GI Taylor

Sir Geoffrey Ingram Taylor OM FRS HFRSE (7 marzo 1886 - 27 giugno 1975) era un fisico e matematico britannico e una figura di spicco nella fluidodinamica e nella teoria delle onde. Il suo biografo e studente unico, George Batchelor, lo descrisse come "uno dei più importanti scienziati di questo (il 20 °) secolo".

Vita e formazione

Taylor è nato a St. John's Wood, a Londra. Suo padre, Edward Ingram Taylor, era un artista e sua madre, Margaret Boole, proveniva da una famiglia di matematici (sua zia era Alicia Boole Stott e suo nonno era George Boole). Da bambino era affascinato dalla scienza dopo aver frequentato le lezioni natalizie della Royal Institution, e ha fatto esperimenti usando rulli di vernice e nastro adesivo. Taylor ha letto matematica e fisica al Trinity College di Cambridge dal 1905 al 1908. Quindi ha ottenuto una borsa di studio per continuare a Cambridge con JJ Thomson.

Carriera e ricerca

Taylor è meglio conosciuto agli studenti di fisica per il suo primo articolo, pubblicato mentre era ancora studente, in cui mostrava che l'interferenza della luce visibile produceva frange anche con fonti di luce estremamente deboli. Gli effetti di interferenza sono stati prodotti con la luce di una luce a gas, attenuata attraverso una serie di lastre di vetro scuro, che si diffondono attorno ad un ago da cucito. Sono stati necessari tre mesi per produrre un'esposizione sufficiente della lastra fotografica. Il documento non menziona quanti di luce (fotoni) e non fa riferimento al documento di Einstein del 1905 sull'effetto fotoelettrico, ma oggi il risultato può essere interpretato dicendo che era presente in media meno di un fotone alla volta. Una volta divenne ampiamente accettato ca. Nel 1927 che il campo elettromagnetico era quantizzato, l'esperimento di Taylor iniziò a essere presentato in trattamenti pedagogici come prova che gli effetti di interferenza con la luce non possono essere interpretati in termini di un fotone che interferisce con un altro fotone - che, in effetti, un singolo fotone deve viaggiare attraverso entrambe le fenditure di un apparato a doppia fenditura. La moderna comprensione del soggetto ha dimostrato che le condizioni nell'esperimento di Taylor non erano in realtà sufficienti per dimostrarlo, poiché la sorgente luminosa non era in realtà una fonte a singolo fotone, ma l'esperimento è stato riprodotto nel 1986 utilizzando una fonte a singolo fotone, e lo stesso risultato è stato ottenuto.

Lo ha seguito con il lavoro sulle onde d'urto, vincendo un premio Smith. Nel 1910 fu eletto membro della Fellowship presso il Trinity College e l'anno successivo fu nominato a un posto di meteorologia, diventando Reader in Dynamical Meteorology. Il suo lavoro sulla turbolenza nell'atmosfera portò alla pubblicazione di "Moto turbolento nei fluidi", che gli valse il Premio Adams nel 1915.

Nel 1913 Taylor prestò servizio come meteorologo a bordo della nave della pattuglia del ghiaccio in Scozia , dove le sue osservazioni costituirono la base del suo successivo lavoro su un modello teorico di miscelazione dell'aria. Allo scoppio della prima guerra mondiale, fu inviato alla Royal Aircraft Factory di Farnborough per applicare le sue conoscenze alla progettazione degli aerei, lavorando, tra le altre cose, allo stress sugli alberi delle eliche. Non contento solo di sedersi e fare la scienza, ha anche imparato a volare in aereo e fare salti con il paracadute.

Dopo la guerra Taylor tornò a Trinity e lavorò su un'applicazione del flusso turbolento verso l'oceanografia. Ha anche lavorato sul problema dei corpi che passano attraverso un fluido rotante. Nel 1923 fu nominato professore di ricerca della Royal Society come professore di ricerca di Achillea. Ciò gli ha permesso di smettere di insegnare, cosa che aveva fatto nei quattro anni precedenti, e per la quale non gli piaceva e per cui non aveva grande attitudine. Fu in questo periodo che fece il suo lavoro più ampio su meccanica dei fluidi e meccanica solida, compresa la ricerca sulla deformazione di materiali cristallini che seguì al suo lavoro di guerra a Farnborough. Ha anche prodotto un altro importante contributo al flusso turbolento, dove ha introdotto un nuovo approccio attraverso uno studio statistico delle fluttuazioni della velocità.

