Меню Главная Случайная статья Настройки Стокс, Джордж Габриель Материал из https://ru.wikipedia.org Сэр Джордж Габриель Стокс (англ. Sir George Gabriel Stokes; 13 августа 1819 — 1 февраля 1903) — английский математик, механик и физик-теоретик ирландского происхождения. Работал в Кембриджском университете, внёс значительный вклад в гидро- и газодинамику (уравнения Навье — Стокса), оптику и математическую физику. Член Лондонского королевского общества (1851), его секретарь в 1854—1885 гг. и президент в 1885—1890 гг.[2][3]. Содержание 1 Биография 2 Научная деятельность 3 Признание 4 См. также 5 Примечания 6 Литература Биография Родился 13 августа 1819 года в деревне Скрин (Ирландия). Был младшим сыном протестантского священника евангелиста Габриэля Стокса. В 1841 г. окончил Кембриджский университет, с 1849 года — профессор математики этого университета[2]. В 1857 году Стокс женился. Умер в Кембридже 1 февраля 1903 года. Научная деятельность Работы Стокса относятся к теоретической механике, гидродинамике, теории упругости, теории колебаний, оптике, математическому анализу и математической физике[2]. Одновременно с Ф. Л. Зейделем ввёл (1848) понятие равномерной сходимости последовательности и ряда[4]. Обратившись к гидродинамике вязкой жидкости, Стокс в 1845 г. в работе «О теории внутреннего трения в движущихся жидкостях и о равновесии и движении упругих твёрдых тел» (опубликована в 1849 г.) вывел дифференциальные уравнения, описывающие течения вязких (и, в общем случае, сжимаемых) жидкостей, ныне называемые уравнениями Навье — Стокса. Выводит он их в пятый раз[5]; раньше они были получены А. Навье (1821 г. — для случая несжимаемой жидкости), О. Коши (1828 г.), С. Пуассоном (1829 г.) и А. Сен-Венаном (1843 г.). Однако традиция связывать данные уравнения прежде всего с именами Навье и Стокса исторически вполне объяснима[6], поскольку именно Стоксу принадлежит вариант вывода этих уравнений, последовательно исходящий из континуальной концепции. Историк науки И. Б. Погребысский отмечал: «Внимание к физической стороне дела, учёт экспериментальных результатов, ясная кинематическая картина движения и исчерпывающая формулировка исходного динамического „принципа“ — всё это в сочетании с несколькими удачными применениями теории сделало работу Стокса основным отправным пунктом для дальнейших работ по теории вязкой жидкости»[5]. Как ранее поступал Коши, Стокс предпослал своим рассмотрениям тщательный кинематический анализ, в котором он открыл природу завихрённости (англ. vorticity) как локальной угловой скорости[7]. Представления молекулярной механики у Стокса играют чисто вспомогательную роль. Пренебрегая иррегулярной составляющей скорости жидкости (зависящей от расстояний между молекулами и взаимодействий между последними), Стокс оперировал средней (регулярной) скоростью жидкости в окрестности жидкой частицы. Исходной его гипотезой при выводе уравнений движения вязкой жидкости была линейная зависимость шести компонент напряжения от шести компонент скоростей деформации жидкой частицы[8]. Рассматривая жидкость как сплошную среду, Стокс обратился к понятию внутреннего трения, и его трактовка данного явления стала обобщением трактовки Ньютона. Опираясь на свои результаты, Стокс внёс поправки в выполненный ранее Ньютоном анализ задачи о вращении вязкой жидкости в цилиндре[7]. Как показал Стокс, ошибка, допущенная Ньютоном при решении данной задачи, заключалась в том, что последний вместо моментов сил трения, действующих на внешнюю и внутреннюю поверхности каждого из мысленно выделяемых в жидкости цилиндрических слоёв, рассматривал сами эти силы. В результате у Ньютона оказывалось, что время одного оборота жидкой частицы зависит от радиуса цилиндрического слоя линейно, а из результатов Стокса следует, что данное время пропорционально квадрату радиуса[9]. Стоксу удалось теоретически объяснить