michell calculated that this would be the case with a star more than 500 times the size of the Sun. Since light would not be able to escape such a star, it would be invisible. In his own words:
Мишель предположил, что во Вселенной может существовать множество подобных объектов, и сегодня астрономы полагают, что чёрные дыры действительно находятся в центрах большинства галактик. Идеи Мишеля о гравитации и свете заинтересовали Уильяма Гершеля, который попытался проверить их с помощью своих мощных телескопов.
Michell suggested that there might be many such objects in the universe, and today astronomers believe that black holes do indeed exist at the centers of most galaxies. Michell's ideas about gravity and light interested William Herschel, who tried to test them with his powerful telescopes.
Прочая профессиональная деятельность
Мишель также написал работу по геодезии, которую его биограф описал как "элегантную" в теоретическом плане. Мишель был избран членом Королевского общества. Впервые его пригласили на заседания Королевского общества в 1751 году в качестве гостя сэра Джорджа Савиля, который впоследствии стал его покровителем. Позже, во время учебы в Кембридже, он посещал заседания "от одного до четырех раз в год". Его работа о причинах землетрясений была представлена Обществу, начиная с 28 февраля 1760 года, что привело к рекомендации Савиля и другого члена о приглашении Мишеля вступить в Общество. Он был избран членом 12 июня 1760 года. Мишель продолжил свои исследования в области сейсмологии и астрономии, и после публикации своих результатов в 1767 году вошел в состав астрономического комитета Королевского общества. Пристли некоторое время жил в расположенном неподалеку Бирсталле. Именно в доме пастора Мишеля, напротив церкви, Пристли и Ингенауз встретились впервые. На той же встрече Джон Смитон был представлен Бенджамину Франклину, и вместе они осмотрели канал, который Смитон только что завершил строить поблизости. Мишель также помог Смитону переработать его книгу о маяке Эддистоун. Первой женой Мишеля была Сара Уильямсон (1727–1765), дочь Люка Уильямсона и Саттон Холмс, "молодая леди с состоянием", на которой он женился в 1764 году, но, к сожалению, она умерла всего через год, в 1765 году. Младший брат Мишеля, Гилберт, был лондонским купцом, который позже жил с Мишелем в Торнхилле, где оба брата занимались местной недвижимостью, приобретая множество объектов в Западном Райдинге Йоркшира.
Michell also wrote a paper on surveying that his biographer has described as "elegant" in theory. Michell was elected a member of the Royal Society. He was first invited to meetings of the Royal Society in 1751 as a guest of Sir George Savile, who would become his patron. He later attended meetings "one to four times a year", while at Cambridge. His paper on the cause of earthquakes was read before the Society beginning on 28 February 1760, leading to a recommendation by Savile and another member that Michell be invited to join the Society. He was elected a member on 12 June 1760. Michell followed his work in seismology with work in astronomy, and after publishing his findings in 1767 he served on an astronomical committee of the Royal Society. Priestley lived in nearby Birstall for a time. It was at Michell's rectory opposite the church that Priestley and Ingenhousz met for the first time. At the same meeting John Smeaton was introduced to Benjamin Franklin and together they viewed the canal that Smeaton had just finished constructing nearby. Michell also helped Smeaton revise his book on the Eddystone Lighthouse. Michell's first wife was Sarah Williamson (1727–1765), daughter of Luke Williamson and Sutton Holmes, "a young lady of considerable fortune", whom he married in 1764 and who unfortunately died only a year later, in 1765. Michell's younger brother Gilbert was a merchant in London who later lived with Michell in Thornhill, where the two brothers were active in local real estate, purchasing many properties in the West Riding of Yorkshire.