Жорж Лемэтр - Georges Lemaître


Жорж Лемэтр

HP , доцент РАН
Жорж Лемэтр 1930s.jpg
Лемэтр в 1930-е годы
Родился
Жорж Анри Жозеф Эдуард Лемэтр

( 1894-07-17 )17 июля 1894 г.
Шарлеруа , Бельгия
Умер 20 июня 1966 г. (1966-06-20)(71 год)
Левен , Бельгия
Национальность бельгийский
Альма-матер Католический университет Лувена
Дом Святого Эдмунда, Кембридж
Массачусетский технологический институт
Известен Теория расширения Вселенной
Теория Большого взрыва
Закон Хаббла – Леметра
Метрика
Леметра – Толмана Координаты Леметра Метрика
Фридмана – Леметра – Робертсона – Уокера
Награды Премия Франки (1934)
Медаль Эддингтона (1953)
Научная карьера
Поля Космология
Астрофизика
Математика
Учреждения Католический университет Левена
Католический университет Америки
Докторант Шарль Жан де ла Валле-Пуссен (Левен)
Другие научные консультанты Артур Эддингтон (Кембридж)
Харлоу Шепли (Массачусетский технологический институт)
Церковная карьера
Религия христианство
Церковь католическая церковь
Назначен Дезире-Жозеф Мерсье, 22 сентября 1923
г.
Подпись
Жорж Леметр signature.jpg

Джордж Генри Джозеф Эдуар Леметр ( / л ə м ɛ т г ə / lə- МЕТ -rə ; французский:  [ʒɔʁʒ ləmɛːtʁ] ( слушать )Об этом звуке ; 17 июля 1894 - 20 июня 1966) был бельгийский Католический священник , математик , астроном , и профессор физики в католическом университете Левена . Он был первым, кто предположил, что разбег соседних галактик может быть объяснен расширением Вселенной , что вскоре было подтверждено наблюдениями Эдвином Хабблом . Он впервые вывел «закон Хаббла», который теперь называется закон Хаббла-Леметр в НВФ , и опубликовал первую оценку постоянной Хаббла в 1927 году, за два года до статьи Хаббла. Лемэтр также предложил « теорию Большого взрыва » происхождения Вселенной , назвав ее «гипотезой первобытного атома », а позже назвав ее «началом мира».

Ранние годы

После классического образования в иезуитской средней школе Collège du Sacré-Coeur в Шарлеруа , Бельгия , Лемэтр начал изучать гражданское строительство в Католическом университете Лувена в возрасте 17 лет. В 1914 году он прервал учебу, чтобы служить офицер артиллерии бельгийской армии во время Первой мировой войны . По окончании боевых действий он получил бельгийский боевой крест с ладонями.

После войны он изучал физику и математику и начал готовиться к епархиальному духовенству , а не к иезуитам. Он получил докторскую степень в 1920 году, защитив диссертацию под названием l'Сближение де fonctions де plusieurs переменных réelles ( Приближение функций многих действительных переменных ), написанной под руководством Шарля де ла Валле-Пуссена . Он был рукоположен в священники 22 сентября 1923 года кардиналом Дезире-Жозеф Мерсье .

В 1923 году он стал научным сотрудником астрономии в Кембриджском университете , проведя год в доме Святого Эдмунда (ныне колледж Святого Эдмунда Кембриджского университета). Он работал с Артуром Эддингтоном , который познакомил его с современной космологией , звездной астрономией и численным анализом . Следующий год он провел в обсерватории Гарвардского колледжа в Кембридже, штат Массачусетс , с Харлоу Шепли , который только что прославился своими работами по туманностям , и в Массачусетском технологическом институте (MIT), где он зарегистрировался для получения докторской степени по естественным наукам.

