Gibbs11

1乔赛亚·威拉德·吉布斯理论物理学家、数学家热力学集大成者物理化学的奠基人矢量分析的发明者之一2提纲•0.背景•1.成长岁月：0-30•2.研究生涯：30-63•3.晚年与去世：63-64•4.评价与印象30.1参考资料[1][2][3]《伟大的物理学家》（上）［美］威廉.H.克劳普尔[4]近代物理学家传记，MARTINJ.KLEIN4JOSIAHWILLARDGIBBS,美国1839.2-1903.450.2时代背景•科技时代的黎明•工业革命60.3家庭背景•祖籍英格兰,Warwickshire•父亲JosiahWillardGibbs,耶鲁大学宗教文学教授；外祖父耶鲁毕业生•5个子女，吉布斯是惟一男孩，4个姐姐7耶鲁大学.纽黑文8纽黑文返回提纲9•1839-02-11出生•早年就读Hopkins文法学校友好、内向专注学习身体较差、较少参加社交•10岁时小姐姐去世1.1出生与童年（0～15）101.2大学时代（15－19）•15-19岁入学耶鲁大学，成绩优异拉丁文和数学两科多次获奖111.3攻读博士（19－24）•1858优异成绩毕业，留校攻读工程学博士•1863，获工程学博士学位；美国首批《关于正齿轮传动中轮齿的形状》，几何方法应用于齿轮设计和研究•亲人的故去刚上大学不久，Gibbs母亲健康每况愈下，不久去世；1861年Gibbs父亲去世；期间一个姐姐也去世.121.5欧洲旅行（27－30）•1866-1869赴欧洲参观学习巴黎(1866-67)，柏林(1867-68)，海德堡(1868-69)•受益基尔霍夫和亥姆霍兹1.4留校工作（24－27）•1863－1866，留校助教：拉丁文2年，自然哲学1年返回提纲132.1安身耶鲁（30－64）•1869-06返回耶鲁•1871，耶鲁数学物理教授，没有薪水父母有遗产；美国第一个此类岗位•第一篇论文：1873《流体热力学中的图解法》,1873介绍了热力学中的图表.明确了熵的意义和地位，给出了相应公式的表示，热力学过程的图表表示.dU=TdS-PdV14他在这篇论文中描述的图表，简单地说，从某些方面看，是以熵和温度为坐标轴…任何循环的功或者热与其在图上相对应的面积成正比…它在蒸汽机研究中有最重要的用途.Ofthenewdiagramswhichhefirstdescribedinthispaper,thesimplest,insomerespects,isthatinwhichentropyandtemperaturearetakenascoordinates...theworkorheatofanycycleisproportionaltoitsareainanypartofthediagram...ithasfoundmostimportantapplicationsinthestudyofthesteamengine.--Bumstead15蒸汽机16Gibbs的热力学图17《一种用曲面手段表示物质热力学性质的几何表示方法》,1873,将图表延伸到3维.•麦克斯韦的关注Gibbs广为散发他的论文副本给对其工作感兴趣的科学家，开始时几乎无人问津。麦克斯韦很快注意，并且欣赏他的几何学的方法.成了吉布斯“在知识界广受关注的中间人”.182.2《非均匀物质的平衡》(37-39)•1875-1878《非均匀物质的平衡》在1876年和1878年间，Gibbs书写了一系列多相化学系统图形分析的论文.这些论文最后形成单行本《非均匀物质的平衡》，这是他最有名的工作.它被认为是19世纪最伟大的科学成就之一,并且是物理化学的基础之一.在这些论文中,Gibbs应用热力学来解释物理化学现象,成功地解释了以前大量的互不关联的事实并使之联系起来.19象牛顿的《原理》一样，吉布斯的《非均匀物质的平衡》一书的实际运用是极为广泛的。……吉布斯清楚地说明了气体、混合物、表面、固体、相变（沸腾和凝固）、化学反应、化学电池、沉积和渗透等作用的基本热力学原理。如今的物理化学工作者认识到，其中的任何一个领域都已经成为重要的研究项目。--威廉.H.克劳普尔20普遍认为他的论文是化学史上最重要的论文....不过其价值被广泛认同却是在若干年后，这个延迟很大程度上是由于他的数学形式和推导过程使其对任何人阅读起来都很困难,特别是那些与论文最有关的实验化学的学生...--Bumstead21英语原文[1]Itisuniversallyrecognisedthatitspublicationwasaneventofthefirstimportanceinthehistoryofchemistry....Neverthelessitwasanumberofyearsbeforeitsvaluewasgenerallyknown,thisdelaywasduelargelytothefactthatitsmathematicalformandrigorousdeductiveprocessesmakeitdifficultreadingforanyone,andespeciallysoforstudentsofexperimentalchemistrywhomitmostconcerns...22•其它涉及非均匀平衡方面的论文：化学势、自由能的概念吉布斯系综的思想吉布斯相律232.3获得薪水（41）•放弃高就，获得薪水，属于耶鲁1880年JohnsHopkins大学提供年薪$3000Yale得知后挽留，提供年薪$2000Gibbs最后选择留在耶鲁近日来，予之同事均反对予之去职，实令予不忍卒离…242.4矢量分析（41－62）•发展矢量分析1881和1884用于教学,1901发表利用德国数学家Grassmann的想法发展了比Hamilton更容易应用到物理中的数学工具.1880用矢量分析计算Swift彗星轨道,计算简洁.252.5其他研究（43－63）•1882-1889发表关于光的电磁理论的5篇论文发展了一个新的光的电磁理论，避免涉及物质结构•在统计力学方面，为量子理论和Maxwell理论提供了数学框架.