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ヘルムホルツ
【神経科医にして物理学者|熱力学の方向性に対して議論・研究】-12/15改定

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
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(以下原稿です)

音叉セット
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【1821年8月31日生まれ – 1894年9月8日没】
 

多才な人だったヘルムホルツ

【Helmholtz Wikimedia Commons】

ヘルムホルツの名を全て書き下すと、
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz。
神経科医にして物理学者です。
学位を修めた際には無脊椎動物の神経繊維と
神経細胞に関して研究していました。
その後、軍医さんとしてポツダム連隊に配属されます。
その後にベルリン大学で教えるという
キャリアを重ねています。
そんな中で沢山の弟子を育てています
その中の一人ヘルツはヘルムホルツのもとで
電気力学ついて考察を進め、電磁波の存在を示します。
ヘルムホルツの活動は多岐にわたるのです。
そもそも神経活動の伝搬物質は微細電流で、
神経活動の研究には電圧測定は不可欠です。
ヘルムホルツの研究で別の側面をご紹介すると、
熱と仕事の関係があげられます。
ジュール等による熱の仕事当量に対してのデータから、
今で言う熱力学第1法則を導出しています。
学会で論文・力の保存についてを発表しています。

エネルギーの相互関係 

ヘルムホルツは熱と仕事の関係にも深く関わっています。

ジュールらの実験データをもとに、現在でいう**熱力学第一法則
(エネルギー保存則)**を明確に理論化し、学会で「力の保存」
として発表しました。このテーマはマイヤー、ジュール、ケルビン卿が
それぞれ独自に進めていた研究とも並行し、
19世紀科学における大きな潮流の一つでした。

さらにヘルムホルツは、**化学反応の方向性(不可逆性)**にも着目します。
熱が必ず「温かい物質 → 冷たい物質」に伝わるという不可逆性を手がかりに、自由エネルギー・温度・エントロピーの概念を用いて化学反応の進む方向を理論化しました。

これはアメリカの物理学者ギブズの研究とも結びつき、
今日ではよく知られた 「ギブズ–ヘルムホルツの式」 として体系化されています。

ヘルムホルツによる波の定式化

また。ヤングの光の三原色に加えて残像の効果を考え、色盲さんの説明が出来る様になりました。音については、人の感じる音色が周波数と、ゲイン(幅)から決まると説明しました。更には、母音に含まれる振動数が基本で、声道の形によって更に個性が出てきて共鳴音の効果が異なるのだと指摘しました。また、田中舘愛橘がベルリン大学へ留学していた時に電磁気を教えていたことでも知られています。

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 Helmholtz’s activities are diverse

If you write down all the names of Helmholtz,
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz.

I am a neurologist and a physicist. When he completed his degree, he was studying nerve fibers and cells in invertebrates.

After that, he will be assigned to the Potsdam Regiment as a surgeon. He has since continued his career teaching at the University of Berlin. Meanwhile, he is raising a lot of disciples. One of them, Hertz, goes on to consider electromechanics under Helmholtz and shows the existence of electromagnetic waves.

Helmholtz’s activities are diverse. In the first place, the propagating substance of neural activity is a minute current, and voltage measurement is indispensable for studying neural activity. Another aspect of Helmholtz’s research is the relationship between heat and work.

Helmholtz derives the first law of thermodynamics, which is now called, from the data on the work equivalent of heat by Joule and others. And he is presenting his treatise and preservation of power at an academic conference.

Job of Hermholtz

Meyer, Jules, and Sir Kelvin are also the results of the energy conservation law that they were studying separately. Helmholtz also works on the direction of chemical reactions. Considering two materials, heat is always transferred from a warm substance to a cold substance on the contact surface. It is an irreversible phenomenon. Given its irreversibility, Helmholtz applied his findings on thermodynamics to chemistry, using free energy, temperature, and entropy to define and discuss total energy. There is a direction for a chemical reaction to occur. It is also called the Gibbs-Helmholtz formula because it is the result of Gibbs, who was conducting research separately.

Formalizm of wave by Hermholtz

Also. Considering the effect of afterimages in addition to the three primary colors of Young’s light, I can now explain Mr. Colorblind. Regarding sound, I explained that the timbre that people feel is determined by the frequency and gain (width). Furthermore, he pointed out that the frequency contained in the vowel is the basis, and the effect of the resonance sound is different depending on the shape of the vocal tract. It is also known that Tanakadate Aikitsu taught electromagnetics when he was studying abroad at the University of Berlin.

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A・H・ルイ・フィゾー
【光速度を始めて測定|ドップラー効果を考察】-12/14改定

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科学の実験
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【1819年9月23日生まれ 〜 1896年9月18日没】


Wikimedia Commons にある “Hippolyte Fizeau portrait”

フランス生まれのフィゾー

その名は正確には、

アルマン・イッポリート・ルイ・フィゾー

(Armand Hippolyte Louis Fizeau,

フィゾーは、これまで天体の観測などを通して間接的に
推定されていた光の速度を、地上での実験によって初めて
(※実験としての)測定
したフランスの物理学者です。

彼のこの成果は、ちょうど同時代に振り子の実験で
地球の自転を示したフーコー(別人)と時代が
重なる点でも、非常に興味深いものです。
優れた実験化を生み出した「当時の時代背景」

いつか焦点を当ててみたいです。

 

フィゾーの実験として有名な物は1849年に

回転歯車を使った公開実験です。

明快に原理を示して光速度を数値化しました。

フィゾーの示した数値が重要なのは、

後に明らかになっていきますが

光が電気と関係してるからです。

マクスウェル_が電磁気学をまとめる中で、

自分の理論での計算結果とフィゾーの示した値が

とても近い事実に気付きます。それはきっと、

現代風に言えば、電磁波の伝播速度が

光速度に近い、という事実なのでしょう。

媒質が真空であれば一致する筈です。

 

 フィゾーの業績

また、フィゾーはドップラー効果も予見してます。こ

の「ドップラー効果」という言葉はスマホ入力で

一発変換されています。

そんな当たり前の言葉なのですが、

もともとはフィゾー達が

確かにしていった概念なのです。

 

今の我々は簡単に考える作業も、時代が変われば

大変な困難に直面したはずです。特に

新規の概念を手探りで考えていく中での実験は

大変だったであろうと思えます。

フィゾーが実験を繰り返す困難は測り知れません。

当時は未だ

「指向性の強い(光が拡散せず、広がらない)」

レーザー光線も無かったでしょうし、

当然デジタルのカウンターなども無いので、

計測系のイメージだけでも大変だったでしょう。

私が何より興味深いのはフィゾーの

頭の中にある理論的な考察が

閃きによって実験に昇華するプロセスです。

フィゾーは理論的な原理を優れた実験で

わかり易く示したのです。



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Fizeau born in France

The name is exactly
Armand Ippolito Louis Fizeau
(September 23, 1819-September 18, 1896)

Fizeau is the first person to measure the speed of light on the ground and is a Frenchman.

A famous Fizeau experiment was a public experiment using rotary gears in 1849. The principle was clearly shown and the speed of light was quantified.

Fizeau’s numbers are important because, as we will see later, light is related to electricity.

Job of Fizeau

Later, as Maxwell summarizes electromagnetism, he finds that the results of his theory and the values ​​Fizeau show are very close. Perhaps it is the fact that the propagation speed of electromagnetic waves is close to the speed of light in modern terms. If the medium is a vacuum, it should match.

Fizeau also foresaw the Doppler effect. The word “Doppler effect” is converted in one shot by smartphone input. It’s such a natural word, but it was originally a concept that Fizeau and his colleagues had made sure.

Even the tasks that we think easily now must have faced great difficulties in different times. In particular, I think it would have been difficult to experiment while groping for new concepts.

The difficulty for Fizeau to repeat his experiment is immeasurable. At that time, there would not have been a laser beam with “strong directivity (light does not diffuse and does not spread)”, and of course there was no digital counter, so it would have been difficult just to imagine the measurement system.

What is most interesting to me is the process by which the theoretical considerations in Fizeau’s mind are sublimated into experiments by inspiration.

I think Fizeau demonstrated his theoretical principles in a good experiment.

