Georges Lemaître - Georges Lemaître


Georges Lemaître

HP , RAS Associate
Georges Lemaître 1930s.jpg
Lemaître w latach 30.
Urodzić się
Georges Henri Joseph Édouard Lemaître

( 1894-07-17 )17 lipca 1894 r
Charleroi , Belgia
Zmarł 20 czerwca 1966 (1966-06-20)(w wieku 71 lat)
Leuven , Belgia
Narodowość belgijski
Alma Mater Catholic University of Louvain
St Edmund's House, Cambridge
Massachusetts Institute of Technology
Znany z Teoria rozszerzania się wszechświata
Teoria Wielkiego Wybuchu
Prawo Hubble'a-Lemaître'a
Metryka
Lemaître'a -Tolmana Współrzędne Lemaître'a Metryka
Friedmanna-Lemaître'a-Robertsona-Walkera
Nagrody Nagroda Francqui (1934)
Medal Eddingtona (1953)
Kariera naukowa
Pola Kosmologia
Astrofizyka
Matematyka
Instytucje Katolicki Uniwersytet w Leuven
Katolicki Uniwersytet Ameryki
Doradca doktorski Charles Jean de la Vallée-Poussin (Leuven)
Inni doradcy akademiccy Arthur Eddington (Cambridge)
Harlow Shapley (MIT)
Kariera kościelna
Religia chrześcijaństwo
Kościół Kościół Katolicki
wyświęcony 22 września 1923
przez Désiré-Josepha Mercier
Podpis
Georges Lemaitre podpis.jpg

Georges Henri Joseph Édouard Lemaître ( / l ə m ɛ t r ə / lə- MET -rə ; francuski:  [ʒɔʁʒ ləmɛːtʁ] ( słuchania )O tym dźwięku , 17 lipca 1894 - 20 czerwca 1966), był belgijski Stosunek do Kapłan , matematyka , astronom , i profesor fizyki na Katolickim Uniwersytecie w Louvain . Jako pierwszy wysunął teorię, że recesję pobliskich galaktyk można wytłumaczyć rozszerzaniem się Wszechświata , co zostało potwierdzone obserwacyjnie wkrótce przez Edwina Hubble'a . Najpierw wyprowadził „prawo Hubble'a”, obecnie nazywane przez IAU prawem Hubble'a-Lemaître'a i opublikował pierwsze oszacowanie stałej Hubble'a w 1927 roku, dwa lata przed artykułem Hubble'a. Lemaître zaproponował także „ teorię Wielkiego Wybuchu ” powstania wszechświata , nazywając ją „hipotezą pierwotnego atomu ”, a później „początkiem świata”.

Wczesne życie

Po ukończeniu klasycznej edukacji w jezuickiej szkole średniej Collège du Sacré-Coeur w Charleroi w Belgii Lemaître rozpoczął studia inżynierskie na Katolickim Uniwersytecie w Louvain w wieku 17 lat. W 1914 przerwał studia, aby służyć jako oficer artylerii w armii belgijskiej na czas I wojny światowej . Na zakończenie działań wojennych otrzymał z palmami belgijski krzyż wojenny .

Po wojnie studiował fizykę i matematykę , zaczął przygotowywać się do kapłaństwa diecezjalnego , a nie jezuitów. On uzyskał doktorat w 1920 roku na podstawie pracy pt l'Zbliżanie des FONCTIONS de plusieurs zmienne réelles ( Zbliżanie funkcji wielu zmiennych rzeczywistych ), napisanej pod kierunkiem Charlesa de la Vallée-Poussin . Został wyświęcony na kapłana w dniu 22 września 1923 roku przez kard Désiré-Joseph Mercier .

W 1923 został współpracownikiem naukowym w dziedzinie astronomii na Uniwersytecie Cambridge , spędzając rok w St Edmund's House (obecnie St Edmund's College , University of Cambridge). Współpracował z Arthurem Eddingtonem , który wprowadził go do współczesnej kosmologii , astronomii gwiazdowej i analizy numerycznej . Następny rok spędził w Harvard College Observatory w Cambridge, Massachusetts , z Harlowem Shapleyem , który właśnie zyskał rozgłos dzięki pracy nad mgławicami , oraz w Massachusetts Institute of Technology (MIT), gdzie zapisał się na studia doktoranckie z nauk ścisłych.

Kariera zawodowa

Millikan , Lemaître i Einstein po wykładzie Lemaître'a w California Institute of Technology w styczniu 1933.
Według teorii Big Bang The wszechświat wyłonił się z bardzo gęstego i gorącego stanu ( osobliwości ). Sama przestrzeń od tego czasu rozszerza się, niosąc ze sobą galaktyki , jak rodzynki w bochenku chleba. Powyższy schemat graficzny jest koncepcją artysty ilustrującą rozszerzanie się fragmentu płaskiego wszechświata.

