올리버 헤비사이드

올리버 헤비사이드
헤비사이드 c. 1900년
태어난	(1850-05-18) 1850년 5월 18일 영국 미들섹스 주 캠든 타운
죽은	1925년 2월 3일(1925-02-03)(74) 마운트 스튜어트 요양원 토케이, 데본
휴식처	데본 주, 페인턴 묘지
국적.	영국의
로 알려져 있다	헤비사이드 은폐법 헤비사이드 스텝 함수 헤비사이드 조건 헤비사이드-파인만 공식 중질 타원체 케넬리헤비사이드층 에너지 전류 벡터 분석 운용 분석 미분 연산자 동축 케이블 전보 방정식 전자파 4전위 중력 전자기
어워드	패러데이 메달 (1922) 왕립학회 펠로우[1]
과학 경력
필드	전기공학, 수학, 물리학
기관	그레이트 노던 텔레그래프 컴퍼니

누가 circuit 분석에 복잡한 숫자를 올리버 헤비 사이드 FRS[1](/ˈhɛvisaɪd/, 5월 18일 1850년 – 32월 1925년)영어 독학을 수학자이자 물리학자, 미분 방정식, 독립적으로 개발된 벡터 미적분, 그리고 월에 맥스웰 방정식 뜯어고쳐(는 라플라스 변환에 해당하는)를 해결하기 위한 새로운 기술을 발명했다.eform은 오늘날 일반적으로 사용됩니다.그는 맥스웰의 방정식이 이해되고 맥스웰의 죽음 이후 수십 년 동안 적용되는 방식을 상당히 구체화했다.그 당시 그의 새로운 방법론에 ^[2]정통한 다른 사람들은 거의 없었기 때문에, 오랫동안 그 중요성이 주목을 받지 못한 후, 그의 생전에 그의 전보 방정식의 공식은 상업적으로 중요해졌다.비록 그의 삶의 대부분을 과학 기득권과 대립했지만, 헤비사이드는 통신, 수학, 그리고 과학의 ^[2]면모를 바꾸었다.

전기

초기 생활

헤비사이드는 런던 킹스 스트리트^{[3]: 13} 55번지(현재의 플랜더 스트리트)에서 제도공이자 나무 조각가인 토마스와 레이첼 엘리자베스(옛 웨스트)의 3남매 중 막내로 태어났다.그는 키가 작고 머리가 빨갛게 달아오른 아이였고, 어렸을 때 성홍열을 앓아 청각 장애를 남겼습니다.작은 유산이 가족이 캠든의 더 나은 지역으로 이사할 수 있게 해주었고 캠든은 캠든 하우스 그래머 스쿨에 보내졌다.그는 1865년 500명 중 5등을 할 정도로 좋은 학생이었지만, 16세 이후 그의 부모님은 그를 학교에 둘 수 없었기 때문에 그는 1년 동안 혼자 공부를 계속했고 더 이상의 정규 ^{[4]: 51} 교육은 받지 않았다.

헤비사이드의 삼촌은 찰스 휘트스톤 경 (1802–1875)으로 세계적으로 유명한 전신학 전문가이자 1830년대 중반 상업적으로 성공한 최초의 전신의 최초 공동 발명자였다.휘트스톤은 조카의 교육에^[5] 강한 관심을 보였고 1867년 뉴캐슬어폰타인에 ^{[4]: 53} 있는 휘트스톤의 전신 회사 중 하나를 관리하던 그의 형 아서와 일하기 위해 그를 북쪽으로 보냈다.

