美国物理化学家约西亚·威拉德·吉布斯出生
企鹅圆滚滚
2015-12-10
约西亚·威拉德·吉布斯
1839年2月11日，美国物理化学家约西亚·威拉德·吉布斯出生。他奠定了化学热力学的基础，提出了吉布斯自由能与吉布斯相律。他创立了向量分析并将其引入数学物理之中。
人物简介
吉布斯生于1839年，康涅狄格州的纽黑文。他的祖辈是清教徒，于1658年从英格兰移民到北美大陆，吉布斯是第七代。他的父亲是耶鲁大学古典文学系的教授，母亲来自著名的学者世家。少年时的吉布斯体弱多病，经常缺课，但他的父母对他进行了“在家教育”。父亲教他拉丁文，母亲教他数学。母亲喜欢问他问题，然后不时地提示，带他一起观察、计算、思考，直到找到答案，这一独特的教学方式在不断开启他对数学的兴趣。他优异的数学成绩使他在工程系驾轻就熟。
1860年，美国开始建造横越大陆的铁轨。火车的启动与刹车掣轮都需要各式的齿轮带动，吉布斯发现在齿轮设计中运用几何学可以使齿轮间更紧密，转动时减少磨擦的阻力。这不仅可以减少燃料，也使火车在快速行进刹车时更安全。
1863年，他以《几何学研究设计火车齿轮》在耶鲁学院获得工程学博士学位，是美国历史上的第一位博士。随后留校任拉丁文助教两年，自然哲学助教一年。吉布斯在耶鲁大学任教三年发表了三篇热力学经典之作。
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。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。
1880-1884年吉布斯将哈密尔顿的四元数思想与格拉斯曼的外代数理论结合，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了统计力学的基础之上。1901年吉布斯获得当时的科学界最高奖赏柯普利奖章。