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レオン・フーコー
【実験で振り子の慣性を考察|媒質中の光速度を導出】-12/13

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【1819年9月18日生まれ ~ 1868年2月11日没】

フーコーの有名な実験:「フーコーの振り子」

レオン・フーコーといえば、なんといっても
「フーコーの振り子」 の発明で知られています。
振り子という単純な装置を使って、地球が自転
していることを可視化した
画期的な実験です。

世界中の科学館に展示されており、
中国・韓国・アメリカ、そして日本でも
国立科学博物館をはじめ多くの施設で見ることができます。

振り子の運動そのものは「慣性」によって一定の面内で揺れ続けます。
しかし、振り子が揺れる間にも 地球のほうが回転している ため、
観測者から見ると振り子の振動面が少しずつ回転していくように見えるのです。

  • 北極・南極付近では回転が最も分かりやすい

  • 赤道ではほとんど見えない

  • 中緯度ではゆっくり回転する

  • 緯度ごとに周期が変わる(パリなら約32時間で一周)

1851年、パリのパンテオンで行われた公開実験により、
フーコーはこの仮説を見事に実証してみせました。
「地球の自転を誰でも“見て理解できる”形にした」という点で、
科学史上でも特に美しい実験の一つと評価されています。


実験家フーコーの人生

フーコーはフランスのパリで生まれ、
父は印刷業を営んでいました。
幼い頃は病弱で医学を志していましたが、血を見るのが苦手で医学の道は断念。
そのかわりに、子供の頃から得意だった科学工作の才能を伸ばしていきます。

10代の頃、物理学者アルマン・フィゾーと知り合い、
写真技術を改良しながら親しい協力関係を築くようになります。
2人は共同研究を行い、その後はそれぞれ独自のテーマへ発展していきました。

  • フィゾー:歯車式装置で光速度を測定

  • フーコー:回転鏡を用いて媒質中の光速度の差を測定

このようにフーコーは、
理論的な発想を、実験によって確かめる能力に優れた研究者 でした。
どんなに美しい理論でも、実験の段階で初めて“本当の姿”が見える場合があります。
フーコーはその過程を非常に巧みに形にし、
“等時性”の問題を含め、実験装置として可視化することに長けていたのです。

「フーコーの振り子」はまさにその象徴で、誰にでも理解できる
シンプルさと、実験としての見事さを兼ね備えたものでした。

私が何より興味深いのはフーコーやフィゾーの

頭の中にある理論的な考察が

閃きによって実験に昇華するプロセスです。

大抵の考えは実験で確認するまで

分からないことが沢山出てきます。

特定の理論はあくまでモデルの

一つなので、より厳密に考えていったら、
その時に知られてるモデルが適用できない
場合
もありうるのです。必要に応じて
適用モデルの修正が必要です。

等時性の理論をフーコーは優れた実験で
わかり易く示したと言えます。
それはとても秀逸な実験でした。

 



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【2021年8月時点での対応英訳】

Foucault’s famous experiment

The name Foucault is famous for its device called “Foucault Pendulum”. The movement of the pendulum reflects the movement of the earth. You can see it at science museums in various countries. You can see it in China, South Korea, and the United States.

You can see it in dozens of places nationwide, including the National Museum of Nature and Science in Japan. Because the movement of the pendulum is a movement bound by inertia that repeats independently from the time of the earth.

As the movement of the earth progresses, it shifts from north, south, east, and west. The deviation will return to its original position after 24 hours. Gradually deviate from the direction of rotation of the earth

It will return to its original position after 24 hours. It is easiest to understand if the target pendulum is installed in the North Pole or the South Pole. It is difficult to understand on the equator. We have experimentally clarified the rotation of the earth by making full use of such excellent experiments that anyone can understand. We will finally prove the hypothesis in a public experiment at Pantheon in 1851.

experimental construction of Foucault

Foucault was born to his father, who was in the printing business in Paris, France. He has been fond of scientific crafts since he was a child. He was sick and aspired to medicine when he was a kid, but he gave up on becoming a doctor because he had blood phobia.

As a teenager, Foucault, who was improving his photographic skills, became acquainted with physicist Hippolyte Fizeau and deepened his interaction. He continued to have a good relationship with Fizeau and was doing collaborative research in the early days.

From around 1847, Fizeau and Foucault will carry out their own research. Using gears, Fizeau calculated the speed of light, and using a rotating mirror, Foucault calculated the difference in the speed of light in the medium.

What is most interesting to me is the process by which the theoretical considerations in Foucault and Fizeau’s mind are sublimated into experiments by inspiration.

There are many things that most ideas cannot be understood until they are confirmed by experiments. A specific theory is just one of the models, so if you think more strictly,

It is possible that the model known at that time is not applicable. The application model needs to be modified if necessary. Foucault can be said to have demonstrated his theoretical principles in an easy-to-understand manner through excellent experiments. It was a very good experiment.

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ジョージ・ストークス
【流体力学・光学・数学それぞれで大きな業績】-12/12改定

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流体力学入門
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【1819年8月13日 ~ 1903年2月1日】

Scientific Identity, Portrait of George Gabriel Stokes

 

Credit:Smithsonian Libraries and Archives
https://library.si.edu › image-gallery

ストークスとは誰か:Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet

ストークスの正式名は
Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet
SIR の称号を持ち、ケンブリッジ大学ではニュートンやディラックなどが務めた
ルーカス教授職(Lucasian Professor of Mathematics)を長く務めた数学者・物理学者です。

彼は 流体力学・光学・数学 の幅広い領域で顕著な功績を残しました。


ストークスの業績:特に有名な流体力学

ストークスと聞いて真っ先に思い出されるのは、やはり流体力学でしょう。
特に ナビエ–ストークス方程式(Navier–Stokes equation、NS方程式) は非常に有名です。

この方程式の形に慣れてくると、

  • 粘性のある流体の振る舞い

  • 圧縮性/非圧縮性の流れ

  • ニュートンの第二法則との対応

といった物理的意味が自然と見えてきます。
ただし、ベクトル解析の「回転」や「発散」といった概念は最初少しとっつきにくいものです。

実験の現場で厳密にナビエ–ストークス方程式を適用することは少ないものの、
流れを定性的に理解したり、数値流体力学(CFD)の基礎となったり
その価値は今も圧倒的です。


ストークスの人脈と有名な逸話

ストークスは、当時のイギリス科学界の中心人物の一人でした。
その代表的なエピソードが、「ストークスの定理」の起源です。

実はこの定理、もともとはケルビン卿(ウィリアム・トムソン)がストークスに伝えたもので、
ストークスはその有用性を認め、ケンブリッジ大学の数学試験(トライポス)で
この定理を諮問に使いました。

そして、その試験を受けていた学生こそ、後に電磁気学を完成させる ジェームズ・クラーク・マクスウェル です。
もちろんマクスウェルは見事な成績で試験に合格したと言われています。

  • 絶対零度のケルビン卿

  • 流体力学のストークス

  • 電磁気学のマクスウェル

全く違う分野のように見える3人がしっかりと繋がっていたというのは、
当時のイギリスの科学界で議論や交流がいかに活発だったかを示しています。

物理学は分野をまたいで深くつながっている——そのことを感じさせる逸話です。

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Accurately write the name of Stokes

He holds the title of Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet, SIR and holds the Lucas position in Cambridge. Stokes left a remarkable job, especially in fluid mechanics, optics, and mathematics. Specific Stokes achievements

As a result, many people think that what is called Stokes is fluid mechanics. In particular, the expression formula called NS (Narvier Stokes) formula (table formula) is famous. As you become more accustomed to the formula, you will realize that it corresponds to Newton’s second law. However, the expressions peculiar to vector mechanics such as “rotation” and “divergence” are hard to realize.

However, if you trace the discussion carefully, you will gradually understand the “phrase” that the viscosity of the fluid and that it is an incompressible flow, and you will feel that you have grasped the whole picture. It’s strange. In reality, it is rare to experiment with a large number of sensors placed on a fluid, and it is difficult to apply it exactly, but it is very useful for qualitative understanding and simulated by numerical analysis. It is a valuable expression that can be taken.

Stokes connections

Finally, I would like to introduce the connections related to Stokes. It is said that William Thomson (Sir Kelvin) originally introduced the now-famous “Stokes theorem” to Stokes. Stokes then acknowledged the usefulness of the theorem and used it in his consultation at the University of Cambridge’s Mathematics Honors Exam (Tripos).

Sir Kelvin and Stokes, who leave their names in units of absolute zero, are connected. And it was Maxwell, who later became an authority on electromagnetism, who was taking the test. Of course, Maxwell is said to have passed this exam with excellent grades. It connects with people at absolute zero, Stokes, people with electromagnetics, and so on.

Three people who seemed to be in completely different fields in physics were related, but from such a story, it can be said that there was a lot of discussion in England at that time, and the world of physics was connected. You should be able to realize that you are there.

