КУАЙН (Quine) Уиллард ван Орман (р. 1908) - американский философ. Один из участников Венского кружка (1932). Преподавал в Гарвардском университете (с 1938). По свидетельствам ряда историков философии и науки, оказал весьма значимое воздействие на диапазон философских дискуссий

Джозайя Уиллард Гиббс (1839-1903) - американский физик-теоретик, один из создателей термодинамики и статистической механики. Разработал теорию термодинамических потенциалов, открыл общее условие равновесия гетерогенных систем - правило фаз, вывел уравнения Гиббса - Гельмгольца, Гиббса - Дюгема, адсорбционное уравнение Гиббса. Установил фундаментальный закон статистической физики - распределение Гиббса. Уиллард предложил графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов. Ввел понятие адсорбции.

Загадка Гиббса состоит в том, что прагматическая Америка в годы царствования практицизма произвела на свет великого теоретика. До него в Америке не было ни одного теоретика. Впрочем, как почти не было теоретиков и после. Подавляющее большинство американских ученых - экспериментаторы.

Одна из главных целей теоретического исследования – найти точку зрения, с которой предмет представляется наиболее простым

Гиббс Джозайя Уиллард

Джозия Уиллард Гиббс родился 11 февраля 1839 года в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в семье профессора Йельского университета. В течение шести поколений его семья славилась в Новой Англии своей ученостью. Один из его предков был президентом Гарвардского университета, другой - секретарем Массачусетсской колонии и первым президентом Пристонского университета. Отец Гиббса считался выдающимся теологом.

Когда Уилорду Гиббсу было десять лет, он начал учиться в небольшой частной школе в Нью-Хэйвене, расположенной в том же квартале, что и его дом. Он рос тихим, застенчивым мальчиком, всегда следовал за другими, никогда не был вожаком, но и никогда не оставался в стороне. В 1854 году юноша поступил в Йельский университет, а в 1858 году Гиббс получил диплом бакалавра.

В те годы в Шеффильде создавалась научная школа. В 1847 году при ней была открыта аспирантура. Но только в 1861 году эта школа получила право присуждать степень доктора физики. Гиббсу со временем суждено было стать величайшим американским теоретиком науки, но его обучение шло по линии американского практицизма. В 1863 году он первый в Америке получил степень доктора физики за работу по инженерной механике. Диссертация называлась «О форме зубцов в зубчатом сцеплении». Он тут же получил место преподавателя в колледже на три года. Отец Гиббса умер в 1861 году, оставив детям 23 500 долларов. Таким образом, Уиллард Гиббс мог жить на небольшой доход.

Преподавая, У. Гиббс не переставал заниматься своим любимым делом - механикой. Он написал несколько работ о паровых турбинах и изобрел железнодорожный тормоз, работающий под действием силы инерции поезда. Когда окончился срок его преподавания в Йеле в 1866 году, Гиббс вместе с двумя сестрами отправился за границу. Это был поворотный момент в его карьере. В Европе он получил углубленное образование, ставшее прочным фундаментом для самой главной работы в его жизни.

Сначала он занимался в Сорбонне и Коллеж де Франс. По шестнадцать часов в неделю Гиббс слушал лекции и занимался у таких физиков и математиков, как Дюамель и Лювилль.

Здесь же Уиллард Гиббс впервые прочел работы Пьера Симона Лапласа, Симеона Дени Пуассона, Жозефа Луи Лагранжа и Огюстена Луи Коши. На следующий год он отправился в Берлин, где учился у Кундта и Вейерштрассе. Проведя год в Берлине, он переехал в Гейдельберг, где читали лекции такие выдающиеся ученые, как Кирхгоф, Кантор, Бунзен и Гельмгольц, от которых он узнал еще больше о теоретической физике.

Вернувшись в Америку в 1869 году, Уиллард Гиббс поселился в доме отца в НьюХэйвене вместе с сестрой, которая во время заграничной поездки вышла замуж. 13 июля 1871 года в ведомостях Йельского университета было напечатано сообщение о том, что «мистер Джозия Уиллард Гиббс назначен профессором математики и физики, без жалованья, на факультет философии и изящных искусств».

Эта кафедра была первой в Америке. Только потому, что окружающие хорошо знали возможности Гиббса и верили в его большое будущее, Йельский университет счел возможным назначить его на этот пост.

Став профессором, Уиллард Гиббс читал механику, волновую оптику, векторный анализ, теорию электричества и магнетизма. В 1873 году появились его первые термодинамические работы «Графические методы в термодинамике жидкостей» и «Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей». В большом исследовании «О равновесии гетерогенных систем», публиковавшемся в 1875-1878 годах, Гиббс развил и широко применил свое учение.

Исаак Ньютон в свое время расширил понятие о равновесии, включив в него движение. Его открытие произвело одну из величайших в истории интеллектуальных революций. Работа Гиббса имеет не меньшее значение. Он расширил понятие о равновесии, включив в него изменение состояния материи. Лед становится водой, вода превращается в пар, пар превращается в кислород и водород. Водород, соединяясь с азотом, превращается в аммиак. Любой процесс в природе есть процесс изменения; законы подобных изменений были открыты Гиббсом. Так же как Ньютон открыл законы механики, Гиббс создал законы физической химии, которая стала основной химической наукой.

Гиббсу предстояло найти единицу измерения состояния вещества, которая бы показывала, подвергнется ли это вещество какому-нибудь превращению или останется прежним.

Ключом для открытия Уилларда Гиббса стала скорость частички, пропорциональная ее энергии. Наука, изучающая тепловую энергию, называется термодинамикой. Гиббс писал: «Законы термодинамики... выражают... поведение систем, состоящих из большого количества частиц».

Вода, нагреваемая при постоянном объеме, теряет определенное количество теплоты, которое уходит во внутреннюю структуру молекулы. Жидкий аммиак при такой же трансформации, превращаясь в газообразный аммиак, также теряет какое-то количество теплоты. Это свойство внутреннего поглощения теплоты получило название энтропии.

Количественное изменение энтропии в каждой реакции имеет громадное значение. Изменение энтропии, происходящее при кипячении жидкостей в постоянном объеме, равняется теплоте испарения, деленной на температуру кипения. Изменения энтропии в каждой реакции можно узнать простым арифметическим действием: количество калорий, необходимых для протекания реакции, делится на температуру в градусах, при которой происходит реакция. Гиббс ввел слово «энтропия» в качестве термина в термодинамику.

В этих двух примерах лишь один компонент (вода в первом случае и аммиак в другом) изменил фазу, перейдя из жидкости в газ. Уиллард Гиббс расширил это понимание, включив в него несколько компонентов, так что можно было рассматривать смеси жидкостей и смеси твердых веществ. Когда же он еще далее расширил границы своей теории, охватив ею компоненты, которые соединяются друг с другом, он, наконец, открыл уравнение, описывающее химические реакции и их равновесие.

Для таких систем У.Гиббс определил новые величины, связанные с энтропией, которые позволили ему предсказать заранее, произойдет или не произойдет химическая реакция или физическое превращение, и, если произойдет, то до каких пор реакция будет продолжаться. Он назвал эти величины химическими потенциалами. Так же как энтропия, химические потенциалы являются физическим свойством вещества.

Результатом этих исследований явилось знаменитое правило фазы Гиббса. Он изложил его всего на четырех страницах, не приведя какого-либо конкретного примера. В течение последующих пятидесяти лет ученые написали множество книг и монографий, посвященных правилу фазы Гиббса, описывая его применительно к минералогии, петрографии, физиологии, металлургии и всем остальным областям науки.

Правило устанавливало условия, которые необходимо соблюдать для того, чтобы определенные соединения находились в состоянии равновесия в различных фазах: в жидком, твердом и газообразном состояниях. Вскоре оно было признано наиболее важным линейным уравнением в истории науки.

В течение пятидесяти лет после открытия Гиббса химия проникла во все главные отрасли мировой индустрии. Благодаря результатам работ Гиббса выплавка стали сделалась химическим процессом, так же как и выпечка хлеба, изготовление цемента, добыча соли, производство жидкого топлива, бумаги, вольфрамовой нити для электрических лампочек, одежды и сотни тысяч других предметов.

Труды Гиббса были использованы также для объяснения действия вулканов, физиологических процессов, происходящих в крови, электролитического действия аккумуляторов и для производства химических удобрений.

В течение пятидесяти лет после смерти Гиббса четыре раза Нобелевская премия присуждалась работам, основанным на его трудах.

Вскоре после окончания своего классического исследования весной 1879 года Уиллард Гиббс был избран членом Национальной академии США, в 1880 году - членом Американской академии наук и искусств в Бостоне. Научная слава Гиббса быстро росла после опубликования его термодинамических работ. Он избирается членом многих зарубежных академий и научных обществ, получает научные награды.

Помимо термодинамики, Уиллард Гиббс сделал ценный вклад в векторную алгебру. В природе существует много величин, которые необходимо характеризовать не только количественно, но и по направлению. Векторная алгебра Гиббса упростила обращение с пространством. Обобщенный гиббсовский вектор стал со временем мощным орудием науки, родившейся, когда Гиббс был уже в преклонном возрасте, и так и оставшейся ему неизвестной - теории относительности.

В своих ранних исследования: равновесия Уиллард Гиббс исходил из предположения, что материя является сплошной массой. Позже он осознал, что материя состоит из мельчайших частиц, находящихся в движении. Он пересмотрел свою термодинамику с учетом этого открытия, разбирая термодинамические явления на статистической основе. Ньютоновская механика стала статистической механикой.

В 1902 году вышел фундаментальный труд Гиббса «Основы статистической механики». Основываясь на совершенно самостоятельных предположениях, Уиллард Гиббс при помощи статистической механики открыл новый смысл энтропии и других родственных величин, которые казались такими могущественными в первом приближении.

На основе классического второго закона термодинамики современники Гиббса предсказывали «конец света», когда энтропия Вселенной приблизится к максимуму, то есть выйдет за пределы, после которых будет невозможен переход энергии в виды, пригодные для использования. Это состояние было названо «тепловой смертью». Ее ужасающее описание дал знаменитый писатель-фантаст Герберт Уэллс в романе «Машина времени».

Статистическая механика Уилларда Гиббса показала, что такой исход вовсе не неизбежен. Оказалось, что шансы на «спасение» ученые значительно преуменьшили. Ньютон ничего не знал о строении планет и звезд. Его уравнения движения планет не находились в зависимости от их природы и были совершенно верны в пределах ньютоновской механики. Гиббс и его современники ничего не знали о структуре молекулы. Сам Гиббс понимал это. Он писал: «Тот, кто основывает свою работу на гипотезе, относящейся к строению материи, возводит здание на песке».

Подобно Ньютону, Гиббс обладал даром провидения, и его статистическая механика пережила все последующие открытия в атомной и ядерной физике.

Уиллард Гиббс подошел к основным истинам природы так близко, как это делали до него лишь величайшие ученые. Работы Гиббса трудно читать и понимать. Он делал несколько предварительных набросков, потом развивал свои исследования в уме, пока они не достигали полного совершенства. Когда же он принимался излагать свои теории на бумаге, он опускал промежуточные этапы в ходе своих рассуждений, так как ему казалось, что они уже не имеют значения.

Труды Гиббса нашли широкое понимание и применение только через десять-двадцать лет. В трехвековой истории современной науки можно насчитать не более десятка идей такой же важности и глубины, как теория равновесия, принадлежащая Гиббсу. И в каждом случае требовалось, по меньшей мере, два десятилетия, чтобы эти новые идеи были восприняты во всем их объеме. Коллеги Гиббса по Йельскому университету, вероятно, не понимали значения его работы, но они, разумеется, знали, что он гений.

Уиллард Гиббс был стройным человеком среднего роста, спокойным и уверенным, с типичным лицом янки. Аккуратная борода, которую он носил по тогдашней моде, придавала ему респектабельность. Голос у него был тонкий, говорил он учтивой скороговоркой. О нем, человеке быстрого ума, со склонностью к тонкой иронии, дети вспоминали только как о добром и мягком дяде Уилле. Взгляд его ярко блестевших глаз был проницателен и остр. Он умел нести смешную чепуху, затевать веселые игры и шалости и не очень стремился к новым знакомствам. «Мне необходим был совет, и я знал, что он может помочь мне не только потому, что он великий ученый, но и потому, что я чувствовал в нем доброго и чуткого человека» - так говорили о Гиббсе его племянники, племянницы, друзья и студенты.

