James-Jeans - James Jeans

Herr James Jeans OM FRS
Geboren	James Hopwood Jeans ( 1877-09-11 )11. September 1877 Ormskirk , Lancashire , England
Ist gestorben	16. September 1946 (1946-09-16)(69 Jahre) Dorking , Surrey , England
Staatsangehörigkeit	britisch
Alma Mater	Kaufmanns-Taylors-Schule ; Universität von Cambridge
Bekannt für	Jeans-Instabilität Rayleigh-Jeans-Gesetz Jeans-Masse Jeans-Länge Jeans-Gleichungen Theorem von Jeans Methode der Bildladungen
Auszeichnungen	Smiths Prize (1901) Adams Prize (1917) Royal Medal (1919)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder	Astronomie, Mathematik, Physik
Institutionen	Trinity-College, Cambridge ; Princeton Universität
Bemerkenswerte Studenten	Ronald Fischer

Sir James Hopwood Jeans OM FRS (11. September 1877 - 16. September 1946) war ein englischer Physiker , Astronom und Mathematiker .

Frühen Lebensjahren

Geboren in Ormskirk , Lancashire , als Sohn von William Tulloch Jeans , einem Parlamentskorrespondenten und Autor. Jeans wurde an der Merchant Taylors' School in Northwood , der Wilson's Grammar School in Camberwell und am Trinity College in Cambridge ausgebildet . Als begabter Student wurde Jeans geraten, den Cambridge Mathematical Tripos- Wettbewerb offensiv anzugehen :

Zu Beginn des Michaelis-Termins von 1896 schickte Walker Jeans und Hardy und riet ihnen, in zwei Jahren Teil I des Mathematischen Tripos zu nehmen. Er sagte ihnen, dass er nicht garantieren könne, dass sie auf Platz 15 der Rangliste landen würden , aber er verstand, dass sie es nie bereuen würden. Sie nahmen seinen Rat an und gingen zu RR Webb , dem berühmtesten Privattrainer der Zeit  ... Am Ende seines ersten Jahres erzählte [Jeans] Walker, dass er sich mit Webb, seinem Trainer, gestritten hatte. Walker nahm Jeans dementsprechend selbst, und das Ergebnis war ein Triumph:  ... Jeans wurde mit JF Cameron als zweiter Wrangler geklammert  ... [und] RWHT Hudson war Senior Wrangler und GH Hardy vierter Wrangler.

Karriere

Jeans wurde im Oktober 1901 zum Fellow des Trinity College gewählt und lehrte in Cambridge, ging aber 1904 als Professor für angewandte Mathematik an die Princeton University . 1910 kehrte er nach Cambridge zurück.

Er leistete wichtige Beiträge in vielen Bereichen der Physik, einschließlich der Quantentheorie , der Strahlungstheorie und der Sternentwicklung . Seine Analyse rotierender Körper führte ihn zu dem Schluss, dass Pierre-Simon Laplaces Theorie, dass das Sonnensystem aus einer einzigen Gaswolke gebildet wird, falsch war. Kollision mit einem vorbeiziehenden Stern. Diese Theorie wird heute nicht akzeptiert.

Jeans ist zusammen mit Arthur Eddington ein Begründer der britischen Kosmologie . 1928 war Jeans der erste, der eine stationäre Kosmologie vermutete, die auf einer hypothetischen kontinuierlichen Entstehung von Materie im Universum beruhte. In seinem Buch Astronomy and Cosmology (1928) stellte er fest: "Die Art der Vermutung, die sich etwas eindringlich präsentiert, ist, dass die Zentren der Nebel von der Natur 'singuläre Punkte' sind, an denen Materie von anderen in unser Universum gegossen wird , und eine völlig fremde räumliche Dimension, so dass sie einem Bewohner unseres Universums als Punkte erscheinen, an denen ständig Materie geschaffen wird." Diese Theorie fiel in Ungnade, als die Entdeckung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds im Jahr 1965 weithin als die verräterische Signatur des Urknalls interpretiert wurde .

Sein wissenschaftlicher Ruf beruht auf den Monographien The Dynamical Theory of Gases (1904), Theoretical Mechanics (1906) und Mathematical Theory of Electricity and Magnetism (1908). Nach seiner Pensionierung im Jahr 1929 schrieb er eine Reihe von Büchern für das Laienpublikum, darunter The Stars in Their Courses (1931), The Universe Around Us , Through Space and Time (1934), The New Background of Science (1933) und The Geheimnisvolles Universum . Diese Bücher machten Jeans ziemlich bekannt als Vertreter der revolutionären wissenschaftlichen Entdeckungen seiner Zeit, insbesondere in der Relativitätstheorie und der physikalischen Kosmologie .

