こんにちはコウジです。

半年ごとの記事見直しです。
では、ご覧ください。内容を整理し、
主に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）

※引用画像は名誉博士号を授与したゲッティンゲン大学のイメージ
（Oliver Heaviside, 1850年5月18日- 1925年2月3日）

出展：Wikimedia Commons「Oliver_Heaviside2」

オリヴァー・ヘヴィサイド（1850–1925）は、
大学にも研究機関にも属さず独学で活躍した
イギリスの電気技師・物理学者です。
後に名誉博士号を受けたのでゲッチンゲン大学の写真
を使っています。イングランドで研究をした学者です。

難聴を抱えながら、インピーダンスや演算子法の導入、
マクスウェル方程式の再構成など、電気通信と物理数学に
進展をもたらしました。彼は生涯の大半で、科学の権威と
戦い続けたのです。その中で電気通信、数学、科学の
あり方を変えた人物でした。

ヘヴィサイドは、電磁気論において次のような造語を行った^[45]。

• コンダクタンス：アドミタンスの実数部、抵抗の逆数（1885年9月）
• 透磁率(permeability)（1885年9月）
• エラスタンス：パーミタンスの逆数、キャパシタンスの逆数（1886年）
• インダクタンス（1886年2月）
• インピーダンス（1886年7月）
• パーミタンス：現在のキャパシタンス（1887年6月）
• 誘電率(permittivity)（1887年6月）
• アドミタンス：インピーダンスの逆数（1887年12月）
• リラクタンス（1888年5月）
• エレクトレット：永久磁石の電気的類似体。強誘電体など準永久的な電気分極を示す物質

ヘヴィサイドは、サセプタンスとリアクタンスを造語した人物
として誤って扱われることがあります。しかし、前者は
チャールズ・プロテウス・スタインメッツの造語
によるものであり、後者はM. ホスピタリエによるものです。

ヘヴィサイドを考えてみたら、きっとガッツと粘り強さ
に長けた人物だったのだろうと思えます。
出来ることなら彼と語ってみたい。イギリスには
そうした人物が昔から居るのでしょう。ファラデー然り。
ヘビサイトはロンドンのカムデン・タウン、
キングス・ストリート55番地（現在のプレンダー・ストリート）
に生まれました。

オリヴァー・ヘヴィサイドは製図技師で木版画家の父トーマスと母レイチェルのもと、3人兄弟の末っ子として生まれた。幼少期に猩紅熱で聴覚障害を負い、13歳で一家はカムデンに移住、グラマースクールに進学。成績優秀だったが、16歳で退学し、その後は独学で学び続けました。

叔父チャールズ・ホイートストン卿（電信の共同発明者）は彼の教育に関心を持ち、1867年に甥を電信会社に送り出しました。彼はその後、グレート・ノーザン・テレグラフ社でケーブル敷設に従事し、電気技師としての経験を積みました。

22歳までに科学雑誌に論文を発表し、ウィリアム・トムソンやマクスウェルらから注目を集めたのです。また、英国電気工学会への入会を拒否されるも、トムソンの推薦により入会が認められました。1873年、彼はマクスウェルの『電気磁気論』と出会い、その後の研究に大きな影響を受けることとなるのです。

老年になってヘヴィサイドはこう回想しています：

私が若かった頃、マクスウェルの偉大な論文を
初めて見たときのことを覚えている...。
私はこの本が偉大で、より偉大で、最も偉大
(it was great, greater, and greatest)で、その力には
計り知れない可能性があることを知った...。
私はこの本をマスターしようと決心し、
作業に取り掛かった。私はとても無知だった。
数学的解析の知識はまったくなく
（学校の代数学と三角法しか習っておらず、
ほとんど忘れていた）、そのため私の作業は
私のためだけにあるようなものだった。

可能な限り理解できるようになるまで、
数年かかった。その後、私はマクスウェルの論文を
脇に置き、自分の道を歩んだ。そして、
私はもっと早く前進した......。
私が私なりのマクスウェルの解釈に従って
福音を宣べ伝えていることは
ご理解いただけるだろう
【Sarkar, T. K.; Mailloux, Robert; 
Oliner, Arthur A.;Salazar-Palma, M.; 
Sengupta, Dipak L. (30 January 2006).】