Уиллард Гиббс был одним из тех людей, чью скромность можно назвать страстью. В течение своей жизни он получил девятнадцать наград и почетных дипломов, в том числе главную международную премию за научные достижения. Но даже самые близкие его друзья не знали о его успехах в полной мере до тех пор, пока не прочли некролога в газетах.

Основываясь на трудах Гиббса, Джеймс Максвелл заказал объемную гипсовую модель кривых Гиббса и послал ему в подарок. Трудно было придумать лучший знак восхищения одного великого ученого другим. Студенты, которые хорошо знали происхождение модели, спросили у него однажды:

Кто прислал вам эту модель?

Он ответил коротко:

Один приятель.

А кто этот приятель?

Один англичанин.

Долго оставалось загадкой, каким образом у Максвелла в самом расцвете его славы нашлось достаточно времени и проницательности, чтобы раскопать статьи Гиббса, которые были напечатаны в никому не известном журнале Коннектикутской академии наук. Но и эта тайна была, в конце концов, разгадана. Максвелл узнал о статье Гиббса весьма простым способом - он получил ее по почте. Гиббс, которого постоянно обвиняли в том, что он не интересуется отзывами других ученых о своей работе, рассылал оттиски своих статей наиболее известным ученым. Гиббс составил список из пятисот семи имен ученых, живших в двадцати странах. В течение своей жизни он написал двадцать монографий и каждую из них лично послал тем ученым из своего списка, для которых они могли представлять интерес.

Работа для Гиббса служила оправданием всей его жизни, и он был счастлив, потому что знал, насколько велик его труд. Последние годы его жизни были омрачены не только потерей сестры и близких друзей, но также и появлением новых революционных идей в области физики, рентгеновских лучей, электронов. Он еще не знал, как эти неожиданные открытия могут быть совместимы с его понятием о Вселенной. Однажды новое открытие настолько расстроило его, что он сказал своим студентам, растерянно качая головой: «Пожалуй, настало время мне уходить». Он чувствовал себя усталым, одиноким, и то, что раньше оправдывало его жизнь, казалось, ушло навсегда.

Но Уиллард Гиббс тревожился напрасно. Он умер 28 апреля 1903 года, но квантовая механика не опровергла его трудов. Немецкий физик Макс Планк, читая лекции по теоретической физике и объясняя свою теорию в Колумбийском университете в 1909 году, в частности, сказал: «Как глубоко охватывает это предложение (принцип возрастания энтропии) все физические и химические отношения, на это лучше и полнее других было указано Джозия Уиллардом Гиббсом, одним из наиболее знаменитых теоретиков всех времен не только Америки, но и всего мира».

Ранние годы

Гиббс родился 11 февраля 1839 года в городе Нью-Хейвен , штат Коннектикут . Его отец, профессор духовной литературы в Йельской богословской школе (впоследствии вошедшей в состав Йельского университета), был известен в связи с его участием в судебном процессе, называвшемся Amistad . Хотя отца тоже звали Джозайя Уиллард, с именем сына никогда не употребляли «младший»: кроме того, пять других членов семьи носили то же имя. Дед по материнской линии также был выпускником Йельского университета в области литературы. После обучения в Хопкинс-школе, в возрасте 15 лет Гиббс поступил в Йельский колледж. В 1858 г. он окончил колледж в числе лучших в своем классе и был премирован за успехи в математике и латыни.

Годы зрелости

В 1884-89 гг. Гиббс вносит усовершенствования в векторный анализ , пишет труды по оптике, развивает новую электрическую теорию света. Он намеренно избегает теоретизирования касательно строения вещества, что было мудрым решением ввиду последовавших революционных событий в физике субатомных частиц и квантовой механике . Его химическая термодинамика была вещью более универсальной, чем любая другая существовавшая в то время химическая теория.

После 1889 г. он продолжает работу над статистической термодинамикой, «оснащая квантовую механику и теории Максвелла математическим каркасом» . Он пишет классические учебники по статистической термодинамике, которые выходят в 1902 г. Гиббс внёс также вклад в кристаллографию и применил свой векторный метод к расчёту планетарных и кометных орбит.

Об именах и карьере его студентов известно немногое. Гиббс никогда не был женат и всю жизнь прожил в отцовском доме вместе с сестрой и зятем, библиотекарем в Йеле. Он был настолько сконцентрирован на науке, что был, как правило, недоступен для личных интересов. Американский математик Эдвин Бидуэлл Уилсон (англ. ) рассказывал: «Вне стен учебной аудитории я видел его крайне мало. У него была привычка пойти прогуляться после полудня по улочкам между его кабинетом в старой лаборатории и домом - небольшая зарядка в перерыве между работой и обедом - и тогда можно было иногда встретить его» . Гиббс умер в Нью-Хейвене и похоронен на кладбище Гроув-стрит.

Научное признание

Признание пришло к учёному не сразу (в частности, потому что Гиббс в основном публиковался в «Transactions of the Connecticut Academy of Sciences» - журнале, издаваемом под редакцией его зятя-библиотекаря, мало читаемом в Соединённых Штатах и ещё меньше в Европе). Поначалу лишь немногие европейские физики-теоретики и химики (в их числе был, например, шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл) обратили внимание на его работу. Лишь после того, как статьи Гиббса были переведены на немецкий (Вильгельмом Оствальдом в 1892 г.) и французский (Анри Луи ле Шателье в 1899 г.) языки, его идеи получили широкое распространение в Европе. Его теория правила фаз была экспериментально подтверждена в работах Х. В. Бакхёйса Розебома , который продемонстрировал её применимость в различных аспектах.

На родном континенте Гиббс был оценён даже меньше. Тем не менее, он был признан, и в 1880 г. Американская академия искусств и наук присудила ему премию Румфорда за работы по термодинамике . А в 1910 г. в память об учёном Американское химическое общество по инициативе Уильяма Конверса учредило Медаль Уилларда Гиббса.

Американские школы и колледжи того времени акцентировались на традиционных дисциплинах, а не на науке, и студенты мало интересовались его лекциями в Йеле. Знакомые Гиббса так описывали его работу в Йеле:

«Свои последние годы жизни он оставался высоким, благородным джентльменом со здоровой походкой и здоровым цветом лица, справляющимся со своими обязанностями по дому, доступным и отзывчивым к студентам. Гиббса высоко ценили друзья, но американская наука была чересчур озабочена практическими вопросами, чтобы применять его основательные теоретические работы в период его жизни. Он проживал свою тихую жизнь в Йеле и глубоко восхищался несколькими способными студентами, не производя на американских учёных первого впечатления, сопоставимого с его талантом». (Кроутер, 1969)

Не следует думать, что при жизни Гиббс был малоизвестен. Например, математик Джан-Карло Рота (англ. ), просматривая стеллажи с литературой по математике в Библиотеке Стерлинга (при Йельском Университете), наткнулся на написанный от руки Гиббса и прикреплённый к каком-то конспекту список адресатов. Список насчитывал свыше двухсот заметных математиков того времени, в том числе Пуанкаре, Гильберта, Больцмана и Маха. Можно прийти к выводу, что среди корифеев науки труды Гиббса были более известны, чем о них свидетельствует печатный материал.

Достижения Гиббса, однако, были окончательно признаны лишь с появлением в 1923 г. публикации Гильберта Ньютона Льюиса и Мерла Рэндалла (англ. ) , которая познакомила с методами Гиббса химиков из различных университетов. Эти же методы легли, по большей части, в основу химической технологии.

Список академий и обществ, членом которых он являлся, включает академию искусств и наук Коннектикута, Национальную академию наук, Американское философское общество, Голландское научное общество, Хаарлем; Королевское научное общество, Геттинген; Королевский институт Великобритании, Кембриджское философское общество, Лондонское Математическое общество, Манчестерское литературное и философское общество, Королевскую академию Амстердама, Лондонское королевское общество, Королевскую Прусскую академии в Берлине, Французский институт, Физическое общество Лондона, и Баварскую академию наук.

Согласно Американскому математическому обществу, учредившему в 1923 году так называемые «Гиббсовские лекции » для поднятия всеобщей компетенции в математических подходах и приложениях, Гиббс был величайшим из ученых, когда-либо рождённых на американской земле .

Химическая термодинамика

Основные работы Гиббса относятся к химической термодинамике и статистической механике , одним из основоположников которых он является. Гиббс разработал так называемые энтропийные диаграммы, играющие большую роль в технической термодинамике, показал (1871-1873 гг.), что трёхмерные диаграммы позволяют представить все термодинамические свойства вещества .

В 1873 году, когда ему исполнилось 34 года, Гиббс показал неординарные исследовательские способности в области математической физики. В этот год в вестнике Академии Коннектикута появились две статьи. Первая была озаглавлена «Графические методы в термодинамике флюидов» , а вторая - «Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ с помощью поверхностей» . Этими работами Гиббс положил начало геометрической термодинамике .

За ними в 1876 и 1878 годах последовали две части гораздо более фундаментальной статьи «О равновесии в гетерогенных системах», которые обобщают его вклад в физическую науку, и, несомненно, являются одними из наиболее значимых и выдающихся литературных памятников научной деятельности XIX века. Таким образом, Гиббс в 1873-1878 гг. заложил основы химической термодинамики, в частности, разработал общую теорию термодинамического равновесия и метод термодинамических потенциалов, сформулировал (1875 г.) правило фаз, построил общую теорию поверхностных явлений, получил уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами .

При обсуждении химически однородных сред в первых двух статьях Гиббс часто использовал принцип, согласно которому вещество находится в равновесии, если его энтропия не может быть увеличена при постоянной энергии. В эпиграфе третьей статьи он привёл известное выражение Клаузиуса «Die Energie der Welt ist constant. Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu» , что означает «Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимальной». Он показал, что вышеупомянутое условие равновесия, вытекающее из двух законов термодинамики, имеет универсальное применение, аккуратно снимая одно ограничение за другим, прежде всего то, что вещество должно быть химически гомогенным. Важным шагом было введение в качестве переменных в фундаментальных дифференциальных уравнениях масс компонентов, составляющих гетерогенную систему. Показано, что при этом дифференциальные коэффициенты при энергиях по отношению к этим массам вступают в равновесие таким же образом, как и интенсивные параметры, давление и температура. Эти коэффициенты он назвал потенциалами. Постоянно применяются аналогии с гомогенными системами, причем математические действия подобны тем, которые используются в случае расширения геометрии трёхмерного пространства на n-мерное.

Повсеместно признано, что публикация этих статей имела особую важность для истории химии. Фактически это ознаменовало образование новой ветви химической науки, которая, по словам М. Ле Шателье (M. Le Chetelier ), по значимости сравнилась с трудами Лавуазье . Тем не менее, прошло несколько лет до того, как ценность этих работ стала общепризнанной. Задержка эта была, главным образом, вызвана тем, что чтение статей было довольно сложным (в особенности для студентов, занимающихся экспериментальной химией) из-за неординарных математических выкладок и скрупулёзных выводов. В конце XIX века было весьма мало химиков, обладающих достаточными знаниями в области математики для того, чтобы прочитать даже самые простые части работ; так, некоторые важнейшие законы, впервые описанные в этих статьях, впоследствии были доказаны другими учёными или теоретически, или, чаще, экспериментально. В настоящее время, однако, ценность методов Гиббса и полученные результаты признаются всеми студентами, изучающими физическую химию.

