Sir Geoffrey Ingram Taylor OM FRS FRSE (7 de marzo de 1886 - 27 de junio de 1975) fue un físico y matemático británico , y una figura importante en dinámica de fluidos y teoría de ondas . Su biógrafo y antiguo alumno, George Batchelor , lo describió como "uno de los científicos más notables de este siglo (el XX)". [4] [5] [6] [7]
Temprana edad y educación
Taylor nació en St. John's Wood , Londres. Su padre, Edward Ingram Taylor, era artista y su madre, Margaret Boole, provenía de una familia de matemáticos (su tía era Alicia Boole Stott y su abuelo era George Boole ). Cuando era niño, estaba fascinado por la ciencia después de asistir a las Conferencias de Navidad de la Royal Institution y realizó experimentos con rodillos de pintura y cinta adhesiva. Taylor leyó matemáticas y física en el Trinity College de Cambridge de 1905 a 1908. Luego obtuvo una beca para continuar en Cambridge con JJ Thomson .
Carrera e investigación
Taylor es mejor conocido por los estudiantes de física por su primer artículo, [8] publicado cuando todavía era un estudiante, en el que demostró que la interferencia de la luz visible producía franjas incluso con fuentes de luz extremadamente débiles. Los efectos de interferencia se produjeron con la luz de una lámpara de gas, atenuada a través de una serie de placas de vidrio oscuro, difractando alrededor de una aguja de coser. Se necesitaron tres meses para producir una exposición suficiente de la placa fotográfica. El artículo no menciona cuantos de luz ( fotones ) y no hace referencia al artículo de 1905 de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, pero hoy el resultado se puede interpretar diciendo que menos de un fotón en promedio estuvo presente a la vez. Una vez que se hizo ampliamente aceptado ca. En 1927, cuando se cuantificó el campo electromagnético, el experimento de Taylor comenzó a presentarse en los tratamientos pedagógicos como evidencia de que los efectos de interferencia con la luz no se pueden interpretar en términos de que un fotón interfiera con otro fotón; que, de hecho, un solo fotón debe viajar a través de ambas rendijas. de un aparato de doble rendija. La comprensión moderna del tema ha demostrado que las condiciones en el experimento de Taylor no fueron de hecho suficientes para demostrar esto, porque la fuente de luz no era de hecho una fuente de fotón único, pero el experimento se reprodujo en 1986 utilizando una fuente de fotón único. y se obtuvo el mismo resultado. [9]
Siguió esto con un trabajo sobre ondas de choque , [ cita requerida ] ganando un premio Smith . En 1910 fue elegido miembro de una beca en el Trinity College, y al año siguiente fue nombrado para un puesto de meteorología , convirtiéndose en Lector de Meteorología Dinámica. Su trabajo sobre la turbulencia en la atmósfera llevó a la publicación de "Movimiento turbulento en fluidos", [10] que le valió el Premio Adams en 1915.
En 1913 Taylor se desempeñó como meteorólogo a bordo del buque de la Patrulla de Hielo Scotia , donde sus observaciones formaron la base de su trabajo posterior sobre un modelo teórico de mezcla del aire. Al estallar la Primera Guerra Mundial , fue enviado a la Royal Aircraft Factory en Farnborough para aplicar sus conocimientos al diseño de aeronaves, trabajando, entre otras cosas, en la tensión en los ejes de las hélices. No contento con sentarse y hacer ciencia, también aprendió a volar aviones y hacer saltos en paracaídas.
Después de la guerra, Taylor regresó a Trinity y trabajó en una aplicación de flujo turbulento a la oceanografía . También trabajó en el problema del paso de los cuerpos a través de un fluido en rotación. En 1923 fue nombrado profesor de investigación de la Royal Society como profesor de investigación de milenrama. Esto le permitió dejar de enseñar, lo que había estado haciendo durante los cuatro años anteriores, y para lo que no le gustaba ni tenía grandes aptitudes. Fue en este período que realizó su trabajo más amplio sobre mecánica de fluidos y mecánica de sólidos , incluida la investigación sobre la deformación de materiales cristalinos que siguió a su trabajo de guerra en Farnborough. También produjo otra contribución importante al flujo turbulento , donde introdujo un nuevo enfoque a través de un estudio estadístico de las fluctuaciones de velocidad.
En 1934, Taylor, más o menos al mismo tiempo que Michael Polanyi y Egon Orowan , se dio cuenta de que la deformación plástica de los materiales dúctiles podía explicarse en términos de la teoría de las dislocaciones desarrollada por Vito Volterra en 1905. La idea fue fundamental en el desarrollo de la ciencia moderna de sólidos mecánica.
Proyecto Manhattan
Durante la Segunda Guerra Mundial , Taylor volvió a aplicar su experiencia a problemas militares como la propagación de ondas expansivas , estudiando tanto las ondas en el aire como las explosiones submarinas . Taylor fue enviado a los Estados Unidos en 1944-1945 como parte de la delegación británica al Proyecto Manhattan . En Los Alamos , Taylor ayudó a resolver los problemas de inestabilidad por implosión en el desarrollo de armas atómicas, en particular la bomba de plutonio utilizada en Nagasaki el 9 de agosto de 1945.
En 1944 también recibió su título de caballero y la Medalla Copley de la Royal Society .