ヘヴィサイドの中年期：自宅研究と技術革新

1874年に電信技師の仕事を辞め実家へ戻った
ヘヴィサイドは、被雇用者としての唯一の期間
を経て自宅で研究に没頭。彼は伝送線路理論や
表皮効果の解明、マクスウェル方程式の
ベクトル解析への再定式化、そして微分演算子法の開発
などで電気通信技術に革新をもたらしました。

自宅での研究生活と伝送線路理論

1874年以降、実家で独学を続けたヘヴィサイドは、電信線路における「インダクタンス」が減衰や歪みを抑え、すべての周波数の電流伝搬速度を均一化することを数学的に示しました。この成果は、電信回線の無歪み伝送に大きく寄与しました。

業界紙への執筆と理論の基礎形成

1882年から1902年にかけ、業界紙『The Electrician』に
定期的に記事を寄稿し、わずかな報酬ながらも
慎ましい生活を送りつつ、後の『電磁気理論』や
『電気論文』の基礎となる研究成果を積み上げました。

発明と数理手法の革新

1880年、表皮効果の研究と同軸ケーブルの特許取得
に始まり、1884年にはマクスウェル方程式を20の方程式から
4つの微分方程式に再定式化。さらに、微分演算子を用いた
演算子法を確立し、微分方程式の直接解法を提案しました。

後に、厳密さに欠けるとして同提案は
大きな論争を引き起こしました。ヘヴィサイドは
この問題について有名な言葉を残しています。

Mathematics is an experimental science, 
and definitions do not come first, but
 later on. They make themselves, when 
the nature of the subject has developed itself.

（数学は実験科学であり、定義は最初に来るのではなく、
後から来るのである。定義というものは、
対象の本質そのものが明らかになったときに、
自ずと生まれるものなのである。）

Shall I refuse my dinner because I do not fully
 understand the process of digestion?

（消化のプロセスを十分に理解していない
からといって、夕食を断ろうか？）

ヘヴィサイドの革新的研究とその試練

オリヴァー・ヘヴィサイドは、兄アーサーと共に取り組んだ
「電話のブリッジシステム」の論文で、電信線に
コイルを加える提案を行いましたが、上司である
ウィリアム・ヘンリー・プリースにより阻止され、
激しい対立を生みました。

その後、彼の研究は
長らく評価されず、AT&Tの科学者たちによって
検証・発展され、特許申請の対象とされるも、
彼自身は自身の業績が正当に認められるまで
金銭的な補償を拒否しました。この挫折を契機に、
ヘヴィサイドは電磁放射に関する研究へと舵を切り、
移動する電荷の周囲で起こる現象の解明や、
ローレンツ力の正しい導出、さらに
電磁質量の概念の確立に取り組みました。

対立と評価：電話ブリッジシステムの試み

1887年、ヘヴィサイドは兄アーサーと共に
「電話のブリッジシステム」について論文を執筆しましたが、
その一部提案、すなわち電話線と電信線にコイルを
追加して自己インダクタンスを増大させる案は、
当時の伝送理論において自己インダクタンスを
伝送の大敵とみなしていたウィリアム・ヘンリー・プリース
によって阻止されました。ヘヴィサイドは、プリースが
自身の業績を守るために研究を抑圧していると考え、
両者の間には長い敵対関係が生じました。

電磁放射と運動量変化の先駆的研究

その後、ヘヴィサイドは1888年と1889年の論文で、
移動する電荷の周囲で生じる電場と磁場の変形、
さらに密度の高い媒質に入った際の影響を計算し、
現代でいうチェレンコフ放射やローレンツ力の
磁気成分の正しい導出に成功しました。
これらの研究は、電磁気学の新たな展開に大きな影響を与え、
後の物理学の進歩に寄与しました。

電磁質量と数理手法の革新

1880年代後半から1890年代前半にかけ、ヘヴィサイドは
電磁質量の概念に取り組み、物質質量として
電磁的効果を捉える理論を提案しました。
彼の数理手法は、微分演算子を用いた直接解法
（後のラプラス変換法の先駆け）としても知られ、
後にヴィルヘルム・ヴィーンによって低速領域で
検証されるなど、現代の理論物理学に多大な影響を与えました。

