オリヴァー・ヘヴィサイド
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| オリヴァー・ヘヴィサイド | |
|---|---|
Heaviside c. 1900
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| 生誕 | 1850年5月18日 イギリスミドルセックス州カムデン・タウン |
| 死没 | 1925年2月3日（74歳没） イギリスデヴォン州トーキー (イングランド)Mount Stuart養老院 |
| 墓地 | デヴォン州ペイントン墓地 |
| 国籍 | イギリス |
| 研究分野 | 電気工学、数学、物理学 |
| 研究機関 | グレート・ノーザン・テレグラフ社 |
| 主な業績 |
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| 主な受賞歴 | |
| プロジェクト:人物伝 | |
オリヴァー・ヘヴィサイド（Oliver Heaviside, 1850年5月18日- 1925年2月3日）はイギリスの電気技師、物理学者、数学者である。幼時に猩紅熱に罹患したことにより難聴となった。正規の大学教育を受けず研究機関にも所属せず独学で研究を行った。電気回路におけるインピーダンスの概念の導入、複素数の導入や「ヘヴィサイドの演算子法」といった物理数学の方法を開発した。マクスウェル方程式を今日一般的に使われている形に書き直し、マクスウェル方程式が理解され応用される道を大きく切り拓いた。彼が定式化した電信方程式は、彼の斬新な方法論に精通した者が当時ほとんどいなかったため長い間注目されなかったが、その後商業的に重要なものとなった[2]。ヘヴィサイドは、その生涯の大半を科学の権威と対立しながらも、電気通信、数学、科学のあり方を変えた[2]。
幼少期
ヘヴィサイドはロンドンのカムデン・タウン、キングス・ストリート55番地[3]（現在のプレンダー・ストリート）に、製図技師で木版画家のトーマスとレイチェル・エリザベス（旧姓ウェスト）の3人兄弟の末っ子として生まれた。背が低く赤毛の子供で、幼少時に猩紅熱を患い、聴覚障害が残った。わずかな遺産により、一家は彼が13歳のときにカムデンのよりよい場所に引っ越すことができ、カムデン・ハウス・グラマー・スクールに通うことになった。彼は成績優秀で、1865年には500人中5位になった。16歳になって両親は彼を学校に通わせられなかったため、1年間独学で勉強を続けたのちそれ以上の正式な教育は受けなかった[4]:51。
ヘヴィサイドの叔父はチャールズ・ホイートストン卿（1802-1875）で、電信と電磁気学の世界的な専門家であり、1830年代半ばに初めて商業的に成功した電信の共同発明者であった。ホイートストンは甥の教育に強い関心を寄せ[5]、1867年にはニューカッスル・アポン・タインでチャールズの電信会社を経営していた兄アーサー・ホイートストンのもとで働かせるため、甥を送り出した[4]:53。
2年後、彼はデンマークのグレート・ノーザン・テレグラフ社で電信技師として働き、イギリスの請負業者を起用してニューカッスルからデンマークまでケーブルを敷設した。彼はまもなく電気技師になった。ヘヴィサイドは働きながら勉強を続け、22歳までに権威ある科学雑誌であるフィロソフィカル・マガジンに「検流計と電池で任意の抵抗を測定するためのホイートストンブリッジの最適な配置(The Best Arrangement of Wheatstone's Bridge for measuring a Given Resistance with a Given Galvanometer and Battery)」という論文を発表し[6]、この論文のコピーを贈ったウィリアム・トムソン卿や、ジェームズ・クラーク・マクスウェルなど、この代数的問題を解決しようとして失敗した物理学者から好意的なコメントを得た。電信ケーブルの二重通信方式に関する論文を発表した際[7]、彼は、二重通信方式を非現実的なものとして否定していた郵便局電信システムの技師長R・S・カルリーをからかった。その後1873年、彼は英国電気工学会への加入を申請したが、「電信会社の社員(telegraph clerks)などはいらない」と断られた。ヘヴィサイドは憤慨し、学会長を務めていたトムソンに推薦を依頼して入会が認められた[4]:60。
1873年、ヘヴィサイドはマクスウェルの著書『電気磁気論』に出会った。場所はニューカッスルの図書館(en:Literary and Philosophical Society of Newcastle upon Tyne)とみられる[8]。老年になってヘヴィサイドはこう回想した：
私が若かった頃、マクスウェルの偉大な論文を初めて見たときのことを覚えている...。私はこの本が偉大で、より偉大で、最も偉大(it was great, greater, and greatest)で、その力には計り知れない可能性があることを知った...。私はこの本をマスターしようと決心し、作業に取り掛かった。私はとても無知だった。数学的解析の知識はまったくなく（学校の代数学と三角法しか習っておらず、ほとんど忘れていた）、そのため私の作業は私のためだけにあるようなものだった。可能な限り理解できるようになるまで、数年かかった。その後、私はマクスウェルの論文を脇に置き、自分の道を歩んだ。そして、私はもっと早く前進した......。私が私なりのマクスウェルの解釈に従って福音を宣べ伝えていることはご理解いただけるだろう。[9]