2년 후 그는 영국 청부업자들을 이용해 뉴캐슬에서 덴마크로 가는 케이블을 부설하는 덴마크 그레이트 노던 텔레그래프 회사에서 전신 교환원으로 일했다.그는 곧 전기 기사가 되었다.헤비 사이드 일하면서 공부하고, 22살의 나이에 의해 그가 일류 대학인 철학지에 '최우수 배치를 감안할 때 검류계와 Battery'[6]는 성공하지 못하고 이 alge를 해결하기 위해 노력했다고 물리학자들로부터 긍정적인 언급을 받았습니다를 Given 저항 측정을 위해 휘트 스톤 브릿지의 기사를 보도했다 계속했다.br윌리엄 톰슨 경과 제임스 클럭 맥스웰을 포함한 한 가지 문제가 있었다.그가 전신케이블을 ^[7]사용하는 이중화 방식에 대한 기사를 발표했을 때, 그는 이중화 방식을 실용적이지 않다고 일축해 온 우체국 전신 시스템 책임자인 R. S. Culley를 조롱했다.1873년 이후, 그의 전신 기술자 협회에의 가입 신청은 "전신 사무원을 원하지 않는다"는 발언으로 거절당했다.이것은 톰슨에게 자신을 후원해 달라고 부탁한 헤비사이드를 화나게 했고, 협회장의 지지와 함께 그는 "P.O. 속물에도 불구하고"^{[4]: 60} 받아들여졌다.

1873년 헤비사이드는 맥스웰의 전기와 자기학에 관한 두 권짜리 논문을 접했다.헤비사이드는 노년에 다음과 같이 회상했다.

내가 젊었을 때 맥스웰의 위대한 논문을 처음 본 게 기억나나는 그것이 위대하고, 위대하고, 위대하고, 위대하고, 그 힘에 엄청난 가능성이 있다는 것을 보았다.나는 그 책을 마스터하기로 결심하고 일을 시작했다.나는 매우 무지했다.나는 수학 해석에 대한 지식이 없었기 때문에(대수나 삼각법만 배웠기 때문에) 나의 작업은 나를 위해 설계되었다.가능한 한 많은 것을 이해하는 데 몇 년이 걸렸다.그리고 나는 맥스웰을 제쳐두고 내 방침을 따랐다.그리고 나는 훨씬 더 빨리 발전했다...나는 ^[8]맥스웰에 대한 나의 해석에 따라 복음을 전하는 것으로 이해될 것이다.

집에서 연구를 수행하면서, 그는 송전선 이론 ("전보 방정식"으로도 알려져 있음)을 개발하는 데 도움을 주었다.헤비사이드는 수학적으로 전보 라인의 균일하게 분포된 인덕턴스가 감쇠와 왜곡을 감소시키고 인덕턴스가 충분히 크고 절연 저항이 너무 높지 않으면 모든 주파수의 전류가 동일한 ^[9]전파 속도를 갖는 회로에 왜곡이 없음을 보여주었다.헤비사이드 방정식은 전신의 구현을 촉진하는 데 도움이 되었다.

중년

1882년부터 1902년까지, 3년을 제외하고, 그는 무역 신문 "The Electrician"에 정기 기사를 기고했는데, 그것은 그의 지위를 향상시키기를 원했고, 그는 그 대가로 연간 40파운드를 받았다.이것은 먹고 살기에 충분하지 않았지만, 그의 요구는 매우 작았고 그는 그가 가장 원하는 것을 하고 있었다.1883년과 1887년 사이에 이것들은 한 달에 평균 2-3개의 기사를 썼고 이 기사들은 후에 그의 전자기 이론과 전자 ^{[4]: 71} 논문의 대부분을 형성했다.

1880년, 헤비사이드는 전신 전송로의 피부 효과를 연구했다.같은 해 그는 영국에서 동축 케이블을 특허 취득했다.1884년에 그는 맥스웰의 수학적 분석을 원래의 번거로운 형태에서 현대적인 벡터 용어로 다시 표현했고, 따라서 20개의 미지의 원래의 20개의 방정식 중 12개를 우리가 현재 맥스웰 방정식으로 알고 있는 두 개의 미지의 4개의 미분 방정식으로 줄였다.4개의 재공식화된 맥스웰 방정식은 전하의 특성(정적 및 이동 모두), 자기장, 그리고 둘 사이의 관계, 즉 전자기장을 기술합니다.