Po powrocie do Belgii w 1925 roku został wykładowcą w niepełnym wymiarze godzin na Katolickim Uniwersytecie w Louvain i rozpoczął pracę nad raportem, który został opublikowany w 1927 roku w Annales de la Société Scientifique de Bruxelles ( Roczniki Towarzystwa Naukowego w Brukseli ) pod przewodnictwem tytuł „Un Univers homogène de masse Constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques” („Jednorodny Wszechświat o stałej masie i rosnącym promieniu uwzględniający prędkość radialną mgławic pozagalaktycznych”), który miał mu później przynieść międzynarodowa sława. W tym raporcie przedstawił nową ideę rozszerzania się wszechświata, wyprowadzoną z Ogólnej Teorii Względności. Później stało się to znane jako prawo Hubble'a , mimo że Lemaître jako pierwszy dostarczył obserwacyjne oszacowanie stałej Hubble'a . Zaproponowany przez niego stan początkowy uznano za własny model Einsteina statycznego wszechświata o skończonych rozmiarach. Artykuł miał niewielki wpływ, ponieważ czasopismo, w którym został opublikowany, nie było powszechnie czytane przez astronomów spoza Belgii. Arthur Eddington podobno pomógł przetłumaczyć artykuł na angielski w 1931 roku, ale część dotycząca oszacowania „stałej Hubble'a” nie została uwzględniona w tłumaczeniu z powodów, które przez długi czas pozostawały nieznane. Kwestię tę wyjaśnił w 2011 r. Mario Livio : Lemaître sam pominął te akapity podczas tłumaczenia artykułu dla Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, na rzecz raportów o nowszych pracach na ten temat, ponieważ do tego czasu obliczenia Hubble'a były już lepsze niż wcześniejsze obliczenia Lemaître'a.

W tym czasie Einstein , nie odrzucając matematyki teorii Lemaître'a, odmówił zaakceptowania rozszerzania się wszechświata; Lemaître przypomniał swój komentarz: „ Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable ” („Twoje obliczenia są poprawne, ale twoja fizyka jest okropna”). W tym samym roku Lemaître powrócił do MIT, aby przedstawić swoją pracę doktorską pt. Pole grawitacyjne w płynnej sferze o jednorodnej gęstości niezmiennej zgodnie z teorią względności . Po uzyskaniu doktoratu został mianowany profesorem zwyczajnym na Katolickim Uniwersytecie w Louvain.

W 1931 roku Arthur Eddington opublikował w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society długi komentarz do artykułu Lemaître'a z 1927 roku, który Eddington opisał jako „genialne rozwiązanie” nierozstrzygniętych problemów kosmologii. Oryginalny artykuł został opublikowany w skróconym tłumaczeniu na język angielski później w 1931 roku, wraz z kontynuacją Lemaître'a w odpowiedzi na uwagi Eddingtona. Lemaître został następnie zaproszony do Londynu, aby wziąć udział w spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia na temat relacji między fizycznym wszechświatem a duchowością. Tam zaproponował, że wszechświat rozszerzył się od punktu początkowego, który nazwał „Prawiecznym Atomem”. Rozwinął ten pomysł w raporcie opublikowanym w Nature . Teoria Lemaître'a pojawiła się po raz pierwszy w artykule dla ogólnego czytelnika na tematy związane z nauką i technologią, opublikowanym w grudniowym numerze Popular Science. Teoria Lemaître'a stała się bardziej znana jako „ teoria Wielkiego Wybuchu ”, malowniczy termin wymyślony żartobliwie podczas audycji radiowej BBC w 1949 roku przez astronoma Freda Hoyle'a , który był zwolennikiem wszechświata stanu ustalonego i pozostał nim aż do swojej śmierci w 2001 roku.

Propozycja Lemaître'a spotkała się ze sceptycyzmem ze strony kolegów naukowców. Eddington uznał pomysł Lemaître'a za nieprzyjemny. Einstein uważał to za nieuzasadnione z fizycznego punktu widzenia, chociaż zachęcał Lemaître'a do przyjrzenia się możliwościom modeli ekspansji nieizotropowej, więc jasne jest, że nie odrzucał całkowicie tej koncepcji. Einstein docenił również argument Lemaître'a, że ​​model statycznego wszechświata Einsteina nie mógł być utrzymany w nieskończonej przeszłości.

