Жорж Анри Жозеф Эдуард Леметр ( / l ə ˈ m ɛ t r ə / lə- MET -rə ; французский: [ʒɔʁʒ ləmɛːtʁ] ; 17 июля 1894 г. – 20 июня 1966 г.) был бельгийскимкатолическим священником, физиком-теоретиком и математиком, внесшим большой вклад вкосмологиюиастрофизику.[1] Он был первым, кто утверждал, что разбеганиегалактикявляется свидетельствомрасширяющейся Вселенной, и связал наблюдательныйзакон Хаббла–Леметра[2]с решениемуравнений поля Эйнштейнавобщей теории относительностидля однородной и изотропной Вселенной.[3][4][5] Эта работа привела Леметра к предложению того, что он назвал «гипотезой первичного атома», которая теперь рассматривается как первая формулировкаБольшого взрывао происхождении Вселенной.[6][7]
Леметр изучал инженерное дело, математику, физику и философию в Католическом университете Лувена и был рукоположен в священники архиепархии Мехелена в 1923 году. Его духовный наставник и настоятель кардинал Дезире-Жозеф Мерсье поощрял и поддерживал его научную работу, что позволило Леметру отправиться в Англию, где он работал с астрофизиком Артуром Эддингтоном в Кембриджском университете в 1923–1924 годах, и в Соединенные Штаты, где он работал с Харлоу Шепли в обсерватории Гарвардского колледжа и в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1924–1925 годах.
Лемэтр был профессором физики в Лувене с 1927 года до своей отставки в 1964 году. Пионер в использовании компьютеров в физических исследованиях, в 1930-х годах он показал, совместно с Мануэлем Сандовалем Валлартой из Массачусетского технологического института, что космические лучи отклоняются магнитным полем Земли и, следовательно, должны нести электрический заряд . В 1960 году Папа Иоанн XXIII назначил его внутренним прелатом , дав ему право называться « монсеньор ». В том же году он стал президентом Папской академии наук , и занимал эту должность до своей смерти. [8]
Жорж Лемэтр родился в Шарлеруа , Бельгия, и был старшим из четырёх детей Жозефа Лемэтра, преуспевающего промышленника, владевшего стекольной фабрикой, [9] и Маргариты , урождённой Ланнуа, дочери пивовара. [10] Жорж получил образование в Коллеже Сакре-Кёр , гимназии в Шарлеруа, которой управляли иезуиты . [9] В 1910 году, после того как пожар уничтожил стекольный завод, семья переехала в Брюссель , где Жозеф нашёл новую должность управляющего французского банка Société Générale . Затем Жорж стал учеником другой иезуитской школы, колледжа Святого Михаила . [9]
В 1911 году Лемэтр начал изучать горное дело в Католическом университете Лувена . В 1914 году, после начала Первой мировой войны , Лемэтр прервал учебу, чтобы пойти добровольцем в бельгийскую армию . Он участвовал в битве на Изере , в которой бельгийцам удалось остановить немецкое наступление. Когда армия перевела его из пехоты в артиллерию, Лемэтр был отправлен на прохождение курса баллистики . Его перспективы повышения до офицерского звания были перечеркнуты после того, как он был понижен в звании за неподчинение в результате указания инструктору на математическую ошибку в официальном артиллерийском руководстве. [9] Однако по окончании боевых действий он получил Бельгийский военный крест с бронзовой пальмовой ветвью, [11] став одним из пяти рядовых солдат, получивших эту награду из рук короля Альберта I. [ 9]
После войны Лемэтр оставил инженерное дело ради изучения физики и математики . В 1919 году он закончил курс, преподаваемый в Высшем институте философии , основанном кардиналом Дезире-Жозефом Мерсье для продвижения неотомизма . [12] Лемэтр получил докторскую степень в области науки в 1920 году, защитив диссертацию под названием L'approximation des fonctions de plusieurs variables réelles («Приближение функций нескольких действительных переменных»), написанную под руководством математика Шарля де ла Валле-Пуссена . [13]
Леметр подумывал присоединиться к иезуитам или бенедиктинцам , но в конце концов решил вместо этого готовиться к епархиальному священству . [14] Между 1920 и 1923 годами он был студентом Maison Saint-Rombaut , семинарии для «поздних призваний» (т. е. зрелых студентов для священства) архиепархии Мехелена . Именно в свободное время в семинарии Леметр изучил общую теорию относительности . Он был рукоположен в священники 22 сентября 1923 года кардиналом Мерсье. [15] [16] Будучи епархиальным священником во франкоговорящей Бельгии , он был известен как « аббат Лемэтр».