1880년과 1887년 사이에 헤비사이드는 미분 연산자 p$($Boole은 이전에 D$(\displaystyle$ D$)$^[10]로 표기)를$$ $이용$하여 연산 미적분을 개발하였고, 대수 방정식으로 직접 해를 통해 미분 방정식을 푸는 방법을 제공하였다.이것은 엄격함이 부족했기 때문에 나중에 많은 논란을 일으켰다.그는 유명한 말을 했습니다. "수학은 실험 과학이고 정의는 먼저 오는 것이 아니라 나중에 온다.주체의 본질이 스스로 ^[11]발달하면 스스로 만들어 가는 것이다.또 한 번은 "소화의 과정을 제대로 이해하지 못하니 저녁을 거절할까?"라고 다소 방어적으로 물었다.^[12]

1887년 헤비사이드는 동생 아서와 함께 "전화 통신의 다리 시스템"이라는 제목의 논문을 썼다.그러나 아서의 상관인 우체국의 윌리엄 헨리 프리스는 그 제안의 일부가 전화선과 전신선에 코일(인덕터)을 장착하여 자기유도를 증가시키고 그들이 겪은 왜곡을 바로잡아야 한다는 것이었기 때문에 그 종이를 막았다.프리스는 최근 자기유도가 명확한 전염의 가장 큰 적이라고 선언했다.헤비사이드는 또한 프리스가 그의 ^[13]오랜 연속 기사를 중단시킨 전기 기사 편집자의 해고의 배후에 있다고 확신했다.프라이스와 헤비사이드 사이에는 오랜 적대감이 있었다.헤비사이드는 프리스를 수학적으로 무능하다고 여겼는데, 이는 전기 작가 폴 J 나힌에 의해 뒷받침된 평가입니다: "프리스는 강력한 정부 관료였고, 엄청난 야망을 가지고 있었으며, 어떤 면에서는 완전한 블록헤드였습니다."프리즈가 헤비사이드의 작품을 억압한 동기는 프리즈 자신의 명성을 보호하고 헤비사이드의 ^{[3]: xi–xvii, 162–183} 작품에서 인식된 어떤 결점보다 실수를 인정하는 것을 피하는 것에 더 가까웠다.

헤비사이드 작품의 중요성은 The Electrician에 발표된 후 한동안 발견되지 않았고, 따라서 그 권리는 공공 영역에 있었다.1897년 AT&T는 자체 과학자 중 한 명인 조지 A를 고용했다. 캠벨과 외부 조사관 마이클 1세입니다 푸핀은 헤비사이드의 작품이 불완전하거나 부정확한 것에 대한 존경을 찾았다.캠벨과 푸핀은 헤비사이드의 연구를 확장했고 AT&T는 그들의 연구뿐만 아니라 이전에 헤비사이드가 발명한 코일을 만드는 기술적 방법을 포함한 특허를 출원했다.AT&T는 나중에 헤비사이드의 권리와 맞바꾸는 대가로 헤비사이드를 제안했다; 헤비사이드에 대한 벨 엔지니어들의 존중이 이 제안에 영향을 미쳤을 가능성이 있다.그러나 헤비사이드는 회사가 그에게 완전한 인정을 해주지 않는 한 어떤 돈도 받지 않고 제안을 거절했다.헤비사이드는 만성적으로 가난했고, 그의 제안을 거절한 것이 ^[14]더욱 인상적이었다.

그러나 이 차질은 헤비사이드의 주의를 전자기 ^[15]방사선으로 돌리는 효과가 있었고, 1888년과 1889년의 두 논문에서 그는 이동 전하를 둘러싼 전기장과 자기장의 변형과 더 밀도가 높은 매체에 들어가는 효과를 계산했다.이것은 현재 체렌코프 방사선으로 알려진 것에 대한 예측을 포함했고, 그의 친구 조지 피츠제럴드가 로렌츠-피트제럴드 수축으로 알려진 것을 제안하도록 영감을 주었다.

1889년, 헤비사이드는 움직이는 하전 ^[16]입자에 대한 자기력의 정확한 유도체를 처음으로 발표했는데, 이것은 현재 로렌츠 힘이라고 불리는 것의 자기 성분이다.

1880년대 후반과 1890년대 초반에 헤비사이드는 전자기 질량의 개념을 연구했다.헤비사이드는 이것을 같은 효과를 낼 수 있는 물질 덩어리로 취급했다.빌헬름 빈은 나중에 헤비사이드의 표현(저속)을 검증했다.