В 1891 труды Гиббса были переведены на немецкий профессором Оствальдом , а в 1899 г. - на французский благодаря старанию Г. Роя и А. Ле Шателье . Несмотря на то, что с момента публикации прошло много лет, в обоих случаях переводчики отметили не столько исторический аспект мемуаров, сколько множество важных вопросов, которые обсуждались в этих статьях и которые всё ещё не были подтверждены экспериментально. Многие теоремы уже послужили стартовыми точками или ориентирами для экспериментаторов, другие, например, правило фаз, помогали классифицировать и объяснить логическим образом сложные экспериментальные факты. В свою очередь, с помощью теории катализа, твердых растворов, осмотического давления, было показано, что множество фактов, ранее казавшихся непонятными и едва ли поддававшихся объяснению, на самом деле, просты для понимания и являются следствиями фундаментальных законов термодинамики. При обсуждении многокомпонентных систем, где одни составляющие присутствуют в очень малых количествах (разбавленные растворы), теория ушла настолько далеко, насколько это возможно, исходя из первичных рассмотрений. Во время публикации статьи отсутствие экспериментальных фактов не позволило сформулировать тот фундаментальный закон, который позже открыл Вант-Гофф . Этот закон изначально являлся следствием закона Генри для смеси газов, однако при дальнейшем рассмотрении выяснилось, что он имеет гораздо более широкое применение.

Теоретическая механика

Заметен научный вклад Гиббса и в теоретическую механику . В 1879 г. он применительно к голономным механическим системам вывел из принцип наименьшего принуждения Гаусса уравнения их движения . В 1899 г. по сути те же уравнения, что и у Гиббса, независимо получил французский механик П. Э. Аппель , который указал, что они описывают движение как голономных, так и неголономных систем (именно в задачах неголономной механики находят ныне основное применение данные уравнения, называемые обычно уравнениями Аппеля , а иногда - уравнениями Гиббса - Аппеля ). Их принято расценивать как наиболее общие уравнения движения механических систем .

Векторное исчисление

Гиббс, как и многие другие физики тех лет, осознал необходимость применения векторной алгебры, посредством которой можно легко и доступно выразить довольно сложные пространственные соотношения, связанные с разными областями физики. Гиббс всегда предпочитал осознанность и элегантность используемого им математического аппарата, поэтому с особым желанием применял векторную алгебру. Однако в теории кватернионов Гамильтона он не нашел инструмента, который бы удовлетворял всем его требованиям. В связи с этим он разделял взгляды многих исследователей, желающих отвергнуть кватернионный анализ, несмотря на его логическую обоснованность, в пользу более простого и прямого описательного аппарата - векторной алгебры. Не без помощи своих студентов, в 1881 и 1884 годах профессор Гиббс тайно выпустил подробную монографию по векторному анализу, математический аппарат которого он разработал. Книга быстро распространилась среди его коллег-учёных.

Во время работы над своей книгой Гиббс полагался в основном на труд «Ausdplinungslehre» Грассмана и на алгебру кратных соотношений. Упомянутые исследования необычайно заинтересовали Гиббса, и, как он впоследствии отмечал, доставили ему наибольшее эстетическое удовольствие среди всех его занятий. Многие работы, в которых он отвергал теорию кватернионов Гамильтона, появлялись на страницах журнала Nature .

Когда удобство векторной алгебры как математической системы за следующие 20 лет было подтверждено им самим и его учениками, Гиббс согласился, хоть и неохотно, на публикацию более подробной работы по векторному анализу. Так как в то время он был целиком поглощен другой темой, подготовка рукописи к публикации была доверена одному из его учеников, доктору Э. Б. Уилсону , который справился с этой задачей. Ныне Гиббс заслуженно считается одним из создателей векторного исчисления в его современной форме .

Помимо этого, профессор Гиббс был крайне заинтересован в применении векторного анализа для решения астрономических задач и привел множество подобных примеров в статье «Об определении эллиптических орбит по трём полным наблюдениям». Методы, развитые в этой работе, были впоследствии использованы профессорами В. Биб (W. Beebe ) и А. В. Филлипсом (A. W. Phillips ) для расчёта орбиты кометы Свифта исходя из трёх наблюдений, что стало серьёзной проверкой метода. Они обнаружили, что метод Гиббса обладает значительными преимуществами над методами Гаусса и Оппольцера , сходимость подходящих приближений была более быстрой, а на нахождение фундаментальных уравнений для решения затрачивалось гораздо меньше сил. Эти две статьи были переведены на немецкий язык Бухгольцем (нем. Hugo Buchholz ) и включены во второе издание Theoretische Astronomie Клинкерфуса .

Электромагнетизм и оптика

С 1882 по 1889 год в Американском журнале Науки (American Journal of Science ) появились пять статей по отдельным темам в электромагнитной теории света и её связей с различными теориями упругости. Интересно, что полностью отсутствовали специальные гипотезы о взаимосвязи пространства и материи. Единственное предположение, сделанное в отношении строения вещества, заключается в том, что оно состоит из частиц, достаточно мелких по отношению к длине волны света, но не бесконечно малых, и что оно каким-то образом взаимодействует с электрическими полями в пространстве. С помощью методов, простота и ясность которых напоминали его исследования по термодинамике, Гиббс показал, что в случае абсолютно прозрачных сред теория не только объясняет дисперсию цвета (включая дисперсию оптических осей в двупреломляющей среде), но также приводит к законам Френеля о двойном отражении для любых длин волн с учетом малых энергий, определяющих дисперсию цвета. Он отмечал, что круговую и эллиптическую поляризацию можно объяснить, если рассматривать энергию света ещё более высоких порядков, что, в свою очередь, не опровергает интерпретации многих других известных явлений. Гиббс тщательно вывел общие уравнения для монохроматического света в среде с различной степенью прозрачности, приходя к отличным от полученных Максвеллом выражениям, не содержащим в явном виде диэлектрическую постоянную среды и проводимость.

Некоторые эксперименты профессора Хастингса (C. S. Hastings ) 1888 года (которые показали, что двойное лучепреломление в Исландском шпате находится в точном соответствии с законом Гюйгенса) снова заставили профессора Гиббса взяться за теорию оптики и написание новых статей, в которых в достаточно простой форме из элементарных рассуждений он показал, что дисперсия света строго соответствует электрической теории, в то время как ни одну из теорий упругости, предложенную на тот момент, не удалось бы согласовать с полученными экспериментальными данными.

Статистическая механика

В своей последней работе «Основные принципы статистической механики» Гиббс вернулся к теме, тесно связанной с предметом его ранних публикаций. В них он занимался развитием следствий законов термодинамики, которые принимаются как данные, исходя из эксперимента. В этой эмпирической форме науки теплота и механическая энергия расценивались как два различных явления - конечно, взаимно переходящих друг в друга с определёнными ограничениями, но принципиально отличающиеся по многим важным параметрам. В соответствии с популярной тенденцией к объединению явлений, было принято множество попыток свести эти два понятия к одной категории, показать фактически, что теплота - не что иное, как механическая энергия мелких частиц, и что экстрадинамические законы тепла являются следствием огромного количества независимых механических систем в любом теле - числа настолько большого, что человеку с его ограниченным воображением трудно даже представить. И всё же, несмотря на уверенные утверждения во многих книгах и популярных выставках, что «теплота - способ молекулярного движения», они не были до конца убедительны, и эта неудача была расценена лордом Кельвином как тень в истории науки XIX века. Такие исследования должны иметь дело с механикой систем с огромным количеством степеней свободы, причем была возможность сравнить результаты расчетов с наблюдением, эти процессы должны иметь статистический характер. Максвелл не раз указывал на трудности таких процессов, а также говорил (и это часто цитировал Гиббс), что в таких вопросах серьёзные ошибки допускали даже люди, чья компетентность в других областях математики не подвергается сомнению.

Влияние на последующие работы

Труды Гиббса привлекли к себе большое внимание и повлияли на деятельность многих учёных, - некоторые из них стали Нобелевскими лауреатами:

• В 1910 г. голландец Я. Д. Ван-дер-Ваальс был удостоен Нобелевской премии по физике. В своей Нобелевской лекции он отметил влияние на его работу гиббсовских уравнений состояния.

• В 1918 г. Макс Планк получил Нобелевскую премию по физике за труды в области квантовой механики, в особенности, за публикацию в 1900 г. его квантовой теории. Его теория существенным образом базировалась на термодинамике Р. Клаузиуса , Дж. У. Гиббса и Л. Больцмана . Планк так говорил о Гиббсе: «его имя не только в Америке, но и во всём мире будет причислено к самым известным физикам-теоретикам всех времён…».

• В начале XX века Гильберт Н. Льюис и Мерле Рэндалл (англ. ) использовали и расширили разработанную Гиббсом теорию химической термодинамики. Свои изыскания они изложили в 1923 г. в книге, которая называлась «Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances» и была одним из фундаментальных учебников по химической термодинамике. В 1910-х гг. Уильям Джиок поступил в Химический колледж при Университете Беркли и в 1920 г. получил степень бакалавра в химии. Поначалу он хотел стать химиком-технологом, но под влиянием Льюиса проявил интерес к химическим исследованиям. В 1934 г. он стал полноправным профессором химии в Беркли, а в 1949 г. получил Нобелевскую премию за свои криохимические исследования, использовавшие третий закон термодинамики.

• Работы Гиббса оказали существенное влияние на формирование взглядов Ирвинга Фишера - экономиста, имевшего степень доктора философии в Йеле.

Личные качества

Профессор Гиббс был человеком честного нрава и врожденной скромности. Помимо успешной научной деятельности, он был занят работой в средней школе Хопкинса Нью-Хейвена, где предоставлял попечительские услуги и много лет выступал в роли казначея фондов. Как и подобает человеку, занятому в основном интеллектуальной деятельностью, Гиббс никогда не искал или желал иметь широкий круг знакомых; однако он не был человеком асоциальным, а, напротив, всегда был крайне дружелюбным и открытым, способным поддержать любую тему, и всегда спокойным, располагающим к себе. Экспансивность была чужда его натуре, как и неискренность. Он мог легко рассмеяться и обладал живым чувством юмора. Хотя и редко рассказывая о себе, он любил иногда приводить примеры из своего личного опыта.

Ни одно из качеств профессора Гиббса не впечатляло его коллег и учеников больше, чем его скромность и совершенная неосознанность его безграничных интеллектуальных ресурсов. Характерным примером является фраза, произнесенная им в компании близкого друга относительно его математических способностей. С абсолютной искренностью он сказал: «Если бы я был успешен в математической физике, то, я думаю, это потому что мне посчастливилось избежать математических трудностей».

Увековечение имени

В 1945 г. Йельский университет в честь Дж. Уилларда Гиббса ввёл в обиход звание профессора теоретической химии, сохранявшееся до 1973 г. за Ларсом Онзагером (лауреатом Нобелевской премии по химии). В честь Гиббса были названы также лаборатория при Йельском университете и должность старшего преподавателя математики. 28 февраля 2003 г. в Йеле прошёл симпозиум, отметивший 100 лет со дня его смерти.

В 1950 г. бюст Гиббса был размещен в Зале славы великих американцев .

4 мая 2005 года Почтовая служба Соединённых Штатов выпустила серию почтовых марок, с портретами Гиббса, Джона фон Неймана , Барбары Мак-Клинток и Ричарда Фейнмана .

Судно для океанографических экспедиций Военно-морских сил США «USNS Josiah Willard Gibbs (T-AGOR-1)», бывшее в эксплуатации в 1958-71 гг., было названо в честь Гиббса.

