Джон Коуч Адамс ( / k uː tʃ / KOOTCH ; 5 июня 1819 – 21 января 1892) был британским математиком и астрономом . Он родился в Ланисте , недалеко от Лонсестона , Корнуолл , и умер в Кембридже .
Его самым известным достижением было предсказание существования и положения Нептуна , используя только математику. Расчеты были сделаны для объяснения расхождений с орбитой Урана и законами Кеплера и Ньютона . В то же время, но неизвестно друг другу, те же расчеты были сделаны Урбеном Леверье . Леверье отправил свои координаты астроному Берлинской обсерватории Иоганну Готфриду Галле , который подтвердил существование планеты 23 сентября 1846 года, найдя ее в пределах 1° от предсказанного Леверье местоположения. (Были, и в некоторой степени все еще есть, некоторые разногласия по поводу распределения заслуг за открытие; см. Открытие Нептуна .) Позже Адамс объяснил происхождение метеорных потоков , которое сохраняется и по сей день. [2]
Адамс был профессором Лаундина в Кембриджском университете с 1859 года до своей смерти. Он выиграл Золотую медаль Королевского астрономического общества в 1866 году. В 1884 году он посетил Международную конференцию по меридианам в качестве делегата от Великобритании .
Кратер на Луне назван в его честь совместно с Уолтером Сиднеем Адамсом и Чарльзом Хичкоком Адамсом . Самое известное кольцо Нептуна и астероид 1996 Адамс также названы в его честь. Премия Адамса , вручаемая Кембриджским университетом, увековечивает его предсказание положения Нептуна. Его личная библиотека хранится в библиотеке Кембриджского университета .
Адамс родился в Лидкоте, ферме в Ланисте , [1] недалеко от Лонсестона, Корнуолл , и был старшим из семи детей. Его родителями были Томас Адамс (1788–1859), бедный фермер-арендатор , и его жена Табита Нилл Гриллс (1796–1866). Семья была набожной уэслианкой , которая любила музыку, и среди братьев Джона Томас стал миссионером, Джордж — фермером, а Уильям Гриллс Адамс — профессором естественной философии и астрономии в Королевском колледже Лондона . Табита была дочерью фермера, но получила элементарное образование от Джона Коуча, своего дяди, чью небольшую библиотеку она унаследовала. Джон был заинтригован книгами по астрономии с раннего возраста. [3]
Джон посещал школу деревни Ланист, где он немного изучил греческий язык и алгебру . Оттуда он отправился в возрасте двенадцати лет в Девонпорт , где двоюродный брат его матери, преподобный Джон Коуч Гриллс, содержал частную школу. [1] Там он изучал классику , но в основном был самоучкой в математике , обучаясь в библиотеке Института механики Девонпорта и читая «Циклопедию» Риса и «Флюксии » Сэмюэля Винса . Он наблюдал комету Галлея в 1835 году из Ландульфа и в следующем году начал делать собственные астрономические расчеты, предсказания и наблюдения, занимаясь частным репетиторством, чтобы финансировать свою деятельность. [3]
В 1836 году его мать унаследовала небольшое поместье в Бадхарлике , и его обещания как математика побудили его родителей отправить его в Кембриджский университет . [3] В октябре 1839 года он поступил в качестве сизара в колледж Святого Иоанна , получив степень бакалавра в 1843 году как старший ученый и первый обладатель премии Смита своего года. [1] [4]
В 1821 году Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана , сделав прогнозы будущих положений на основе законов движения и тяготения Ньютона . [5] Последующие наблюдения выявили существенные отклонения от таблиц, что привело Бувара к гипотезе о некоем возмущающем теле. [6] Адамс узнал о нерегулярностях, еще будучи студентом, и убедился в теории «возмущений». Адамс верил, несмотря на все, что было предпринято ранее, что он может использовать наблюдаемые данные по Урану и, не используя ничего, кроме закона тяготения Ньютона, вывести массу , положение и орбиту возмущающего тела. 3 июля 1841 года он заявил о своем намерении работать над этой проблемой. [3]
После выпускных экзаменов в 1843 году Адамс был избран членом своего колледжа и провел летние каникулы в Корнуолле, вычисляя первую из шести итераций. Пока он работал над этой проблемой в Кембридже, он занимался репетиторством со студентами, отправлял деньги домой для обучения своих братьев и даже научил своего изготовителя кроватей читать. [3]
По-видимому, Адамс сообщил о своей работе Джеймсу Чаллису , директору Кембриджской обсерватории , в середине сентября 1845 года, но есть некоторые разногласия относительно того, как именно. 21 октября 1845 года Адамс, вернувшись из отпуска в Корнуолле, без предварительной записи дважды навестил королевского астронома Джорджа Бидделла Эйри в Гринвиче . Не застав его дома, Адамс, как сообщается, оставил рукопись своего решения, снова без подробных вычислений. Эйри ответил Адамсу письмом с просьбой о некоторых разъяснениях. [7] Похоже, что Адамс не считал вопрос «тривиальным», как часто утверждают, но он не смог дать полный ответ. Обсуждались различные теории относительно того, почему Адамс не ответил, такие как его общая нервозность, промедление и неорганизованность. [7]