Карьера

Милликен , Лемэтр и Эйнштейн после лекции Лемэтра в Калифорнийском технологическом институте в январе 1933 года.
Согласно теории Большого взрыва , Вселенная вышла из чрезвычайно плотного и горячего состояния ( сингулярности ). С тех пор само космос расширяется, унося с собой галактики , как изюм в поднимающейся буханке хлеба. Приведенная выше графическая схема представляет собой концепцию художника, иллюстрирующую расширение части плоской вселенной.

Вернувшись в Бельгию в 1925 году, он стал по совместительству лектором в Католическом университете Лувена и начал доклад, который был опубликован в 1927 году в Annales de la Société Scientifique de Bruxelles ( Анналы научного общества Брюсселя ) под эгидой название «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 лучевую скорость внегалактических туманностей»), которое позже принесло ему международная известность. В этом отчете он представил новую идею о расширении Вселенной, которую он вывел из общей теории относительности. Позже это стало известно как закон Хаббла , хотя Лемэтр был первым, кто дал оценку постоянной Хаббла с помощью наблюдений . Предложенное им начальное состояние было взято за собственную модель Эйнштейна статической Вселенной конечных размеров. Статья не имела большого влияния, потому что журнал, в котором она была опубликована, не был широко читаем астрономами за пределами Бельгии. Сообщается, что Артур Эддингтон помог перевести статью на английский язык в 1931 году, но часть ее, относящаяся к оценке «постоянной Хаббла», не была включена в перевод по причинам, которые долгое время оставались неизвестными. Этот вопрос был прояснен в 2011 году Марио Ливио : Лемэтр сам пропустил эти параграфы при переводе статьи для Королевского астрономического общества в пользу отчетов о более новых работах по этому вопросу, поскольку к тому времени расчеты Хаббла уже улучшились по сравнению с более ранними расчетами Лемэтра.

В это время Эйнштейн , не возражая против математики теории Лемэтра, отказался признать, что Вселенная расширяется; Лемэтр вспомнил свой комментарий: « Вос считает, что не исправляет, mais votre Physique est abominable » («Ваши расчеты верны, но ваша физика ужасна»). В том же году Лемэтр вернулся в Массачусетский технологический институт, чтобы защитить докторскую диссертацию на тему «Гравитационное поле в жидкой сфере с однородной инвариантной плотностью в соответствии с теорией относительности» . После получения докторской степени он был назначен рядовым профессором Лувенского католического университета.

В 1931 году Артур Эддингтон опубликовал в « Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» длинный комментарий к статье Лемэтра 1927 года, которую Эддингтон назвал «блестящим решением» нерешенных проблем космологии. Оригинальная статья была опубликована в сокращенном английском переводе позже, в 1931 году, вместе с продолжением, написанным Лемэтром в ответ на комментарии Эддингтона. Затем Лемэтр был приглашен в Лондон для участия в заседании Британской ассоциации, посвященном связи между физической вселенной и духовностью. Там он предположил, что Вселенная расширяется из начальной точки, которую он назвал «Первобытный атом». Он развил эту идею в отчете, опубликованном в Nature . Теория Лемэтра впервые появилась в статье для широкого читателя по вопросам науки и техники в декабрьском номере Popular Science за 1932 год. Теория Лемэтра стала более известной как « теория большого взрыва », живописный термин, шутливо придуманный во время радиопередачи BBC в 1949 году астрономом Фредом Хойлом , который был сторонником устойчивой Вселенной и оставался таковой до своей смерти в 2001 году.

Предложение Лемэтра встретило скептицизм со стороны его коллег-ученых. Эддингтон находил идею Лемэтра неприятной. Эйнштейн считал это неоправданным с физической точки зрения, хотя и поощрял Лемэтра изучить возможность моделей неизотропного расширения, так что ясно, что он не совсем пренебрегал этой концепцией. Эйнштейн также оценил аргумент Леметра о том, что модель статической Вселенной Эйнштейна не может быть сохранена в бесконечном прошлом.