Сочинения, издания

• Graphical methods in the thermodynamics of fluids. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. II, 1873. - P. 309-342.
• A method of geometrical representation of the thermodynamic properties of substances by means of surfaces. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. II, 1873. - P. 382-404.
• On the equilibrium of heterogeneous substances. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. Ill , 1875-1878, pp. 108-248; pp. 343-524. Abstract: American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XVI. - P. 441-458.
• On the fundamental formulae of dynamics // Amer. J. Month. 1879. V. 2. № 1. - P. 49-64.
• Elements of vector analysis arranged for the use of students in physics. New Haven, 8°, pp. 1-86 in 1881, and pp. 37-83 in 1884. (Not published.)
• Notes on the electromagnetic theory of light. 1. On double refraction and the dispersion of colors in perfectly transparent media. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXIII, 1882. - P. 262-275.
• On double refraction in perfectly transparent media which exhibit the phenomena of circular polarization. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXIII, 1882. - P. 400-476.
• On the general equations of monochromatic light in media of every degree of transparency. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXV, 1883. - P. 107-118.
• On the fundamental formula of statistical mechanics, with applications to astronomy and thermodynamics. (Abstract.) Proc. American Assoc. Adv. Sci., Vol. XXXIII, 1884. - P. 57 and 58.
• On the velocity of light as determined by Foucault’s revolving mirror. Nature, Vol. XXXIII, 1886. - P. 582.
• A comparison of the elastic and electrical theories of light, with respect to the law of double refraction and the dispersion of colors. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXXV, 1888. - P. 467-475.
• A comparison of the electrical theory of light with Sir William Thomson’s theory of a quasi-labile ether. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXXVTI, 1880, pp. 120-144. Reprint: Philos. Mag., 5th ser., Vol. XXVII, 1889. - P. 238-253.
• On the determination of elliptic orbits from three complete observations. Mem. Nat. Acad. Sci., Vol. IV, 1889. - P. 79-104.
• On the role of quaternions in the algebra of vectors. Nature, Vol. XLIII, 1891. - P. 511-514.
• Quaternions and the Ausdehnungslehre. Nature, Vol. XLIV, 1891. - P. 79-82.
• Quaternions and the algebra of vectors. Nature, Vol. XLVII, 1898. - P. 463-464.
• Quaternions and vector analysis. Nature, Vol. XLVIII, 1893. - P. 364-367.
• Vector analysis: A text-book for the use of students of mathematics and physics, founded upon the lectures of J. Willard Gibbs, by E. B. Wilson. Yale Bicentennial Publications. XVIII + 436 p. G. Scrilmer’s Sons, 1901.
• Elementary principles in statistical mechanics, developed with especial reference to the rational foundation of thermodynamics. Yale Bicentennial Publications. XVIII + 207 p. С. Scribner’s Sons, 1902
• On the use of vector methods in the determination of orbits. Letter to Dr. Hugo Buchholz, editor of Klinkerfues’s Theoretisehe Astronomie. Scientific Papers, Vol. II, 1906. - P. 149-154.
• The scientific papers, v. 1-2, N. Y., 1906 (в русском переводе - «Основные принципы статистической механики». М.-Л., 1946.
• Гиббс Дж. В. Термодинамические работы. - М ., 1950.
• Гиббс Дж. В. . - М .-Л. : ОГИЗ, 1946.
• Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. - М .: Наука, 1982.

Напишите отзыв о статье "Гиббс, Джозайя Уиллард"

Примечания

1. , с. 132-133.
2. , с. 84.
3. , Британника, 1911
4. J. J. O’Connor and E. F. Robertson, .
5. , p. 405.
6. Müller, Ingo. A History of Thermodynamics - the Doctrine of Energy and Entropy. Springer, 2007. ISBN 978-3-540-46226-2 .
7. , American Mathematical Society
8. Thermodynamische Studien. Leipzig, 1802.
9. Roy G., Brunhes B. Diagrammes et surfaces thermodynamiques. Paris, 1903.
10. Le Chatelier, H. Equilibre des Systemes Chimiques. Paris, 1899.
11. Румянцев В. В. Аппеля уравнения // Матем. энциклопедия. Т. 1. - М .: Сов. энциклопедия, 1977. - Стб. 301-302.
12. Gibbs J. W. On the fundamental formulae of dynamics // Amer. J. Month. 1879. V. 2. № 1. - P. 49-64.
13. , с. 180.
14. Appell P. Sur une forme générale des équations de la dynamique // Comp. Rend. Acad. Sci. 1899. V. 129. - P. 317-320, 423-427, 459-460.
15. Astronomical Journal, Vol. IX, 1889. P. 114-117, 121-122.
16. Килтер Дж. Клевелэнд, , Энциклопедия Земли , Последнее обновление: 14 сентября, 2006.
17. , Rutgers University.

Литература

• Боголюбов А. Н. Математики. Механики. Биографический справочник. - Киев: Наукова думка, 1983. - 639 с.
• Семенченко В. К. Д. В. Гиббс и его основные работы по термодинамике и статистической механике (К 50-летию со дня смерти) // Успехи химии . - 1953. - Т. 22 , вып. 10 . - С. 224-243 .
• Тюлина И. А. История и методология механики. - М .: Изд-во Моск. ун-та, 1979. - 282 с.
• Уилсон М. Американские учёные и изобретатели / Пер. с англ. В. Рамзеса ; под ред. Н. Тренёвой. - М .: Знание , 1975. - С. 65-74. - 136 с. - 100 000 экз.
• Франкфурт У. И., Френк А. М. . - М .: Наука, 1964.
• Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. 2-е изд. - М .: Наука , 1983. - 400 с.
• Hastings, Charles S. // Biographical Memoirs. - Washington: National Academy of Sciences, 1909. - Vol. VI. - P. 373-393.
• Wheeler, Lynde Phelps. Josiah Willard Gibbs - the History of a Great Mind. - Woodbridge, CT: Ox Bow Press, 1998. - 230 p. - ISBN 1-881987-11-6 .
• Wilson, Edwin Bidwell. Reminiscences of Gibbs by a Student and Colleague // Bulletin of the American Mathematical Society , 1931, 37 . - P. 401-416.

См. также

Ссылки

• Джон Дж. О’Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон . (англ.) - биография в архиве MacTutor .

Отрывок, характеризующий Гиббс, Джозайя Уиллард

Гостиная Анны Павловны начала понемногу наполняться. Приехала высшая знать Петербурга, люди самые разнородные по возрастам и характерам, но одинаковые по обществу, в каком все жили; приехала дочь князя Василия, красавица Элен, заехавшая за отцом, чтобы с ним вместе ехать на праздник посланника. Она была в шифре и бальном платье. Приехала и известная, как la femme la plus seduisante de Petersbourg [самая обворожительная женщина в Петербурге,], молодая, маленькая княгиня Болконская, прошлую зиму вышедшая замуж и теперь не выезжавшая в большой свет по причине своей беременности, но ездившая еще на небольшие вечера. Приехал князь Ипполит, сын князя Василия, с Мортемаром, которого он представил; приехал и аббат Морио и многие другие.
– Вы не видали еще? или: – вы не знакомы с ma tante [с моей тетушкой]? – говорила Анна Павловна приезжавшим гостям и весьма серьезно подводила их к маленькой старушке в высоких бантах, выплывшей из другой комнаты, как скоро стали приезжать гости, называла их по имени, медленно переводя глаза с гостя на ma tante [тетушку], и потом отходила.
Все гости совершали обряд приветствования никому неизвестной, никому неинтересной и ненужной тетушки. Анна Павловна с грустным, торжественным участием следила за их приветствиями, молчаливо одобряя их. Ma tante каждому говорила в одних и тех же выражениях о его здоровье, о своем здоровье и о здоровье ее величества, которое нынче было, слава Богу, лучше. Все подходившие, из приличия не выказывая поспешности, с чувством облегчения исполненной тяжелой обязанности отходили от старушки, чтобы уж весь вечер ни разу не подойти к ней.
Молодая княгиня Болконская приехала с работой в шитом золотом бархатном мешке. Ее хорошенькая, с чуть черневшимися усиками верхняя губка была коротка по зубам, но тем милее она открывалась и тем еще милее вытягивалась иногда и опускалась на нижнюю. Как это всегда бывает у вполне привлекательных женщин, недостаток ее – короткость губы и полуоткрытый рот – казались ее особенною, собственно ее красотой. Всем было весело смотреть на эту, полную здоровья и живости, хорошенькую будущую мать, так легко переносившую свое положение. Старикам и скучающим, мрачным молодым людям, смотревшим на нее, казалось, что они сами делаются похожи на нее, побыв и поговорив несколько времени с ней. Кто говорил с ней и видел при каждом слове ее светлую улыбочку и блестящие белые зубы, которые виднелись беспрестанно, тот думал, что он особенно нынче любезен. И это думал каждый.
Маленькая княгиня, переваливаясь, маленькими быстрыми шажками обошла стол с рабочею сумочкою на руке и, весело оправляя платье, села на диван, около серебряного самовара, как будто всё, что она ни делала, было part de plaisir [развлечением] для нее и для всех ее окружавших.
– J"ai apporte mon ouvrage [Я захватила работу], – сказала она, развертывая свой ридикюль и обращаясь ко всем вместе.
– Смотрите, Annette, ne me jouez pas un mauvais tour, – обратилась она к хозяйке. – Vous m"avez ecrit, que c"etait une toute petite soiree; voyez, comme je suis attifee. [Не сыграйте со мной дурной шутки; вы мне писали, что у вас совсем маленький вечер. Видите, как я одета дурно.]
И она развела руками, чтобы показать свое, в кружевах, серенькое изящное платье, немного ниже грудей опоясанное широкою лентой.
– Soyez tranquille, Lise, vous serez toujours la plus jolie [Будьте спокойны, вы всё будете лучше всех], – отвечала Анна Павловна.
– Vous savez, mon mari m"abandonne, – продолжала она тем же тоном, обращаясь к генералу, – il va se faire tuer. Dites moi, pourquoi cette vilaine guerre, [Вы знаете, мой муж покидает меня. Идет на смерть. Скажите, зачем эта гадкая война,] – сказала она князю Василию и, не дожидаясь ответа, обратилась к дочери князя Василия, к красивой Элен.
– Quelle delicieuse personne, que cette petite princesse! [Что за прелестная особа эта маленькая княгиня!] – сказал князь Василий тихо Анне Павловне.
Вскоре после маленькой княгини вошел массивный, толстый молодой человек с стриженою головой, в очках, светлых панталонах по тогдашней моде, с высоким жабо и в коричневом фраке. Этот толстый молодой человек был незаконный сын знаменитого Екатерининского вельможи, графа Безухого, умиравшего теперь в Москве. Он нигде не служил еще, только что приехал из за границы, где он воспитывался, и был в первый раз в обществе. Анна Павловна приветствовала его поклоном, относящимся к людям самой низшей иерархии в ее салоне. Но, несмотря на это низшее по своему сорту приветствие, при виде вошедшего Пьера в лице Анны Павловны изобразилось беспокойство и страх, подобный тому, который выражается при виде чего нибудь слишком огромного и несвойственного месту. Хотя, действительно, Пьер был несколько больше других мужчин в комнате, но этот страх мог относиться только к тому умному и вместе робкому, наблюдательному и естественному взгляду, отличавшему его от всех в этой гостиной.
– C"est bien aimable a vous, monsieur Pierre , d"etre venu voir une pauvre malade, [Очень любезно с вашей стороны, Пьер, что вы пришли навестить бедную больную,] – сказала ему Анна Павловна, испуганно переглядываясь с тетушкой, к которой она подводила его. Пьер пробурлил что то непонятное и продолжал отыскивать что то глазами. Он радостно, весело улыбнулся, кланяясь маленькой княгине, как близкой знакомой, и подошел к тетушке. Страх Анны Павловны был не напрасен, потому что Пьер, не дослушав речи тетушки о здоровье ее величества, отошел от нее. Анна Павловна испуганно остановила его словами:
– Вы не знаете аббата Морио? он очень интересный человек… – сказала она.
– Да, я слышал про его план вечного мира, и это очень интересно, но едва ли возможно…
– Вы думаете?… – сказала Анна Павловна, чтобы сказать что нибудь и вновь обратиться к своим занятиям хозяйки дома, но Пьер сделал обратную неучтивость. Прежде он, не дослушав слов собеседницы, ушел; теперь он остановил своим разговором собеседницу, которой нужно было от него уйти. Он, нагнув голову и расставив большие ноги, стал доказывать Анне Павловне, почему он полагал, что план аббата был химера.
– Мы после поговорим, – сказала Анна Павловна, улыбаясь.
И, отделавшись от молодого человека, не умеющего жить, она возвратилась к своим занятиям хозяйки дома и продолжала прислушиваться и приглядываться, готовая подать помощь на тот пункт, где ослабевал разговор. Как хозяин прядильной мастерской, посадив работников по местам, прохаживается по заведению, замечая неподвижность или непривычный, скрипящий, слишком громкий звук веретена, торопливо идет, сдерживает или пускает его в надлежащий ход, так и Анна Павловна, прохаживаясь по своей гостиной, подходила к замолкнувшему или слишком много говорившему кружку и одним словом или перемещением опять заводила равномерную, приличную разговорную машину. Но среди этих забот всё виден был в ней особенный страх за Пьера. Она заботливо поглядывала на него в то время, как он подошел послушать то, что говорилось около Мортемара, и отошел к другому кружку, где говорил аббат. Для Пьера, воспитанного за границей, этот вечер Анны Павловны был первый, который он видел в России. Он знал, что тут собрана вся интеллигенция Петербурга, и у него, как у ребенка в игрушечной лавке, разбегались глаза. Он всё боялся пропустить умные разговоры, которые он может услыхать. Глядя на уверенные и изящные выражения лиц, собранных здесь, он всё ждал чего нибудь особенно умного. Наконец, он подошел к Морио. Разговор показался ему интересен, и он остановился, ожидая случая высказать свои мысли, как это любят молодые люди.