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J・P・ジュール
【ジュールの法則|熱の仕事当量の数値化】−12/11改定

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熱力学
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【1818年12月24日 – 1889年10月11日】

James Prescott Joule – Wikimedia Commons
出典:Wikimedia Commons

ジェームズ・プレスコット・ジュール(James Prescott Joule)とは

ジェームズ・プレスコット・ジュールは、イギリスのマンチェスターに生まれ、
生涯にわたって実験を中心に科学に貢献した研究者 です。
意外なことに、彼は大学や研究機関に所属したことはありません。
家業であった ビール醸造業のかたわら、自宅の実験室で研究を行い、
熱力学の基礎となる数々の法則を発見 しました。

ジュールは病弱だったため、正規の学校教育は受けず、家庭教師のもとで学びました。
その家庭教師の一人が、原子論で知られる ジョン・ドルトン で、
3年間にわたり科学と数学を教わったとされています。


分かりやすいジュールの業績①:仕事と熱の関係を結びつけた

ニュートン力学や電磁気学では、物体の運動や電気の働きを
「仕事」という概念で整理し、数値化できます。
しかし、温度計で測る「熱」は、当時は“別の現象”として扱われていました。

ジュールの大きな貢献は、
「熱もまた仕事の一形態である」
という考え方を明確に示したことです。

重りを落として水中の羽根車を回転させ、その摩擦で発生する熱を測定するという
有名な実験で、
仕事 → 熱へと変換できる
ことを示し、熱の仕事当量を数値として求めました。
これが後の熱力学の扉を開いたといえます。


分かりやすいジュールの業績②:ジュールの法則

高校物理でも扱う
ジュールの法則
は次の式で表されます。

[Q = R I^2]

抵抗 RR の導体に電流 II が流れるとき、
そこで発生する熱量 QQ は電流の二乗に比例するという法則です。

このシンプルな式から、電気ストーブや白熱電球など、
現代の無数の電気機器の理解につながっています。


ジュール=トムソン効果への展開

ジュールはトムソン(後のケルヴィン卿)、ファラデー、ストークスなど
当時の一流科学者と意見交換しながら、気体を膨張させたときの温度変化を調べ、
ジュール=トムソン効果 を定量的に明らかにしました。

これは冷凍機や液体窒素の生成など、今日の産業技術にも直結しています。


晩年と最期

激しい実験の連続で近隣住民とトラブルになったり、妻の死や事故を経験したことで
一時的に引きこもり気味になる時期もありました。
マンチェスター大学ができた際も教授職には就きませんでした。

晩年のジュールは、
公的な年金と補助金、そして自分の財産を研究に使い果たした
とも言われています。
そして70歳で亡くなり、墓石には彼の代表的業績である
熱の仕事当量の値 が刻まれています。

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If you write down the name:
James Prescott Joule.

Born in England, Jules continued to experiment as an experimenter throughout his life, leaving behind many experimental results in the history of science.

Jules did not engage in research at universities throughout his life and was doing his research while running the brewing industry as a family business. In his life, he left behind achievements such as Joule’s law and the quantification of the work equivalent of heat.
Here, he would like to make the expression even a little easier for the general public.

The idea of ​​mechanics that Newton began to think of was very convenient as a means of expressing the motion of an object. You can replace spherical motion like an apple   by mass motion, and it was easy to incorporate the concept of disturbance such as air resistance and friction.

People in such time also discussed and quantified in the electrical academic system as Maxwell et al had established. On the other hand, the parameter of heat measured by a thermometer was a phenomenon that people talked about separately from the world of exercise. The story of substances changing in response to heat

It was hard to connect with the story of exercising. Jules combined the concept of “work” with the concept of “heat” that comes up in the story of electricity and exercise.

Works of Jule

In such work, Jules contributed greatly to the development of thermodynamics. Joule is still used as the unit of heat, and many people hear the name. Jules was ill, so he has no formal school education. He was studying at home with a tutor. One of them is said to be John Dalton, who is famous for atomism, who taught the basics of science and mathematics for three years.

The amount of heat, which is Joule’s established concept, is connected to the physical quantity that even high school students can understand. Specifically, the amount of heat Q is proportional to the square of the flowing current I and the electrical resistance R of the conductor.

Q = RI ^ 2

This is now called Joule’s law. Joule also conducted an experiment to measure the heat generated by the extrusion of water from an experimental capillary tube that rotates a coil in water by the force of a weight, measured the work equivalent of heat, and showed that the heat itself is converted to work. is. Eventually he uses a mechanical equivalent of heat measurer with an impeller.

In such activities, Jules began exchanging opinions with Thomson, George Stokes, and Michael Faraday, and as a result of continuing experiments at his home, it was confirmed quantitatively that the temperature would drop when inflated. It was. It was a phenomenon had known the Joule-Thomson effect.

Later life of Jule

There was a time when Jules’ enviroment depressed his mood and he was living a withdrawn life because he received complaints from his neighbors due to the excessive experimentation, his wife died, and he witnessed a train accident. For that reason, even if a university was established in Manchester, Jules couldn’t get a professorship.

In his later years Jules was experimenting with public pensions and subsidies. Some people said that the wealthy Jules family has dedicated their fortune to his experiments. Jules himself died on sale at the age of 70. And his tombstone had shown with the value of his work equivalent.

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J・R・マイヤー
【熱と仕事の変換|エネルギーの概念の確立に貢献】‐12/10改訂

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エネルギー概念を切り開いた物理学者 ― ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー

ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー
(Julius Robert von Mayer)は、
熱と仕事の関係に着目し、
エネルギー保存の法則の礎を築いたドイツの物理学者です。
「エネルギー」という現代物理学の基本概念の確立に
大きく貢献し、熱力学第一法則の成立を支えた
研究者のひとりとして世界的に知られています。


画像出典:Wikimedia Commons(Public Domain)


マイヤーの生い立ちと学生時代のエピソード

マイヤーは1814年にドイツで生まれ、チュービンゲン大学で医学を学びました。
実験が好きで化学の講義にも積極的に参加していたほか、学生運動的な活動
に関わり、当局と衝突して停学処分を受けたこともあります。

しかし、その期間を無駄にせず、多くの学問的知識を習得した
と言われています。
しぶとく、学びに貪欲な性格が伝わるエピソードです。


熱帯航海での“赤い静脈血”の発見 ― エネルギー概念への出発点

大学卒業後、マイヤーは見聞を広めるためにオランダ領
東インド諸島へ向かう船の軍医となります。

航海中、マイヤーはある異変に気づきます。瀉血で採取した船員の
静脈血が、寒い地域で見るよりも鮮やかな赤色だったのです。

この観察からマイヤーは次のような仮説を立てました。

  • 血液は酸素量が多いほど赤い
  • 熱帯では体温維持に多くの酸素が必要ないのではないか
  • 酸素消費は体温維持にも、人間の運動にも関係しているのではないか

これらの推論が「熱と運動は何らかの形で関連し、互いに変換可能である」
という発想につながり、後に熱と仕事の等価性を提唱する重要な契機になりました。


エネルギー保存の法則の成立へ ― マイヤーの独創的な洞察

マイヤーは、ニュートン力学で扱われる力学的な仕事、熱の発生、
電気による作用などの現象を広く捉え、これらが互いに変換し合う
という概念に到達しました。

その結果、「熱と仕事は同じ本質を持つ量である」という考えを提示し、
現代のエネルギー保存則の原型となる理論を打ち立てました。

1842年に『Remarks on the Forces of Inorganic Nature』という論文を発表し、
熱と仕事の関係を明確に示しましたが、当初は学界でほとんど注目されませんでした。

しかし後に、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツやリービッヒらが
その重要性を評価し、彼の研究は再び光を浴びることになります。

その功績が認められて、マイヤーは1871年にイギリス王立協会より
コプリ・メダルを授与されました。
自然科学における最高の名誉のひとつです。


晩年とその後の評価

マイヤーは1878年3月20日、64歳で亡くなりました。
哲学者エルンスト・マッハは、マイヤーを次のように評しています。

「マイヤーは自然の探求において、比類なく重要かつ広汎な見識をもっていた。」

特にエネルギーの概念を導入し、その保存則の成立に貢献した点が大きく評価されています。
今日でも、マイヤーは「エネルギー概念の提唱者」と呼ばれることがあります。


まとめ:エネルギーの“始まり”に立ち会った人物

ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤーは、熱と仕事を結び付けることで、
エネルギーという物理学上の普遍的な概念を切り開いた研究者です。
現代科学のあらゆる分野で使われるエネルギーの基礎は、
彼の洞察と観察によって大きく前進しました。

なにより、エネルギーの概念正確には マイヤー、ヘルムホルツ、ジュール
の3名が独立に提唱していますが、、
マイヤーはエネルギー保存則を
最初期に提唱した研究者の一人として位置づけられています。

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以上、間違い・ご意見は
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全て読んでいます。
適時、改定をします。

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2021/04/03_初稿投稿
2025/12/10_改定投稿

舞台別の纏め
時代別(順)のご紹介

ドイ関連のご紹介
熱統計関連のご紹介

AIでの考察(参考)

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(2021年9月時点での対応英訳)

If you write down the name,
Julius Robert von Mayer,

A German physicist. He believes that heat and work can be converted to each other, and is well known for the law of conservation of energy and Mayer’s relations for specific heat.

First, Meyer studied medicine at the University of Tubingen. He liked experiments, and Meyer also took chemistry lectures in addition to medicine at university. He also seems to have organized a student union and confronted the authorities at the same time. As a result, Meyer will be suspended.

Mayer and Energy

However, Meyer seemed to have had a good time taking advantage of his suspension period without losing. He is a reluctant man. Later, Meyer became a surgeon in the Dutch colony to spread his knowledge. During his voyage in the East Indies, Meyer notices something. The venous blood of the phlebotomized sailors had a brighter red color than that of cold regions. Meyer’s hypothesis is

① Blood is red when there is a lot of oxygen in the blood

② There is too much oxygen in the tropics
Isn’t it necessary?

③ To maintain body temperature in the tropics
It requires less oxygen.

Therefore, further inference about the relationship between heat and exercise suggests that oxygen consumption is related to “maintenance of body temperature” and “results of human exercise”. That’s why I suspected that heat and exercise had something to do with each other. It’s his unique perspective. After that, we will continue to experiment independently.

Meyer broadly captures forces in Newtonian mechanics, heat, and forces derived from electricity, and envisions concepts that will be shown later in terms of workload. He interacts between the physical quantities that have been discussed separately, and later establishes the law of conservation of energy.

