Джон Коуч Адамс FRS FRSE FRAS ( / k uː tʃ / ; 5 июня 1819 — 21 января 1892) — британский математик и астроном . 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, такие же расчеты произвел Урбен Леверье . Леверье отправит свои координаты астроному Берлинской обсерватории Иоганну Готфриду Галле , который подтвердил существование планеты 23 сентября 1846 года, обнаружив ее в пределах 1° от предсказанного Леверье местоположения. (Были и в некоторой степени до сих пор существуют некоторые разногласия по поводу распределения заслуг за это открытие; см. «Открытие Нептуна» .)
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 присутствовал на Международной конференции по меридианам в качестве делегата от Великобритании .
Кратер на Луне назван в честь него, Уолтера Сиднея Адамса и Чарльза Хичкока Адамса . В его честь также названы самое дальнее известное кольцо Нептуна и астероид Адамс 1996 года . Премия Адамса , врученная Кембриджским университетом, отмечает 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 набожными уэслианцами , которые любили 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 у Джона Коуча, своего дяди, чью небольшую библиотеку она унаследовала. Джон был заинтригован книгами по астрономии с раннего возраста. [2]
Джон посещал деревенскую школу Ланист, где немного освоил греческий язык и алгебру . Оттуда в возрасте двенадцати лет он отправился в Девонпорт , где двоюродный брат его матери, преподобный Джон Коуч Гриллс, держал частную школу. Там он изучал классику, но в основном был самоучкой в математике , учился в библиотеке Девонпортского механического института и читал «Циклопедию» Риса и «Флюксии » Сэмюэля Винса . Он наблюдал комету Галлея в 1835 году из Ландульфа , а в следующем году начал проводить свои собственные астрономические расчеты, предсказания и наблюдения, занимаясь частным репетиторством для финансирования своей деятельности. [2]
В 1836 году его мать унаследовала небольшое поместье в Бадхарлике , и его обещания стать математиком побудили родителей отправить его в Кембриджский университет . [2] В октябре 1839 года он поступил в качестве сизара в колледж Святого Иоанна , получив степень бакалавра в 1843 году как старший спорщик и первый лауреат премии Смита своего года. [3]
В 1821 году Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана , сделав прогнозы будущих положений на основе законов движения и гравитации Ньютона . [4] Последующие наблюдения выявили существенные отклонения от таблиц, что привело Бувара к предположению о наличии какого-то возмущающего тела. [5] Адамс узнал о нарушениях еще будучи студентом и убедился в теории «возмущений». Несмотря на все попытки, предпринятые ранее, Адамс полагал, что он может использовать данные наблюдений об Уране и, используя не что иное, как закон тяготения Ньютона, вывести массу , положение и орбиту возмущающего тела. 3 июля 1841 г. он заявил о своем намерении заняться этой проблемой. [2]
После выпускных экзаменов в 1843 году Адамс был избран членом своего колледжа и провел летние каникулы в Корнуолле, рассчитывая первую из шести итераций. Пока он работал над этой проблемой еще в Кембридже, он обучал студентов, отправлял домой деньги на обучение своих братьев и даже научил своего кроватщика читать. [2]
Судя по всему, Адамс сообщил о своей работе Джеймсу Чаллису , директору Кембриджской обсерватории , в середине сентября 1845 года, но существуют некоторые разногласия относительно того, каким образом. 21 октября 1845 года Адамс, вернувшись из отпуска в Корнуолле, без предварительной записи дважды посетил королевского астронома Джорджа Бидделла Эйри в Гринвиче . Не застав его дома, Адамс, по общему мнению, оставил рукопись своего решения, опять же без подробных расчетов. Эйри ответил письмом Адамсу с просьбой дать некоторые разъяснения. [6] Похоже, что Адамс не считал этот вопрос «тривиальным», как часто утверждают, но он не смог дать исчерпывающий ответ. Обсуждались различные теории относительно неспособности Адамса ответить, такие как его общая нервозность, прокрастинация и дезорганизация. [6]