Вечер Анны Павловны был пущен. Веретена с разных сторон равномерно и не умолкая шумели. Кроме ma tante, около которой сидела только одна пожилая дама с исплаканным, худым лицом, несколько чужая в этом блестящем обществе, общество разбилось на три кружка. В одном, более мужском, центром был аббат; в другом, молодом, красавица княжна Элен, дочь князя Василия, и хорошенькая, румяная, слишком полная по своей молодости, маленькая княгиня Болконская. В третьем Мортемар и Анна Павловна.
Виконт был миловидный, с мягкими чертами и приемами, молодой человек, очевидно считавший себя знаменитостью, но, по благовоспитанности, скромно предоставлявший пользоваться собой тому обществу, в котором он находился. Анна Павловна, очевидно, угощала им своих гостей. Как хороший метрд`отель подает как нечто сверхъестественно прекрасное тот кусок говядины, который есть не захочется, если увидать его в грязной кухне, так в нынешний вечер Анна Павловна сервировала своим гостям сначала виконта, потом аббата, как что то сверхъестественно утонченное. В кружке Мортемара заговорили тотчас об убиении герцога Энгиенского. Виконт сказал, что герцог Энгиенский погиб от своего великодушия, и что были особенные причины озлобления Бонапарта.
– Ah! voyons. Contez nous cela, vicomte, [Расскажите нам это, виконт,] – сказала Анна Павловна, с радостью чувствуя, как чем то a la Louis XV [в стиле Людовика XV] отзывалась эта фраза, – contez nous cela, vicomte.
Виконт поклонился в знак покорности и учтиво улыбнулся. Анна Павловна сделала круг около виконта и пригласила всех слушать его рассказ.
– Le vicomte a ete personnellement connu de monseigneur, [Виконт был лично знаком с герцогом,] – шепнула Анна Павловна одному. – Le vicomte est un parfait conteur , – проговорила она другому. – Comme on voit l"homme de la bonne compagnie [Как сейчас виден человек хорошего общества], – сказала она третьему; и виконт был подан обществу в самом изящном и выгодном для него свете, как ростбиф на горячем блюде, посыпанный зеленью.
Виконт хотел уже начать свой рассказ и тонко улыбнулся.
– Переходите сюда, chere Helene, [милая Элен,] – сказала Анна Павловна красавице княжне, которая сидела поодаль, составляя центр другого кружка.
Княжна Элен улыбалась; она поднялась с тою же неизменяющеюся улыбкой вполне красивой женщины, с которою она вошла в гостиную. Слегка шумя своею белою бальною робой, убранною плющем и мохом, и блестя белизною плеч, глянцем волос и брильянтов, она прошла между расступившимися мужчинами и прямо, не глядя ни на кого, но всем улыбаясь и как бы любезно предоставляя каждому право любоваться красотою своего стана, полных плеч, очень открытой, по тогдашней моде, груди и спины, и как будто внося с собою блеск бала, подошла к Анне Павловне. Элен была так хороша, что не только не было в ней заметно и тени кокетства, но, напротив, ей как будто совестно было за свою несомненную и слишком сильно и победительно действующую красоту. Она как будто желала и не могла умалить действие своей красоты. Quelle belle personne! [Какая красавица!] – говорил каждый, кто ее видел.
Как будто пораженный чем то необычайным, виконт пожал плечами и о опустил глаза в то время, как она усаживалась перед ним и освещала и его всё тою же неизменною улыбкой.
– Madame, je crains pour mes moyens devant un pareil auditoire, [Я, право, опасаюсь за свои способности перед такой публикой,] сказал он, наклоняя с улыбкой голову.
Княжна облокотила свою открытую полную руку на столик и не нашла нужным что либо сказать. Она улыбаясь ждала. Во все время рассказа она сидела прямо, посматривая изредка то на свою полную красивую руку, которая от давления на стол изменила свою форму, то на еще более красивую грудь, на которой она поправляла брильянтовое ожерелье; поправляла несколько раз складки своего платья и, когда рассказ производил впечатление, оглядывалась на Анну Павловну и тотчас же принимала то самое выражение, которое было на лице фрейлины, и потом опять успокоивалась в сияющей улыбке. Вслед за Элен перешла и маленькая княгиня от чайного стола.
– Attendez moi, je vais prendre mon ouvrage, [Подождите, я возьму мою работу,] – проговорила она. – Voyons, a quoi pensez vous? – обратилась она к князю Ипполиту: – apportez moi mon ridicule. [О чем вы думаете? Принесите мой ридикюль.]
Княгиня, улыбаясь и говоря со всеми, вдруг произвела перестановку и, усевшись, весело оправилась.
– Теперь мне хорошо, – приговаривала она и, попросив начинать, принялась за работу.
Князь Ипполит перенес ей ридикюль, перешел за нею и, близко придвинув к ней кресло, сел подле нее.
Le charmant Hippolyte [Очаровательный Ипполит] поражал своим необыкновенным сходством с сестрою красавицей и еще более тем, что, несмотря на сходство, он был поразительно дурен собой. Черты его лица были те же, как и у сестры, но у той все освещалось жизнерадостною, самодовольною, молодою, неизменною улыбкой жизни и необычайною, античною красотой тела; у брата, напротив, то же лицо было отуманено идиотизмом и неизменно выражало самоуверенную брюзгливость, а тело было худощаво и слабо. Глаза, нос, рот – все сжималось как будто в одну неопределенную и скучную гримасу, а руки и ноги всегда принимали неестественное положение.
– Ce n"est pas une histoire de revenants? [Это не история о привидениях?] – сказал он, усевшись подле княгини и торопливо пристроив к глазам свой лорнет, как будто без этого инструмента он не мог начать говорить.
– Mais non, mon cher, [Вовсе нет,] – пожимая плечами, сказал удивленный рассказчик.
– C"est que je deteste les histoires de revenants, [Дело в том, что я терпеть не могу историй о привидениях,] – сказал он таким тоном, что видно было, – он сказал эти слова, а потом уже понял, что они значили.
Из за самоуверенности, с которой он говорил, никто не мог понять, очень ли умно или очень глупо то, что он сказал. Он был в темнозеленом фраке, в панталонах цвета cuisse de nymphe effrayee, [бедра испуганной нимфы,] как он сам говорил, в чулках и башмаках.
Vicomte [Виконт] рассказал очень мило о том ходившем тогда анекдоте, что герцог Энгиенский тайно ездил в Париж для свидания с m lle George, [мадмуазель Жорж,] и что там он встретился с Бонапарте, пользовавшимся тоже милостями знаменитой актрисы, и что там, встретившись с герцогом, Наполеон случайно упал в тот обморок, которому он был подвержен, и находился во власти герцога, которой герцог не воспользовался, но что Бонапарте впоследствии за это то великодушие и отмстил смертью герцогу.
Рассказ был очень мил и интересен, особенно в том месте, где соперники вдруг узнают друг друга, и дамы, казалось, были в волнении.
– Charmant, [Очаровательно,] – сказала Анна Павловна, оглядываясь вопросительно на маленькую княгиню.
– Charmant, – прошептала маленькая княгиня, втыкая иголку в работу, как будто в знак того, что интерес и прелесть рассказа мешают ей продолжать работу.
Виконт оценил эту молчаливую похвалу и, благодарно улыбнувшись, стал продолжать; но в это время Анна Павловна, все поглядывавшая на страшного для нее молодого человека, заметила, что он что то слишком горячо и громко говорит с аббатом, и поспешила на помощь к опасному месту. Действительно, Пьеру удалось завязать с аббатом разговор о политическом равновесии, и аббат, видимо заинтересованный простодушной горячностью молодого человека, развивал перед ним свою любимую идею. Оба слишком оживленно и естественно слушали и говорили, и это то не понравилось Анне Павловне.
– Средство – Европейское равновесие и droit des gens [международное право], – говорил аббат. – Стоит одному могущественному государству, как Россия, прославленному за варварство, стать бескорыстно во главе союза, имеющего целью равновесие Европы, – и она спасет мир!
– Как же вы найдете такое равновесие? – начал было Пьер; но в это время подошла Анна Павловна и, строго взглянув на Пьера, спросила итальянца о том, как он переносит здешний климат. Лицо итальянца вдруг изменилось и приняло оскорбительно притворно сладкое выражение, которое, видимо, было привычно ему в разговоре с женщинами.
– Я так очарован прелестями ума и образования общества, в особенности женского, в которое я имел счастье быть принят, что не успел еще подумать о климате, – сказал он.
Не выпуская уже аббата и Пьера, Анна Павловна для удобства наблюдения присоединила их к общему кружку.

В это время в гостиную вошло новое лицо. Новое лицо это был молодой князь Андрей Болконский, муж маленькой княгини. Князь Болконский был небольшого роста, весьма красивый молодой человек с определенными и сухими чертами. Всё в его фигуре, начиная от усталого, скучающего взгляда до тихого мерного шага, представляло самую резкую противоположность с его маленькою, оживленною женой. Ему, видимо, все бывшие в гостиной не только были знакомы, но уж надоели ему так, что и смотреть на них и слушать их ему было очень скучно. Из всех же прискучивших ему лиц, лицо его хорошенькой жены, казалось, больше всех ему надоело. С гримасой, портившею его красивое лицо, он отвернулся от нее. Он поцеловал руку Анны Павловны и, щурясь, оглядел всё общество.
– Vous vous enrolez pour la guerre, mon prince? [Вы собираетесь на войну, князь?] – сказала Анна Павловна.
– Le general Koutouzoff, – сказал Болконский, ударяя на последнем слоге zoff , как француз, – a bien voulu de moi pour aide de camp… [Генералу Кутузову угодно меня к себе в адъютанты.]
– Et Lise, votre femme? [А Лиза, ваша жена?]
– Она поедет в деревню.
– Как вам не грех лишать нас вашей прелестной жены?
– Andre, [Андрей,] – сказала его жена, обращаясь к мужу тем же кокетливым тоном, каким она обращалась к посторонним, – какую историю нам рассказал виконт о m lle Жорж и Бонапарте!
Князь Андрей зажмурился и отвернулся. Пьер, со времени входа князя Андрея в гостиную не спускавший с него радостных, дружелюбных глаз, подошел к нему и взял его за руку. Князь Андрей, не оглядываясь, морщил лицо в гримасу, выражавшую досаду на того, кто трогает его за руку, но, увидав улыбающееся лицо Пьера, улыбнулся неожиданно доброй и приятной улыбкой.
– Вот как!… И ты в большом свете! – сказал он Пьеру.
– Я знал, что вы будете, – отвечал Пьер. – Я приеду к вам ужинать, – прибавил он тихо, чтобы не мешать виконту, который продолжал свой рассказ. – Можно?
– Нет, нельзя, – сказал князь Андрей смеясь, пожатием руки давая знать Пьеру, что этого не нужно спрашивать.
Он что то хотел сказать еще, но в это время поднялся князь Василий с дочерью, и два молодых человека встали, чтобы дать им дорогу.
– Вы меня извините, мой милый виконт, – сказал князь Василий французу, ласково притягивая его за рукав вниз к стулу, чтоб он не вставал. – Этот несчастный праздник у посланника лишает меня удовольствия и прерывает вас. Очень мне грустно покидать ваш восхитительный вечер, – сказал он Анне Павловне.
Дочь его, княжна Элен, слегка придерживая складки платья, пошла между стульев, и улыбка сияла еще светлее на ее прекрасном лице. Пьер смотрел почти испуганными, восторженными глазами на эту красавицу, когда она проходила мимо него.
– Очень хороша, – сказал князь Андрей.
– Очень, – сказал Пьер.
Проходя мимо, князь Василий схватил Пьера за руку и обратился к Анне Павловне.
– Образуйте мне этого медведя, – сказал он. – Вот он месяц живет у меня, и в первый раз я его вижу в свете. Ничто так не нужно молодому человеку, как общество умных женщин.