Вместе с Мануэлем Сандовалем Валлартой Лемэтр обнаружил, что интенсивность космических лучей зависит от широты, потому что эти заряженные частицы взаимодействуют с магнитным полем Земли. В своих расчетах Лемэтр и Валларта использовали компьютер дифференциального анализатора Массачусетского технологического института, разработанный Ванневаром Бушем . Они также работали над теорией первичного космического излучения и применяли ее в своих исследованиях магнитного поля Солнца и эффектов вращения галактики.

Лемэтр и Эйнштейн встречались четыре раза: в 1927 году в Брюсселе , во время Сольвеевской конференции ; в 1932 г. в Бельгии, во время цикла конференций в Брюсселе; в Калифорнии в январе 1933 г .; и в 1935 году в Принстоне . В 1933 году в Калифорнийском технологическом институте , после того как Лемэтр подробно изложил свою теорию, Эйнштейн встал, аплодировал и, как предполагается, сказал: «Это самое красивое и удовлетворительное объяснение творения, которое я когда-либо слышал». Однако есть разногласия по поводу публикации этой цитаты в газетах того времени, и, возможно, Эйнштейн имел в виду не теорию в целом, а только предложение Леметра о том, что космические лучи могут быть оставшимися артефактами первоначального "взрыв".

В 1933 году, когда он возобновил свою теорию расширяющейся Вселенной и опубликовал более подробную версию в « Анналах Брюссельского научного общества» , Лемэтр добился наибольшего общественного признания. Газеты по всему миру называли его известным бельгийским ученым и описывали его как лидера новой космологической физики. В том же 1933 году Лемэтр работал приглашенным профессором в Католическом университете Америки .

27 июля 1935 года он был назначен почетным канон из Малин собора кардинал Йозеф Ван Roey.

Он был избран членом Папской академии наук в 1936 году и играл в ней активную роль, будучи ее президентом с марта 1960 года до своей смерти.

В 1941 году он был избран членом Королевской академии наук и искусств Бельгии . В 1946 году он опубликовал свою книгу о L'Hypothèse de l'Atome Primitif ( Гипотеза первобытного атома ). В том же году он был переведен на испанский язык, а в 1950 году - на английский.

К 1951 году Папа Пий XII заявил, что теория Лемэтра является научным подтверждением католицизма . Однако Лемэтр возмутился прокламацией Папы, заявив, что теория была нейтральной и не было ни связи, ни противоречия между его религией и его теорией. Лемэтр и Дэниел О'Коннелл, научный советник Папы, убедили Папу не упоминать публично креационизм и прекратить провозглашать космологию. Лемэтр был набожным католиком, но выступал против смешения науки с религией, хотя и считал, что эти две области не противоречат друг другу.

В течение 1950-х годов он постепенно отказался от части своей преподавательской работы, полностью прекратив ее, когда получил статус почетного в 1964 году. В 1962 году, решительно выступая против исключения франкоговорящих из Католического университета Лувена, он вместе с Жерар Гаритт борется с расколом.

Во время Второго Ватиканского Собора 1962–65 Папа Иоанн XXIII попросил его принять участие в 4-й сессии Папской комиссии по контролю над рождаемостью . Однако, поскольку его здоровье не позволило ему поехать в Рим - он перенес сердечный приступ в декабре 1964 года - Лемэтр возразил, выразив удивление тем, что его выбрали. Он сказал своему доминиканскому коллеге Перу Анри де Ридматтену, что, по его мнению, для математика опасно выходить за пределы своей области знаний. Он также был назван домашним прелатом ( монсеньором ) в 1960 году Папой Иоанном XXIII .

В конце жизни он все больше занимался проблемами численного расчета. Он был замечательным алгебраиком и арифметическим калькулятором. С 1930 года он использовал самые мощные вычислительные машины того времени - Mercedes-Euklid . В 1958 году он познакомился с университетским Burroughs E 101 , его первым электронным компьютером. Лемэтр сохранял большой интерес к развитию компьютеров и, более того, к проблемам языка и компьютерного программирования .