и формулу Гагена — Пуазейля для расхода вязкой несжимаемой жидкости при стационарном течении в цилиндрической трубе[10]. В 1848 г. Стокс получил дифференциальные уравнения, описывающие закон изменения вихря с течением времени[11]. В 1851 г. он вывел формулу для силы сопротивления ${\displaystyle F}$ , действующей на твёрдый шар при его медленном равномерном движении в неограниченной вязкой жидкости[12]. Эта формула — формула Стокса — имеет вид: ${\displaystyle F\;=\;6{\pi }R{\eta }u}$ , где ${\displaystyle R}$ и ${\displaystyle u}$ — радиус и скорость шара, ${\displaystyle \eta }$ — динамический коэффициент вязкости жидкости[13]. Стокс занимался также изучением поглощения звука в жидкости; однако анализ Стокса был неполным, поскольку он в качестве единственного диссипативного механизма рассматривал вязкость, но не рассматривал теплопроводность (чего и нельзя было сделать до открытия взаимосвязи между теплотой и работой)[7]. Что касается работ Стокса в области теории упругости, то в уже упоминавшейся работе «О теории внутреннего трения в движущихся жидкостях и о равновесии и движении упругих твёрдых тел» он показал, что свойство упругих тел совершать изохронные колебания обусловлено тем, что при малых деформациях напряжения, возникающие в теле, являются линейными функциями деформаций[14]. Стокс исследовал также динамический прогиб мостов[4]. В области оптики Стокс исследовал аберрацию света, кольца Ньютона, интерференцию и поляризацию света, спектры, люминесценцию. В 1852 г. установил, что длина волны фотолюминесценции больше длины волны возбуждающего света (правило Стокса)[12]. Имя Стокса носит также одна из важнейших формул векторного анализа — формула Стокса, связывающая ротор векторного поля с циркуляцией этого поля по замкнутому контуру, ограничивающему некоторый участок ориентированной поверхности. Данная формула была получена в 1849 г. У. Томсоном; а Стокс включил её в ежегодный конкурсный математический экзамен в Кембридже, который он проводил с 1849 по 1882 годы[15]. Признание С 1849 по 1903 годы Джордж Стокс переизбирался почётным Лукасовским профессором в Кембриджском университете. За достижения в области исследования света в 1852 году Стокс получил медаль Румфорда от Королевского Общества, а в 1893 медаль Копли. В 1889 году получил дворянский титул баронета. Был членом многих иностранных академий, в том числе Парижской академии наук[12][16] и Военно-медицинской академии в Петербурге. В честь него названа единица измерения вязкости в системе СГС, кратер на Луне и кратер на Марсе, минерал стокезит. В 1999 году в честь Стокса была создана Премия сэра Джорджа Стокса. См. также Закон Стокса (гидродинамика) Теорема Стокса (дифференциальная геометрия) Стоксов сдвиг (флуоресценция) Уравнения Навье — Стокса (гидродинамика) Стокс (единица измерения вязкости) Параметры Стокса (поляризация электромагнитных волн) Примечания Архив по истории математики Мактьютор — 1994. 1 2 3 Боголюбов, 1983, с. 454. Stokes; Sir; George Gabriel (1819 - 1903) // Сайт Лондонского королевского общества (англ.) 1 2 Боголюбов, 1983, с. 455. 1 2 Погребысский, 1966, с. 129. Погребысский, 1966, с. 143. 1 2 3 Truesdell, 1976, p. 122. Тюлина, 1979, с. 233—234. Тюлина, 1979, с. 224. Ландау, Лифшиц, 1986, с. 82. Погребысский, 1966, с. 288. 1 2 3 Храмов, 1983, с. 255. Ландау, Лифшиц, 1986, с. 93. Погребысский, 1966, с. 117. Шилов, 1972, с. 385. Les membres du pass dont le nom commence par S Архивная копия от 6 августа 2020 на Wayback Machine (фр.) Литература Боголюбов А. Н.  Математики. Механики. Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, 1983. — 639 с. Храмов Ю. А. Стокс Джордж Габриэль (Stokes George Gabriel) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 254. — 400 с. — 200 000 экз. Scott В. E.  Men and milestones in optics. G. G. Stokes // Appl. Optics, 1, 1. — 1962. — P. 69—73.