Тем временем Урбен Леверье 10 ноября 1845 года представил Академии наук в Париже мемуары об Уране, показывающие, что существовавшая ранее теория не могла объяснить его движение. [1] Прочитав мемуары Леверье, Эйри был поражен этим совпадением и начал отчаянную гонку за приоритет Англии в открытии планеты. [7] Поиски были начаты кропотливым методом 29 июля. [2] 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 поскольку у Чаллиса не было современной звездной карты, он не был признан планета. [1]
Во Франции и Англии возникли острые споры относительно заслуг двух астрономов. Когда факты стали известны, широкое признание получил тот факт, что два астронома независимо решили проблему Урана, и каждому из них придавалась равная важность. [1] [2] Однако впоследствии были утверждения, что «Британцы украли Нептун» и что британские современники Адамса ретроспективно приписали ему больше заслуг, чем он должен был. [6] Но также примечательно (и не включено в некоторые из приведенных выше дискуссионных ссылок), что сам Адамс публично признал приоритет и заслугу Леверье (не забыв упомянуть роль Галле) в статье, которую он представил «О возмущениях». Урана Королевскому астрономическому обществу в ноябре 1846 г.: [8]
Я упоминаю эти даты только для того, чтобы показать, что мои результаты были получены независимо и до публикации результатов г-на Леверье, а не с намерением помешать его справедливым притязаниям на честь открытия; ибо нет сомнения, что его исследования были впервые опубликованы миру и привели к фактическому открытию планеты доктором Галле, так что изложенные выше факты не могут ни в малейшей степени умалить заслугу, причитающуюся М. Леверье.
Адамс не питал горечи по отношению к Чаллису или Эйри [2] и признал свою неспособность убедить астрономический мир: [6]
Однако я не мог ожидать, что астрономы-практики, уже полностью занятые важными работами, будут испытывать такое же доверие к результатам моих исследований, как и я сам.
Его мирское членство в колледже Святого Иоанна закончилось в 1852 году, и существующий устав не допускал его переизбрания. Однако Пембрук-колледж , который обладал большей свободой, в следующем году избрал его в стипендию мирян, которую он занимал до конца своей жизни. Несмотря на известность своей работы о Нептуне, Адамс также проделал много важных работ в области гравитационной астрономии и земного магнетизма. Он был особенно искусен в точных числовых расчетах, часто внося существенные изменения в работы своих предшественников. [1] Однако он был «чрезвычайно неконкурентоспособен, неохотно публиковал несовершенные работы, чтобы стимулировать дебаты или претендовать на приоритет, не любил переписку по этому поводу и забывчив в практических вопросах». [2] Было высказано предположение, что это симптомы синдрома Аспергера , которые также соответствуют «повторяющемуся поведению и ограниченным интересам», необходимым для выполнения расчетов Нептуна, в дополнение к его трудностям в личном взаимодействии с Чаллисом и Эйри. [9]
В 1852 году он опубликовал новые и точные таблицы параллакса Луны , которые заменили таблицы Иоганна Карла Буркхардта , и внес исправления в теории Мари-Шарля Дамуазо , Джованни Антонио Амедео Плана и Филиппа Гюстава Дульсе . [1]
Он надеялся, что эта работа поможет ему занять вакантную должность суперинтенданта Управления морского альманаха Его Величества , но предпочтение было отдано Джону Расселу Хинду , поскольку у Адамса не было необходимых способностей организатора и администратора. [2]
С древних времен средняя скорость движения Луны относительно звезд считалась постоянной, но в 1695 году Эдмонд Галлей предположил, что эта средняя скорость постепенно увеличивается. [10] Позже, в восемнадцатом веке, Ричард Данторн оценил скорость как +10 дюймов (угловых секунд/столетие 2 ) с точки зрения полученной разницы в лунной долготе, [11] эффект, который стал известен как вековое ускорение Луны. Пьер -Симон Лаплас дал объяснение в 1787 году с точки зрения изменений эксцентриситета орбиты Земли . Он рассматривал только радиальную гравитационную силу на Луну со стороны Солнца и Земли, но получил близкое согласие с историческими данными наблюдений. [ 12]
В 1820 году по настоянию Академии наук Дамуазо, Плана и Франческо Карлини вновь обратились к работе Лапласа, исследуя квадратичные и возмущающие члены высшего порядка, и получили аналогичные результаты, снова обращаясь только к радиальной и пренебрегая тангенциальной гравитационной силой, действующей на тело. Луна. Хансен получил аналогичные результаты в 1842 и 1847 годах [13].