Анна Павловна улыбнулась и обещалась заняться Пьером, который, она знала, приходился родня по отцу князю Василью. Пожилая дама, сидевшая прежде с ma tante, торопливо встала и догнала князя Василья в передней. С лица ее исчезла вся прежняя притворность интереса. Доброе, исплаканное лицо ее выражало только беспокойство и страх.
– Что же вы мне скажете, князь, о моем Борисе? – сказала она, догоняя его в передней. (Она выговаривала имя Борис с особенным ударением на о). – Я не могу оставаться дольше в Петербурге. Скажите, какие известия я могу привезти моему бедному мальчику?
Несмотря на то, что князь Василий неохотно и почти неучтиво слушал пожилую даму и даже выказывал нетерпение, она ласково и трогательно улыбалась ему и, чтоб он не ушел, взяла его за руку.
– Что вам стоит сказать слово государю, и он прямо будет переведен в гвардию, – просила она.
– Поверьте, что я сделаю всё, что могу, княгиня, – отвечал князь Василий, – но мне трудно просить государя; я бы советовал вам обратиться к Румянцеву, через князя Голицына: это было бы умнее.
Пожилая дама носила имя княгини Друбецкой, одной из лучших фамилий России, но она была бедна, давно вышла из света и утратила прежние связи. Она приехала теперь, чтобы выхлопотать определение в гвардию своему единственному сыну. Только затем, чтоб увидеть князя Василия, она назвалась и приехала на вечер к Анне Павловне, только затем она слушала историю виконта. Она испугалась слов князя Василия; когда то красивое лицо ее выразило озлобление, но это продолжалось только минуту. Она опять улыбнулась и крепче схватила за руку князя Василия.
– Послушайте, князь, – сказала она, – я никогда не просила вас, никогда не буду просить, никогда не напоминала вам о дружбе моего отца к вам. Но теперь, я Богом заклинаю вас, сделайте это для моего сына, и я буду считать вас благодетелем, – торопливо прибавила она. – Нет, вы не сердитесь, а вы обещайте мне. Я просила Голицына, он отказал. Soyez le bon enfant que vous аvez ete, [Будьте добрым малым, как вы были,] – говорила она, стараясь улыбаться, тогда как в ее глазах были слезы.
– Папа, мы опоздаем, – сказала, повернув свою красивую голову на античных плечах, княжна Элен, ожидавшая у двери.
Но влияние в свете есть капитал, который надо беречь, чтоб он не исчез. Князь Василий знал это, и, раз сообразив, что ежели бы он стал просить за всех, кто его просит, то вскоре ему нельзя было бы просить за себя, он редко употреблял свое влияние. В деле княгини Друбецкой он почувствовал, однако, после ее нового призыва, что то вроде укора совести. Она напомнила ему правду: первыми шагами своими в службе он был обязан ее отцу. Кроме того, он видел по ее приемам, что она – одна из тех женщин, особенно матерей, которые, однажды взяв себе что нибудь в голову, не отстанут до тех пор, пока не исполнят их желания, а в противном случае готовы на ежедневные, ежеминутные приставания и даже на сцены. Это последнее соображение поколебало его.
– Chere Анна Михайловна, – сказал он с своею всегдашнею фамильярностью и скукой в голосе, – для меня почти невозможно сделать то, что вы хотите; но чтобы доказать вам, как я люблю вас и чту память покойного отца вашего, я сделаю невозможное: сын ваш будет переведен в гвардию, вот вам моя рука. Довольны вы?
– Милый мой, вы благодетель! Я иного и не ждала от вас; я знала, как вы добры.
Он хотел уйти.
– Постойте, два слова. Une fois passe aux gardes… [Раз он перейдет в гвардию…] – Она замялась: – Вы хороши с Михаилом Иларионовичем Кутузовым, рекомендуйте ему Бориса в адъютанты. Тогда бы я была покойна, и тогда бы уж…
Князь Василий улыбнулся.
– Этого не обещаю. Вы не знаете, как осаждают Кутузова с тех пор, как он назначен главнокомандующим. Он мне сам говорил, что все московские барыни сговорились отдать ему всех своих детей в адъютанты.
– Нет, обещайте, я не пущу вас, милый, благодетель мой…
– Папа! – опять тем же тоном повторила красавица, – мы опоздаем.
– Ну, au revoir, [до свиданья,] прощайте. Видите?
– Так завтра вы доложите государю?
– Непременно, а Кутузову не обещаю.
– Нет, обещайте, обещайте, Basile, [Василий,] – сказала вслед ему Анна Михайловна, с улыбкой молодой кокетки, которая когда то, должно быть, была ей свойственна, а теперь так не шла к ее истощенному лицу.
Она, видимо, забыла свои годы и пускала в ход, по привычке, все старинные женские средства. Но как только он вышел, лицо ее опять приняло то же холодное, притворное выражение, которое было на нем прежде. Она вернулась к кружку, в котором виконт продолжал рассказывать, и опять сделала вид, что слушает, дожидаясь времени уехать, так как дело ее было сделано.
– Но как вы находите всю эту последнюю комедию du sacre de Milan? [миланского помазания?] – сказала Анна Павловна. Et la nouvelle comedie des peuples de Genes et de Lucques, qui viennent presenter leurs voeux a M. Buonaparte assis sur un trone, et exaucant les voeux des nations! Adorable! Non, mais c"est a en devenir folle! On dirait, que le monde entier a perdu la tete. [И вот новая комедия: народы Генуи и Лукки изъявляют свои желания господину Бонапарте. И господин Бонапарте сидит на троне и исполняет желания народов. 0! это восхитительно! Нет, от этого можно с ума сойти. Подумаешь, что весь свет потерял голову.]
Князь Андрей усмехнулся, прямо глядя в лицо Анны Павловны.
– «Dieu me la donne, gare a qui la touche», – сказал он (слова Бонапарте, сказанные при возложении короны). – On dit qu"il a ete tres beau en prononcant ces paroles, [Бог мне дал корону. Беда тому, кто ее тронет. – Говорят, он был очень хорош, произнося эти слова,] – прибавил он и еще раз повторил эти слова по итальянски: «Dio mi la dona, guai a chi la tocca».
– J"espere enfin, – продолжала Анна Павловна, – que ca a ete la goutte d"eau qui fera deborder le verre. Les souverains ne peuvent plus supporter cet homme, qui menace tout. [Надеюсь, что это была, наконец, та капля, которая переполнит стакан. Государи не могут более терпеть этого человека, который угрожает всему.]
– Les souverains? Je ne parle pas de la Russie, – сказал виконт учтиво и безнадежно: – Les souverains, madame! Qu"ont ils fait pour Louis XVII, pour la reine, pour madame Elisabeth? Rien, – продолжал он одушевляясь. – Et croyez moi, ils subissent la punition pour leur trahison de la cause des Bourbons. Les souverains? Ils envoient des ambassadeurs complimenter l"usurpateur. [Государи! Я не говорю о России. Государи! Но что они сделали для Людовика XVII, для королевы, для Елизаветы? Ничего. И, поверьте мне, они несут наказание за свою измену делу Бурбонов. Государи! Они шлют послов приветствовать похитителя престола.]
И он, презрительно вздохнув, опять переменил положение. Князь Ипполит, долго смотревший в лорнет на виконта, вдруг при этих словах повернулся всем телом к маленькой княгине и, попросив у нее иголку, стал показывать ей, рисуя иголкой на столе, герб Конде. Он растолковывал ей этот герб с таким значительным видом, как будто княгиня просила его об этом.
– Baton de gueules, engrele de gueules d"azur – maison Conde, [Фраза, не переводимая буквально, так как состоит из условных геральдических терминов, не вполне точно употребленных. Общий смысл такой: Герб Конде представляет щит с красными и синими узкими зазубренными полосами,] – говорил он.
Княгиня, улыбаясь, слушала.
– Ежели еще год Бонапарте останется на престоле Франции, – продолжал виконт начатый разговор, с видом человека не слушающего других, но в деле, лучше всех ему известном, следящего только за ходом своих мыслей, – то дела пойдут слишком далеко. Интригой, насилием, изгнаниями, казнями общество, я разумею хорошее общество, французское, навсегда будет уничтожено, и тогда…
Он пожал плечами и развел руками. Пьер хотел было сказать что то: разговор интересовал его, но Анна Павловна, караулившая его, перебила.
– Император Александр, – сказала она с грустью, сопутствовавшей всегда ее речам об императорской фамилии, – объявил, что он предоставит самим французам выбрать образ правления. И я думаю, нет сомнения, что вся нация, освободившись от узурпатора, бросится в руки законного короля, – сказала Анна Павловна, стараясь быть любезной с эмигрантом и роялистом.
– Это сомнительно, – сказал князь Андрей. – Monsieur le vicomte [Господин виконт] совершенно справедливо полагает, что дела зашли уже слишком далеко. Я думаю, что трудно будет возвратиться к старому.
– Сколько я слышал, – краснея, опять вмешался в разговор Пьер, – почти всё дворянство перешло уже на сторону Бонапарта.
– Это говорят бонапартисты, – сказал виконт, не глядя на Пьера. – Теперь трудно узнать общественное мнение Франции.
– Bonaparte l"a dit, [Это сказал Бонапарт,] – сказал князь Андрей с усмешкой.
(Видно было, что виконт ему не нравился, и что он, хотя и не смотрел на него, против него обращал свои речи.)
– «Je leur ai montre le chemin de la gloire» – сказал он после недолгого молчания, опять повторяя слова Наполеона: – «ils n"en ont pas voulu; je leur ai ouvert mes antichambres, ils se sont precipites en foule»… Je ne sais pas a quel point il a eu le droit de le dire. [Я показал им путь славы: они не хотели; я открыл им мои передние: они бросились толпой… Не знаю, до какой степени имел он право так говорить.]
– Aucun, [Никакого,] – возразил виконт. – После убийства герцога даже самые пристрастные люди перестали видеть в нем героя. Si meme ca a ete un heros pour certaines gens, – сказал виконт, обращаясь к Анне Павловне, – depuis l"assassinat du duc il y a un Marietyr de plus dans le ciel, un heros de moins sur la terre. [Если он и был героем для некоторых людей, то после убиения герцога одним мучеником стало больше на небесах и одним героем меньше на земле.]

Биография

Ранние годы

Гиббс родился 11 февраля 1839 года в городе Нью-Хейвен, штат Коннектикут. Его отец, профессор духовной литературы в Йельской богословской школе (впоследствии вошедшей в состав Йельского университета), был известен в связи с его участием в судебном процессе, называвшемся Amistad . Хотя отца тоже звали Джозайя Уиллард, с именем сына никогда не употребляли «младший»: кроме того, пять других членов семьи носили то же имя. Дед по материнской линии также был выпускником Йельского университета в области литературы. После обучения в Хопкинс-школе, в возрасте 15 лет Гиббс поступил в Йельский колледж. В 1858 г. он окончил колледж в числе лучших в своем классе и был премирован за успехи в математике и латыни.

Годы зрелости

В 1863 г. по решению Шеффильдской научной школы в Йеле Гиббс был удостоен первой в США степени доктора философии (PhD) по техническим наукам за диссертацию «О форме зубцов колёс для зубчатой передачи». Последующие годы он преподавал в Йеле: два года вёл латынь и ещё год - то, что впоследствии было названо натурфилософией и сравнимо с современным понятием «естественные науки». В 1866 г. он уехал в Европу для продолжения учёбы, проводя по одному году в Париже, Берлине и затем - в Гейдельберге, где он встречает Кирхгоффа и Гельмгольца. В то время немецкие учёные были ведущими авторитетами в химии, термодинамике и фундаментальных естественных науках. Эти три года, собственно, и составляют ту часть жизни учёного, которую он провел за пределами Нью-Хейвена.