Nel 1934, Taylor, all'incirca in contemporanea con Michael Polanyi e Egon Orowan, si rese conto che la deformazione plastica dei materiali duttili poteva essere spiegata in termini di teoria delle dislocazioni sviluppata da Vito Volterra nel 1905. L'intuizione era fondamentale nello sviluppo della moderna scienza del solido meccanica.

Progetto Manhattan

Durante la seconda guerra mondiale, Taylor applicò nuovamente la sua esperienza a problemi militari come la propagazione di onde esplosive, studiando sia le onde in aria che le esplosioni sottomarine. Taylor fu inviato negli Stati Uniti nel 1944-1945 come parte della delegazione britannica al Progetto Manhattan. A Los Alamos, Taylor aiutò a risolvere i problemi di instabilità dell'implosione nello sviluppo di armi atomiche, in particolare la bomba al plutonio usata a Nagasaki il 9 agosto 1945.

Nel 1944 ricevette anche il suo cavalierato e la medaglia Copley dalla Royal Society.

Taylor era presente al Trinity (test nucleare), il 16 luglio 1945, come parte della "Lista VIP" del generale Leslie Groves di sole 10 persone che osservarono il test da Compania Hill, a circa 32 km a nord-ovest dello scatto Torre. Per una strana svolta, Joan Hinton, un altro diretto discendente del matematico, George Boole, aveva lavorato allo stesso progetto e assistito all'evento in modo non ufficiale. Si incontrarono all'epoca, ma in seguito seguirono diverse strade: Joan, fortemente contraria alle armi nucleari, per disertare la Cina di Mao, Taylor per mantenere per tutta la sua carriera l'opinione che la politica governativa non rientrava nelle competenze dello scienziato.

Nel 1950, pubblicò due articoli che stimavano la resa dell'esplosione usando il teorema di Buckingham Pi, e fotografie fisse di fotografie ad alta velocità da quel test, con timestamp e scala fisica del raggio di esplosione, che erano stati pubblicati sulla rivista Life. La sua stima di 22 kt era notevolmente vicina al valore accettato di 20 kt, che era ancora altamente classificato in quel momento.

Vita successiva

Taylor ha continuato le sue ricerche dopo la guerra, prestando servizio nel Comitato di ricerca aeronautica e lavorando allo sviluppo di velivoli supersonici. Sebbene si ritirò ufficialmente nel 1952, continuò la ricerca per i successivi vent'anni, concentrandosi su problemi che potevano essere attaccati usando semplici attrezzature. Ciò ha portato a tali progressi come metodo per misurare il secondo coefficiente di viscosità. Taylor ha ideato un liquido incomprimibile con bolle di gas separate sospese in esso. La dissipazione del gas nel liquido durante l'espansione era una conseguenza della viscosità a taglio del liquido. Pertanto, la viscosità di massa potrebbe essere facilmente calcolata. Gli altri suoi ultimi lavori includevano la dispersione longitudinale nel flusso nei tubi, il movimento attraverso le superfici porose e la dinamica dei fogli di liquidi.

Gli aspetti della vita di Taylor hanno spesso trovato espressione nel suo lavoro. Il suo interesse predominante nel movimento di aria e acqua, e per estensione i suoi studi sul movimento di creature marine unicellulari e del tempo, erano legati al suo amore per tutta la vita per la vela. Negli anni '30 inventò l'ancora "CQR", che era sia più forte che più gestibile di qualsiasi altra in uso, e che veniva utilizzata per tutti i tipi di piccole imbarcazioni, compresi gli idrovolanti.

Il suo ultimo documento di ricerca fu pubblicato nel 1969, quando aveva 83 anni. In esso riprese il suo interesse per l'attività elettrica nei temporali, come getti di conduzione di liquidi motivati ​​da campi elettrici. Il cono da cui si osservano tali getti è chiamato il cono di Taylor, dopo di lui. Nello stesso anno Taylor ricevette la medaglia e il premio AA Griffith e fu nominato all'Ordine al merito.

Vita privata

Taylor sposò Grace Stephanie Frances Ravenhill, un'insegnante di scuola nel 1925. Rimasero insieme fino alla morte di Stephanie nel 1965. Taylor subì un grave ictus nel 1972 che mise effettivamente fine al suo lavoro. Muore a Cambridge nel 1975.