В семинарии Леметр присоединился к Fraternité sacerdotale des Amis de Jésus («Священническому братству Друзей Иисуса»), которое было создано кардиналом Мерсье для содействия духовной жизни избранных епархиальных священников и которое было канонически учреждено его преемником, кардиналом Жозефом-Эрнестом ван Роем . Будучи членом братства, Леметр принял обеты целомудрия , бедности и послушания , а также особый votum immolationis («обет самопожертвования»), обещавший полное подчинение личности Христа. В духе братства Леметр не обсуждал свою причастность к Amis de Jésus за пределами группы, но он регулярно проводил молчаливые ретриты в доме под названием Regina Pacis («Королева Мира») в Шильде , недалеко от Антверпена , а также занимался переводами мистических трудов Джона Рюсбрука . [17]
В 1922 году Лемэтр подал заявку в бельгийское Министерство наук и искусств на получение стипендии на поездку. В рамках этой заявки он представил диссертацию об астрономических последствиях общей теории относительности, которая включала демонстрацию того, что наиболее общая форма уравнений поля Эйнштейна включает космологическую постоянную . Жюри присудило Лемэтру премию в размере 8000 бельгийских франков . [9]
Кардинал Мерсье поддерживал научную работу Лемэтра и помог ему получить дополнительную финансовую поддержку для двухлетнего визита в Великобританию и США. [9] Всего через десять дней после своего рукоположения Лемэтр покинул Бельгию, чтобы поселиться в Доме Святого Эдмунда, тогдашнем сообществе католических священников, обучающихся для получения степеней в Кембриджском университете , которое позже станет Колледжем Святого Эдмунда . В Кембридже Лемэтр был научным сотрудником по астрономии и работал с выдающимся астрофизиком Артуром Эддингтоном , который познакомил Лемэтра с современной космологией , звездной астрономией и численным анализом . [9]
Затем Лемэтр провел следующий год в обсерватории Гарвардского колледжа в Кембридже, штат Массачусетс , работая с Харлоу Шепли , ведущим экспертом в изучении того, что тогда называлось «спиральными туманностями» (теперь идентифицируется как спиральные галактики ). [9] В то же время Лемэтр также зарегистрировался в докторантуре по науке в Массачусетском технологическом институте (MIT), где его официальным научным руководителем был бельгийский инженер Пол Хейманс. [18]
Вернувшись в Бельгию в 1925 году, Леметр стал внештатным преподавателем в Католическом университете Лувена и начал работать над докладом, который был наконец опубликован в 1927 году в Annales de la Société Scientifique de Bruxelles («Анналы Брюссельского научного общества») под названием Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques («Однородная Вселенная постоянной массы и растущего радиуса, учитывающая радиальную скорость внегалактических туманностей»). [3] Там он разработал (независимо от более ранней работы Александра Фридмана ) аргумент о том, что уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна подразумевают , что Вселенная не является статичной (см. Уравнения Фридмана ). Лемэтр связал это предсказание с тем, что он утверждал, было простым соотношением пропорциональности между средней скоростью удаления галактик и их расстоянием до Земли. Начальное состояние, которое Лемэтр предложил для Вселенной в своей статье 1927 года, было моделью Эйнштейна статической Вселенной с космологической постоянной . [19]
Также в 1927 году Лемэтр вернулся в Массачусетский технологический институт, чтобы защитить докторскую диссертацию на тему «Гравитационное поле в жидкой сфере однородной инвариантной плотности согласно теории относительности» . [20] Получив вторую докторскую степень, Лемэтр был назначен ординарным профессором в Католическом университете Лувена. Отчет Лемэтра 1927 года в Annales de la Société Scientifique de Bruxelles не имел большого влияния, поскольку этот журнал не был широко читаем астрономами или физиками за пределами Бельгии. В то время Эйнштейн настаивал на том, что только статическая картина вселенной является физически приемлемой. Лемэтр позже вспоминал, как Эйнштейн сказал ему: « vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable » («ваши расчеты верны, но ваша физика ужасна»). [21]