В 1869 г. он вернулся в Йель, где в 1871 г. был назначен профессором математической физики, - это была первая подобная должность в Соединённых Штатах - и занимал этот пост всю оставшуюся жизнь.

Позиция профессора была поначалу неоплачиваемой, - ситуация, типичная для того времени (особенно для Германии), и Гиббс должен был публиковать свои статьи. В 1876-1878 гг. он пишет ряд статей по анализу многофазных химических систем графическим методом. Позже они были изданы в монографии «О равновесии разнородных веществ » (On the Equilibrium of Heterogeneous Substances), наиболее известной его работе. Этот труд Гиббса рассматривается как одно из величайших научных достижений XIX века и одна из фундаментальных работ по физической химии. В своих статьях Гиббс применил термодинамику для объяснения физико-химических явлений, связав то, что ранее было набором отдельных фактов.

«Общепризнано, что издание этой монографии было событием первостепенной важности в истории химической науки. Тем не менее, потребовалось несколько лет, прежде чем было до конца осознанно её значение; задержка была главным образом обусловлена тем, что используемая математическая форма и строгие дедуктивные приёмы делают чтение трудным для любого, и особенно для студентов в области экспериментальной химии, к которым это имело наибольшее отношение…»

Важнейшие разделы, освещённые в других его статьях о гетерогенных равновесиях, включают:

• Концепции химического потенциала и свободной энергии

• Модель ансамбля Гиббса, основу статистической механики

• Правило фаз Гиббса

Гиббс публиковал и работы по теоретической термодинамике. В 1873 г. вышла его статья о геометрическом представлении термодинамических величин. Эта работа вдохновила Максвелла изготовить пластиковую модель (так называемую термодинамическую поверхность Максвелла), иллюстрирующую гиббсовский конструкт. Модель была впоследствии отослана Гиббсу и в настоящее время хранится при Йельском университете.

Поздние годы

В 1880 г. вновь открывшийся Университет Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, предложил Гиббсу позицию за 3 тыс. долларов, на что Йель ответил увеличением жалованья до 2 тыс. долларов. Но Гиббс не оставил Нью-Хейвен. С 1880 по 1884 г. он объединяет идеи двух математиков: «кватернион» Уильяма Гамильтона и «внешнюю алгебру» Германа Грассмана, и создает (независимо от британского физика и инженера Оливера Хевисайда) векторный анализ. В 1882-89 гг. Гиббс вносит в него усовершенствования, пишет труды по оптике, развивает новую электрическую теорию света. Он намеренно избегает теоретизирования касательно строения вещества, что было мудрым решением ввиду последовавших революционных событий в физике субатомных частиц и квантовой механике. Его химическая термодинамика была вещью более универсальной, чем любая другая существовавшая в то время химическая теория.

После 1889 г. он продолжает работу над статистической термодинамикой, «оснащая квантовую механику и теории Максвелла математическим каркасом». Он пишет классические учебники по статистической термодинамике, которые выходят в 1902 г. Гиббс внёс также вклад в кристаллографию и применил свой векторный метод к расчёту планетарных и кометных орбит.

Об именах и карьере его студентов известно немногое. Гиббс никогда не был женат и всю жизнь прожил в отцовском доме вместе с сестрой и зятем, библиотекарем в Йеле. Он был настолько сконцентрирован на науке, что был, как правило, недоступен для личных интересов. Его протеже Э. В. Уилсон рассказывал: «Вне стен учебной аудитории я видел его крайне мало. У него была привычка пойти прогуляться после полудня по улочкам между его кабинетом в старой лаборатории и домом - небольшая зарядка в перерыве между работой и обедом - и тогда можно было иногда встретить его» . Гиббс умер в Нью-Хейвене и похоронен на кладбище Гроув-стрит.

Научное признание

Признание пришло к ученому не сразу, в частности, потому что Гиббс в основном публиковался в “Transactions of the Connecticut Academy of Sciences” – журнале, издаваемом под редакцией его зятя-библиотекаря, мало читаемом в Соединённых штатах и еще меньше в Европе. Поначалу лишь немногие европейские физики-теоретики и химики, (в их числе был, например, шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл) обратили внимание на его работу. Лишь после того, как статьи Гиббса были переведены на немецкий (Вильгельмом Оствальдом в 1892 г.) и французский (Анри Луи ле Шателье в 1899 г.) языки, его идеи получили широкое распространение в Европе. Его теория правила фаз была экспериментально подтверждена в работах Х.В. Бахёйса Розебома, который продемонстрировал её применимость в различных аспектах.

На родном континенте Гиббс был оценен даже меньше. Тем не менее, он был признан, и в 1880 г. Американская академия искусств и наук присудила ему премию Румфорда за работы по термодинамике . А в 1910 г. в память об ученом Американское химическое общество по инициативе Уильяма Конверса учредило Медаль Уилларда Гиббса.

Американские школы и колледжи того времени акцентировались на традиционных дисциплинах, а не на науке, и студенты мало интересовались его лекциями в Йеле. Знакомые Гиббса так описывали его работу в Йеле:

“Свои последние годы жизни он оставался высоким, благородным джентльменом со здоровой походкой и здоровым цветом лица, справляющимся со своими обязанностями по дому, доступным и отзывчивым к студентам. Гиббса высоко ценили друзья, но американская наука была чересчур озабочена практическими вопросами, чтобы применять его основательные теоретические работы в период его жизни. Он проживал свою тихую жизнь в Йеле и глубоко восхищался несколькими способными студентами, не производя на американских учёных первого впечатления, сопоставимого с его талантом.” (Кроутер, 1969)

Не следует думать, что Гиббс был малоизвестен в свои дни. Например, математик Джайен-Карло Рота, просматривая стеллажи с литературой по математике в Библиотеке Стерлинга (при Йельском Университете), наткнулся на написанный от руки Гиббса и прикреплённый к каком-то конспекту список адресатов. Список насчитывал свыше двухсот заметных математиков того времени, том числе Пуанкаре, Гильберта, Больцмана и Маха. Можно прийти к выводу, что среди корифеев науки труды Гиббса были более известны, чем о них свидетельствует печатный материал. Достижения Гиббса, однако, были окончательно признаны лишь с появлением в 1923 г. публикации Гильберта Ньютона Льюиса и Мерл Рэндэлл “Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances” , которая познакомила с методами Гиббса химиков из различных университетов. Эти же методы легли, по большей части, в основу химической технологии.

Список академий и обществ, членом которых он являлся, включает академию искусств и наук Коннектикута, Национальную академию наук, Американское философское общество, Голландское научное общество, Хаарлем; Королевское научное общество, Геттинген; Королевский институт Великобритании, Кембриджское философское общество, Лондонское Математическое общество, Манчестерское литературное и философское общество, Королевскую академию Амстердама, Лондонское королевское общество, Королевскую Прусскую академии в Берлине, Французский институт, Физическое общество Лондона, и Баварскую академию наук.

Согласно Американскому математическому обществу, учредившему в 1923 году так называемые “Гиббсовские лекции” для поднятия всеобщей компетенции в математических подходах и приложениях, Гиббс был величайшим из ученых, когда-либо рожденных на американской земле .

В 1873 году, когда ему исполнилось 34 года, Гиббс показал неординарные исследовательские способности в области математической физики. В этот год в вестнике Академии Коннектикута появились две статьи. Первая была озаглавлена «Графические методы в термодинамике флюидов», а вторая – «Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ с помощью поверхностей»

За ними в 1876 и 1878 годах последовали две части гораздо более фундаментальной статьи «О равновесии в гетерогенных системах», которые обобщают его вклад в физическую науку, и, несомненно, являются одними из наиболее значимых и выдающихся литературных памятников научной деятельности девятнадцатого века.

При обсуждении химически однородных сред в первых двух статьях Гиббс часто использовал принцип, согласно которому вещество находится в равновесии, если его энтропия не может быть увеличена при постоянной энергии. В эпиграфе третьей статьи он привел известное выражение Клаузиуса «Die Energie der Welt ist constant. Die Entropio der Welt strebt einem Maximum zu», что означает «Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимальной». Он показал, что вышеупомянутое условие равновесия, вытекающее из двух законов термодинамики, имеет универсальное применение, аккуратно снимая одно ограничение за другим, прежде всего то, что вещество должно быть химически гомогенным. Важным шагом было введение в качестве переменных в фундаментальных дифференциальных уравнениях масс компонентов, составляющих гетерогенную систему. Показано, что при этом дифференциальные коэффициенты при энергиях по отношению к этим массам вступают в равновесие таким же образом, как и интенсивные параметры, давление и температура. Эти коэффициенты он назвал потенциалами. Постоянно применяются аналогии с гомогенными системами, причем математические действия подобны тем, которые используются в случае расширения геометрии трехмерного пространства на n-мерное.

Повсеместно признано, что публикация этих статей имела особую важность для истории химии. Фактически, это ознаменовало образование новой ветви химической науки, которая, по словам М. Ле Шателье (M. Le Chetelier), по значимости сравнилась с трудами Лавуазье. Тем не менее, прошло несколько лет до того, как ценность этих работ стала общепризнанной. Главным образом эта задержка была вызвана тем, что чтение статей было довольно сложным, в особенности для студентов, занимающихся экспериментальной химией, из-за неординарных математических выкладок и скрупулезных выводов. В конце XIX века было весьма мало химиков, обладающих достаточными знаниями в области математики для того, чтобы прочитать даже самые простые части работ. Так, некоторые важнейшие законы, впервые описанные в этих статьях, впоследствии были доказаны другими учеными или теоретически, или, чаще, экспериментально. В настоящее время, однако, ценность методов Гиббса и полученные результаты признаются всеми студентами, изучающими физическую химию.

В 1891 труды Гиббса были переведены на немецкий профессором Оствальдом , а в 1899 ‒ на французский благодаря старанию Г. Роя и А. Ле Шателье . Несмотря на то, что с момента публикации прошло много лет, в обоих случаях переводчики отметили не столько исторический аспект мемуаров, сколько множество важных вопросов, которые обсуждались в этих статьях и которые все еще не были подтверждены экспериментально. Многие теоремы уже послужили стартовыми точками или ориентирами для экспериментаторов, другие, например, правило фаз, помогали классифицировать и объяснить логическим образом сложные экспериментальные факты. В свою очередь, с помощью теории катализа, твердых растворов, осмотического давления, было показано, что множество фактов, ранее казавшихся непонятными и едва ли поддававшихся объяснению, на самом деле, просты для понимания и являются следствиями фундаментальных законов термодинамики. При обсуждении многокомпонентных систем, где одни составляющие присутствуют в очень малых количествах (разбавленные растворы), теория ушла настолько далеко, насколько это возможно, исходя из первичных рассмотрений. Во время публикации статьи отсутствие экспериментальных фактов не позволило сформулировать тот фундаментальный закон, который позже открыл Вант-Гофф. Этот закон изначально являлся следствием закона Генри для смеси газов, однако при дальнейшем рассмотрении выяснилось, что он имеет гораздо более широкое применение.

Профессор Гиббс, как и многие другие физики тех лет, осознал необходимость применения векторной алгебры, посредством которой можно легко и доступно выразить довольно сложные пространственные соотношения, связанные с разными областями физики. Гиббс всегда предпочитал осознанность и элегантность используемого им математического аппарата, поэтому с особым желанием применял векторную алгебру. Однако, в системе кватерниона Гамильтона он не нашел инструмента, который бы удовлетворял всем его требованиям. В связи с этим он разделял взгляды многих исследователей, желающих отвергнуть кватернионный анализ, несмотря на его логическую обоснованность, в пользу более простого и прямого описательного аппарата – векторной алгебры. Не без помощи своих студентов, в 1881 и 1884 годах профессор Гиббс тайно выпустил подробную монографию по векторному анализу, математическому аппарату, который он разработал. Книга быстро распространилась среди его коллег-ученых. Во время работы над своей книгой Гиббс полагался в основном на труд «Ausdplinungslehre» Грассмана (Grassmann) и на алгебру кратных соотношений. Упомянутые исследования необычайно заинтересовали профессора, и, как он впоследствии отмечал, доставили ему наибольшее эстетическое удовольствие среди всех его занятий. Многие работы, в которых он отверг теорию кватериниона Грассманна, считавшегося основателем современной алгебры, появлялись на страницах журнала Природа (Nature).

