Сэр Джеффри Ингрэм Тейлор OM FRS FRSE (7 марта 1886 - 27 июня 1975) был британским физиком и математиком, внесшим вклад в гидродинамику и теорию волн .
Тейлор родился в Сент-Джонс-Вуде , Лондон. Его отец, Эдвард Ингрэм Тейлор, был художником, а мать, Маргарет Буль, происходила из семьи математиков (его тетей была Алисия Буль Стотт , а дедушкой — Джордж Буль ). [3] В детстве он увлекся наукой после посещения рождественских лекций Королевского института и проводил эксперименты, используя малярные валики и липкую ленту.
Тейлор изучал математику и физику в Тринити-колледже в Кембридже с 1905 по 1908 год. Он выиграл несколько стипендий и премий в Кембридже, одна из которых позволила ему учиться у Дж. Дж. Томсона . [4]
Тейлор опубликовал свою первую статью, когда был еще студентом. В нем он показал, что интерференция видимого света создает полосы даже при очень слабых источниках света. [5] Интерференционные эффекты создавались с помощью света газового фонаря, ослабленного серией темных стеклянных пластин и преломляющегося вокруг швейной иглы. Для получения достаточной экспозиции фотопластинки потребовалось три месяца. В статье не упоминаются кванты света ( фотоны ) и не ссылается на статью Эйнштейна 1905 года о фотоэлектрическом эффекте, но сегодня результат можно интерпретировать, говоря, что в среднем одновременно присутствовало менее одного фотона. Когда примерно в 1927 году стало широко признано, что электромагнитное поле квантовано, эксперимент Тейлора стал представляться в педагогической практике как доказательство того, что эффекты интерференции со светом нельзя интерпретировать в терминах интерференции одного фотона с другим фотоном. одиночный фотон должен пройти через обе щели двухщелевого аппарата. Современное понимание предмета показало, что условий эксперимента Тейлора было недостаточно, чтобы продемонстрировать это, поскольку источник света не был однофотонным, но эксперимент был воспроизведен в 1986 году с использованием однофотонного источника и тот же результат. был получен. [6]
За этим он продолжил работу над ударными волнами , получив премию Смита . [7] : 43 В 1910 году он был избран в стипендию Тринити-колледжа, а в следующем году он был назначен на должность метеоролога , став доцентом по динамической метеорологии. Его работа по турбулентности в атмосфере привела к публикации книги «Турбулентное движение в жидкостях», [8] которая принесла ему премию Адамса в 1915 году . [9] В 1913 году Тейлор работал метеорологом на борту судна ледового патруля «Скотия» , где его работа была посвящена турбулентности в атмосфере. наблюдения легли в основу его более поздних работ над теоретической моделью перемешивания воздуха. [4]
С началом Первой мировой войны Тейлора отправили на Королевский авиационный завод в Фарнборо , чтобы применить свои знания в проектировании самолетов, работая, среди прочего, над нагрузкой на гребные валы. Он также научился управлять самолетами и изучал устойчивость парашютов. [4]
После войны Тейлор вернулся в Тринити и работал над применением турбулентных потоков в океанографии . Он также работал над проблемой прохождения тел через вращающуюся жидкость. В 1923 году он был назначен профессором-исследователем Королевского общества в качестве профессора-исследователя тысячелистника. Это позволило ему прекратить преподавание, которым он занимался предыдущие четыре года и которое он не любил и не имел к этому особых способностей. Именно в этот период он выполнил свою самую обширную работу по механике жидкости и механике твердого тела , включая исследования деформации кристаллических материалов, которые последовали за его военной работой в Фарнборо. Он также внес еще один важный вклад в изучение турбулентных потоков , представив новый подход посредством статистического исследования флуктуаций скорости. [4]
В 1934 году Тейлор, примерно одновременно с Майклом Поланьи и Эгоном Орованом , понял, что пластическую деформацию пластичных материалов можно объяснить с точки зрения теории дислокаций , разработанной Вито Вольтеррой в 1905 году. Это понимание имело решающее значение для развития современной науки о твердом теле. механика. [10] [11]
В 1936 году он прочитал рождественские лекции Королевского института на тему «Корабли». [12] Одна из них, на тему «почему корабли катятся в бурном море», была первой рождественской лекцией в Рио-де-Жанейро, которая транслировалась по телевидению BBC . [12] [13]
Во время Второй мировой войны Тейлор снова применил свой опыт к военным проблемам, таким как распространение взрывных волн , изучая как волны в воздухе, так и подводные взрывы . [4]
Тейлор был отправлен в США в 1944–1945 годах в составе британской делегации в Манхэттенском проекте . В Лос-Аламосе Тейлор помог решить проблемы нестабильности имплозии при разработке атомного оружия, в частности плутониевой бомбы, использованной в Нагасаки 9 августа 1945 года .