Hermann von Helmholtz and Liebig also evaluated Meyer’s achievements, and as a result, Meyer became more widely known. He has also been sent a Copley Medal by the Royal Society. He died at the age of 64 on March 20, 1878, seven years after receiving his medal. “Meyer had an unparalleled importance and widespread insight in the quest for nature,” Ernst Mach said. In particular, the evaluation contributed greatly to the establishment of the concept of energy, and some people evaluated it as an advocate of the concept of energy.

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エヴァリスト・ガロア(Évariste Galois)
【数学者にして革命家_体論や群論を確立】-12/9改訂

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
(以下原稿です)

ガロア理論12稿
【スポンサーリンク】

エヴァリスト・ガロア
(Évariste Galois, 1811年10月25日 – 1832年5月31日)
は、フランスの数学者であり革命家です。

激動の時代に生き、恋に命を燃やしました。
フランス語の原音 [evaʁist ɡalwa]に忠実に
「ガロワ」と表記されることもあります。

ガロアの数学的業績

ガロアの業績を纏めてみます。

ガロアの先見的研究と理論の構築

数学者として10代で体論や群論の先駆的研究を行い、
ガロアはガロア理論を用いて、アーベル‐ルフィニの定理
の証明を大幅に簡略化した。さらに、どのような場合に
代数的解が存在するかを特徴付け、数学史上初めて
カテゴリー論的操作で理論の基礎を築いた。

ガロア理論の多方面への影響

ガロア理論は、現代数学の扉を開くとともに、
相対性理論や量子力学、理論計算機科学など
様々な分野で重要なツールとなっている。
にもかかわらず、当時のパリ科学アカデミーや
ガウス、コーシー、ヤコビといった偉大な数学者たちには
十分に理解されず、生前は評価されなかった。

ガロアの遺書と未来への予見

ガロアの友人宛の遺書には、
「僕にはもう時間がない (je n’ai pas le temps)」
という言葉とともに、代数的に解けない
五次以上の方程式の解を楕円モジュラー関数で与える
アイデアが記されている。この手法は、彼の死後
50年を経てシャルル・エルミートによって確立され、
後世の数学者たちに永年の研究対象を提供した。


成果のまとめ

先見的研究:体論や群論の研究によりガロア理論を構築

多分野への影響:物理学や計算機科学にも応用され、現代数学の基礎を形成

未来予見:遺書に示されたアイデアが後の数学的発展に大きく寄与した

ガロアの生涯:ポール・デュピュイの史観

ガロアは難しい。その理論はとても難しい。
とくに群論の内容が難解です。半面で一般には、
ガロアの激動の生涯の方がよく知られています。

ガロアの生涯とその研究史:忘れられた天才の足跡

ガロアの数学的業績は、彼の死後約40年経ってから
世間に認められるようになりました。しかし、
彼の生涯や人物像は長らく注目されなかったのです。

初の本格的な伝記研究

1896年、高等師範学校の歴史学教授ポール・デュピュイが、
ガロアの母方の親戚や姉の遺族、存命の学友から証言を集め、
約70ページにわたる『エヴァリスト・ガロアの生涯』
を発表しました。これが、ガロアの生涯を体系的に
記録した最初の試みとなりました。

ガロアの少年時代の肖像

同時に、15歳頃のガロアの肖像画が姉の遺族の所蔵
から発表され、彼の若き日の姿を
後世に伝える重要な資料となりました。
若かりし日の姿を何時までも我々は見てます。写真では
ありませんが本人をイメージさせる貴重な絵です。

研究史への影響

デュピュイの論文は、その後のガロア研究の原典
として評価され、現代まで多くの研究者に影響を与えています。
なお、以下の記述は特に注記がない限り、
デュピュイの論文に基づいています。

エヴァリスト・ガロアの波乱に満ちた若き日

エヴァリスト・ガロアは、才能豊かな数学者として
その生涯を歩みましたが、幼少期からの数々の試練や悲劇が、
彼の運命を大きく左右しました。以下では、家族背景や学校での
激動の経験、そして転機となった出来事についてご紹介いたします。

家族と初期教育:教養溢れる家庭と悲劇の影

ガロアは、お父様が公立学校の校長で後に町長に
就任した家庭に生まれました。また、
ガロアの母も高い教養を持っておられました。
家族は温かい雰囲気の中で育ちましたが、父は1829年に
自殺し、教会側の中傷により家族に深い傷が残りました。
歴史の中で詳細は分かりませんが、教会の司祭たちと
ガロアの父は反目していたようです。ガロアの中での
心的な影響は計り知れません。そんなガロアは
幼い頃は母の元で教育を受け、
基礎を固めながらも、やがてその才能は
自らの努力で花開くことになります。

ルイ=ル・グランでの反抗と数学への目覚め

12歳まで母に教えられた後、ガロアはパリの有名な
寄宿制学校「リセ・ルイ=ル=グラン」に入学しました。
当時の保守的な校内環境に反抗心を抱きながらも、
彼はラテン語やギリシア語で優秀な成績を収めました。
しかし、学業が停滞すると留年し、暇を持て余した彼は
数学の授業に没頭。数学教師のヴェルニエの下、ルジャンドルの
教科書に熱中し、わずか2日間で2年間分の教材を読み解く
など、驚異的な才能を示しました。

才能への誤解と運命の転機

ガロアは若くして飛び級し、数学特別級へと進級しましたが、
物理や化学では低評価を受けるなど、その才能は誤解される
こともありました。1829年、彼は初の論文を発表するも、
当時の権威ある数学者コーシーの不在や家族の悲劇が影を落とし、
重要な論文が紛失するという運命に見舞われました。さらに、
エヴァリストは再挑戦するも入学試験で失敗し、最終的に
準備学校への入学とバカロレア合格で学費支給の条件を得る
という苦労の日々を送ることになりました。


成果のまとめ

家庭環境と悲劇:豊かな教養に恵まれながらも、
父の自殺と家族中傷という苦難を経験

学校での反抗と数学への没頭:リセ・ルイ=ル=グランで
反抗心を燃やし、数学に目覚める

才能の誤解と転機:若くして飛び級しながらも、重要な論文の紛失や
試験失敗など、運命的な挫折を乗り越えた

ガロアの契約書
師範学校時代
卒業後に10年間公教育のために働く旨の宣誓書
提出の少し前に、ガロアは以前コーシーが紛失した
論文を書き直した上で、改めてフランス学士院に提出した。
だが、その審査員で論文を預かっていた
ジョゼフ・フーリエが急死したため、
またしても論文は紛失してしまいました。
こうして立て続けに起きた不運や挫折は、
ガロアの政治活動をますます活発にさせた。

準備学校において、ガロアはオーギュスト・シュヴァリエ
という共和主義者と出会っています。シュヴァリエの影響で
共和主義に傾倒していったガロアは、フランス7月革命
が起きた時に自分も参加しようと試みました。

しかし、日和見的な校長のジョセフ・ダニエル・ギニョー
はそれを許さず生徒を校舎に閉じ込め、革命収束後に
発足した旧態依然としている臨時政府に従う旨を決定しました。

武器を手にして革命に参加し、戦火に身を投じた
理工科学校とのあまりの対応の違いに、
ガロアは反発を強めていったのです。

8月6日、準備学校は「師範学校」(École Normale)
と改められ、修業期間が2年から3年に延びたため、
早い卒業を望んでいたガロアを一層苛立たせた。
ガロアは急進共和派の秘密結社「民衆の友の会」
(Société des amis du peuple)(fr)に加わり、さらに
度々校長の言動に反発したため、
目を付けられるようになりました。

12月3日、一連のギニョーの対応を嘲笑するような
ガロアの記事を学校新聞で発表したため、
ギニョーは12月9日にガロアを追放し、
1831年1月3日に正式な放校処分が決定しました。

運命に翻弄されたガロアの青年期

要約

ガロアは再提出した論文がまたしても失われる
という不運に見舞われ、さらには教育制度への
不満や革命への共鳴も重なって政治活動へと
傾倒していった。準備学校では校長との対立も激化し、
ついには放校処分を受けるに至ります。

二度にわたる論文紛失と政治への目覚め

ガロアは、紛失された最初の論文を改めて書き直し、
再びフランス学士院へ提出したが、担当の
フーリエが急死し、論文は再び失われた。
この理不尽な不運により、彼は
政治的関心をさらに強めていく。

革命への共鳴と準備学校での葛藤

フランス7月革命の際、共和主義者である
シュヴァリエの影響もあり、ガロアは
革命への参加を希望した。しかし、学校側は
生徒を校舎に閉じ込めるなど保守的な対応をとり、
理工科学校の積極的な姿勢とのギャップが
ガロアの不満を増幅させました。

秘密結社への参加と放校への道

学校が「師範学校」に改称され修業年数が延長されると、
早期卒業を望んでいたガロアの反発は頂点に。
急進的な秘密結社「民衆の友の会」に加入し、
学校新聞では校長を嘲る記事まで書いた結果、
最終的に放校処分を受けることとなった。