1891년 영국 왕립학회는 헤비사이드를 왕립학회 펠로우로 임명함으로써 전자파 현상에 대한 수학적 기술에 대한 그의 공헌을 인정했고, 다음 해에는 그의 벡터 방법과 전자파 이론에 50페이지가 넘는 사회철학적 거래들을 할애했다.1905년 헤비사이드는 괴팅겐 대학에서 명예박사 학위를 받았다.

만년 및 전망

1896년, 피츠제럴드와 존 페리는 현재 데본에 살고 있는 헤비사이드를 위해 연간 120파운드의 시민 명단 연금을 받았고, 그가 왕립 ^[15]협회의 다른 자선 제의를 거절하자 그것을 받아들이도록 설득했다.

1902년, 헤비사이드는 현재 케넬리로 알려진 것의 존재를 제안했다.전리층의 중층.헤비사이드의 제안에는 지구 곡률 주위에서 무선 신호가 전송되는 수단이 포함되어 있다.전리층의 존재는 1923년에 확인되었다.헤비사이드의 예측과 플랑크의 방사선 이론은 태양과 다른 천체에서 나오는 전파를 탐지하려는 시도를 더 이상 하지 못하게 했을 것이다.1932년 얀스키의 전파천문학이 개발되기 전까지 30년 동안 아무런 시도도 없었던 것 같다.

헤비사이드는 아인슈타인의 상대성 이론의 반대자였다.^[17]수학자 하워드 에브스는 헤비사이드가 "당시 아인슈타인을 비난한 유일한 일류 물리학자였고, 상대성 이론에 대한 그의 맹세는 종종 부조리에 가까웠다"^[17]고 평했다.

말년에 그의 행동은 상당히 괴팍해졌다.B.A. 관계자에 따르면베렌드는 사람들을 만나는 것을 매우 싫어하는 은둔자가 되었고, 그는 그의 전자 신문 원고를 식료품점에 배달했고, 그곳에서 편집자들이 ^[18]원고를 가져갔습니다.그는 젊었을 때 활발한 사이클 선수였지만 6년 만에 건강이 심각하게 나빠졌다.이 기간 동안 헤비사이드는 자신의 이름 뒤에 "W.O.R.M."이라는 이니셜로 서명했다.보도에 따르면 헤비사이드는 또한 손톱을 분홍색으로 칠하기 시작했고 화강암 블록을 ^{[3]: xx} 가구로 사용하기 위해 그의 집으로 옮겼다.1922년, 그는 그 해에 제정된 패러데이 메달의 첫 번째 수상자가 되었다.

헤비사이드의 종교적 견해에 따르면 그는 유니테리언이었지만 종교적이지는 않았다.그는 심지어 최고의 ^[19]존재를 믿는 사람들을 조롱했다고 한다.

헤비사이드는 1925년 2월 3일 데본의 토카이에서 ^[20]사다리에서 떨어져 사망했으며, 페이그턴 묘지 동쪽 모퉁이 근처에 묻혔다.그는 아버지 토마스 헤비사이드(1813–1896)와 어머니 레이첼 엘리자베스 헤비사이드와 함께 묻혔다.이 묘비는 2005년 ^[21]어느 날 익명의 기증자 덕분에 깨끗해졌다.그는 특히 켈빈의 송전선 분석에 대한 그의 수정이 정당성을 입증한 후, 대부분의 전기 기술자들에게 항상 높은 평가를 받았지만, 그의 광범위한 인지도는 사후에 획득되었습니다.

헤비사이드 기념사업

2014년 7월, 영국 뉴캐슬 대학과 뉴캐슬 전자파 이익 그룹의 학자들이 공공 ^[23][24]기부를 통해 기념비를 완전히 복원하기 위해 헤비사이드 기념 프로젝트를^[22] 설립했다.복원된 기념비는 헤비사이드의 먼 친척인 앨런 헤더가 2014년 8월 30일 공식 공개했다.이날 공개에는 토베이 시장, 토베이 국회의원, 전 과학박물관 큐레이터(공학기술연구소 대표), 토베이 시민사회 회장, 뉴캐슬대 ^[25]대표 등이 참석했다.