Im Jahr 1939 berichtete das Journal der British Astronomical Association , dass Jeans als Kandidat für das Parlament für den Wahlkreis der Universität Cambridge kandidieren würde . Die voraussichtlich 1939 oder 1940 stattfindende Wahl fand erst 1945 und ohne seine Beteiligung statt.

Er schrieb auch das Buch Physik und Philosophie (1943), in dem er die unterschiedlichen Ansichten über die Realität aus zwei verschiedenen Perspektiven untersucht: Wissenschaft und Philosophie. In Bezug auf seine religiösen Ansichten war Jeans ein agnostischer Freimaurer .

Persönliches Leben

Jeans heiratete zweimal, zuerst mit der amerikanischen Dichterin Charlotte Tiffany Mitchell im Jahr 1907, die starb, und dann mit der österreichischen Organistin und Cembalistin Suzanne Hock (besser bekannt als Susi Jeans ) im Jahr 1935. Susi und Jeans hatten drei Kinder: George, Christopher und Catherine .

An der Merchant Taylors' School gibt es ein James Jeans Academic Stipendium für Kandidaten in den Aufnahmeprüfungen, die hervorragende Ergebnisse in allen Fächern, insbesondere in Mathematik und Naturwissenschaften, aufweisen.

Besondere Leistungen

Eine der wichtigsten Entdeckungen von Jeans, genannt Jeans-Länge , ist der kritische Radius einer interstellaren Wolke im Weltraum. Sie hängt von der Temperatur und Dichte der Wolke und der Masse der Teilchen ab, aus denen die Wolke besteht. Eine Wolke, die kleiner als ihre Jeans-Länge ist, hat nicht genügend Schwerkraft, um die abstoßenden Gasdruckkräfte zu überwinden und sich zu einem Stern zu verdichten, während eine Wolke, die größer als ihre Jeans-Länge ist, kollabiert.

${\displaystyle \lambda_{J}={\sqrt {\frac {15k_{B}T}{4\pi Gm\rho}}}}$

Jeans hat eine andere Version dieser Gleichung entwickelt, die Jeans-Masse oder Jeans-Instabilität genannt wird und die die kritische Masse auflöst , die eine Wolke erreichen muss, bevor sie kollabieren kann.

Jeans half auch bei der Entdeckung des Rayleigh-Jeans-Gesetzes , das die Energiedichte der Schwarzkörperstrahlung mit der Temperatur der Emissionsquelle in Beziehung setzt .

${\displaystyle f(\lambda)=8\pi c{\frac {k_{B}T}{\lambda^{4}}}}$

Jeans wird auch die Berechnung der atmosphärischen Fluchtrate von einem Planeten aufgrund der kinetischen Energie der Gasmoleküle zugeschrieben, ein Prozess, der als Jeans Escape bekannt ist .

Idealismus

Der Wissensstrom steuert auf eine nicht-mechanische Realität zu; das Universum beginnt mehr wie ein großer Gedanke als wie eine große Maschine auszusehen. Der Geist scheint nicht länger ein zufälliger Eindringling in das Reich der Materie zu sein... wir sollten ihn lieber als Schöpfer und Herrscher des Reiches der Materie begrüßen.

—  James Jeans im mysteriösen Universum ,

In einem Interview, das in The Observer (London) veröffentlicht wurde, auf die Frage "Glauben Sie, dass das Leben auf diesem Planeten das Ergebnis eines Unfalls ist, oder glauben Sie, dass es Teil eines großen Plans ist?" antwortete:

Ich neige zu der idealistischen Theorie, dass Bewusstsein fundamental ist und dass das materielle Universum vom Bewusstsein abgeleitet ist, nicht Bewusstsein vom materiellen Universum... Im Allgemeinen scheint mir das Universum einem großen Gedanken näher zu sein als einer großen Maschine. Es kann gut sein, so scheint es mir, dass jedes individuelle Bewusstsein mit einer Gehirnzelle in einem universellen Geist verglichen werden sollte.

Was bleibt, unterscheidet sich auf jeden Fall stark von der Vollblutmaterie und dem abweisenden Materialismus des viktorianischen Wissenschaftlers. Sein objektives und materielles Universum besteht nachweislich aus kaum mehr als Konstrukten unseres eigenen Geistes. Insofern hat sich die moderne Physik also in Richtung des philosophischen Idealismus bewegt. Geist und Materie werden, wenn sie sich nicht als ähnlich erwiesen haben, zumindest als Bestandteile eines einzigen Systems gefunden. Es gibt keinen Platz mehr für den Dualismus, der die Philosophie seit den Tagen Descartes verfolgt .