Wraz z Manuelem Sandovalem Vallartą Lemaître odkrył, że intensywność promieni kosmicznych zmienia się wraz z szerokością geograficzną, ponieważ te naładowane cząstki oddziałują z ziemskim polem magnetycznym. W swoich obliczeniach Lemaître i Vallarta wykorzystali komputer analizatora różnicowego MIT, opracowany przez Vannevara Busha . Pracowali również nad teorią pierwotnego promieniowania kosmicznego i zastosowali ją do swoich badań pola magnetycznego Słońca i skutków rotacji galaktyki.

Lemaître i Einstein spotkali się czterokrotnie: w 1927 r. w Brukseli podczas konferencji Solvaya ; w 1932 w Belgii, w czasie cyklu konferencji w Brukseli; w Kalifornii w styczniu 1933; aw 1935 w Princeton . W 1933 roku w Kalifornijskim Instytucie Technologii , po tym, jak Lemaître szczegółowo opisał swoją teorię, Einstein wstał, oklaskiwał i podobno powiedział: „To najpiękniejsze i najbardziej zadowalające wyjaśnienie stworzenia, jakie kiedykolwiek słyszałem”. Istnieje jednak spór co do doniesienia o tym cytacie w ówczesnych gazetach i być może Einstein nie odnosił się do teorii jako całości, a jedynie do propozycji Lemaître'a, że promienie kosmiczne mogą być pozostałością artefaktów początków. "eksplozja".

W 1933, kiedy wznowił swoją teorię rozszerzającego się wszechświata i opublikował bardziej szczegółową wersję w Annals of the Scientific Society of Brussels , Lemaître osiągnął największe uznanie publiczne. Gazety na całym świecie nazwały go słynnym belgijskim naukowcem i opisały go jako lidera nowej fizyki kosmologicznej. Również w 1933 Lemaître służył jako profesor wizytujący na Katolickim Uniwersytecie Ameryki .

W dniu 27 lipca 1935 roku został honorowym kanon z Malines katedrze przez kardynała Josefa Van Roey.

W 1936 r. został wybrany na członka Papieskiej Akademii Nauk i brał w niej aktywną rolę, pełniąc funkcję jej prezesa od marca 1960 r. do śmierci.

W 1941 roku został wybrany członkiem Królewskiej Akademii Nauk i Sztuki Belgii . W 1946 opublikował swoją książkę o L'Hypothèse de l'Atome Primitif ( Hypoteza pradawnego atomu ). Została przetłumaczona na język hiszpański w tym samym roku, a na angielski w 1950 roku.

W 1951 papież Pius XII oświadczył, że teoria Lemaître'a dostarczyła naukowego uzasadnienia dla katolicyzmu . Lemaître nie znosił jednak proklamacji papieża, stwierdzając, że teoria jest neutralna i nie ma związku ani sprzeczności między jego religią a jego teorią. Lemaître i Daniel O'Connell, doradca naukowy Papieża, przekonali Papieża, aby nie wspominał publicznie o kreacjonizmie i przestał wygłaszać proklamacje dotyczące kosmologii. Lemaître był pobożnym katolikiem, ale sprzeciwiał się mieszaniu nauki z religią, chociaż uważał, że te dwie dziedziny nie są ze sobą w konflikcie.

W ciągu 1950 roku stopniowo zrezygnował część jego nakładu pracy dydaktycznej, kończąc go całkowicie, gdy wziął emerytowanym stanu w 1964 roku W 1962 roku zdecydowanie przeciwny do wypędzenia francuskich głośników z Katolickiego Uniwersytetu w Louvain, stworzył Together ACAPSUL z Gérard Garitte do walki z rozłamem.

Podczas Soboru Watykańskiego II w latach 1962-65 został poproszony przez papieża Jana XXIII o zasiadanie na IV sesji Papieskiej Komisji Kontroli Urodzeń . Ponieważ jednak stan zdrowia uniemożliwiał mu podróż do Rzymu – w grudniu 1964 doznał ataku serca – Lemaître sprzeciwił się, wyrażając zdziwienie, że został wybrany. Powiedział koleżance z Dominikany , Père Henri de Riedmatten, że uważa za niebezpieczne dla matematyka zapuszczanie się poza jego obszar specjalizacji. Został również mianowany prałatem domowym ( monsiniorem ) w 1960 roku przez papieża Jana XXIII .