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл опубликовал статью в Трудах Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, в которой на основе более качественных и обширных данных, чем те, что имелись в распоряжении Леметра в 1927 году, было показано, что в среднем галактики удаляются со скоростью, пропорциональной их расстоянию от наблюдателя. Хотя сам Хаббл не интерпретировал этот результат в терминах расширяющейся Вселенной, его работа привлекла широкое внимание и вскоре убедила многих экспертов, включая Эйнштейна, в том, что Вселенная не статична. Пропорциональность между расстоянием и скоростью удаления галактик с тех пор широко известна как « закон Хаббла », но в 2018 году Международный астрономический союз (МАС) принял резолюцию, рекомендующую называть его «законом Хаббла-Леметра». [2]
В 1931 году английский перевод отчета Лемэтра 1927 года появился в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society с комментарием Артура Эддингтона , который охарактеризовал работу Лемэтра как «блестящее решение» выдающихся проблем космологии, и ответом Лемэтра на комментарии Эддингтона. [22] Однако этот английский перевод опустил оценку Лемэтра «постоянной Хаббла» по причинам, которые оставались неясными в течение многих лет. [23] Вопрос был прояснен в 2011 году Марио Ливио : сам Лемэтр удалил эти абзацы, когда готовил английский перевод, решив вместо этого сослаться на более сильные результаты, опубликованные Хабблом в 1929 году . [5]
В марте 1931 года Лемэтр написал краткий доклад, в котором предположил, что Вселенная расширилась из одного начального кванта , который он назвал «первичным атомом». Это было опубликовано в Nature , [6] а позднее в том же году Лемэтр принял участие в публичном коллоквиуме на тему «Эволюция Вселенной», состоявшемся в Лондоне 29 сентября 1931 года в ознаменование столетия Британской ассоциации содействия развитию науки . [24]
Теория Лемэтра была впервые представлена широкой аудитории в выпуске Popular Science за декабрь 1932 года в статье, написанной астрономом Дональдом Говардом Мензелем из Гарвардского университета . [25] В 1933–1934 годах Лемэтр был приглашенным профессором в Католическом университете Америки в Вашингтоне, округ Колумбия . [26] В то время он также представил свою работу «Эволюция расширяющейся Вселенной» перед Национальной академией наук США . [27] Лемэтр стал научной знаменитостью, и газеты по всему миру называли его лидером новой физической космологии. [28]
Леметр и Эйнштейн встречались четыре раза: в 1927 году в Брюсселе , во время Сольвеевской конференции ; в 1932 году в Бельгии, во время цикла конференций в Брюсселе; в Калифорнии в январе 1933 года; [29] и в 1935 году в Принстоне . В 1933 году в Калифорнийском технологическом институте , после того как Леметр представил свою теорию, Эйнштейн встал, аплодировал и, как сообщается, сказал: «Это самое прекрасное и удовлетворительное объяснение творения, которое я когда-либо слышал». [30] Однако существуют разногласия по поводу публикации этой цитаты в газетах того времени, и, возможно, Эйнштейн имел в виду не теорию «первичного атома» в целом, а только предположение Леметра о том, что космические лучи могут быть «ископаемыми остатками» первичного распада.
Лемэтр утверждал, что космические лучи могут быть «ископаемым излучением», произведенным распадом первичного атома. Большая часть его работ в 1930-х годах была сосредоточена на космических лучах. В 1946 году Лемэтр опубликовал свою книгу L'Hypothèse de l'Atome Primitif («Гипотеза первичного атома»), которая была переведена на испанский язык в том же году и на английский в 1950 году. Астроном Фред Хойл ввел термин « Большой взрыв » в радиопередаче BBC в 1949 году для обозначения космологических теорий, таких как теория Лемэтра, согласно которой Вселенная имеет начало во времени. [31] [32] Хойл на протяжении всей своей жизни оставался противником таких теорий «Большого взрыва», выступая вместо этого за стационарную модель вечной Вселенной.
В 1948 году теоретики Ральф Альфер , Роберт Герман и Джордж Гамов предсказали другую форму «ископаемого излучения», основанную на модели Большого взрыва, теперь известную как космический микроволновый фон (CMB). CMB образовался, когда содержимое расширяющейся Вселенной остыло достаточно, чтобы стать прозрачным для электромагнитного излучения . В 1965 году, незадолго до своей смерти, Леметр узнал от своего помощника Одона Годара о недавнем открытии CMB радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном . Это открытие убедило большинство экспертов в научной обоснованности Большого взрыва.