Он умер 20 июня 1966 года, вскоре после того, как узнал об открытии космического микроволнового фонового излучения , которое послужило дополнительным доказательством его предположения о рождении Вселенной.

Работа

Леметр был пионером в применении Альберт Эйнштейн теории «s в общей теории относительности в космологии . В статье 1927 года, которая на два года предшествовала знаменательной статье Эдвина Хаббла , Лемэтр вывел то, что стало известно как закон Хаббла, и предложил его в качестве общего явления в релятивистской космологии. Лемэтр был также первым, кто оценил численное значение постоянной Хаббла .

Эйнштейн скептически отнесся к этой статье. Когда Лемэтр обратился к Эйнштейну на Сольвеевской конференции 1927 года , последний указал, что Александр Фридман предложил аналогичное решение уравнений Эйнштейна в 1922 году, подразумевая, что радиус Вселенной со временем увеличивался. (Эйнштейн также критиковал расчеты Фридмана, но отозвал свои комментарии.) В 1931 году в своем annus mirabilis Лемэтр опубликовал в журнале Nature статью, излагающую его теорию «первобытного атома».

Фридман был инвалидом из-за того, что жил и работал в СССР , и умер в 1925 году, вскоре после изобретения метрики Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера . Поскольку Лемэтр провел всю свою карьеру в Европе, его научная работа не так хорошо известна в Соединенных Штатах, как работа Хаббла или Эйнштейна, которые оба хорошо известны в США благодаря тому, что они там проживали. Тем не менее теория Лемэтра изменила курс космологии. Это произошло потому, что Лемэтр:

  • Был хорошо знаком с работой астрономов, и разработал свою теорию , чтобы иметь проверяемые последствия и быть в согласии с наблюдениями того времени, в частности , для объяснения наблюдаемого красного смещения от галактик и линейную зависимость между расстояниями и скоростями;
  • Предложил свою теорию в подходящее время, поскольку Эдвин Хаббл вскоре опубликует свое соотношение скорости и расстояния, которое убедительно поддержало бы расширяющуюся Вселенную и, следовательно, теорию Большого взрыва Лемэтра;
  • Учился у Артура Эддингтона , который позаботился о том, чтобы Лемэтр получил известность в научном сообществе.

И Фридман, и Лемэтр предложили релятивистскую космологию с описанием расширяющейся Вселенной. Однако Лемэтр был первым, кто предположил, что расширение объясняет красное смещение галактик. Далее он пришел к выводу, что должно было произойти начальное « подобное творению » событие. В 1980-х годах Алан Гут и Андрей Линде модифицировали эту теорию, добавив к ней период инфляции .

Эйнштейн сначала отклонил Фридмана, а затем (в частном порядке) Лемэтра, заявив, что не вся математика приводит к правильным теориям. После того, как открытие Хаббла было опубликовано, Эйнштейн быстро и публично одобрил теорию Лемэтра, что помогло как теории, так и ее создателю получить быстрое признание.

Лемэтр также был одним из первых пользователей компьютеров для космологических расчетов. Он представил первый компьютер в своем университете ( Burroughs E 101 ) в 1958 году и был одним из изобретателей алгоритма быстрого преобразования Фурье .

В 1931 году Лемэтр был первым ученым, который предположил, что расширение Вселенной на самом деле ускоряется, что было подтверждено наблюдениями в 1990-х годах благодаря наблюдениям очень далекой сверхновой типа IA с помощью космического телескопа Хаббла, что привело к присуждению Нобелевской премии по физике 2011 года .

В 1933 году Лемэтр нашел важное неоднородное решение уравнений поля Эйнштейна, описывающее сферическое пылевое облако, - метрику Лемэтра – Толмена .