Pod koniec życia coraz bardziej poświęcał się zagadnieniom obliczeń numerycznych. Był wybitnym algebraikiem i kalkulatorem arytmetycznym. Od 1930 r. używał najpotężniejszych maszyn liczących tamtych czasów, Mercedesa-Euklida . W 1958 roku został wprowadzony do Uniwersytetu Burroughs E 101 , pierwszego komputera elektronicznego. Lemaître utrzymywał duże zainteresowanie rozwojem komputerów, a jeszcze bardziej problematyką języka i programowania komputerowego .

Zmarł 20 czerwca 1966 r., wkrótce po tym, jak dowiedział się o odkryciu kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła , które dostarczyło dalszych dowodów na jego twierdzenie o narodzinach wszechświata.

Praca

Lemaître był pionierem w stosowaniu Albert Einstein „s teorię względności do kosmologii . W artykule z 1927 roku, który wyprzedził o dwa lata przełomowy artykuł Edwina Hubble'a , Lemaître wyprowadził to, co stało się znane jako prawo Hubble'a i zaproponował je jako ogólne zjawisko w kosmologii relatywistycznej. Lemaître był również pierwszym, który oszacował liczbową wartość stałej Hubble'a .

Einstein był sceptyczny wobec tego artykułu. Kiedy Lemaître zwrócił się do Einsteina na konferencji Solvaya w 1927 r. , ten ostatni zwrócił uwagę, że w 1922 r. Alexander Friedmann zaproponował podobne rozwiązanie równań Einsteina, sugerując, że promień wszechświata wzrastał w czasie. (Einstein również skrytykował obliczenia Friedmanna, ale wycofał swoje komentarze.) W 1931 roku, w swoim annus mirabilis , Lemaître opublikował artykuł w „ Nature” przedstawiający jego teorię „pierwotnego atomu”.

Friedmann był upośledzony przez życie i pracę w ZSRR i zmarł w 1925 r., wkrótce po wynalezieniu metryki Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker . Ponieważ Lemaître spędził całą swoją karierę w Europie, jego praca naukowa nie jest tak dobrze znana w Stanach Zjednoczonych jak praca Hubble'a czy Einsteina, obaj dobrze znani w USA ze względu na to, że tam mieszkają. Niemniej jednak teoria Lemaître'a zmieniła bieg kosmologii. To dlatego, że Lemaître:

  • Był dobrze obeznany z pracą astronomów, a zaprojektował swoją teorię mieć implikacje sprawdzalne i być w zgodzie z obserwacjami w czasie, w szczególności, aby wyjaśnić obserwowane przesunięcie ku czerwieni z galaktyk i liniową zależność między odległości i prędkości;
  • Zaproponował swoją teorię w dogodnym czasie, ponieważ Edwin Hubble wkrótce opublikuje swoją relację prędkość-odległość, która silnie wspierała rozszerzający się wszechświat, a w konsekwencji teorię Wielkiego Wybuchu Lemaître'a;
  • Studiował pod kierunkiem Arthura Eddingtona , który upewnił się, że Lemaître został wysłuchany w środowisku naukowym.

Zarówno Friedmann, jak i Lemaître zaproponowali relatywistyczne kosmologie przedstawiające rozszerzający się wszechświat. Jednak Lemaître jako pierwszy zaproponował, że ekspansja wyjaśnia przesunięcie ku czerwieni galaktyk. Następnie doszedł do wniosku, że musiało mieć miejsce początkowe zdarzenie „podobne do stworzenia ”. W latach 80. Alan Guth i Andrei Linde zmodyfikowali tę teorię, dodając do niej okres inflacji .

Einstein najpierw odrzucił Friedmanna, a potem (prywatnie) Lemaître'a, od razu mówiąc, że nie każda matematyka prowadzi do poprawnych teorii. Po opublikowaniu odkrycia Hubble'a Einstein szybko i publicznie poparł teorię Lemaître'a, pomagając zarówno tej teorii, jak i jej proponującemu uzyskać szybkie uznanie.

Lemaître był także jednym z pierwszych użytkowników komputerów do obliczeń kosmologicznych. W 1958 r. wprowadził na swoją uczelnię pierwszy komputer ( Burroughs E 101 ) i był jednym z wynalazców algorytmu szybkiej transformacji Fouriera .

W 1931 Lemaître był pierwszym naukowcem, który zaproponował, że ekspansja Wszechświata faktycznie przyspiesza, co zostało potwierdzone obserwacjami w latach 90. XX wieku poprzez obserwacje bardzo odległej supernowej typu IA za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, które doprowadziły do Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku .

W 1933 Lemaître znalazł ważne niejednorodne rozwiązanie równań pola Einsteina opisujących kulisty obłok pyłu, metrykę Lemaître-Tolmana .