投獄と死

投獄から決闘死まで―運命に挑んだガロア最後の日々

要約
ガロアは刑務所での辛い日々を送りながらも、
数学に対する情熱を捨てず、仲間との交流を通して
精神を保っていた。しかし失恋や決闘
といった出来事が重なり、わずか20歳で
その短い生涯を終える。最期には
「死ぬのには勇気がいる」と語ったガロアの姿は、
情熱と孤独が交差する青年の象徴であった。


獄中での苦悩と孤独、それでも続いた数学への執念

ガロアはポアソンから返却された論文を受け取りますが、
説明不足を指摘され心折れます。また獄中では
飲酒の強要や虐めに遭い、身体も精神も
蝕まれていった。それでも家族やシュヴァリエとの面会、
そして論文の推敲を続ける姿には、彼の執念が滲んでました。


失恋と絶望、そして「僕にはもう時間がない」

刑務所を仮出所したガロアはコレラ禍の中、
療養所で失恋を経験。心の支えだった
シュヴァリエに宛てた手紙には、絶望的な
感情と共に未来への予感がにじんでいた。
さらに5月末には「決闘を申し込まれた」
と語り、自身の論文と着想を最後に
伝えようと急いで書き残しています。


最期の決闘と葬儀―二十歳の勇者が遺した言葉

1832年5月30日、ガロアは決闘で重傷を負い、
その場に放置された。救助された後も回復せず、
弟アルフレッドに
「泣かないで、死ぬには勇気がいる」
と語り、その言葉を最期にこの世を去った。
葬儀では多くの共和主義者が集まり、
彼の思想と勇気を称えた。現在は
遺体の正確な場所も不明だが、1
982年に記念碑が建てられ、
若き数学者の精神は今なお語り継がれています。

新資料による再解釈と「陰謀説」の浮上

1993年、イタリアの数学史研究者ラウラ・リガテッリは、1832年当時の
リヨンの新聞に掲載された、ガロアの死に関する新資料を発掘しました。
その記事には、決闘の相手がイニシャル「L.D.」と記されており、
これは急進共和派の青年デュシャートレである可能性が高いとされます。

記事によれば、決闘は通常の格式あるものではなく、**一方にだけ弾を込めた
“片弾式決闘(duel au pistolet truqué)”**であった可能性があります。
つまり、形式的には決闘であっても、実質的には
“処刑” に近い状況だったのではないかという疑念が生じているのです。

この「片弾」形式は、当時の政治闘争の中で
“不要になった人物” を処理するための手段として使われた記録が残っており、
ガロアもまた急進派内部の対立や密告疑惑の渦中にいたため、
標的にされた可能性が指摘されています。

ガロアをめぐる政治的緊張と「排除」の論理

ガロアは急進共和派の若き象徴であり、秘密結社「民衆の友の会」でも
目立つ存在でした。その一方で、
同会内部には派閥争いや密告者探しが横行していた時期でした。

放校後に逮捕され投獄された際、ガロアは
“内部情報を漏らしたのではないか”という疑いを仲間からかけられた形跡
もあります。本人は無実だったが、革命運動はしばしば「疑い」が命取りになる。

こうした背景の中で、

  • ステファニーをめぐる恋愛のもつれ

  • 急進派内部の派閥対立

  • 彼の強烈な個性と政治的突出

が複雑に絡み合い、
誰かにとって“消えてほしい存在”だった
という陰謀説が生まれたのです。

決闘後の不可解な処遇

決闘の翌朝、腹部を撃たれ倒れていたガロアは、
救助されたものの長時間放置されていました。
同行していた“立会人”たちはその場をすぐに離れており、
助けようという意思が感じられないのも不自然だとされています。

その後、病院に運ばれたガロアは、
弟アルフレッドを前にして、

「泣くな、死ぬには勇気がいる」

と語り、静かに息を引き取ったそうです。

彼の葬儀には多くの共和主義者が集まったものの、
決闘に関する調査は行われず、立会人に対する尋問もなかったそうです。
政治的に扱いづらい事件であったことが想像されます。


事故か、陰謀か――いま残る謎

ガロアの死をめぐる議論は、

①恋愛をめぐる決闘説(伝統的な解釈)
②急進共和派内部の粛清・陰謀説(現代史料に基づく解釈)

の二つに大きく分かれます。

真相は今も断定できないが、
彼が決闘前夜に数学的遺稿を急いで整理し、
「僕にはもう時間がない」と書き残したことを考えれば、
単なる“若気の至り”では説明できない何かを感じさせます。

ガロアは、数学と革命に人生を賭けた若き天才であり、
その死さえも、未だ多くの謎に包まれているのです。

ガロアの死後に花開いた才能―理解されるまで

要約
ガロアの死後、友人や家族は彼の遺志を継いで論文を世に出そうとしたが、当初は誰にも理解されなかった。しかし、リウヴィルの尽力で発表に至り、その後の数学者たちによって徐々に評価され、やがて「ガロア理論」として確立された。彼の数学的遺産は長い年月をかけてようやく世に受け入れられていった。


最初の挑戦:シュヴァリエとアルフレッドの努力

ガロアの死後、友人シュヴァリエは『百科評論雑誌』に遺稿を掲載し、弟アルフレッドと共に著名な数学者たちに論文の写しを配布。しかし、その斬新すぎる内容は当時の学者たちには理解されず、ガロアの真価はなかなか評価されなかった。


リウヴィルの発見:理解者の登場と初の正式発表

転機が訪れたのは、数学者ジョゼフ・リウヴィルの手に論文の写しが渡ったこと。リウヴィルは内容を読み解く努力を続け、ついに1846年にガロアの論文を自身の編集する数学雑誌に掲載。ガロアが認められなかった理由も明確に分析し、再評価への道を開いた。


広がるガロア理論の波――後世の数学者たちの継承

その後、リヒャルト・デーデキントやカミーユ・ジョルダンなどがガロア理論を講義や著作を通じて広めていく。特にジョルダンの著書『置換と代数方程式論』はガロアの理論を本格的に体系化した記念碑的な一冊である。さらに、1897年にはエミール・ピカールの序文付きで『ガロア全集』が刊行され、若くして散った天才の業績がついに歴史に刻まれることとなった。

若き天才数学者ガロアの謎:決闘とその背後にある陰謀説

エヴァリスト・ガロアは、20歳という若さで
命を落とした天才数学者です。彼の死には、
単なる「決闘での事故」では語りきれない
複雑な事情があると、長年にわたって議論されてきました。

この章では、ガロアの死の真相をめぐる2つの側面
—「決闘の真相」と「陰謀説」——について、
当時の証言や後年に発見された資料をもとに、
わかりやすくご紹介します。

恋のもつれ?ガロアとステファニーの関係

ガロアが命を落とすきっかけとなった「決闘」は、
長い間、ある女性の名誉をめぐるものだとされてきました。
後にわかったその女性の名前は、ステファニー・フェリス
・ポトラン・デュ・モテル。ガロアが療養していた
施設の医師の娘でした。

彼は彼女に恋をし、求婚までしたようですが、
ステファニーは丁寧な手紙でこれを断りました。
残された手紙の内容からは、彼女がいわゆる
「色女」などではなく、礼儀正しく真摯な人物
だったことが読み取れます。

自らの死を予感していたガロア

実は、ガロアは自分が
「つまらない色女のために死ぬかもしれない」
と刑務所で語っていたとされています。
彼は自らの死を、ある意味で予期していたとも言えます。

また、決闘の直前には数学の遺稿を整理し、
友人たちに宛てた長い遺書を残しています。
この遺書には、彼が何かしらの「覚悟」をもって
決闘に臨んだことがにじみ出ています。

新資料による再解釈

1993年にイタリアの数学史研究者ラウラ・リガテッリは、
1832年のリヨンの新聞記事を発掘しました。そこには、
決闘は「L.D.」という人物(おそらくデュシャートレ)
とのもので、片方の銃にだけ弾を込めて行われた
「ロシアンルーレット」のような形式だったと書かれていました。

この形式や、ガロアが「必ず死ぬ」と確信したような遺書を残していたことから、「これは本当に決闘だったのか?」という疑問が浮かび上がります。


陰謀説:ガロアの死は仕組まれていたのか?

忠実な共和主義者としての生き方

ガロアは、当時の体制に対する強い反発を持つ、熱心な共和主義者でした。そのため、彼の死は単なる私的な決闘ではなく、政治的な暗殺だったのでは?という陰謀論も根強く語られてきました。再考察します。

1948年にポーランド出身の物理学者レオポルト・インフェルトが著した『神々の愛でし人』では、こうした「謀殺説」が本格的に提示されます。

インフェルトの主張と限界

インフェルトは、以下のような点を根拠として
謀殺説を展開しました。

  • ガロアの弟アルフレッドが生涯にわたって
    「兄は殺された」と主張していた

  • ガロアが収監中に銃撃を受けた記録があった

  • 決闘に介添人がいたにもかかわらず、ガロアは放置された

  • 当時の警察トップが葬儀での蜂起を事前に察知し、摘発していた

しかし一方で、インフェルトは都合の悪い情報を意図的に省いていたとされています。たとえば、決闘の相手とされるデルバンヴィルがスパイだったと書いているものの、実際には彼は王宮の管理職についており、スパイである可能性は低いと別の資料では記されています。

また、ガロア自身が「色女のために死ぬ」と語っていたという記録も、インフェルトは著書にあえて書かなかったのです。

背景にあったインフェルト自身の思い

インフェルトがこのような主張を展開した背景には、彼自身の祖国ポーランドがナチス・ドイツに占領されたという経験があります。彼はガロアに、自らの姿を重ねたのかもしれません。

とはいえ、彼の著書には「新しい証拠が出てくる可能性はほとんどない」と書かれていました。しかしその予想は外れ、実際に14年後、新資料が次々と発見されていったのです。


ガロアの死をどう見るか:数学と人生の交差点

決闘は政治的パフォーマンスだった?