—  James Jeans, der 1934 vor der British Association sprach , aufgezeichnet in Physics and Philosophy ,

Endliches Bild, dessen Dimensionen ein bestimmter Raum und eine bestimmte Zeit sind; die Protonen und Elektronen sind die Farbstreifen, die das Bild vor seinem raumzeitlichen Hintergrund definieren. Eine möglichst lange Reise in die Vergangenheit führt uns nicht zur Entstehung des Bildes, sondern zu seinem Rand; die bildschöpfung liegt ebenso außerhalb des bildes wie der künstler außerhalb seiner leinwand. Aus dieser Sicht ist die Diskussion über die Erschaffung des Universums in Bezug auf Zeit und Raum wie der Versuch, den Künstler und die Handlung des Malens zu entdecken, indem man an den Rand der Leinwand geht. Dies bringt uns jenen philosophischen Systemen sehr nahe, die das Universum als einen Gedanken im Geist seines Schöpfers betrachten, wodurch alle Diskussionen über die materielle Schöpfung auf Vergeblichkeit reduziert werden.

—  James Jeans im Universum um uns herum ,

Auszeichnungen und Ehrungen

• Fellow der Royal Society im Mai 1906
• Bakerian Lecture vor der Royal Society im Jahr 1917.
• Königliche Medaille der Royal Society im Jahr 1919.
• Hopkins-Preis der Cambridge Philosophical Society 1921–1924.
• Goldmedaille der Royal Astronomical Society im Jahr 1922.
• Er wurde 1928 zum Ritter geschlagen .
• Franklin-Medaille des Franklin-Instituts im Jahr 1931.
• 1933 wurde Jeans eingeladen, die Weihnachtsvorlesung der Royal Institution über Durch Raum und Zeit zu halten .
• Mukerjee-Medaille der Indian Association for the Cultivation of Science 1937.
• Präsident der 25. Tagung des Indischen Wissenschaftskongresses 1938.
• Kalkutta-Medaille der Indian Science Congress Association 1938.
• Lorimer-Medaille der Astronomical Society of Edinburgh im Jahr 1938.
• Mitglied des Verdienstordens im Jahr 1939.
• Die Kraterjeans auf dem Mond ist nach ihm benannt, ebenso wie die Kraterjeans auf dem Mars.
• Das Streichquartett Nr. 7 von Robert Simpson wurde zu seiner Hommage an ihn zu seinem 100. Geburtstag 1977 geschrieben.

Literaturverzeichnis

• Das Wachstum der Physik . Cambridge University Press. 2009 [1947]. ISBN 978-1-108-00565-4.
• Physik und Philosophie . Kuriergesellschaft. 1981 [1942]. ISBN 978-0-486-24117-3.
• Eine Einführung in die kinetische Gastheorie . CUP-Archiv. 1982 [940]. ISBN 978-0-521-09232-6.
• Wissenschaft und Musik . Cambridge University Press. 1937.
• Durch Raum und Zeit . Cambridge University Press. 2009 [1934]. ISBN 978-1-108-00571-5.
• Der neue Hintergrund der Wissenschaft . CUP-Archiv. 1953 (1933). GGKEY:HCUUR8F8EL0.
• Stars in ihren Kursen . Cambridge University Press. 2009 [1931]. ISBN 978-1-108-00570-8.
• Das mysteriöse Universum . CUP-Archiv. 1944 (1930). GGKEY:LXRDCH5GSZR.
• Astronomie und Kosmogonie . Cambridge University Press. 2009 [1928]. ISBN 978-0-521-74470-6.
• Mathematische Theorie der Elektrizität und des Magnetismus . Cambridge University Press. 2009 [1925]. ISBN 978-1-108-00561-6.
• Atomarität und Quanten . Cambridge University Press. 2009 [1926]. ISBN 978-1-108-00563-0.
• Probleme der Kosmologie und der stellaren Dynamik . Cambridge University Press. 2009 [1919]. ISBN 978-1-108-00568-5.
• Die dynamische Theorie der Gase . CUP-Archiv. 1925 [1904]. GGKEY:6UDJTT06BSL.
• Das Universum um uns herum . Macmillan. 1929.

Verweise

Quellen

Externe Links

• Werke von James Jeans bei Faded Page (Kanada)
• Britannica-Artikel enthält Foto
• Porträts von James Jeans in der National Portrait Gallery, London

Jeans-Werke sind online im Internetarchiv verfügbar

• 1904. Die dynamische Theorie der Gase
• 1906. Theoretische Mechanik
• 1908. Mathematische Theorie der Elektrizität und des Magnetismus
• 1947. Das Wachstum der Physik