Леметр не считал, что его работа как ученого поддерживает или противоречит каким-либо истинам католической веры, и он был категорически против любых аргументов, которые смешивали науку с религией, [16] хотя он считал, что эти две вещи не находятся в конфликте. [33] Он всегда стремился к тому, чтобы его работа по космологии оценивалась по чисто научным критериям.
В 1951 году Папа Пий XII выступил с речью перед Папской академией наук , в которой принял участие Леметр, и провел параллель между новой космологией Большого взрыва и христианской доктриной creatio ex nihilo :
Современная наука одним махом назад через столетия сумела засвидетельствовать августовское мгновение изначального Fiat Lux , когда вместе с материей из ничего вырвалось море света и излучения [...] Таким образом, с той конкретностью, которая свойственна физическим доказательствам, современная наука подтвердила случайность Вселенной, а также обоснованный вывод относительно эпохи, когда мир вышел из рук Творца. [34]
Сообщается, что Леметр был в ужасе от этого вмешательства и позже смог, с помощью отца Дэниела О'Коннелла , директора Ватиканской обсерватории , убедить Папу не делать никаких дальнейших публичных заявлений о религиозных или философских интерпретациях вопросов, касающихся физической космологии . [35]
По словам физика-теоретика и лауреата Нобелевской премии Поля Дирака ,
Однажды, когда я разговаривал с Лемэтром о [его космологической теории] и чувствовал себя воодушевленным величием картины, которую он нам дал, я сказал ему, что, по моему мнению, космология — это отрасль науки, которая ближе всего к религии. Однако Лемэтр не согласился со мной. Подумав, он предположил, что ближе всего к религии лежит психология. [36]
Совместно с Мануэлем Сандовалем Валлартой , с которым он познакомился в Массачусетском технологическом институте, Лемэтр показал, что интенсивность космических лучей меняется в зависимости от широты, поскольку они состоят из заряженных частиц и, следовательно, отклоняются магнитным полем Земли . [37] В своих расчетах Лемэтр и Валларта использовали новый дифференциальный анализаторный компьютер Массачусетского технологического института, разработанный Ванневаром Бушем . [38] Эта работа опровергла точку зрения, отстаиваемую, среди прочего, лауреатом Нобелевской премии Робертом Милликеном , о том, что космические лучи состоят из высокоэнергетических фотонов. Лемэтр и Валларта также работали над теорией первичного космического излучения и применили ее к своим исследованиям магнитного поля Солнца и эффектов вращения галактики.
В 1933 году Леметр нашел важное неоднородное решение уравнений поля Эйнштейна, описывающее сферическое пылевое облако, метрику Леметра–Толмена . Он все больше интересовался проблемами численных вычислений и в 1930-х годах начал использовать самый мощный калькулятор, доступный в то время, механический Mercedes-Euklid . В своей единственной работе по физической химии Леметр участвовал в численном расчете уровней энергии монодейтероэтилена (молекулы этилена , в которой один из атомов водорода заменен дейтерием ). [39]
В 1948 году Лемэтр опубликовал математическое эссе под названием Quaternions et espace elliptique (« Кватернионы и эллиптическое пространство »). [40] Уильям Кингдон Клиффорд ввел концепцию эллиптического пространства в 1873 году. Лемэтр разработал теорию кватернионов из первых принципов, в духе Эрлангенской программы . [ требуется ссылка ]
Лемэтр также работал над задачей трех тел , предложив новый метод регуляризации для избежания сингулярностей, связанных со столкновениями двух тел. В 1950-х годах он разработал раннюю версию быстрого преобразования Фурье , позже разработанную независимо Джеймсом Кули и Джоном Тьюки . [41] Он представил электромеханический компьютер Burroughs E101 в своем университете в конце 1950-х годов. В последние годы своей жизни он сотрудничал со своим племянником Жильбером Лемэтром над новым языком программирования под названием «Velocode», предшественником BASIC . [42]
В 1950-х годах Леметр постепенно отказался от части своей преподавательской работы, завершив её полностью, когда в 1964 году он получил статус почётного преподавателя . В 1960 году Папа Иоанн XXIII назначил его домашним прелатом (с обращением « монсеньор ») . [43] После смерти врача и монаха -капуцина Агостино Джемелли Леметр был назначен его преемником на посту второго президента Папской академии наук .