Тем временем, Урбен Леверье 10 ноября 1845 года представил в Парижскую академию наук мемуары об Уране, в которых показал, что существовавшая ранее теория не могла объяснить его движение. [1] Прочитав мемуары Леверье, Эри был поражен совпадением и начал отчаянную гонку за приоритет Англии в открытии планеты. [8] Поиски были начаты трудоемким методом 29 июля. [3] Только после того, как в Париже было объявлено об открытии Нептуна 23 сентября 1846 года, стало очевидно, что Нептун наблюдался 8 и 12 августа, но из-за отсутствия у Чалли современной карты звездного неба он не был признан планетой. [1]
Во Франции и Англии разгорелся острый спор относительно заслуг двух астрономов. Когда факты стали известны, широкое признание получил тот факт, что два астронома независимо друг от друга решили проблему Урана, и каждому из них приписывалась одинаковая важность. [1] [3] Однако впоследствии появились утверждения, что «Британцы украли Нептун» и что британские современники Адамса ретроспективно приписали ему больше заслуг, чем он заслуживал. [7] Но также примечательно (и не включено в некоторые из предшествующих ссылок на обсуждение), что сам Адамс публично признал приоритет и заслуги Леверье (не забыв упомянуть роль Галле) в статье «О возмущениях Урана», которую он представил Королевскому астрономическому обществу в ноябре 1846 года: [9]
Я упоминаю эти даты только для того, чтобы показать, что мои результаты были получены независимо и до публикации результатов г-на Леверье, и не с намерением помешать его справедливым притязаниям на честь открытия; поскольку нет сомнений в том, что его исследования были впервые опубликованы в мире и привели к фактическому открытию планеты доктором Галле, так что факты, изложенные выше, не могут ни в малейшей степени умалить заслуги г-на Леверье.
Адамс не питал никакой обиды на Чаллиса или Эйри [3] и признал свою собственную неспособность убедить астрономический мир: [7]
Однако я не мог ожидать, что практикующие астрономы, уже полностью занятые важными трудами, будут испытывать такое же доверие к результатам моих исследований, как и я сам.
Его мирская стипендия в колледже Св. Иоанна закончилась в 1852 году, и существующие уставы не позволяли ему переизбраться. Однако колледж Пембрук , который обладал большей свободой, избрал его в следующем году в мирскую стипендию, которую он сохранял до конца своей жизни. Несмотря на известность своей работы по Нептуну, Адамс также проделал большую важную работу по гравитационной астрономии и земному магнетизму. [1] Он был особенно искусен в тонких числовых расчетах, часто внося существенные изменения в работы своих предшественников. Однако он был «чрезвычайно неконкурентоспособным, неохотно публиковал несовершенные работы, чтобы стимулировать дебаты или претендовать на приоритет, не любил переписку по этому поводу и был забывчив в практических вопросах». [3] Было высказано предположение, что это симптомы синдрома Аспергера , которые также согласуются с «повторяющимся поведением и ограниченными интересами», необходимыми для выполнения расчетов по Нептуну, в дополнение к его трудностям в личном взаимодействии с Чаллисом и Эйри. [10]
В 1852 году он опубликовал новые и точные таблицы параллакса Луны , которые заменили таблицы Иоганна Карла Буркхардта , и внес поправки в теории Мари-Шарля Дамуазо , Джованни Антонио Амедео Планы и Филиппа Гюстава Дульсе . [1]
Он надеялся, что эта работа поможет ему занять вакантную должность суперинтенданта Управления морского альманаха Ее Величества , но предпочтение было отдано Джону Расселу Хайнду , поскольку Адамсу не хватало необходимых способностей организатора и администратора. [3]
С древних времен средняя скорость движения Луны относительно звезд считалась постоянной, но в 1695 году Эдмунд Галлей предположил, что эта средняя скорость постепенно увеличивается. [11] Позже, в восемнадцатом веке, Ричард Данторн оценил скорость как +10" (угловых секунд/столетие 2 ) с точки зрения результирующей разницы в лунной долготе, [12] эффект, который стал известен как вековое ускорение Луны . Пьер-Симон Лаплас дал объяснение в 1787 году с точки зрения изменений эксцентриситета земной орбиты . Он рассматривал только радиальную силу тяготения на Луне со стороны Солнца и Земли, но получил близкое согласие с историческими записями наблюдений. [13]
В 1820 году по настоянию Академии наук Дамуазо, Плана и Франческо Карлини вернулись к работе Лапласа, исследуя квадратичные и более высокого порядка возмущающие члены, и получили похожие результаты, снова рассматривая только радиальную и пренебрегая тангенциальной силой тяготения на Луне. Хансен получил похожие результаты в 1842 и 1847 годах. [14]
В 1853 году Адамс опубликовал статью [15], в которой показано, что, хотя тангенциальные члены исчезают в теории Лапласа первого порядка, они становятся существенными, когда допускаются квадратичные члены. Малые члены, интегрированные во времени, начинают иметь большие эффекты, и Адамс пришел к выводу, что Плана переоценил вековое ускорение примерно на 1,66" за столетие. [14]