В 1944 году он также получил рыцарское звание и медаль Копли от Королевского общества . В следующем году он был избран членом Национальной академии наук США . [16]
Тейлор присутствовал на ядерных испытаниях Тринити 16 июля 1945 года в составе «VIP-списка» генерала Лесли Гроувса , состоящего из 10 человек, наблюдавших за испытанием с холма Компания, примерно в 20 милях (32 км) к северо-западу от выстреловой башни. По совпадению, Джоан Хинтон , еще один прямой потомок математика Джорджа Буля, работала над тем же проектом и была свидетельницей этого события в неофициальном качестве. В то время двоюродные братья встретились, но позже их пути разошлись. Джоан, решительно выступавшая против ядерного оружия, перешла на сторону Китая Мао, в то время как Тейлор утверждал, что политическая политика не входит в компетенцию ученого. [17]
В 1950 году он опубликовал две статьи, оценивающие мощность взрыва с использованием теоремы Букингема Пи , а также высокоскоростные фотографии этого испытания с метками времени и физическим масштабом радиуса взрыва, которые были опубликованы в журнале Life . Он дал две оценки: 16,8 и 23,7 кт, что близко к принятому значению в 20 кт, которое в то время все еще было строго засекречено . [18]
Тейлор продолжил свои исследования после войны, работая в Комитете авиационных исследований и работая над разработкой сверхзвуковых самолетов. Хотя он официально вышел на пенсию в 1952 году, он продолжал исследования в течение следующих двадцати лет, концентрируясь на проблемах, которые можно было решить с помощью простого оборудования. Это привело к таким достижениям, как метод измерения второго коэффициента вязкости . Тейлор разработал несжимаемую жидкость, в которой взвешены отдельные пузырьки газа. Диссипация газа в жидкости при расширении была следствием сдвиговой вязкости жидкости. Таким образом, можно легко рассчитать объемную вязкость. [11] [19] Его другие поздние работы включали продольную дисперсию потока в трубах, [11] [20] движение через пористые поверхности и динамику тонких слоев жидкостей. [11]
В возрасте от 78 до 83 лет Тейлор написал шесть статей по электрогидродинамике. В этой работе он вернулся к своему интересу к электрической активности во время гроз как струй проводящей жидкости, возбуждаемых электрическими полями. Конус, из которого наблюдаются такие струи, по его имени называется конусом Тейлора . Он опубликовал еще две статьи по дополнительным темам в 1971 и 1973 годах. В 1972 году Д. Х. Майкл прочитал статью Тейлора о создании отверстий в тонком слое жидкости на 13-й Международной конференции по теоретической и прикладной механике в Москве. Тейлор перенес инсульт и не смог присутствовать. Он выступал на каждой из предыдущих конференций. [11]
Аспекты жизни Тейлора часто находили выражение в его творчестве. Его непреодолимый интерес к движению воздуха и воды и, как следствие, к исследованиям движения одноклеточных морских существ и погоды были связаны с его давней любовью к парусному спорту. В 1930-х годах он изобрел якорь CQR , который был одновременно прочнее и удобнее любого используемого якоря и который использовался для всех видов малых судов, включая гидросамолеты . [21]
Тейлор женился на Грейс Стефани Фрэнсис Рэйвенхилл, школьной учительнице, в 1925 году. Они оставались вместе до смерти Стефани в 1965 году. В 1972 году Тейлор перенес тяжелый инсульт, который фактически положил конец его работе. Он умер в Кембридже в 1975 году. [11] Он похоронен на кладбище Святого Эдварда, короля и мученика, Кембридж .
Тейлор получил множество наград и наград. [11]