W 1948 Lemaître opublikował dopracowany esej matematyczny „Quaternions et espace elliptique”, który wyjaśnił niejasną przestrzeń. William Kingdon Clifford w tajemniczy sposób opisał przestrzeń eliptyczną w 1873 roku, kiedy wersory były zbyt popularne, by je wymieniać. Lemaître rozwinął teorię kwaternionów od pierwszych zasad, aby jego esej mógł stać się sam, ale przypomniał program Erlangen w geometrii, rozwijając geometrię metryczną przestrzeni eliptycznej.

Lemaître był pierwszym kosmologiem teoretycznym, który został nominowany w 1954 roku do Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za przewidywanie rozszerzającego się wszechświata. Co ciekawe, został również nominowany do Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1956 r. za swoją pierwotną teorię atomową.

Korona

17 marca 1934 Lemaître otrzymał z rąk króla Leopolda III nagrodę Francqui , najwyższe belgijskie wyróżnienie naukowe . Jego proponenci to Albert Einstein , Charles de la Vallée-Poussin i Alexandre de Hemptinne. Członkami międzynarodowego jury byli Eddington, Langevin , Théophile de Donder i Marcel Dehalu. W tym samym roku otrzymał Medal Mendla Uniwersytetu Villanova .

W 1936 Lemaître otrzymał Prix ​​Jules Janssen , najwyższą nagrodę Société astronomique de France , francuskiego towarzystwa astronomicznego.

Kolejne wyróżnienie, które rząd belgijski zarezerwował dla wybitnych naukowców, zostało mu przyznane w 1950 roku: nagroda dziesięcioletnia w dziedzinie nauk stosowanych za lata 1933–1942.

W 1953 otrzymał inauguracyjny Medal Eddingtona przyznany przez Królewskie Towarzystwo Astronomiczne .

W 2005 roku Lemaître został wybrany na 61 miejsce w programie De Grootste Belg („Największy Belg”), flamandzkim programie telewizyjnym na VRT . W tym samym roku został wybrany na 78 miejsce przez publiczność Les plus grands Belges („Najwięksi Belgowie”), programu telewizyjnego RTBF .

17 lipca 2018 r. Google Doodle obchodził 124. urodziny Georgesa Lemaître'a.

26 października 2018 r. w głosowaniu elektronicznym wśród wszystkich członków Międzynarodowej Unii Astronomicznej 78% głosowało za rekomendacją zmiany nazwy prawa Hubble'a na prawo Hubble'a-Lemaître'a .

W kulturze popularnej

W 2019 roku był przedmiotem ankiety: „Czy szkoły w Ameryce powinny uczyć teorii stworzenia katolickiego księdza Georgesa Lemaitre’a w ramach programu nauczania przedmiotów ścisłych?” 53% respondentów odpowiedziało „Nie”, prawdopodobnie myląc swoją teorię z kreacjonizmem .

Imienniki

Bibliografia

„L'Hypothèse de l'Atome primitif” (Prawieczny atom – esej o kosmogonii) (1931)

Zobacz też

Bibliografia

Uwagi

Cytaty

Źródła

Dalsza lektura

  • Berenda Carlton W (1951). „Uwagi o kosmogonii Lemaître'a” . Dziennik Filozofii . 48 (10): 338–341. doi : 10.2307/2020873 . JSTOR  2020873 .
  • Berger, AL, redaktor The Big Bang and Georges Lemaître: Proceedings of a Symposium na cześć G. Lemaître’a pięćdziesiąt lat po rozpoczęciu przez niego Kosmologii Wielkiego Wybuchu, Louvain-Ia-Neuve, Belgia, 10–13 października 1983 r. (Springer, 2013).
  • Cevasco, George A (1954). „Wszechświat i Abbe Lemaitre”. Miesięcznik Irlandzki . 83 (969).
  • Godart, Odon & Heller, Michal (1985) Kosmologia Lemaître , Wydawnictwo Pachart.
  • Farrell, John, Dzień bez wczoraj: Lemaître, Einstein i narodziny współczesnej kosmologii (Podstawowe książki, 2005), ISBN  978-1560256601 .
  • McCrea, William H. (1970). „Kosmologia dzisiaj: przegląd stanu nauki ze szczególnym naciskiem na wkład Georgesa Lemaître”. Amerykański naukowiec . 58 (5).
  • Kragh, Helge (1970). „Georges Lemaître” (PDF) . W Gillispie, Charles (red.). Słownik biografii naukowej . Nowy Jork: Scribner & American Council of Learned Societies. s. 542-543. Numer ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Turek, Józef. Georges Lemaître i Papieska Akademia Nauk, Specola Vaticana, 1989.

Zewnętrzne linki