헤비사이드 컬렉션 1872~1923

헤비사이드의 전신에 관한 노트, 논문, 통신문, 메모 및 주석이 달린 팜플렛 컬렉션은 IET(Institute of Engineering and Technology) 아카이브 ^[26]센터에서 개최되고 있습니다.

혁신과 발견

기사 정보
전자기학
전기 자기 역사 교재
정전학 전하 쿨롱의 법칙 컨덕터 전하 밀도 유전율 전기 쌍극자 모멘트 전기장 전위 전기 플럭스/전위 정전 방전 가우스의 법칙 인덕션 절연체 편광 밀도 정전기 삼각전기
자기 정전기 앙페르의 법칙 비오트-사바르 법칙 가우스의 자기 법칙 자기장 자속 자기 쌍극자 모멘트 투과성 자기 스칼라 퍼텐셜 자화 자력 자기 벡터 퍼텐셜 오른손 법칙
전기역학 로렌츠 힘의 법칙 전자 유도 패러데이의 법칙 렌츠의 법칙 변위 전류 맥스웰 방정식 전자기장 전자기 펄스. 전자파 복사 맥스웰 텐서 포인팅 벡터 리에나르비셰르트 퍼텐셜 제피멘코의 방정식 와전류 런던 방정식 전자기장에 대한 수학적 설명
전기 네트워크 교류 캐패시턴스 직류 전류 전기 분해 전류 밀도 줄 가열 기전력 임피던스 인덕턴스 옴의 법칙 병렬 회로 저항 공명 공동 직렬 회로 전압 도파관
공변량 공식 전자기 텐서 (표준 – 에너지 텐서) 사류 전자파 4전위
과학자 암페르 바이오트 쿨롱 데이비 아인슈타인 패러데이 피조 가우스 헤비사이드 핸리다. 헤르츠 홉킨슨 제피멘코 줄 렌츠 리에나루 로렌츠 맥스웰 노이만 외르스테드 옴 포인팅 리치 사바토 가수. 스타인메츠 테슬라 톰슨 볼타 웨버 비헤르트 포아송
v t

헤비사이드는 벡터 방법과 벡터 ^[27]미적분을 개발하고 옹호하는 데 많은 기여를 했다.맥스웰의 전자기 공식은 20개의 변수에 20개의 방정식으로 구성되었다.헤비사이드는 벡터 미적분의 컬 연산자와 발산 연산자를 사용하여 이들 20개의 방정식 중 12개를 4개의 변수($,$ ${\displaystyle E,}$ ${\displaystyle \text{J}}$ 및 {\$${$style$ {$textbf {E},$ {\$textbf {$E}}, {\$text{and}~rho })$로 재구성했다.s) 헤비사이드의 방정식과 맥스웰의 방정식이 완전히 동일하지 않다는 것은 잘 알려져 있지 않으며, 사실 양자 ^[28]물리학과 양립할 수 있도록 전자를 수정하는 것이 더 쉽다.중력파의 가능성은 또한 중력과 ^[29]전기의 역제곱 법칙을 유추하여 헤비사이드에 의해 논의되었다.4분의 1의 곱셈에서 벡터의 제곱은 음수이며 헤비사이드는 불쾌감을 느낀다.그가 이 부정성을 폐지하는 것을 주창하면서, 그는 수학 구조가 대부분 알렉산더 맥팔레인의 작품이었음에도 불구하고, C. J. J^[30]. 졸리에 의해 쌍곡선 사분위수를 발전시킨 공로를 인정받았다.

그는 전기회로가 켜졌을 때 전류를 계산하기 위해 사용하는 헤비사이드 스텝 기능을 발명했다.그는 현재 일반적으로 Dirac 델타 ^[31]함수로 알려진 단위 임펄스 함수를 최초로 사용했다.그는 선형 미분방정식을 풀기 위한 그의 미적분법을 발명했다.이는 등고선 ^[32]적분을 사용하여 헤비사이드의 연산자 방법에 대한 엄격한 수학적 정당성을 고안한 브로미치의 이름을 딴 "브롬위치 적분"에 기초한 현재 사용되는 라플라스 변환 방법과 유사하다.헤비사이드는 라플라스 변환법에 익숙했지만 자신의 방법을 ^[33][34]더 직접적으로 생각했다.

