Митчел Уилсон - Американские ученые и изобретатели

Во время войны студенты вели себя особенно буйно. Некоторые студенты Гиббса вспоминают, как он бился, стараясь поддержать дисциплину на занятиях. Но это нисколько не бросает тень на Гиббса — Аврааму Линкольну и его генералам тоже приходилось туго с насаждением дисциплины в армии.

В годы преподавательской работы Гиббс не переставал заниматься своим любимым делом — механикой. Он написал несколько работ о паровых турбинах и изобрел железнодорожный тормоз, работающий под действием силы инерции поезда (24 марта 1866 года он получил патент). Когда кончился срок его преподавания в Йеле, Гиббс вместе с двумя сестрами отправился за границу. Это был поворотный момент в его карьере. В Европе он получил углубленное образование, ставшее прочным фундаментом для самой главной работы в его жизни.

Сначала он занимался в Сорбонне и Коллеж-де-Франс. По шестнадцать часов в неделю Гиббс слушал лекции и занимался у таких физиков и математиков, как Дюамель и Лювилль.

Здесь же Гиббс впервые прочел работы Лапласа, Пуассона [14] Пуассон Симеон Дени (1781–1840) — крупный французский математик и механик. , Лагранжа [15] Лагранж Жозеф Луи (1736–1813) — знаменитый французский математик и механик. Наиболее важные работы относятся к вариационному исчислению, к аналитической и теоретической механике. и Кочи. На следующий год он отправился в Берлин, где учился у Кундта [16] Кундт Август (1839–1894) — немецкий физик-экспериментатор. Открыл метод измерения скорости звука в твердых телах и газах, исследовал явления аномальной дисперсии света. и Вейер-штрассе. Проведя год в Берлине, он переехал в Гейдельберг, где читали лекции такие выдающиеся ученые, как Кирхгоф [17] Кирхгоф Густав Роберт (1824–1887) — видный немецкий физик, установил закономерности течения электрического тока в разветвленных цепях, так называемые правила Кирхгофа. Сформулировал основной закон теплового излучения. Совместно с Бунзеном заложил основы спектрального анализа. Открыл химические элементы цезий и рубидий. , Кантор [18] Кантор Георг (1845–1918) — немецкий математик. Разработал теорию бесконечных множеств. , Бунзен [19] Бунзен Роберт Вильгельм (1811–1899) — крупный немецкий химик, исследователь в области неорганической, аналитической и физической химии. Разработал точные методы газового анализа, исследовал действие света на химические процессы. Изобрел много приборов, в том числе знаменитую газовую горелку. и Гельмгольц [20] Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (1821–1894) — крупнейший немецкий естествоиспытатель Автор фундаментальных работ в различных областях теоретической физики и физиологии. , от которых он узнал еще больше о теоретической физике.

Примерно в то же время в Европе получали образование другие американские ученые: Уильям Джеймс [21] Джеймс Уильям (1842–1910) — американский буржуазный философ и психолог Один из основателей философии прагматизма. , который жил неподалеку от Гиббса в Гейдельберге, и Генри Адамс, который впоследствии применил теоретическую физику Гиббса к историческим исследованиям.

Дикие студенческие выходки в американских колледжах были лишь одной стороной американской студенческой жизни. Серьезные занятия американских ученых за границей были ее другой стороной. Однако и в Европе в то время студенческая жизнь была чрезвычайно буйной, хотя она так сентиментально приукрашена в «Принце-студенте», «Пильзенском принце» и в романе Дюморье «Трильби». Марк Твен в книге «Простаки за границей» пишет, что не пришел в восторг от немецких студенческих корпораций, славящихся бесконечными дуэлями. Жизнь европейских студентов, так же как и американских, являлась внешним выражением существовавшей в то время общественной напряженности. Бисмарковская Германия готовилась к войне с наполеоновской Францией (война разразилась через два года после возвращения Гиббса в Нью-Хэвен).

Но, как и в Йельском университете, Гиббс и теперь работал, не обращая внимания на происходящий в Европе кризис. Вернувшись в Америку, он поселился в доме отца в Нью-Хэвене вместе с сестрой, которая во время заграничной поездки вышла замуж. 13 июля 1871 года в ведомостях Йельского университета было напечатано сообщение о том, что «мистер Джозия Уиллард Гиббс назначен профессором математики и физики, без жалованья, на факультет философии и изящных искусств».

Эта кафедра была первой в Америке. В тот же год такая же кафедра была создана в Европе, в Кембридже, для Кларка Максвелла, который был уже знаменит, в то время как Гиббс всего-навсего напечатал свою докторскую диссертацию да получил патент на железнодорожный тормоз. Только потому, что окружающие хорошо знали возможности Гиббса и верили в его большое будущее, Йельский университет счел возможным назначить его на этот пост.

Первая попытка теоретического исследования показала, что Гиббс как нельзя более соответствует эпохе, в которой он живет. Как инженер, он работал над наиболее актуальной проблемой дня — эффективностью паровых двигателей. В этом отношении он был человеком той же эры, что Рокфеллер, Вандербильт и Пульман. Но когда Гиббс занялся теоретической работой, он стал самим собою, и появился новый Гиббс, ученик Гельмгольца, Лювилля и Вейер-штрассе.

Круг его научных интересов расширился. Узкая проблема пара и воды выросла в проблему материи вообще. Великолепное механическое видение позволило Гиббсу первому среди американских ученых открыть некоторые из наиболее сокровенных научных истин.

До Ньютона люди полагали, что равновесие — это такое состояние, когда все предметы находятся в полном покое. Вертикальная колонна греческого храма находится в равновесии, потому что все силы, действующие на нее — собственный вес, вес покоящегося на ней фриза и боковое воздействие горизонтальных балок, — настолько согласованы друг с другом, что колонна будет стоять вечно.

Исаак Ньютон расширил понятие о равновесии, включив в него движение. Планета в космическом пространстве в результате действующих на нее сил находится в вечном движении по постоянной, определенной орбите. Поэтому, утверждал Ньютон, движение планеты находится в равновесии с той силой, которая создала это движение.

Ньютон понял, что сила, действующая на тело, придает телу ускорение, зависящее от массы тела. Закон Ньютона не только объясняет движение планет в ночном небе, он объясняет также движение тел по поверхности земли. Он объясняет, почему цепляются друг за друга зубцы шестерни, почему вращаются колеса, поднимаются и опускаются клапаны.

Ньютон также предсказал, какие комбинации механизмов никогда не будут работать.