Эдвард Артур Милн , FRS [1] ( / mɪ l n / ; 14 февраля 1896 — 21 сентября 1950) — британский астрофизик и математик. [2] [ 3] [4] [5] [6]
Милн родился в Халле , Йоркшир, Англия. Он учился в колледже Хаймерса , а затем выиграл открытую стипендию по математике и естественным наукам для обучения в Тринити-колледже в Кембридже в 1914 году, набрав наибольшее количество баллов, которое когда-либо присуждалось на экзамене. [ необходима цитата ] В 1916 году он присоединился к группе математиков во главе с А. В. Хиллом для Министерства боеприпасов, работавших над баллистикой зенитной артиллерии, они стали известны как «Бриганды Хилла». Позже Милн стал экспертом по локализации звука. [7] В 1917 году он стал лейтенантом в Добровольческом резерве Королевского флота. Он был членом Тринити-колледжа в Кембридже, 1919–1925, помощником директора солнечной физики обсерватории, 1920–1924, преподавателем математики в Тринити, 1924–1925, и университетским преподавателем астрофизики, 1922–1925. Он был профессором прикладной математики имени Бейера , Университета Виктории в Манчестере , 1924–1928, до своего назначения на должность профессора математики имени Рауза Болла и получения стипендии в колледже Уодхэм, Оксфорд , в 1928. Ранние работы Милна были в области математической астрофизики. Большая часть его исследований в 1930-х годах была связана с теорией относительности и космологией . Его более поздние работы, связанные с внутренней структурой звезд, вызвали споры. Милн был президентом Королевского астрономического общества , 1943–1945. Во время Второй мировой войны он снова работал над баллистикой.
Милн женился на Маргарет Скотт Кэмпбелл 26 июня 1928 года в Витингтоне , Манчестер. Кэмпбелл из Дорноха , Сазерленд , Шотландия, была дочерью Хью Фрейзера Кэмпбелла, адвоката из Абердина . Брат Милна, Джеффри, в то время преподаватель сельскохозяйственной химии в Университете Лидса , был шафером. [8] Маргарет Скотт Милн умерла 5 октября 1938 года в Оксфорде . [9] Он женился во второй раз, на Беатрис Бревурт Ренвик, третьей дочери Уильяма Уэттена Ренвика, 22 июня 1940 года в церкви Святого Андрея в Оксфорде. [10] [11] Уильям Уэттен был племянником американского архитектора Джеймса Ренвика-младшего и спроектировал собор Святых Петра и Павла , римско-католический собор в Индианаполисе , штат Индиана, США. [12] Беатрис Бревурт Милн умерла в Оксфорде 28 августа 1945 года в возрасте всего 32 лет. [13] Милн умер от сердечного приступа в Дублине , Ирландия, во время подготовки к чтению цикла лекций. Их можно найти в одной из его последних опубликованных книг: «Современная космология и христианская идея Бога» (1952).