1874年、電信技師の仕事を辞め、両親のいる実家へ戻った。この6年間がヘヴィサイドの74年間の人生において被雇用者として働いた唯一の期間であった。
彼は自宅で研究を続け、伝送線路理論（「電信者の方程式」としても知られる）の発展に貢献した。ヘヴィサイドは、電信線路に一様に分布したインダクタンスが減衰と歪みの両方を減少させ、インダクタンスが十分大きく絶縁抵抗が高すぎなければ、すべての周波数の電流の伝搬速度が等しくなり、回路は無歪みになることを数学的に示した[10]。ヘヴィサイドの方程式は、電信の実装を発展させるのに役立った。
中年期
1882年から1902年まで、3年間を除いて、彼は電気技師の地位向上を望む業界紙『The Electrician』に定期的に記事を寄稿し、年間40ポンドの報酬を得ていた。この報酬は生活していくには到底足りなかったが、彼は慎ましい生活を送り、最もやりたいことをやっていたのである。1883年から1887年にかけて、これらの記事は月平均2-3本であり、これらの記事は後に彼の『電磁気理論(Electromagnetic Theory)』と『電気論文(Electrical Papers)』の大部分を形成することになる[4]:71。
1880年、ヘヴィサイドは電信伝送線路における表皮効果を研究した。同年、彼はイギリスで同軸ケーブルの特許を取得した。1884年、彼はマクスウェルの数学的解析を、当初の煩雑な形式（それらはすでに四元数で再定式されていた）から、現代のベクトル用語に再構成し、それによって当初の20の方程式を、現在マクスウェルの方程式として知られている4つの微分方程式に直した。再定式化された4つのマクスウェル方程式は、電荷（静的と動的の両方）、磁場、そして両者の関係すなわち電磁場の性質を記述している。
1880年から1887年にかけて、ヘヴィサイドは微分演算子（ブールは
2014年7月、英国ニューカッスル大学の学者とニューカッスル電磁気学インタレスト・グループは、この墓碑を一般の寄付によって完全に修復することを目指し、ヘヴィサイド・メモリアル・プロジェクトを設立した[28][29][30]。修復された墓碑は2014年8月30日、ヘヴィサイドの遠い親戚であるアラン・ヘザーによって除幕された。除幕式には、トーベイ市長、トーベイ選出の国会議員、科学博物館の元学芸員（英国工学技術学会を代表）、トーベイ市民協会会長、ニューカッスル大学の代表が出席した[31]。
工学技術学会による顕彰
ヘヴィサイドの論文コレクションは英国工学技術学会(IET)アーカイブセンターに所蔵されている[32]。このコレクションは、数式や計算を記したノート、主に電信に関する注釈付き冊子、原稿メモ、論文草稿、書簡、「電磁気理論」の論文草稿から構成されている。ベル電話研究所所長オリヴァー・E・バックリーによる1950年のヘヴィサイドへの追悼音声がデジタル化され、IETアーカイブバイオグラフィーからアクセスできるようになった[33]。
英国工学技術学会の前身である電気技術者協会（IEE）は、1908年、オリヴァー・ヘヴィサイドに名誉会員資格を授与し[34][35]、1922年にはその年に創設されたファラデー・メダルを授与した。1950年に電気技術者協会の委員会はヘヴィサイド・プレミアム賞を設立した。「委員会はオリヴァー・ヘヴィサイドを何らかの形で永続的に記念することを検討し、その結果、毎年、採択された最も優れた数学論文に対して10ポンドのヘヴィサイド・プレミアム賞を授与することを推奨する」[36]。
エポニム
月のクレーター「ヘヴィサイド」[37]と、火星のクレーター「ヘヴィサイド」[38]は、オリヴァー・ヘヴィサイドにちなむ。
発明と発見
ヘヴィサイドはベクトル演算とベクトル解析を発展させ、提唱した[39]。マクスウェルの電磁気学の定式化は20変数20方程式から成っていた。ヘヴィサイドはベクトル解析の回転と発散演算子を用いて、この20方程式のうち12方程式を4変数(
英語版ウィキソースにオリヴァー・ヘヴィサイド著の原文があります。
ジャーナル
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-
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本
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参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、オリヴァー・ヘヴィサイドに関するカテゴリがあります。- The Dibner Library Portrait Collection, "Oliver Heaviside".
- オリヴァー・ヘヴィサイドに関連する著作物 - インターネットアーカイブ
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