В 1948 году Лемэтр опубликовал отточенное математическое эссе «Quaternions et espace elliptique», прояснившее темное пространство. Уильям Кингдон Клиффорд загадочно описал эллиптическое пространство в 1873 году, когда версоры были слишком распространены, чтобы упоминать их. Лемэтр разработал теорию кватернионов из первых принципов, так что его эссе может стоять само по себе, но он вспомнил программу Эрлангена по геометрии, развивая метрическую геометрию эллиптического пространства.

Лемэтр был первым космологом-теоретиком, номинированным в 1954 году на Нобелевскую премию по физике за предсказание расширяющейся Вселенной. Примечательно, что он также был номинирован на Нобелевскую премию по химии 1956 года за свою теорию первобытного атома.

Почести

17 марта 1934 года Лемэтр получил премию Франки , высшую научную награду Бельгии, от короля Леопольда III . Его авторами были Альберт Эйнштейн , Шарль де ла Валле-Пуссен и Александр де Эмптин. Членами международного жюри были Эддингтон, Ланжевен , Теофиль де Дондер и Марсель Дехалу. В том же году он получил медаль Менделя Университета Вилланова .

В 1936 году Лемэтр получил приз Жюля Янссена , высшую награду Французского астрономического общества Société astronomique de France .

Еще одна награда, которую бельгийское правительство выделило для выдающихся ученых в 1950 году: десятилетняя премия в области прикладных наук за период 1933–1942 гг.

В 1953 году он был награжден медалью Эддингтона, присужденной Королевским астрономическим обществом .

В 2005 году Лемэтр занял 61-е место в De Grootste Belg («Величайший бельгиец»), фламандской телевизионной программе на VRT . В том же году он занял 78-е место среди зрителей телешоу телеканала RTBF Les plus grands Belges («Величайшие бельгийцы») .

17 июля 2018 года компания Google Doodle отметила 124-летие Жоржа Лемэтра.

26 октября 2018 года в результате электронного голосования всех членов Международного астрономического союза 78% проголосовали за то, чтобы рекомендовать изменить название закона Хаббла на закон Хаббла-Лемэтра .

В популярной культуре

В 2019 году он стал предметом опроса: «Должны ли школы в Америке преподавать теорию сотворения католического священника Жоржа Леметра в рамках своей учебной программы по естествознанию?» 53% респондентов ответили «Нет», предположительно спутав его теорию с креационизмом .

Тезки

Библиография

"L'Hypothèse de l'Atome primitif" (Первобытный атом - очерк космогонии) (1931)

Смотрите также

использованная литература

Примечания

Цитаты

Источники

дальнейшее чтение

  • Беренда, Карлтон В. (1951). «Заметки о космогонии Лемэтра». Журнал философии . 48 (10): 338–341. DOI : 10.2307 / 2020873 . JSTOR  2020873 .
  • Бергер, А.Л., редактор, Большой взрыв и Жорж Лемэтр: Материалы симпозиума в честь Ж. Лемэтра через пятьдесят лет после его открытия космологии большого взрыва, Лувен-Иа-Нев, Бельгия, 10–13 октября 1983 г. (Springer, 2013).
  • Чеваско, Джордж А (1954). «Вселенная и аббат Леметр». Ирландский ежемесячный журнал . 83 (969).
  • Годарт, Одон и Хеллер, Михал (1985) Космология Лемэтра, издательство Pachart.
  • Фаррелл, Джон, День без вчерашнего дня: Лемэтр, Эйнштейн и рождение современной космологии (Основные книги, 2005 г.), ISBN  978-1560256601 .
  • МакКри, Уильям Х. (1970). "Космология сегодня: обзор состояния науки с особым упором на вклад Жоржа Лемэтра". Американский ученый . 58 (5).
  • Краг, Хельге (1970). "Жорж Лемэтр" (PDF) . В Гиллиспи, Чарльз (ред.). Словарь научной биографии . Нью-Йорк: Скрибнер и Американский совет научных обществ. С. 542–543. ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Турек, Йозеф. Жорж Лемэтр и Папская академия наук, Specola Vaticana, 1989.

внешние ссылки