他1902出版的《统计力学基本原理》相比麦克斯韦和玻尔兹曼，为构建统计力学的基本框架提供了更坚实、一般的方法.其理论比其它理论延续得久.返回提纲263.晚年与去世（63-64）•获得CopleyMedal，1901,英国皇家学会首次运用热力学第二定律详尽地讨论化学、电学、热能和外部作功之间的关系.•终身居住在其父亲建造的房子里•与其姐姐、姐夫一起居住•Gibbs终身未婚•1903-04-28去世27评价与印象[Gibbs]终身未婚,居住在存活下来的姐姐的家里.在其晚年，他是一个个子高高的,有品格的绅士,有健康的步履和红润的肤色,他做他那份家务,对学生和蔼并且平易近人(如果不是无法理解).Gibbs被他的朋友高度尊敬,但是美国科学界对于实用问题的先入为主太根深蒂固，使得他的高深的理论在其在世时没有多少应用.他在耶鲁度过他平静的生命,深深地被几个有才干的学生敬佩，但是没有对美国科学界产生立即的、与其天才相称的影响.28英语原文[1][Gibbs]remainedabachelor,livinginhissurvivingsister'shousehold.Inhislateryearshewasatall,dignifiedgentleman,withahealthystrideandruddycomplexion,performinghisshareofhouseholdchores,approachableandkind(ifunintelligible)tostudents.Gibbswashighlyesteemedbyhisfriends,butU.S.sciencewastoopreoccupiedwithpracticalquestionstomakemuchuseofhisprofoundtheoreticalworkduringhislifetime.HelivedouthisquietlifeatYale,deeplyadmiredbyafewablestudentsbutmakingnoimmediateimpressonU.S.sciencecommensuratewithhisgenius.29印象[2]除了在教室，我很少看到Gibbs.每当傍晚来临的时侯，他会沿着他从事研究的老SloaneLaboratory实验室和他的家的街道散散步–工作和晚餐之间的一点运动–在那时人们偶尔可以见到他.--E.B.WilsonExceptintheclassroomIsawverylittleofGibbs.Hehadaway,towardtheendoftheafternoon,oftakingastrollaboutthestreetsbetweenhisstudyintheoldSloaneLaboratoryandhishome--alittleexercisebetweenworkanddinner--andonemightoccasionallycomeacrosshimatthattime.30评价与印象谦逊的举止，与他人交往和蔼亲切，从不显示出急躁和愤怒,全然没有低俗的个人野心或者哪怕一点点提升自己的愿望.对于无私、基督徒的绅士境界，他远比其他人明白得多.在那些了解他的人的印象中，他智力成就的伟大丝毫不遮盖他个人生活的美丽和高贵.－－Bumstead返回提纲31英语原文[1]Unassuminginmanner,genialandkindlyinhisintercoursewithhisfellow-men,nevershowingimpatienceorirritation,devoidofpersonalambitionofthebasersortoroftheslightestdesiretoexalthimself,hewentfartowardrealisingtheidealoftheunselfish,Christiangentleman.Inthemindsofthosewhoknewhim,thegreatnessofhisintellectualachievementswillneverovershadowthebeautyanddignityofhislife.32对他人影响•NobelistsinfluencedbytheworkofGibbs•JohannvanderWaals,1910.•MaxPlanck,1918PlancksaidaboutGibbs:…whosenamenotonlyinAmericabutinthewholeworldwilleverbereckonedamongthemostrenownedtheoreticalphysicistsofalltimes….33•WilliamGiauque1949(隔代)•Samuelson,NobelPrizeinEconomics,1970.2003,SamuelsondescribedGibbsasYale'sgreatphysicist.(隔代)34参考题1：找错题•下述划线文字中有__处错误。1.吉布斯是美国人。他是美国第一批理学博士。他博士毕业后留耶鲁大学工作。他曾到欧洲大陆参观学习3年。然后一直在耶鲁服务，其中9年左右没拿薪水。在耶鲁期间，吉布斯一直居住在其儿时住的房子里，并且终身未婚。答案：__。2.吉布斯是美国第一个数学物理教授。他攻读博士期间曾研究过统计物理。他的研究还包括热力学、物理化学和数学等。答案：__。35参考题2：选择题3.吉布斯在其初期的论文中第一次明确了（1）的意义