Taylor estuvo presente en la Trinity (prueba nuclear) , el 16 de julio de 1945, como parte de la "Lista VIP" del general Leslie Groves de solo 10 personas que observaron la prueba desde Compania Hill, a unas 20 millas (32 km) al noroeste de la toma. torre. Por un extraño giro, Joan Hinton , otro descendiente directo del matemático George Boole, había estado trabajando en el mismo proyecto y presenció el evento de manera no oficial. Se conocieron en ese momento, pero luego siguieron caminos diferentes. Joan, que se oponía firmemente a las armas nucleares, desertó a la China de Mao, mientras que Taylor sostenía que la política política no era competencia del científico. [11]
En 1950, publicó dos artículos que estimaban el rendimiento de la explosión utilizando el teorema de Buckingham Pi , y fotografías de alta velocidad de esa prueba, con marcas de tiempo y escala física del radio de explosión, que había sido publicado en la revista Life . Su estimación de 22 kt estaba notablemente cerca del valor aceptado de 20 kt, que todavía estaba altamente clasificado en ese momento.
Vida posterior
Taylor continuó su investigación después de la guerra, sirviendo en el Comité de Investigación Aeronáutica y trabajando en el desarrollo de aviones supersónicos . Aunque se retiró oficialmente en 1952, continuó investigando durante los siguientes veinte años, concentrándose en problemas que podrían atacarse con equipos simples. Esto condujo a avances como un método para medir el segundo coeficiente de viscosidad . [ cita requerida ] Taylor ideó un líquido incompresible con burbujas de gas separadas suspendidas en él. [ cita requerida ] La disipación del gas en el líquido durante la expansión fue una consecuencia de la viscosidad de cizallamiento del líquido. Por tanto, la viscosidad aparente podría calcularse fácilmente. Su otro trabajo tardío [ cita requerida ] incluyó la dispersión longitudinal en el flujo en tubos, [12] el movimiento a través de superficies porosas y la dinámica de láminas de líquidos.
Aspectos de la vida de Taylor a menudo encuentran expresión en su trabajo. Su interés primordial en el movimiento del aire y el agua y, por extensión, sus estudios del movimiento de las criaturas marinas unicelulares y del clima, estaban relacionados con su amor por la navegación durante toda su vida. En la década de 1930 inventó el ancla 'CQR' , que era más fuerte y más manejable que cualquier otra en uso, y que se usaba para todo tipo de embarcaciones pequeñas, incluidos los hidroaviones . [13]
Su trabajo de investigación final [ cita requerida ] se publicó en 1969, cuando tenía 83 años. En él reanudó su interés por la actividad eléctrica en las tormentas , como chorros de líquido conductor motivados por campos eléctricos. El cono desde el que se observan estos chorros se llama cono de Taylor , en honor a él. En el mismo año, Taylor recibió la Medalla y el Premio AA Griffith y fue nombrado miembro de la Orden del Mérito .
Vida personal
Taylor se casó con Grace Stephanie Frances Ravenhill, una maestra de escuela en 1925. Permanecieron juntos hasta la muerte de Stephanie en 1965. Taylor sufrió un derrame cerebral severo en 1972 que efectivamente puso fin a su trabajo. Murió en Cambridge en 1975.
Referencias
- ^ Batchelor, GK (1976). "Geoffrey Ingram Taylor 7 de marzo de 1886 - 27 de junio de 1975" . Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . 22 : 565–633. doi : 10.1098 / rsbm.1976.0021 .
- ^ O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "GI Taylor" , archivo MacTutor de Historia de las Matemáticas , Universidad de St Andrews
- ^ GI Taylor en el Proyecto de genealogía matemática
- ^ La vida y el legado de GI Taylor , por George Batchelor , Cambridge University Press , 1994 ISBN 0-521-46121-9
- ^ Taylor, Geoffrey Ingram, Sir, artículos científicos . Editado por GK Batchelor, Cambridge University Press 1958–71. (Vol. 1. Mecánica de sólidos - Vol. 2. Meteorología, oceanografía y flujo turbulento - Vol. 3. Aerodinámica y mecánica de proyectiles y explosiones - Vol. 4. Mecánica de fluidos: artículos varios).
- ^ Mises, Richard von; Yih, Chia-Shun (1976). "GI Taylor como lo conocí". Avances en mecánica aplicada Volumen 16 . Avances en Mecánica Aplicada. 16 . págs. xii–. doi : 10.1016 / S0065-2156 (08) 70086-3 . ISBN 9780120020164.
- ^ Pippard, SBA (1975). "Sir Geoffrey Taylor". La física hoy . 28 (9): 67. Bibcode : 1975PhT .... 28i..67P . doi : 10.1063 / 1.3069178 .
- ^ GI Taylor, Franjas de interferencia con luz débil, Proc. Camb. Phil. Soc. 15, 114-115 (1909)
- ^ Grangier, Roger y Aspect, "Evidencia experimental de un efecto anticorrelación de fotones en un divisor de haz", Europhys. Letón. 1 (1986) 173
- ^ Taylor, GI 1915. Eddy Motion in the Atmosphere. Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie A, que contiene artículos de carácter matemático o físico 215 (A 523): 1-26
- ^ Gerry Kennedy, The Booles and the Hintons, Atrium Press, julio de 2016
- ^ Taylor, George I. (1953). "Dispersión de materia soluble en disolvente que fluye lentamente a través de un tubo". Actas de la Royal Society de Londres Una . 219 : 186-203.
- ^ Taylor, GI, El poder de sujeción de las anclas de abril de 1934
enlaces externos
- Una transmisión de Real Media de la demostración hidrodinámica de Taylor, cortesía del MIT
- Física clásica a través del trabajo de GI Taylor . Curso impartido sobre la obra de Taylor
- Artículo sobre el curso anterior
- Medalla GI Taylor de la Sociedad de Ciencias de la Ingeniería
- Grabación de video de la conferencia de KR Sreenivasan sobre la vida y obra de GI Taylor