ヘヴィサイドの主要成果まとめ

• 電話ブリッジシステムの提案と対立

  • 電信線にコイル追加の提案が上司によって阻止

  • プリースとの激しい敵対関係が形成

• 電磁放射の先駆的研究

  • 移動電荷周囲の電場・磁場変形を理論的に解明

  • チェレンコフ放射、ローレンツ力の正しい導出に寄与

• 電磁質量の概念と数理手法の革新

  • 電磁質量を物質質量として取り扱う理論を提案

  • 微分演算子を用いた解法の確立で
    後の理論物理学に影響を与えた

1891年、英国王立協会はヘヴィサイドの電磁気現象の
数学的記述への貢献を認め、王立協会フェローに任命しました。
翌年には同協会のPhilosophical Transactionsの
50ページ以上を彼のベクトル手法と電磁気論に割きました。

1896年春、フィッツジェラルドとジョン・ペリーは、
以前に王立協会からの援助申し出を断っていました
ヘヴィサイドを説得し、年間120ポンドの
下賜年金を受け取ることを承諾させました。

伝えられるところによると、優秀な科学者たちが
彼の隠れ家を脅かし、
年金受給を強制させたという逸話があります。1896年に父の死去を機に
初めて一人暮らしとなり、1897年にペイントンから
ニュートン・アボットへ移住しました。
1902年には、後に「ケネリー・ヘヴィサイド層」
と呼ばれる電離層の存在を提唱し、
その後の電波伝播理論に大きな影響を与えたのです。

孤独と移住の始まり

以下年代順に項目にまとめご説明致します。

• 1896年、父の死後、初めて一人暮らしとなる。
• 1897年、ペイントンからニュートン・アボットへ移住し、
  新たな生活を開始。

科学的提案と栄誉

• 1902年、電離層の存在（ケネリー・ヘヴィサイド層）を提唱し、
  電波が地球の曲率に沿って伝達されることを示唆。
• 1905年、ゲッティンゲン大学から名誉博士号を授与。
• 1912年、ノーベル物理学賞の最終候補に7回ノミネート（1904～1914）。
• 1922年、創設されたファラデー・メダルの初受賞者となります。

最期の悲劇と遺産の保存

• 1908年、ニュートン・アボットからトーキーへ移住。
• 1924年、屋根修理中に11フィートの梯子から落下し
  重傷を負い、1925年2月3日に亡くなる。
• 彼はペイントン墓地に父母とともに埋葬され、
  2005年に墓石が匿名の篤志家により修復された。

ヘヴィサイドの墓。【出典：Wikipedia】

英国工学技術学会が称えるヘヴィサイドの偉業

電磁気学や通信理論の発展に大きく貢献したオリヴァー・ヘヴィサイドは、その生前・没後にわたり英国の工学界から高く評価されてきました。彼の功績は、英国工学技術学会（IET）による顕彰や記念アーカイブの保存に見ることができます。この章では、彼の業績がいかに後世に評価され、学術的にも記録され続けているかを詳しく見ていきます。

IETアーカイブセンターに残るヘヴィサイドの軌跡

ロンドンにあるIET（The Institution of Engineering and Technology）アーカイブセンターは、ヘヴィサイドに関する豊富な一次資料を所蔵しています。

具体的には、数式ノート、草稿、通信文、そして彼の主著『電磁気理論（Electromagnetic Theory）』の原稿などが保管されており、研究者はこれを通じて彼の思考の軌跡を辿ることが可能です。特に、ベル電話研究所のオリヴァー・E・バックリーによる1950年の追悼音声もデジタル化されており、IETのバイオグラフィーアーカイブから視聴できます。

名誉会員とファラデー・メダル授与による生前の評価

1908年、当時の電気技術者協会（IEE、後のIET）は、ヘヴィサイドに名誉会員資格を授与しました。これは同会が選定する最も名誉ある称号のひとつであり、彼の理論的業績がいかに高く評価されていたかを物語っています。さらに、1922年には、IEE創設のファラデー・メダル第1回受賞者として選ばれました。この賞は、電気・電子工学における最高の栄誉のひとつとされています。