Когда удобство векторной алгебры как математической системы за следующие 20 лет было подтверждено им самим и его учениками, Гиббс согласился, хоть и неохотно, на публикацию более подробной работы по векторному анализу. Так как в то время он был целиком поглощен другой темой, подготовка рукописи к публикации была доверена одному из его учеников, доктору Е.Б. Уилсону (E. B. Wilson), который превосходно справился с этой задачей и заслужил благодарность всех современников, заинтересованных в данном предмете.

Помимо этого, профессор Гиббс был крайне заинтересован в применении векторного анализа для решения астрономических задач и привел множество подобных примеров в статье «Об определении эллиптических орбит по трем полным наблюдениям». Методы, развитые в этой работе, были впоследствии использованы профессорами В. Биб (W. Beebe) и А. В. Филлипсом (A. W. Phillis) для расчета орбиты кометы Свифта (1880) исходя из трех наблюдений, что стало серьезной проверкой метода. Они обнаружили, что метод Гиббса обладает значительными преимуществами над методами Гаусса и Опползера (Oppolzer), сходимость подходящих приближений была более быстрой, а на нахождение фундаментальных уравнений для решения затрачивалось гораздо меньше сил. Эти две статьи были переведены Бухгольцом (Buchholz) и включены во второе издание Klinkerfues"s Theoretische Astronomie.

С 1882 по 1889 год в Американском журнале Науки (American Journal of Science) появились пять статей по отдельным темам в электромагнитной теории света и ее связей с различными теориями упругости. Интересно, что полностью отсутствовали специальные гипотезы о взаимосвязи пространства и материи. Единственное предположение, сделанное в отношении строения вещества заключается в том, что оно состоит из частиц, достаточно мелких по отношению к длине волны света, но не бесконечно малых, и что оно каким-то образом взаимодействует с электрическими полями в пространстве. С помощью методов, простота и ясность которых напоминали его исследования по термодинамике, Гиббс показал, что в случае абсолютно прозрачных сред теория не только объясняет дисперсию цвета (включая дисперсию оптических осей в двупреломляющей среде), но так же приводит к законам Френеля о двойном отражении для любых длин волн с учетом малых энергий, определяющих дисперсию цвета. Он отмечал, что круговую и эллиптическую поляризацию можно объяснить, если рассматривать энергию света еще более высоких порядков, что, в свою очередь, не опровергает интерпретации многих других известных явлений. Гиббс тщательно вывел общие уравнения для монохроматического света в среде с различной степенью прозрачности, приходя к отличным от полученных Максвеллом выражениям, не содержащим в явном виде диэлектрическую постоянную среды и проводимость.

Некоторые эксперименты профессора Хастинга (C. S. Hastings) 1888 года (которые показали, что двойное лучепреломление в Исландском шпате находится в точном соответствии с законом Гюйгенса) снова заставили профессора Гиббса взяться за теорию оптики и написание новых статей, в которых в достаточно простой форме из элементарных рассуждений он показал, что дисперсия света строго соответствует электрической теории, в то время как ни одну из теорий упругости, предложенную на тот момент, не удалось бы согласовать с полученными экспериментальными данными.

В своей последней работе, «Основные Принципы Статистической Механики» профессор Гиббс вернулся к теме, тесно связанной с предметом его ранних публикаций. В них он занимался развитием следствий законов термодинамики, которые принимаются как данные, исходя из эксперимента. В этой эмпирической форме науки теплота и механическая энергия расценивались как два различных явления, конечно, взаимно переходящих друг в друга с определенными ограничениями, но принципиально отличающиеся по многим важным параметрам. В соответствии с популярной тенденцией к объединению явлений, было принято множество попыток свести эти два понятия к одной категории, показать, фактически, что теплота – не что иное, как механическая энергия мелких частиц, и что экстрадинамические законы тепла являются следствием огромного количества независимых механических систем в любом теле ‒ числа настолько большого, что человеку с его ограниченным воображением трудно даже представить. И все же, несмотря на уверенные утверждения во многих книгах и популярных выставках, что «теплота ‒ способ молекулярного движения», они не были до конца убедительны, и эта неудача была расценена лордом Кельвином как тень в истории науки девятнадцатого века. Такие исследования должны иметь дело с механикой систем с огромным количеством степеней свободы, причем была возможность сравнить результаты расчетов с наблюдением, эти процессы должны иметь статистический характер. Максвелл не раз указывал на трудности таких процессов, а также говорил (и это часто цитировал профессор Гиббс), что в таких вопросах серьезные ошибки допускали даже люди, чья компетентность в других областях математики не подвергается сомнению.

Влияние на последующие работы

Труды Гиббса привлекли к себе большое внимание и повлияли на деятельность учёных, некоторые из них стали Нобелевскими лауреатами:

• В 1910 г. голландец Ян Дидерик Ван-дер-Ваальс был удостоен Нобелевской премии по физике. В своей Нобелевской лекции он отметил влияние на его работу гиббсовских уравнений состояния.

• В 1918 г. Макс Планк получил Нобелевскую премию по физике за труды в области квантовой механики, в особенности, за публикацию в 1900 г. его квантовой теории. Его теория существенным образом базировалась на термодинамике Рудольфа Клаузиуса, Дж. Уилларда Гиббса и Людвига Больцмана. Планк так говорил о Гиббсе: “его имя не только в Америке, но и во всём мире будет причислено к самым известным физикам-теоретикам всех времён...”.

• В начале XX века Гильберт Н. Льюис и Мерл Рэндэлл использовали и расширили разработанную Гиббсом теорию химической термодинамики. Свои изыскания они изложили в 1923 г. в книге, которая называлась “Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances” и была одним из фундаментальных учебников по химической термодинамике. В 1910-х гг. Уильям Джиок поступил в Химический колледж при Университете Беркли и в 1920 г. получил степень бакалавра в химии. Поначалу он хотел стать химиком-технологом, но под влиянием Льюиса проявил интерес к химическим исследованиям. В 1934 г. он стал полноправным профессором химии в Беркли, а в 1949 г. получил Нобелевскую премию за свои криохимические исследования, использовавшие третий закон термодинамики.

• Работы Гиббса оказали существенное влияние на формирование взглядов Ирвинга Фишера, - экономиста, имевшего степень доктора философии в Йеле.

Личные качества

Профессор Гиббс был человеком честного нрава и врожденной скромности. Помимо успешной научной деятельности, он был занят работой в средней школе Хопкинса Нью-Хейвена, где предоставлял попечительские услуги и много лет выступал в роли казначея фондов. Как и подобает человеку, занятому в основном интеллектуальной деятельностью, г-н Гиббс никогда не искал или желал иметь широкий круг знакомых. Однако он не был человеком асоциальным, а, напротив, всегда был крайне дружелюбным и открытым, способным поддержать любую тему, и всегда спокойным, располагающим к себе. Экспансивность была чужда его натуре, как и неискренность. Он мог легко рассмеяться и обладал живым чувством юмора. Хотя и редко рассказывая о себе, он любил иногда приводить примеры из своего личного опыта. Ни одно из качеств профессора Гиббс не впечатляло его коллег и учеников больше, чем его скромность и совершенная неосознанность его безграничных интеллектуальных ресурсов. Характерным примером является фраза, произнесенная им в компании близкого друга относительно его математических способностей. С абсолютной искренностью он сказал: «Если бы я был успешен в математической физике, то, я думаю, это потому что мне посчастливилось избежать математических трудностей».

Увековечение имени

В 1945 г. Йельский университет, в честь Дж. Уилларда Гиббса, ввел в обиход звание профессора теоретической химии, сохранявшееся до 1973 г. за Ларсом Онзагером, (лауреатом Нобелевской премии по химии). В честь Гиббса были названы также лаборатория при Йельском университете и должность старшего преподавателя математики. 28 февраля 2003 г. в Йеле прошёл симпозиум, отметивший 100 лет со дня его смерти.

Рутгерский университет (штат Нью-Джерси) имеет профессорство им. Дж. Уилларда Гиббса в области термомеханики, числящееся в настоящее время за Бернардом Д. Коулманом.

В 1950 г. бюст Гиббса был размещен в Зале славы великих американцев (Hall of Fame for Great Americans).

4 мая 2005 года Почтовая служба Соединённых Штатов выпустила серию почтовых марок, с портретами Гиббса, Джона фон Неймана, Барбары Мак-Клинток и Ричарда Фейнмана.

Судно для океанографических экспедиций Военно-морских сил США “USNS Josiah Willard Gibbs (T-AGOR-1)”, бывшее в эксплуатации в 1958-71 гг., было названо в честь Гиббса.

Сочинения, издания

• Graphical methods in the thermodynamics of fluids. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. II, 1873, pp. 309-342.
• A method of geometrical representation of the thermodynamic properties of substances by means of surfaces. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. II, 1873, pp. 382-404.
• On the equilibrium of heterogeneous substances. Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences, Vol. Ill , 1875-1878, pp. 108-248; pp. 343-524. Abstract: American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XVI, pp. 441-458.
• Elements of vector analysis arranged for the use of students in physics. New Haven, 8°, pp. 1-86 in 1881, and pp. 37-83 in 1884. (Not published.)
• Notes on the electromagnetic theory of light. 1. On double refraction and the dispersion of colors in perfectly transparent media. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXIII, 1882, pp. 262-275. II.
• On double refraction in perfectly transparent media which exhibit the phenomena of circular polarization. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXIII, 1882, pp. 400-476. III. On the general equations of monochromatic light in media of every degree of transparency. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXV, 1883, pp. 107-118.
• On the fundamental formula of statistical mechanics, with applications to astronomy and thermodynamics. (Abstract.) Proc. American Assoc. Adv. Sci., Vol. XXXIII, 1884, pp. 57 and 58.
• On the velocity of light as determined by Foucault"s revolving mirror. Nature, Vol. XXXIII, 1886, p. 582.
• A comparison of the elastic and electrical theories of light, with respect to the law of double refraction and the dispersion of colors. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXXV, 1888, pp. 467-475.
• A comparison of the electrical theory of light with Sir William Thomson"s theory of a quasi-labile ether. American Journ. Sci., 3d ser., Vol. XXXVTI, 1880, pp. 120-144. Reprint: Philos. Mag., 5th ser., Vol. XXVII, 1889, pp. 238-253.
• On the determination of elliptic orbits from three complete observations. Mem. Nat. Acad. Sci., Vol. IV, 1889, pp. 79-104. On the role of quaternions in the algebra of vectors. Nature, Vol. XLIII, 1891, pp. 511-514. Quaternions and the Ausdehnungslehre. Nature, Vol. XLIV, 1891, pp. 79-82. Quaternions and the algebra of vectors. Nature, Vol. XLVII, 1898, pp. 463-464. Quaternions and vector analysis. Nature, Vol. XLVIII, 1893, pp. 364-367.
• Vector analysis: A text-book for the use of students of mathematics and physics, founded upon the lectures of J. Willard Gibbs, by E. B. Wilson. Yale Bicentennial Publications, pp. XVIII -f 436. G. Scrilmer"s Sons, 1901.
• Elementary principles in statistical mechanics, developed with especial reference to the rational foundation of thermodynamics. Yale Bicentennial Publications, pp. XVIII + 207. С. Scribner"s Sons, 1902
• On the use of vector methods in the determination of orbits. Letter to Dr. Hugo Buchholz, editor of Klinkerfues"s Theoretisehe Astronomie. Scientific Papers, Vol. II, 1906, pp. 149-154.
• The scientific papers, v. 1-2, N. Y., 1906 (в русском переводе - «Основные принципы статистической механики», М. - Л., 1946;
• Гиббс Дж. В. Термодинамические работы, М., 1950.