В 1920-х годах большая часть исследований Милна была связана со звездами , в частности с внешними слоями, известными как звездные атмосферы , которые производят излучение, наблюдаемое с Земли. Он рассматривал серую атмосферу , упрощающее приближение, в котором сила поглощения света горячим ионизированным газом одинакова на всех длинах волн. Это дало предсказания того, как температура изменяется в атмосфере, включая математическое выражение, теперь известное как уравнение Милна. Он также рассчитал, как интенсивность света от звезды изменяется в зависимости от длины волны на основе этой модели. [14] [15]
Милн перешел к рассмотрению более реалистичного случая, когда сила поглощения света газом внутри звезд (выраженная коэффициентом поглощения) меняется в зависимости от длины волны. Используя упрощающие предположения, он рассчитал, как для Солнца сила поглощения зависит от длины волны. Его результаты не могли быть адекватно объяснены в то время, но позже было показано, что отрицательно заряженные ионы водорода (H− ) вносят основной вклад в результаты Милна. [15]
Милн, работая с Ральфом Х. Фаулером , изучал, как интенсивность спектральных линий звезд зависит от их спектрального типа. При этом они применили работу Мегнада Саха об ионизации газов к звездным атмосферам. [15]
Милн работал над структурами и внутренними частями звезд в конце 1920-х и начале 1930-х годов. Он часто придерживался мнений, противоположных мнениям Артура Эддингтона . [15]
С начала 1930-х годов интересы Милна все больше сосредотачивались на теории относительности и космологии . [16]
С 1932 года он работал над проблемой «расширяющейся Вселенной» и в работе «Относительность, гравитация и структура мира » (1935) предложил альтернативу общей теории относительности Альберта Эйнштейна . Совместно с МакКри (1934) он также показал, что три модели, которые составляют основу современной космологии, впервые предложенные Фридманом (1922) с использованием общей теории относительности, также могут быть получены с использованием только ньютоновской механики. [17]
Альтернатива общей теории относительности Милна, основанная на кинематике, была известна как кинематическая относительность. Его теория была построена на специальной, но не общей теории относительности. Из-за этого ее называли «нерелятивистской космологией». [18] Теория Милна встретила сопротивление со стороны других, но вдохновила теоретиков стационарного состояния. [19]
Главное отличие модели расширяющейся Вселенной Милна от современной (Эйнштейновской) модели расширяющейся Вселенной состояло в том, что Милн не предполагал априори , что Вселенная имеет однородное распределение материи. Он также не включал в модель гравитационное взаимодействие.
Милн утверждал, что в контексте специальной теории относительности Эйнштейна и относительности одновременности нестатическая вселенная не может быть однородной. А именно, если вселенная расширяется, ее плотность уменьшается со временем, и если два региона кажутся имеющими одинаковую плотность в одно и то же время одному наблюдателю, они не будут казаться имеющими одинаковую плотность в одно и то же время другому наблюдателю. Однако, если каждый наблюдатель измеряет свою локальную плотность в одно и то же согласованное собственное время, измеренная плотность должна быть одинаковой. В координатах Минковского это постоянное собственное время образует гиперболическую поверхность, которая бесконечно простирается до светового конуса события творения. Это верно даже тогда, когда собственное время приближается к 0, времени творения. Вселенная уже бесконечна во время творения!
Таким образом, модель Милна представляет собой сферу с приблизительно однородным распределением материи в пределах нескольких миллиардов световых лет от центра, которая затем увеличивается до бесконечной плотности. Можно показать, что эта бесконечная плотность на самом деле является плотностью Вселенной во время Большого взрыва. Сферическое распределение уникально тем, что оно по сути то же самое после преобразования Лоренца, за исключением того, что в центре находится другая неподвижная частица. Поскольку это единственное распределение, обладающее этим свойством, это единственное распределение, которое может удовлетворять космологическому принципу «отсутствия предпочтительной системы отсчета». Основываясь на этом космологическом принципе, Милн создал модель, которая может быть описана полностью в рамках евклидовой геометрии.
В 1935 году, используя эту модель, Милн опубликовал предсказание космического фонового излучения, которое, по-видимому, имеет совершенно иной характер, чем предсказанное Эддингтоном. Фактически, многие отрывки в «Относительности, гравитации и структуре мира» посвящены критике предубеждений Эддингтона.
Милн был христианским теистом . [20] [21] В 1950 году Милн прочитал десять лекций по христианству и космологии для лекций Эдварда Кэдбери, которые он был приглашен читать в Бирмингемском университете . Лекции были опубликованы в книге «Современная космология и христианская идея Бога» , отредактированной Джеральдом Джеймсом Уитроу и изданной в 1952 году. [20]
Милн был теистическим эволюционистом , который придерживался мнения, что Бог вмешивается «ловкими прикосновениями», чтобы направить мутации в правильном направлении. [22]