约西亚·吉布斯

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约西亚·吉布斯
Josiah Willard Gibbs -from MMS-.jpg
(1839-1903)
出生 1839年2月11日,
纽黑文, 康涅狄格州, 美国
逝世 1903年4月28日,
纽黑文, 康涅狄格州, 美国
居住地 Flag of the United States.svg 美国
国籍 Flag of the United States.svg 美国
研究領域 物理学化学
任职於 耶鲁大学
母校 耶鲁大学
博士導師 古斯塔夫·基尔霍夫
赫尔曼·冯·亥姆霍兹
(两人是在德国留学时师从,并非是博士导师)
博士學生 Edwin Bidwell Wilson
欧文·费雪
Henry Andrews Bumstead
Lynde Wheeler
李·德富雷斯特
著名成就 吉布斯自由能
吉布斯熵
向量分析
吉布斯-亥姆霍兹方程
吉布斯代数
吉布斯分布
相律
吉布斯悖论
受影响于 鲁道夫·克劳修斯
赫尔曼·格拉斯曼
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
路德维希·玻尔兹曼
獲獎 拉姆福德奖(1880年)
科普利奖章(1901年)
签名
備註
被认为是最伟大的物理化学家之一

约西亚·吉布斯Josiah Gibbs,1839年2月11日-1903年4月28日),美国物理化学家、数学物理学家。他奠定了化学热力学的基础,提出了吉布斯自由能吉布斯相律。他创立了向量分析并将其引入数学物理之中。

早年[编辑]

1658年罗伯特·吉布斯从英国来到了马萨诸塞殖民地的波士顿,他的后代以神职人员居多。1747年罗伯特·吉布斯的孙子亨利·吉布斯凯瑟琳·威拉德结婚,将两个家族结合在一起。威拉德家族中学者较多,塞缪尔·威拉德曾于1701-1707年间担任哈佛大学的代理校长,塞缪尔·威拉德的儿子约西亚·威拉德则被乔治一世任命为马萨诸塞殖民地的秘书,他的名字也被这一家族一直使用了下来。亨利·吉布斯和凯瑟琳·吉布斯有一個儿子名為小亨利·吉布斯,他结婚之后不久去世,他的遗孀带着唯一的儿子约西亚·威拉德·吉布斯搬到了康涅狄格州的纽黑文,和自己的妹妹瑞贝卡住的近些。

1809年约西亚·威拉德·吉布斯耶鲁学院毕业,后和玛丽·范克里夫结婚。范克里夫的祖先中威廉·史密斯则担任过纽约殖民地的大法官,约纳森·狄金森新泽西学院(后来的普林斯顿大学)的首任校长。范克里夫的父亲是新泽西学院的化学教授,外祖父则是数学和自然哲学教授。1826年约西亚·威拉德·吉布斯成为耶鲁学院神学著作教授。1839年2月11日约西亚·吉布斯生于康涅狄格州纽黑文,是家中五个孩子里第二小的,也是唯一的男孩。

吉布斯少时入霍普金斯学校学习,被同学描述为腼腆而孤独。1854年入耶鲁学院学习。并于1858年以很优秀的成绩毕业,并在数学和拉丁文方面获奖。1863年吉布斯以使用几何方法进行齿轮设计的论文在耶鲁学院获得工程学博士学位,这也使他成为美国的第一个工程学博士。随后留校任拉丁文助教两年,自然哲学助教一年。1866年吉布斯前往欧洲留学,分别在巴黎柏林海德堡各学习一年,卡尔·魏尔施特拉斯基尔霍夫克劳修斯亥姆霍兹等大师开设的课程让他受益匪浅。1869年留学三年的吉布斯回到美国继续任助教,这三年也是他一生中惟一离开纽黑文的三年。

热力学研究[编辑]

1871年吉布斯成为耶鲁学院数学物理学教授,也是全美第一个这一学科的教授。由于吉布斯并没有发表过文章,所以在他担任这一教职的最初几年并没有薪水。吉布斯担任这一教职一直到去世,他终身未婚,始终和妹妹与妹夫住在离耶鲁不远的一间小屋子里,过着平静的生活。在他的坚持下,美国的工程师教育开始注入了理论的因素。1873年34岁的吉布斯才发表他的第一篇重要论文,采用图解法来研究流体的热力学,并在其后的论文中提出了三维相图。麦克斯韦对吉布斯三维图的思想赞赏不已,亲手作了一个石膏模型寄给吉布斯。1876年吉布斯在《康涅狄格科学院学报》上发表了奠定化学热力学基础的经典之作《论非均相物体的平衡》的第一部分。1878年他完成了第二部分。这一长达三百余页的论文被认为是化学史上最重要的论文之一,其中提出了吉布斯自由能,化学势等概念,阐明了化学平衡相平衡表面吸附等现象的本质。但由于吉布斯本人的纯数学推导式的写作风格和刊物发行量太小,美国轻视纯理论研究等原因,这篇文章在美国没有引起回应。随着时间的推移,这篇论文开始受到欧洲大陆同行的重视。1892年由奥斯特瓦尔德译成德文,1899年由勒·沙特列翻译为法语。

晚年[编辑]

1880年,约翰·霍普金斯大学马里兰州巴尔的摩建立,以3000美元的薪水邀请吉布斯。作为回应,耶鲁大学将他的薪水提高到2000美元,但吉布斯仍留在耶鲁执教。1880-1884年吉布斯将哈密尔顿四元数思想与格拉斯曼外代数理论结合,创立了向量分析,用来解决遇到了彗星轨道的求解问题,通过使用这一方法,吉布斯得到了斯威夫特彗星的轨道,所需计算量远小于高斯的方法。1882-1889年吉布斯很聪明了避开对光的本质的讨论,应用向量分析建立了一套新的光的电磁理论。1889年之后吉布斯撰写了一部关于统计力学的经典教科书《统计力学的基本原理》,他使用刘维尔的成果,对玻尔兹曼提出的系综这一概念进行扩展,从而将热力学建立在统计力学的基础上。1901年吉布斯获得当时的科学界最高奖赏科普利奖章

评价[编辑]

  • 由于当时的美国教育对实践知识的看重,吉布斯没有受到应有的重视。直到1950年才进入纽约大学的名人馆,并立半身像纪念。
  • 奥斯特瓦尔德认为“无论从形式还是内容上,他赋予了物理化学整整一百年。”
  • 朗道认为吉布斯“对统计力学给出了适用于任何宏观物体的最彻底、最完整的形式”。
  • 2005年5月4日美国发行“美国科学家”系列纪念邮票,包括吉布斯、冯·诺伊曼巴巴拉·麦克林托克理查德·费曼

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