헤비사이드는 대서양 횡단 케이블의 전송 속도를 10배 증가시키는 효과가 있는 전송선 이론("전보 방정식")을 개발했다.원래 각 문자를 전송하는 데 10분이 걸렸고, 이것은 즉시 분당 1자로 개선되었습니다.이와 밀접한 관련이 있는 것은 케이블과 ^[35]직렬로 전기 인덕턴스를 배치함으로써 전화 전송을 크게 개선할 수 있다는 그의 발견이었습니다.헤비사이드는 또한 독립적으로 포인팅 ^{[3]: 116–118} 벡터를 발견했다.

헤비사이드는 지구의 최상층 대기가 전리층으로 알려진 이온화층을 포함하고 있다는 생각을 발전시켰다; 이 점에서, 그는 후에 케넬리라고 불리는 것의 존재를 예측했다.헤비사이드 레이어1947년 에드워드 빅터 애플튼은 이 층이 실제로 존재한다는 것을 증명한 공로로 노벨 물리학상을 받았다.

전자 용어

헤비사이드는 전자기 이론에서 다음과 같은 예술 용어를 만들었다.

• 어드미턴스(임피던스의 반복)(1887년 12월)
• 탄성(퍼미턴스의 역수, 정전용량의 역수);
• 컨덕턴스(입장의 실제 부분, 저항의 역수)(1885년 9월)
• 영구 자석의 전기 유사체, 즉 준영구 전기 편파를 나타내는 물질(예: 강유전체)을 위한 일렉트렛
• 임피던스(1886년 7월);
• 인덕턴스(1886년 2월);
• 투과성(1885년 9월);
• 퍼미턴스(현재는 캐패시턴스) 및 퍼미턴스(1887년 6월)
• 꺼림칙함(1888년 5월);^[36]

헤비사이드는 때때로 감수성을 결합시키는 것으로도 알려져 있지만, 이것은 실제로 찰스 프로테우스 스타인메츠에 ^[37]의해 만들어졌습니다.

출판물

• 1885년, 1886년, 1887년, "전자 유도와 그 전파", 전기 기사.
• 1888/89, "전자파, 전위의 전파, 그리고 움직이는 전하의 전자파 효과", The Electrician.
• 1889년, "유전체를 통한 전기의 움직임으로 인한 전자기 효과에 대하여", Phil.Mag.S.5 27:324
• 1892 "전자장에서의 힘의 힘, 응력, 그리고 에너지의 흐름에 대하여" 필.Trans.Royal Soc. A 183:423~80
• 1892 "물리 수학의 연산자에 대하여" 파트 I.Roy. Soc. 1892년 1월 1일 vol.52 페이지 504-529
• 1892 Heaviside, Oliver (1892). Electrical Papers. Vol. 1. Macmillan Co, London and New York. ISBN 9780828402354.
• 1893 "물리 수학의 연산자에 대하여" 파트 II. Roy. Soc. 1893년 1월 1일 vol.54 105-143페이지
• 1893 "중력과 전자기 유추", The Electrician, vol.31, 페이지 281-282 (파트 I), 페이지 359 (파트 II)
  • 1893 전자 이론 vol I, 제4장 부록 B 페이지 455-466에 수록되어 있습니다.
• 1893년
• 1894년
• 1899년
• 1912년
• 1925. 전기신문. 2권 보스턴 1925(코플리)
• 1950년 전자기 이론: 완전하고 요약되지 않은 에디션.(스폰) 1950년 전재(도버)
• 1970년
• 1971 "전자파 이론; 헤비사이드의 4권 미발표 노트 설명 포함" Chelsea, ISBN 0-8284-0237-X
• 2001년

「 」를 참조해 주세요.

• 전자레인지
• 1850년 과학
• 분석 학회
• 전장 변위
• 비오 사바르 법칙
• 체렌코프 방사선
• 로딩 코일
• 사분위
• 벡터 미적분
• 포인팅 벡터
• 피부 효과
• 헤비사이드 교량
• 로렌츠-헤비사이드 단위

레퍼런스

추가 정보

외부 링크