先ほど紹介したリガテッリの説では、ガロアは失恋をきっかけに、政治的蜂起の「口火」として自らの命を差し出す形で決闘を仕組んだとされています。つまり、この決闘自体が「演出された殉教」だったというのです。

彼の死をもって人々の心を動かし、革命の引き金としようとした——そんな見方もできるかもしれません。

ガロアの死が残したもの

結局、彼の死は無駄になったのかというと、決してそうではありません。彼が亡くなる直前に書いた数学的な遺稿は、後の数学界に多大な影響を与えました。今日「ガロア理論」として知られる理論は、代数の根幹をなすものです。

また、彼の短くも激しい人生は、自由や正義、そして個人の信念について深く考えさせられる物語でもあります。


まとめ

ガロアの死は、「恋と決闘」という青春ドラマのようにも、「政治的な犠牲者」というサスペンスのようにも語られてきました。新しい資料が明らかになるたびに、その物語は更新され続けています。

真実はひとつではないかもしれません。でも確かなのは、ガロアの生涯が今も多くの人に語り継がれ、考察され続けているということ。彼の数学、そして彼の人生に触れることで、私たちは「生きるとはどういうことか」を少しだけ深く考えることができるのではないでしょうか。

以上、間違い・ご意見は
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(以下は2025年4月時点での英訳です)

Évariste Galois: The Revolutionary Mathematician

Évariste Galois (October 25, 1811 – May 31, 1832) was a French mathematician and revolutionary.

He lived in a turbulent era and burned with passion for both love and his ideals. His name is sometimes written as “Galois” in English, but in accordance with the original French pronunciation [evaʁist ɡalwa], it is also transliterated as “Galois” in some contexts.


Galois’ Mathematical Achievements

Here, we summarize Galois’ contributions to mathematics.

Pioneering Research and Theoretical Foundations

As a teenager, Galois conducted groundbreaking research in field theory and group theory. Through his work on Galois theory, he significantly simplified the proof of the Abel-Ruffini theorem. Furthermore, he characterized the conditions under which algebraic solutions exist, and for the first time in mathematical history, laid the theoretical foundation using category-theoretic operations.

The Far-Reaching Influence of Galois Theory

Galois theory not only opened the doors to modern mathematics but also became an essential tool in various fields, including relativity theory, quantum mechanics, and theoretical computer science. Despite its significance, Galois’ work was not fully understood or appreciated during his lifetime, even by the Paris Academy of Sciences or renowned mathematicians such as Gauss, Cauchy, and Jacobi.

Galois’ Final Letter and His Vision of the Future

In his farewell letter to a friend, Galois wrote, “I do not have time (je n’ai pas le temps),” alongside an idea for solving equations of degree five or higher using elliptic modular functions. This approach, though overlooked at the time, was later formalized by Charles Hermite 50 years after Galois’ death and became a subject of extensive research for future mathematicians.

Summary of Achievements

  • Pioneering Research: Established Galois theory through studies in field theory and group theory.

  • Impact Across Disciplines: Applied to physics, computer science, and laid the foundation of modern mathematics.

  • Vision for the Future: His ideas in the farewell letter contributed significantly to later mathematical developments.


The Life of Galois: Paul Dupuy’s Perspective

Galois is a difficult figure. His theories are highly complex, especially his work in group theory, which is notoriously challenging. However, in contrast, his turbulent life is far more well-known to the general public.

The Life and Research of Galois: The Footsteps of a Forgotten Genius

Galois’ mathematical achievements were not widely recognized until about 40 years after his death. However, for a long time, little attention was paid to his personal life and character.

The First Comprehensive Biographical Study

In 1896, Paul Dupuy, a professor of history at the École Normale Supérieure, gathered testimonies from Galois’ maternal relatives, his sister’s family, and surviving friends. Based on these sources, he published The Life of Évariste Galois, a biography spanning approximately 70 pages. This was the first systematic attempt to document Galois’ life.

The Tumultuous Youth of Évariste Galois

Évariste Galois walked the path of a gifted mathematician, yet numerous trials and tragedies from his early years profoundly shaped his fate. Below, we explore his family background, his turbulent school experiences, and the pivotal events that marked turning points in his life.


Family and Early Education: A Cultured Household Under the Shadow of Tragedy

Galois was born into a family where his father served as the principal of a public school and later became the mayor of their town. His mother was also a highly educated woman. Raised in a warm and intellectually rich environment, Galois’ early years seemed promising. However, in 1829, his father took his own life following a smear campaign by members of the church, leaving deep emotional scars on the family. Though historical details remain unclear, it appears that Galois’ father was in conflict with local clergymen. The psychological impact of this tragedy on young Galois was immeasurable.

During his childhood, Galois received his education at home under the guidance of his mother. While she laid the foundation for his learning, it was his own perseverance and innate brilliance that allowed his talents to blossom.


Rebellion at Louis-le-Grand and His Awakening to Mathematics

At the age of 12, after being educated by his mother, Galois entered the prestigious boarding school Lycée Louis-le-Grand in Paris. He harbored a rebellious spirit against the school’s conservative environment, yet he still excelled in Latin and Greek. However, when his academic progress stalled, he was held back a year. With time on his hands, he immersed himself in mathematics.

Under the instruction of his mathematics teacher Louis Paul Émile Richard, Galois became captivated by Legendre’s textbooks. Demonstrating his extraordinary talent, he reportedly grasped two years’ worth of material in just two days.

Galois Life

 

 

User

 

Misunderstandings of Talent and Turning Points of Fate

Galois advanced to the special mathematics class at a young age by skipping grades, but his abilities were sometimes misunderstood—he received low evaluations in physics and chemistry, for instance. In 1829, he published his first paper, but a series of unfortunate events overshadowed his work: the absence of the esteemed mathematician Cauchy, family tragedies, and ultimately, the loss of his crucial paper. Galois made another attempt, but he failed the entrance exam. Eventually, he secured a place at a preparatory school and managed to pass the baccalaureate exam, obtaining the financial support necessary for his studies.

Summary of Achievements

  • Family Environment and Tragedy: Though raised with a rich intellectual background, he suffered hardships, including his father’s suicide and defamatory attacks against his family.
  • Rebellion in School and Immersion in Mathematics: At Lycée Louis-le-Grand, his rebellious spirit flared, leading him to discover his passion for mathematics.
  • Misunderstood Talent and Turning Points: Despite skipping grades, he faced significant setbacks, including the loss of critical papers and failures in examinations, which shaped his fate.

Galois’ Contract

His Time at École Normale

Before graduation, Galois was required to sign a declaration committing to ten years of service in public education. Around this time, he rewrote the paper that Cauchy had previously lost and resubmitted it to the French Academy of Sciences. However, the examiner responsible for the paper, Joseph Fourier, passed away suddenly, resulting in the loss of Galois’ work once again. This series of misfortunes and frustrations only fueled his political activism.

At the preparatory school, Galois encountered Auguste Chevalier, a republican, whose influence deepened his commitment to republican ideals. When the July Revolution of 1830 broke out, Galois attempted to participate, but the opportunistic school principal, Joseph Daniel Guigniaut, locked the students inside the school building and pledged allegiance to the reactionary provisional government formed after the revolution’s suppression.

The stark contrast between the passivity of his school and the active involvement of students from the École Polytechnique, who took up arms and fought in the revolution, further inflamed Galois’ resentment.

On August 6, the preparatory school was renamed “École Normale,” and the study period was extended from two to three years. This frustrated Galois, who had hoped to graduate early. He joined the radical republican secret society “Society of the Friends of the People” and frequently clashed with the school principal, making him a target of scrutiny.

On December 3, he published an article mocking Guigniaut’s actions in the school newspaper. As a result, Guigniaut expelled him on December 9, and on January 3, 1831, Galois was formally dismissed from the school.


A Youth Shaped by Fate

Summary

Galois faced the misfortune of losing his paper twice and, combined with his disillusionment with the education system and growing sympathy for the revolution, he delved deeper into political activism. His clashes with the school principal escalated, leading to his expulsion.

The Loss of His Papers and His Awakening to Politics

Galois rewrote his lost paper and resubmitted it to the French Academy of Sciences, but Fourier’s sudden death resulted in the paper’s loss once again. This seemingly unjust misfortune further intensified his political interests.

Sympathy for the Revolution and Struggles in Preparatory School

Under the influence of republican Chevalier, Galois wished to participate in the July Revolution of 1830. However, the school administration took a conservative stance, confining students indoors, while the students of École Polytechnique actively joined the revolution. The stark contrast only deepened Galois’ dissatisfaction.