Сначала Леверье отверг результаты Адамса. [16] В 1856 году Плана признал выводы Адамса, заявив, что пересмотрел свой собственный анализ и пришел к тем же результатам. Однако вскоре он отказался от них, опубликовав третий результат, отличный как от более ранних работ Адамса, так и от собственных ранних работ Планы. Делоне в 1859 году вычислил член четвертого порядка и продублировал результат Адамса, что привело Адамса к публикации собственных расчетов для членов пятого, шестого и седьмого порядков. Теперь Адамс вычислил, что только 5,7" из наблюдаемых 11" объясняются гравитационными эффектами. [14] Позже в том же году Филипп Гюстав Дульсе, граф де Понтекулан, опубликовал заявление о том, что тангенциальная сила не может иметь никакого эффекта, хотя Питер Андреас Хансен , который, по-видимому, взял на себя роль арбитра , заявил, что бремя доказательства лежит на Понтекулане, при этом сетуя на необходимость открытия дальнейшего эффекта для учета баланса. Большая часть споров была сосредоточена вокруг сходимости использованного расширения степенного ряда , и в 1860 году Адамс продублировал свои результаты без использования степенного ряда. Сэр Джон Лаббок также продублировал результаты Адамса, и Плана в конце концов согласился. Точка зрения Адамса была в конечном итоге принята и получила дальнейшее развитие, что принесло ему Золотую медаль Королевского астрономического общества в 1866 году. [1] [14] [16] Теперь известно, что необъяснимый дрейф вызван приливным ускорением . [3]
В 1858 году Адамс стал профессором математики в Университете Сент-Эндрюс , но читал лекции только одну сессию, прежде чем вернуться в Кембридж на должность профессора астрономии и геометрии в Лаундеане. Два года спустя он сменил Чаллиса на посту директора Кембриджской обсерватории , и Адамс занимал эту должность до своей смерти. [1]
Великий метеоритный дождь ноября 1866 года привлек его внимание к Леонидам , вероятный путь и период которых уже обсуждались и были предсказаны Хьюбертом Энсоном Ньютоном в 1864 году. [1] Ньютон утверждал, что долгота восходящего узла , который отмечал место, где должен был произойти поток, увеличивается, и проблема объяснения этого изменения привлекла некоторых ведущих астрономов Европы. [3]
Используя мощный и сложный анализ, Адамс установил, что это скопление метеоров, которое принадлежит Солнечной системе , пересекает вытянутый эллипс за 33,25 года и подвержено определенным возмущениям со стороны более крупных планет, Юпитера, Сатурна и Урана. Эти результаты были опубликованы в 1867 году. [1]
Некоторые эксперты считают это самым существенным достижением Адамса. [17] Его «окончательная орбита» для Леонид совпала с орбитой кометы 55P /Темпеля-Туттля , что позволило предположить, позднее широко признанную, тесную связь между кометами и метеорами. [3]
Десять лет спустя Джордж Уильям Хилл описал новый и элегантный метод для атаки на проблему лунного движения. Адамс кратко анонсировал свою собственную неопубликованную работу в той же области, которая, следуя параллельному курсу, подтвердила и дополнила работу Хилла. [1]
В течение сорока лет он периодически обращался к определению констант в теории земного магнетизма Карла Фридриха Гаусса . Опять же, вычисления потребовали большого труда и не были опубликованы при его жизни. Они были отредактированы его братом Уильямом Гриллсом Адамсом и появились во втором томе сборника научных трудов . Численные вычисления такого рода можно было бы назвать его хобби. [1] Он вычислил постоянную Эйлера-Маскерони , возможно, несколько эксцентрично, до 236 знаков после запятой [3] и оценил числа Бернулли до 62-го. [1]
Адамс безгранично восхищался Ньютоном и его трудами, и многие из его статей несут на себе отпечаток мыслей Ньютона. [1] В 1872 году Исаак Ньютон Уоллоп, 5-й граф Портсмута, подарил свою частную коллекцию статей Ньютона Кембриджскому университету . Адамс и Г. Г. Стокс взяли на себя задачу систематизации материала, опубликовав каталог в 1888 году. [18] [19]
Должность королевского астронома была предложена ему в 1881 году, но он предпочел продолжить преподавание и исследования в Кембридже. Он был британским делегатом на Международной конференции по меридианам в Вашингтоне в 1884 году, когда он также присутствовал на заседаниях Британской ассоциации в Монреале и Американской ассоциации в Филадельфии . [1]
После продолжительной болезни Адамс умер в Кембридже 21 января 1892 года и был похоронен недалеко от своего дома на кладбище Сент-Джайлс, ныне кладбище Вознесения в Кембридже. [21] В 1863 году он женился на мисс Элизе Брюс (1827–1919) из Дублина , которая пережила его и похоронена вместе с ним. [1] Его состояние на момент смерти составляло 32 434 фунта стерлингов (2,6 миллиона фунтов стерлингов по ценам 2003 года). [3] [22]
Работы Джона Коуча Адамса или о нем в Wikisource