В 1853 г. Адамс опубликовал работу [14] , в которой показано, что, хотя касательные члены исчезают в теории Лапласа первого порядка, они становятся существенными, когда допускаются квадратичные члены. Малые члены , интегрированные во времени, оказывают большое влияние, и Адамс пришел к выводу, что Плана переоценила вековое ускорение примерно на 1,66 дюйма в столетие. [13]
Сначала Леверье отверг результаты Адамса. [15] В 1856 году Плана признал выводы Адамса, заявив, что пересмотрел свой собственный анализ и пришел к тем же результатам. Однако вскоре он отрекся от своих показаний, опубликовав третий результат, отличающийся как от более ранних работ Адамса, так и от Планы. Делоне в 1859 году рассчитал член четвертого порядка и продублировал результат Адамса, что побудило Адамса опубликовать свои собственные расчеты для членов пятого, шестого и седьмого порядка. Адамс теперь подсчитал, что только 5,7 дюймов из наблюдаемых 11 дюймов объясняются гравитационными эффектами. [13] Позже в том же году Филипп Гюстав Дульсе, граф де Понтекулан, опубликовал заявление о том, что касательная сила не может иметь никакого эффекта, хотя Петер Андреас Хансен , который, похоже, взял на себя роль арбитра , заявил, что бремя доказывания лежит на Понтекулан, при этом сетуя на необходимость открытия дополнительного эффекта для объяснения баланса. Большая часть споров была сосредоточена вокруг сходимости используемого разложения степенного ряда , и в 1860 году Адамс продублировал свои результаты, не используя степенной ряд. Сэр Джон Лаббок также повторил результаты Адамса, и Плана, наконец, 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] [13] [15] Теперь известно, что необъяснимый дрейф вызван приливным ускорением . [2]
В 1858 году Адамс стал профессором математики в Сент-Эндрюсском университете , но читал лекции только одну сессию, прежде чем вернуться в Кембридж, чтобы занять должность профессора астрономии и геометрии в Лаундине. Два года спустя он сменил Чаллиса на посту директора Кембриджской обсерватории , и этот пост Адамс занимал до своей смерти. [1]
Великий метеорный дождь в ноябре 1866 года привлек его внимание к Леонидам , вероятный путь и период которых уже обсуждались и были предсказаны Хьюбертом Энсоном Ньютоном в 1864 году. Ньютон утверждал, что долгота восходящего узла указывает на место, где произойдет поток. , увеличивался, и проблема объяснения этого изменения привлекла некоторых ведущих астрономов Европы. [2]
Используя мощный и тщательный анализ, Адамс установил, что это скопление метеоров, принадлежащее 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. Его «окончательная орбита» Леонид совпала с орбитой кометы 55P /Темпеля-Туттля и тем самым предположила, позже получившую широкое признание, тесную связь между кометами и метеорами. [2]
Десять лет спустя Джордж Уильям Хилл описал новый и элегантный метод решения проблемы движения Луны. Адамс кратко объявил о своей собственной неопубликованной работе в той же области, которая, следуя параллельному курсу, подтвердила и дополнила работу Хилла. [1]
На протяжении сорока лет он периодически занимался определением констант в теории земного магнетизма Карла Фридриха Гаусса . Опять же, расчеты потребовали большого труда и не были опубликованы при его жизни. Они были отредактированы его братом Уильямом Гриллсом Адамсом и вошли во второй том собрания научных статей . Численные вычисления такого рода можно назвать почти его развлечением. [1] Он вычислил константу Эйлера-Машерони , возможно, несколько эксцентрично, до 236 десятичных знаков [2] и оценил числа Бернулли до 62-го. [1]
Адамс безгранично восхищался Ньютоном и его работами, и многие из его статей отражают мысли Ньютона. [1] В 1872 году Исаак Ньютон Уоллоп, 5-й граф Портсмут, подарил свою частную коллекцию бумаг Ньютона Кембриджскому университету . Адамс и Г. Г. Стоукс взяли на себя задачу систематизировать материал, опубликовав каталог в 1888 году. [16] [17]
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 меридианов в Вашингтоне в 1884 году, когда он также присутствовал на собраниях 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 приходе Вознесенского могильника в Кембридже. [19] 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 в ценах 2003 года). [2] [20]
Работы Джона Коуча Адамса или о нем в Wikisource