Joining a Secret Society and the Path to Expulsion

When the school was renamed École Normale and the study period was extended, Galois’ frustrations peaked. He joined the radical secret society “Society of the Friends of the People” and wrote satirical articles targeting the school principal. Eventually, he was expelled.


Imprisonment and Death

The Final Days of Galois—Defying Fate

Summary

Despite enduring hardships in prison, Galois never abandoned his passion for mathematics. He maintained his spirit through interactions with comrades. However, after experiencing heartbreak and becoming embroiled in a fatal duel, he met his untimely end at the age of 20. His final words, “It takes courage to die,” symbolize a youth caught between passion and loneliness.

Suffering in Prison—His Unyielding Passion for Mathematics

While in prison, Galois received his paper back from Poisson, only to be criticized for insufficient explanations, which disheartened him. He also suffered from forced drinking and bullying, which took a toll on both his body and mind. Nevertheless, he continued revising his papers and kept in contact with his family and Chevalier, showing his relentless dedication.

Heartbreak and Despair—“I Have No Time Left”

After being temporarily released from prison, Galois suffered heartbreak during the cholera epidemic while staying at a sanatorium. In a letter to Chevalier, he expressed both despair and a foreboding sense of his fate. By the end of May, he confided that he had been challenged to a duel and hurriedly recorded his final mathematical ideas.

The Final Duel and Funeral—The Brave Youth’s Last Words

On May 30, 1832, Galois was gravely wounded in a duel and left abandoned. Though later rescued, he succumbed to his injuries. He told his brother Alfred, “Do not cry, it takes courage to die,” before passing away. At his funeral, many republicans gathered to honor his beliefs and courage. Though his exact burial site remains unknown, a memorial was erected in 1982 to commemorate the young mathematician’s spirit.


The Blossoming of Galois’ Genius After His Death—Understanding at Last

Summary

After Galois’ death, his friends and family sought to publish his works, but they were initially misunderstood. However, thanks to the efforts of Joseph Liouville, his work was eventually published and gradually gained recognition among mathematicians, culminating in the establishment of “Galois Theory.” His mathematical legacy was only fully appreciated long after his death.

The First Attempts—Chevalier and Alfred’s Efforts

Following Galois’ death, his friend Chevalier published his manuscripts in the Encyclopedic Review Journal and distributed copies to renowned mathematicians with the help of Galois’ brother, Alfred. However, the content was too advanced for contemporary scholars, and his work remained unappreciated for some time.

Liouville’s Discovery—A Champion of Galois’ Work

A turning point came when mathematician Joseph Liouville obtained a copy of Galois’ paper. He made efforts to decipher its content and, in 1846, published it in his mathematics journal. He also analyzed why Galois had been overlooked, paving the way for his reevaluation.

The Expansion of Galois Theory—A Legacy Carried Forward

Later, mathematicians such as Richard Dedekind and Camille Jordan further developed and spread Galois Theory through lectures and publications. Jordan’s book Treatise on Permutations and Algebraic Equations systematically established Galois’ ideas. In 1897, The Collected Works of Galois, with an introduction by Émile Picard, finally cemented his place in history as a mathematical pioneer.

何か記述する…

 

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W・R・ハミルトン
【複素数を用いて四則演算を保存しない四元数を一般化】-12/8改訂

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
(以下原稿です)

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【1805年8月4日 ~ 1865年9月2日】

画家:Stephen Catterson Smith
著作権:パブリックドメイン(PD)
出典:Wikimedia Commons

ハミルトンはアイルランド・ダブリンで活動した数学者・物理学者で、
解析力学のハミルトン形式やハミルトニアンの導入など、
力学体系に革新をもたらしました。
彼は幼少期から語学と
数学に卓越し、
「神童」「ニュートンの再来」と賞賛されています。

その名は【William Rowan Hamilton】で、60代初めに亡くなった
アイルランド生まれの数学者、物理学者です。
【1804年にアーロンバーと決闘したアメリカ人とは全くの別人です。】
【時計のブランドであるハミルトンとも関連が見受けられません。】
とくにハミルトン形式という
定式化で名を残しています。
神童として幼少時代を過ごし、
少し早い時代のラグランジュや
ラプラスの仕事を学んでいきました。
今でも初学者が
ラグランジュアン、ハミルトニアン、、
と学んでいきますがハミルトニアンを
ラグランジュアンの後に学ぶ方が
混乱が少ないと思います。
ラグランジュの仕事の上にハミルトン
の仕事がなされたと考えて下さい。
双方の形式美化はニュートン力学の理解発展に
大変有益です。
特にハミルトニアンは16歳で
ラプラスの「天体力学」を理解し、
問題点を指摘したと言われています。
ただ理論を教科書から学んでいるだけ
の学生とは大きな違いですね。
物事の本質をつかもうと
努力している姿が伺われます。

光学への数学の応用、ハミルトニアン、数学理論による
自然現象の予言、解析力学の創始、
代数系の基礎付けなど、前半生の業績は非常に華々しく、

「ニュートンの再来」と呼ばれた当時の評判に恥じないものです。


ハミルトンはブルーム橋を渡る散歩のなかで四元数を発見しました。
今でもその碑文が残っています。

複素数を実数と演算規則により公理化していたハミルトンは、
複素数を三次元以上に一般化することに心血を注ぎ、
十年程を経た1843年10月16日、ブルーム橋 に
さしかかった所でついに四元数の概念に到達するのです。
四則演算を保存しない四元数です。

ハミルトンの死後、肉汁まみれの論文の中で四次元に関しての
数式群が見つかりましたが、難しく間違いもあったので
長い事、長い事、百年ほど意味が理解されませんでした。

のちに 三次元回転・量子力学・CG など現代科学の
基盤へとつながる重要な理論として再評価されました。

彼らしい最後だった気がします。そんな人生を歩んだ人です。
橋にある石碑には彼の業績が刻まれています。

1843年10月16日、ダブリンの ブローム橋(Broom Bridge) を散歩中に
四元数(quaternion) の定義式
i² = j² = k² = ijk = −1
に突然たどり着き、その瞬間の喜びを抑えきれず、
橋の石に式を刻んだと伝えられています。

有名な定義式から始まる物語です。

【基づく確かな補足】

以下は学術的にも定説の内容です。

四元数を刻んだ橋の史実

  • 実際にハミルトンが石に刻んだかどうかは確証がない
    → しかし本人が妻に送った手紙で「式を書き付けた」と記述している。

ハミルトンの四元数発見日

  • 1843年10月16日(これは一次資料で確定)

  • 毎年ダブリンでは数学者がこの日を Hamilton Day として記念している。

四元数発展の歴史的背景

  • ラグランジュやラプラスの天体力学の読解は16歳頃に達成。

  • 複素数の三次元拡張に10年以上苦闘した末に発見。

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William Rowan Hamilton if you write down all the names
Died in the early 60s at [William Rowan Hamilton]
An Irish-born mathematician and physicist.

He is particularly famous for his Hamiltonian formulation.
He spent his childhood as a child prodigy
I learned the work of Laplace. Even now, beginners
I will learn with Lagrangian and Hamiltonian, but Hamiltonian
I think it’s less confusing to learn after Lagrangian.

Think of Hamilton’s work on top of Lagrange’s work. In particular, Hamiltonian is said to have understood Laplace’s “celestial mechanics” at the age of 16 and pointed out problems. It’s a big difference from a student who just learns theory from a textbook. You can see him trying to get the essence of things.

His first half achievements, such as the application of mathematics to optics, Hamiltonian, the prediction of natural phenomena by mathematical theory, the founding of analytical mechanics, and the foundation of algebraic systems, were so spectacular that he was called “The Return of Newton”. There is something that is not ashamed of the reputation at that time.

An inscription on the discovery of quaternions on the Bloom Bridge. Hamilton, who got an inspiration during the walk, carved a formula to define the quaternion on the bridge.
Hamilton, who had absolutized complex numbers with real numbers and operational rules, was devoted to generalizing complex numbers to the third order and above, and about a decade later, on October 16, 1843, when he approached the Bloom Bridge (en). Finally we reach the concept of quaternions. Quaternion that does not save arithmetic operations

I found a group of mathematical formulas about 4 dimensions in a gravy-covered paper, but I couldn’t understand the meaning for a long time, a long time, or a hundred years because there were difficult mistakes. I think it was the last time for them. A person who has lived such a life. His achievements are engraved on the stone monument on the Bloom Bridge in Dublin. So he is said to have come up with a four-dimensional quantity. i² = j² = k² = ijk = -1 The story begins with the story.

