Лармор, Джозеф

В Руниверсалис есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Лармор.

Джозеф Лармор

Сэр Джо́зеф Ла́рмор (англ. Sir Joseph Larmor; 11 июля 1857, Северная Ирландия — 19 мая 1942) — ирландский физик-теоретик и математик, профессор Кембриджского университета. Член Королевского общества (1892), почётный член Эдинбургского королевского общества (1910), иностранный член Национальной академии наук США, член-корреспондент Французской академии наук, член Академии деи Линчеи.

Работы относятся к электродинамике движущихся тел, термодинамике, магнетизму, изучению структуры атома, математической физике. Принимал участие (наряду с Лоренцем) в разработке электронной теории. Его монография «Эфир и материя» (1900) сыграла значительную роль в развитии электродинамики. Работы Лармора, хотя и уходят корнями в классическую физику, в конечном итоге способствовали её пересмотру, возникновению теории относительности и квантовой механики.

Наиболее известен тем, что первым опубликовал (в 1900 году) в законченном виде релятивистские преобразования пространства и времени, относительно которых уравнения Максвелла сохраняют свой вид, а также релятивистскую формулу сложения скоростей. Впоследствии, по предложению Анри Пуанкаре, эти формулы получили название «преобразования Лоренца» (Лоренц ранее опубликовал неточный, приближённый вариант этих преобразований); они позволили Пуанкаре и Эйнштейну обосновать универсальный «принцип относительности», охватывающий также и электромагнитные явления.

Биография

Джозеф Лармор родился 11 июля 1857 года в графстве Антрим (Северная Ирландия) в семье зажиточного коммерсанта Хью Лармора из Белфаста, и его жены Анны Райт. Около 1860 года семья переехала в Белфаст, где Джозеф получил образование в Королевском академическом институте Белфаста, а затем изучал математику и естественные науки в Королевском колледже. Затем он продолжил обучение в кембриджском колледже Святого Иоанна, где заслужил престижную премию Смита, а по окончании колледжа (1880) был избран его членом. В 1883 году Лармор получил степень магистра.

В период 1880—1885 Лармор преподавал физику («натуральную философию») в Королевском колледже в Голуэе. В 1885 году он вернулся в Кембридж преподавателем математики (Лукасовский профессор математики с 1903 года). Летом он всегда возвращался в родную Ирландию. В 1892 году он был избран членом Лондонского королевского общества, работал одним из секретарей общества. В 1910 году он стал почётным членом Эдинбургского королевского общества.

За выдающиеся научные достижения король Эдуард VII в 1909 году возвёл Лармора в рыцарское достоинство.

Лармор был решительно против системы гомруля и выступал за союз Ирландии с Великобританией. В феврале 1911 года он был избран членом парламента от Кембриджского университета от Консервативной партии. Он оставался в парламенте до всеобщих выборов 1922 года, после которых ирландский вопрос был решён.

На период 1914—1916 был избран президентом Лондонского математического общества. В 1920 году Лармор выступал на пленарных заседаниях Международного конгресса математиков в Страсбурге. Он выступал также на двух следующих конгрессах (1924 и 1928 годы).

Никогда не был женат. В 1932 году ушёл в отставку (его сменил Поль Дирак), вернулся в Северную Ирландию и поселился в графстве Даун. Скончался 19 мая 1942 года в Холивуде.

Научная деятельность

Преобразования Лоренца

Основная статья: История преобразований Лоренца

Все механические процессы подчиняются принципу относительности Галилея. Математически это означает, что уравнения механики не меняют свою форму (инвариантны) при галилеевых преобразованиях, Электромагнитные процессы также в основном зависят только от относительного движения заряженных и магнитных тел, однако уравнения Максвелла при галилеевых преобразованиях меняют форму, и это ставит под сомнение принцип относительности.

Первым, кто занялся вопросом, при каких преобразованиях уравнения Максвелла инвариантны, был немецкий физик-теоретик Вольдемар Фогт. В статье 1887 года «Ueber das Doppler’sche Princip» (см. текст в Викитеке) он предложил преобразования (приведены в современных обозначениях):

[math]\displaystyle{ x^{\prime}=x-vt,\quad y^{\prime}=\frac{y}{\gamma},\quad z^{\prime}=\frac{z}{\gamma},\quad t^{\prime}=t-x\frac{v}{c^{2}} }[/math] ,

где [math]\displaystyle{ \gamma = 1/\sqrt{1 - v^2/c^2} }[/math], Если правые части формул умножить на [math]\displaystyle{ \gamma, }[/math] получится современный вид преобразований.

Лоренц в книге 1892 года независимо предложил свою версию:

[math]\displaystyle{ x^{\prime}=\gamma(x-vt),\quad t^{\prime}=\gamma^2 \left(t-x\frac{v}{c^{2}}\right) }[/math] ,

От современного варианта она отличается лишним множителем [math]\displaystyle{ \gamma }[/math] в формуле для [math]\displaystyle{ t^{\prime}. }[/math] Ещё одну модифицированную версию Лоренц предложил в книге 1895 года, с её помощью он объяснил эффект Доплера, аберрацию света и результат опыта Физо.

Лармор опубликовал в 1897 году статью, в которой привёл преобразования Лоренца в современном виде. С их помощью он объяснил результат опыта Майкельсона — Морли.

Другие темы

Лармор внёс большой вклад в развитие электронной теории Лоренца. Он заложил основы теории диамагнетизма и парамагнетизма (прецессия Лармора), получившие дальнейшее развитие в трудах Ланжевена и Вейса.