Во время Второго Ватиканского собора 1962–65 годов Папа Римский попросил Леметра послужить на 4-й сессии Папской комиссии по контролю рождаемости . [44] Однако, поскольку его здоровье не позволяло ему приехать в Рим — в декабре 1964 года у него случился сердечный приступ, — Леметр отказался. Он сказал своему коллеге -доминиканцу , отцу Анри де Ридматтену, что, по его мнению, математику опасно выходить за рамки своей области знаний. [45] Леметр умер 20 июня 1966 года, вскоре после того, как узнал об открытии космического микроволнового фонового излучения , которое предоставило прочную экспериментальную поддержку его теории Большого взрыва. [46]
Лемэтр был категорически против движения Leuven Vlaams («Фламандский Лёвен»), которое стремилось сделать обучение в Католическом университете Лёвена моноязычным на голландском языке . Вместе с историком Жераром Гариттом в 1962 году Лемэтр основал Association du corps académique et du personnel scientifique de l'Université de Louvain (ACAPSUL, «Ассоциация профессорско-преподавательского состава и научного персонала Университета Лёвена»), чтобы выступать за дальнейшее использование французского языка в этом учреждении. [47] После смерти Лемэтра университет был разделен на нидерландскоязычное учреждение, KU Leuven , и франкоязычное учреждение, UCLouvain , базирующееся в запланированном городе Louvain-la-Neuve («Новый Лёвен»), который был построен для этой цели прямо через языковую границу в Валлонском Брабанте .
27 июля 1935 года Леметр был назначен почетным каноником собора Святого Рамбольда кардиналом Йозефом-Эрнестом ван Роем . [48] Он был избран членом Папской академии наук в 1936 году и принимал в ней активное участие, занимая пост ее президента с марта 1960 года до своей смерти. [49] В 1941 году он был избран членом Королевской академии наук и искусств Бельгии . [43]
17 марта 1934 года Леметр получил премию Франки , высшую бельгийскую научную награду, от короля Леопольда III . [43] Его претендентами были Альберт Эйнштейн , Шарль де ла Валле-Пуссен и Александр де Хемптин. Членами международного жюри были Эддингтон, Ланжевен , Теофиль де Дондер и Марсель Деалю. В том же году он получил медаль Менделя Университета Вилланова . [50]
В 1936 году Леметр получил премию имени Жюля Жанссена , высшую награду Французского астрономического общества. [51] Еще одно отличие, которое бельгийское правительство присуждает выдающимся ученым, было предоставлено ему в 1950 году: десятилетняя премия по прикладным наукам за период 1933–1942 годов. [43] В 1945 году Леметр был избран в Американское философское общество. [52] В 1953 году Королевское астрономическое общество вручило ему первую медаль Эддингтона . [53] [54]
В 2005 году Леметр занял 61-е место в De Grootste Belg («Величайший бельгиец»), фламандской телевизионной программе на VRT . В том же году он был поставлен на 78-е место аудиторией Les plus grands Belges («Величайшие бельгийцы»), телевизионного шоу RTBF . Позже, в декабре 2022 года, VRT восстановил в своих архивах утерянное 20-минутное интервью с Жоржем Леметром в 1964 году, «жемчужину», как говорит космолог Томас Хертог . [55] [56] 17 июля 2018 года Google Doodle отпраздновал 124-й день рождения Жоржа Леметра. [57] 26 октября 2018 года в ходе электронного голосования среди всех членов Международного астрономического союза 78% проголосовали за рекомендацию изменить название закона Хаббла на закон Хаббла-Леметра . [2] [58]
{{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link)Международный астрономический союз рекомендует теперь называть этот закон законом Хаббла–Леметра, чтобы отдать дань уважения бельгийскому священнику и астроному Жоржу Леметру, который вывел соотношение скорости и расстояния на два года раньше, чем это сделал американский астроном Эдвин Хаббл.
восстановил в своих архивах утерянное интервью с Жоржем Леметром. Он давал интервью об этом в 1964 году для тогдашнего BRT, но до недавнего времени считалось, что сохранился только короткий отрывок из него. Теперь восстановлено все 20-минутное интервью. "Жемчужина", - говорит космолог Томас Хертог.
Медиа из Commons
Цитаты из Викицитатника