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レンツ_Heinrich Friedrich Emil Lenz【変動磁場_誘導起電力を法則化】-12/7改訂

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レンツの法則実験機
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【1804年2月12日生まれ ~ 1865年2月10日没】

画像出典:Wikimedia Commons / Public Domain

★ 改訂稿:冒険家としての一面をもった物理学者、レンツ

ハインリヒ・フリードリヒ・エミル・レンツ
(Heinrich Friedrich Emil Lenz)
は、ドイツ系ロシア人の物理学者で、
1804年にロシア帝国のエストニアで生まれました。若き日のレンツは、
ロシアの探検家 オットー・フォン・コツェブー による
第3次世界周航(1823–1826年)の調査隊に参加し、
海洋の温度・塩分・比重など物理的特性を測定する
観測員として活躍しました。

この航海経験が、後の実験物理学者レンツを
形成する下地となります。


■ レンツの法則の意義

レンツの最大の業績は、1834年に発表した
「レンツの法則」 です。

これは、

誘導起電力によって生じる電流は、
その原因となる磁束変化を妨げる向きに流れる

というもの。

例えば、コイルに磁石を近づけると電流が流れ、
その電流がつくる磁場が磁石を押し返すように働きます。
これは自然界のエネルギー保存則と深く結びついた現象で、後の
マクスウェル方程式の理解において不可欠な法則です。

この法則は現代では 電磁ブレーキ、渦電流、モーターの制御、
発電機の効率計算
など多くの技術に応用されています。


■ 19世紀電磁気学のダイナミズム

レンツが活動した19世紀前半は、

  • ファラデーの電磁誘導(1831)

  • レンツの法則(1834)

  • マクスウェルの電磁理論(1860年代)

が次々に生まれた時代で、電気と磁気を統合する巨大な
パラダイムシフトが起きていました。電子や原子の
存在さえ実証されていない時代に、目に見えない電場・磁場を
数式で扱い始めた研究者たちの先駆けとして、
レンツの貢献は非常に大きいものです。

さらにレンツは、電流が流れる導体で生じる発熱量が抵抗と
電流の二乗に比例するという ジュールの法則 を、
ジュールとは独立して導きました。

電気と熱の関係を橋渡しした先駆的業績として高く評価されています。


一次情報・歴史情報の補足(正確性の裏付け)

✔ レンツの基本情報(実証された史実)

  • 生没年:1804年3月12日 – 1865年2月10日

  • 出身:ロシア帝国エストニア、ドイツ系家庭

  • 職歴:サンクトペテルブルク大学教授、ロシア科学アカデミー会員

  • 探検活動:コツェブーの第3次世界周航(1823–1826)に参加

  • 主要業績

    • レンツの法則(1834)

    • ジュールの法則の独立発見

    • 海洋物理の先駆的観測

✔ コツェブー調査隊(一次資料)

  • 船:Predpriyatie号

  • 探検期間:1823–1826

  • 寄港地:南米・太平洋・アリューシャン列島・カムチャツカなど

  • 調査内容:海洋物理・動植物調査・気象観測など



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Lentz and the world

Heinrich Lenz is a German-Russian physicist born in Russia. At a young age, he is a member of the 3rd Round the World Survey, led by Otto von Kozebu, investigating the physical aspects of the marine environment.

Lenz may have stopped by ports in various countries to investigate seawater components. I would like to cooperate with my colleagues who are fishing there and studying biology. First, check the water depth and use various live foods.

Meaning of Lentz’s low

By the way, Lenz’s law is famous for Lenz’s achievements. The content is related to the fluctuating magnetic field, and the induced electromotive force is generated, but the direction is the direction that hinders the initial magnetic field generation. That is.

As an example, when a magnet is brought close to the coil, an electric current is generated in the coil, and therefore the coil becomes magnetized and the magnet and the coil repel each other. What is difficult to understand sensuously is how the magnetic field lines emitted from the magnet travel through the space. In modern understanding, electromagnetic waves are transmitted even in a vacuum, but I think that they can only be understood with the knowledge that Lenz brought. That’s why I think it’s wonderful to repeat the experiment and formulate it. This Lenz’s law is applied to electromagnetic brakes in modern times.

The era of Lenz is close to Maxwell, and this era can be regarded as the era when electromagnetics is being completed. Words used by modern people, electromagnetic waves, atoms, electrons, photovoltages … Without such knowledge, we created a theoretical system that connects magnetic force and electric power to electronics. It was just a series of paradigm shifts. Maglevs are now moving around using invisible laws.

Lenz also independently led to Joule’s law. This achievement is also noteworthy. It connected the world of electricity and heat.

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C・A・ドップラー
【ドップラー効果を定式化したオーストリア人】‐12/6改訂

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 ドップラー効果Tシャツ
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【1803年11月29日生まれ – 1853年3月17日没】


出典:Wikimedia Commons, public domain,
“Christian Andreas Doppler” portrait

 ドップラーの示した事実

その名をはクリスティアン・アンドレアス・ドップラー;

Christian Andreas Doppler。ドップラーはオーストリアの

物理学者にして数学者にして天文学者です。

移動体の発する音を考えた時に観測者と音源との間の

相対的な周波数の関係を詳しく調べました。いわゆる

「ドップラー効果」の形で定式化して後世に残しています。
近づく救急車の音、疑問に思った事は無いでしょうか?
ドップラーは、そんな感覚的な効果を定式化したのです。

今の考え方で語れば。、「絶対音感を持った音楽家」が
移動体からの音を聞いて
観測した地点で音程が変わる
というような事実を示しています。

当時としては極めて説得力のある説明方法だったのです。
「絶対音感」に対する当時の理解は言及しませんが、
より音感の鋭い人物を求める姿勢はあったと思えます。

舞台は音楽の国オーストリア、研究対象は音の定量化です。

今日では音で聞こえる周波数の話から、考え方を拡張して
電磁波のドップラー効果や超音波のドップラー効果
も含めてドップラー効果は現在でも応用されています。

 

ドップラー効果の特徴

ドップラーの素晴らしい所は”問題のとらえ方”で、

相対的な位置関係の変化から一見,違うものと思える

「音速;C」と「移動体の速度;V」の間の関係をとらえ

①「動かない物体の発する周波数;F1」から

②「移動する物体の発する周波数;F2」へと

変化する割合である「F2/F1」を

数式で分かり易く示したことです。

なにより、
「人はそれぞれ別の音を聞くことが出来る」というモデルを作ったのです。

完成形を言語化してモデルに取り入れた訳ですが、色々な事象がある中で
「音」に重きを置いて絶対音感を重要視して理論を構築していくのです。
そして、最後にその議論を後程何十年も何百年も検証してきたのです。

今日では高校生レベルで説明・理解出来る関係を

数百年前に作り上げて説明しています。

そして、

今では色々な側面から解釈・利用されています。

ドップラーはまずプラハ (当時オーストリア帝国内) の
工科学校 (工科大学) の数学教員となり、
後にウィーン大学の物理学研究所長に就任ました。astro-dic.jp+1

そんな中で遺伝学のメンデルの研究を指導しています。

少し意外な繋がりですね。
参考URL:https://www.kazusa.or.jp/dnaftb/3/bio.html)

補足:一次情報あるいは標準的歴史観からのドップラーの事実

以下は、あなたの文章に補うとよい、信頼できる情報です。

  • ドップラーの出生は 1803年、オーストリア・ザルツブルク。生家は石工の家系。astro-dic.jp+1

  • 学歴としては、ザルツブルクでギムナジウム(中等教育)を終えた後、ウィーンの工科大学 (当時の Imperial–Royal Polytechnic Institute) で数学・物理を学んだ。astro-dic.jp+1

  • 1835年からプラハの工科大学(高等工業学校)で数学教員。1841年に正教授となり、その後 1850年からウィーン大学物理学研究所 (Imperial Academy) の所長。astro-dic.jp+1

  • 1842年に発表した論文 Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels(「連星および他の天体の色光について」)で、波動の相対運動による波長/周波数の変化 — 後に「ドップラー効果」と呼ばれる現象 — を理論的に提唱。christian-doppler.net+1

  • ドップラー効果は当初「音波(音)」について想定され、1850年代以降、光 (電磁波) や超音波、レーダー、天文学、医療(超音波診断・ドップラー法)、気象レーダーなど多方面で応用されるようになった。DigiKey+2jsmoc.org+2



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Job of Doppler

Its name is Christian Andreas Doppler. Doppler is an Austrian physicist, mathematician and astronomer.

c.A.Doppler investigated the relative frequency relationship between the observer and the sound source when considering the sound emitted by a moving object. It is formulated in the form of the so-called “Doppler effect” and left for posterity.

It shows the fact that the pitch changes at the point where a musician with perfect pitch hears and observes the sound from a moving object. It was a very compelling explanation for the time. The stage is Austria, the country of music, and the subject of research is sound quantification.

Way of thinking by Doppler

Today, the Doppler effect is applied by expanding the way of thinking from the frequency that can be heard by sound, including the Doppler effect of electromagnetic waves and the Doppler effect of ultrasonic waves.

The great thing about Doppler is “how to grasp the problem”, which captures the relationship between “sound velocity; C” and “moving object velocity; V”, which seems to be different at first glance from the change in relative positional relationship, and “does not move”. “F2 / F1”, which is the rate of change from “frequency emitted by an object; F1” to “frequency emitted by a moving object; F2”, is shown in an easy-to-understand manner.

In today,Doppler created and explained relationships that can be explained and understood at the high school level hundreds of years ago. And now it is interpreted and used from various aspects.

Doppler will be the head of the research institute at the Institute of Physics, University of Vienna, after teaching at the current Czech Technical University. In the meantime, he also teaches Mendel’s research in genetics. It’s a little surprising connection.