Одним из первых Лармор оценил фундаментальную важность для физики принципа наименьшего действия. Между 1894 и 1897 годами он опубликовал три статьи под одинаковым названием «Динамическая теория электрической и светоносной среды». В этих статьях была представлена ​​его теория электрона,

В 1919 году он предложил модель «самоподдерживающегося динамо» для объяснения существования магнитного поля Земли — модель, действующая и по сей день.

Лармор считал себя частью ирландской научной традиции и участвовал в редактировании посмертных сборников работ ряда ирландских ученых:

• своего друга Джорджа Фитцджеральда, первым предположившего видимое сокращение движущихся тел;
• Джорджа Стокса, своего предшественника на кафедре математики Кембриджского университета;
• Уильяма Томсона (лорда Кельвина).

Оценки

Друзья дали Лармору краткое описание: «скромный, застенчивый человек, который с трудом заводил близкие дружеские отношения и чьи многочисленные акты щедрости совершались без огласки». Сэр Дарси Томпсон заметил: «У него было немного друзей, но за всю жизнь он не потерял ни одного из них».

Артур Эддингтон писал:

Классическая физика действительно подошла к концу. Из тех, кто всё же сумел добиться существенного прогресса на этом трудном этапе — кто наконец довёл классическую физику до того момента, когда новые методы стали неизбежными — два имени особенно выделяются: Лоренц и Лармор. В их работе было много общего, поэтому иногда трудно оценить их вклад по отдельности. Репутация Лармора, возможно, была в тени репутации Лоренца. Но, по любым оценкам, достижения Лармора высоки; и его место в науке прочно, как того, кто заново зажёг тлеющие угли старой физики, чтобы подготовить появление новой.

Награды и почести

• (1880) Премия Смита от Кембриджского университета
• (1892) Принят в члены Королевского общества.
• (1898) Премия Адамса за книгу «Эфир и материя».
• (1903) Лукасовский профессор математики
• (1909) За выдающиеся научные достижения король Эдуард VIIвозвёл Лармора в рыцарское достоинство.
• (1909) Бейкеровская лекция
• (1912—1914) вице-президент Королевского общества
• (1914) Медаль де Моргана
• (1914—1916) избран президентом Лондонского математического общества
• (1915) Королевская медаль
• (1918) Премия Понселе
• (1921) Медаль Копли

В 1970 году Международный астрономический союз присвоил имя Джозефа Лармора кратеру на обратной стороне Луны.

В честь учёного названы несколько научных терминов.

• Ларморова частота
• Ларморовский радиус
• Ларморовская прецессия
• Нейтронный микроскоп ЛАРМОР

Основные труды

• 1884, «Least action as the fundamental formulation in dynamics and physics», Proceedings of the London Mathematical Society.
• 1887, «On the direct applications of first principles in the theory of partial differential equations», Proceedings of the Royal Society.
• 1891, «On the theory of electrodynamics», Proceedings of the Royal Society.
• 1892, «On the theory of electrodynamics, as affected by the nature of the mechanical stresses in excited dielectrics», Proceedings of the Royal Society.
• 1893-97, «Dynamical Theory of the Electric and Luminiferous Medium», Proceedings of the Royal Society; Philosophical Transactions of the Royal Society. Series of 3 papers containing Larmor’s physical theory of the universe.
• 1896, «The influence of a magnetic field on radiation frequency», Proceedings of the Royal Society.
• 1896, «On the absolute minimum of optical deviation by a prism», Proceedings of the Cambridge Philosophical Society.
• (1897) «A Dynamical Theory of the Electric and Luminiferous Medium. Part III. Relations with Material Media». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 190: 205–493. doi:10.1098/rsta.1897.0020. .
• 1898, «Note on the complete scheme of electrodynamic equations of a moving material medium, and electrostriction», Proceedings of the Royal Society.
• 1898, «On the origin of magneto-optic rotation», Proceedings of the Cambridge Philosophical Society.
• Larmor, J. Aether and Matter. — Cambridge University Press, 1900. (формулы преобразований приведены на стр. 174)
• 1903, «On the electrodynamic and thermal relations of energy of magnetisation», Proceedings of the Royal Society.
• 1904, «On the mathematical expression of the principle of Huygens» (read 8 Jan. 1903), Proceedings of the London Mathematical Society, Ser. 2, vol. 1 (1904), pp. 1-13.
• 1907, «Aether» in Encyclopædia Britannica, 11th ed. London.
• 1908, «William Thomson, Baron Kelvin of Largs. 1824—1907» (Obituary). Proceedings of the Royal Society.
• 1921, «On the mathematical expression of the principle of Huygens — II» (read 13 Nov. 1919), Proceedings of the London Mathematical Society, Ser. 2, vol. 19 (1921), pp. 169-80.
• 1924, «On Editing Newton», Nature.
• 1927, «Newtonian time essential to astronomy», Nature.
• 1929, Mathematical and Physical Papers. Cambridge Univ. Press.
• 1937, (as editor), Origins of Clerk Maxwell’s Electric Ideas as Described in Familiar Letters to William Thomson. Cambridge University Press.

Литература

• Спасский Б. И. История физики, в двух томах. — Изд. 2-е. — М.: Высшая школа, 1977. — Т. 2.
• Храмов Ю. А. Лармор Джозеф // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 155. — 400 с. — 200 000 экз.

Ссылки

• Джон Дж. О’Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон. Лармор, Джозеф (англ.) — биография в архиве MacTutor.
• Joseph Larmor, 1857—1942 (англ.). Дата обращения: 29 июня 2021.
• Diane Greco, Ph.D. (Massachusetts Institute of Technology). Ether and field theories (англ.). VictorianWeb: History of science in the Victorian era. Дата обращения: 29 июня 2021.
• Papers of Sir Joseph Larmor. Janus, University of Cambridge.