ヘヴィサイド・プレミアム賞による永続的な記念

1950年、IETはヘヴィサイドの功績を恒久的に称えるため、「ヘヴィサイド・プレミアム賞（The Heaviside Premium）」を創設しました。

この賞は、毎年もっとも優れた数学論文に対して授与されるもので、彼の理論的影響が現在も研究者にインスピレーションを与えている証です。賞金額は当初10ポンドとされていましたが、その意義は金額を超えて、ヘヴィサイドという存在を後世に伝える役割を担っています。

革新をもたらしたヘヴィサイドの発明と理論

電磁気理論、微分方程式、信号伝送、関数解析など、多くの分野においてオリヴァー・ヘヴィサイドは革新的なアイデアを提唱し、理論と実用の橋渡しを行いました。本章では、彼が生み出した代表的な発明・理論的業績をピックアップし、現代にも通じるその影響力を探ります。

マクスウェル方程式の再定式化とベクトル解析の普及

マクスウェルの元の電磁気方程式は20個のスカラー式で構成され、非常に複雑でした。ヘヴィサイドはベクトル解析の演算子「回転（curl）」や「発散（divergence）」を導入し、これを4つのベクトル方程式に再構成しました。

これにより、電磁気学の理解と教育は格段に効率化され、現代の「マクスウェル方程式」の原型となっています。物理学と工学の間の橋渡しとなったこの業績は、彼の最大の功績のひとつといえるでしょう。

ヘヴィサイド階段関数・デルタ関数の導入

ヘヴィサイド階段関数は、電気回路のオン/オフ切り替えを数学的に表現するために考案されたもので、制御工学や信号処理に欠かせないツールです。

さらに彼は、現在「ディラックのデルタ関数」として知られる単位インパルス関数を、応用的に使用した最初の人物でもあります。ディラックが物理的解釈を与える以前から、ヘヴィサイドは工学的な直感によってこの関数を扱っていたのです。

信号伝送理論と通信工学への応用

ヘヴィサイドは、電信ケーブルを通じて信号をより速く・正確に伝えるための「伝送線路理論」を構築しました。これは、後に「電信者の方程式（telegrapher’s equations）」と呼ばれ、通信工学の基礎理論として今なお使われています。

彼の理論によって、当時は1文字の伝送に10分かかっていた大西洋横断電信ケーブルの速度が、1分間に1文字にまで向上しました。また、彼はインダクタンス（コイル）をケーブルに直列に挿入することで信号損失を軽減できることも示し、実用的改善をもたらしました。

まとめ｜フレミングが切り開いた電子工学の時代

ジョン・アンブローズ・フレミングは、マクスウェルから
受け継いだ電磁気学を実験と工学へ結び付けた人物でした。

左手の法則によって電気・磁場・力の関係を直感的に整理し更に
真空管を発明したことで電子工学という新しい時代を切り開きます。

真空管はラジオ、電話、テレビ、レーダー、そしてコンピュータ
へと発展していきました。今日の半導体技術は
真空管を置き換えましたが、電子を制御して情報を扱う
という基本思想は現在でも変わっていません。

マクスウェルが理論を築き、フレミングが工学へ橋を架け、
その先には現代の情報社会があります。彼の業績は、
今なお私たちの生活を支える電子技術の原点と言えるでしょう。

【（PR)P.J.ナーイン著「ヘビヴィサイド」】

〆

以上、間違い・ご意見は
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[2025年4月時点での対応英訳]

Oliver Heaviside
(May 18, 1850 – February 3, 1925)

Oliver Heaviside (1850–1925) was a British electrical engineer and physicist who made significant contributions through self-study, without being affiliated with any university or research institution. Although he was later awarded an honorary doctorate, a photograph from the University of Göttingen is often used in association with him. He conducted his research in England.

Despite suffering from hearing loss, Heaviside advanced the fields of electrical communication and mathematical physics by introducing concepts such as impedance and the operational calculus, and by reformulating Maxwell’s equations. Throughout most of his life, he stood in opposition to the scientific establishment, yet he transformed the fields of electrical communication, mathematics, and science itself.

Heaviside’s Achievements and Inventions

Reformulation of Maxwell’s Equations and the Evolution of Vector Analysis

Heaviside’s most renowned achievement was his reformulation of James Clerk Maxwell’s complex system of equations in electromagnetism into a modern, simplified form. The original framework consisted of 20 variables and 20 equations, forming a highly intricate structure. Heaviside utilized vector analysis—specifically, operations such as curl and divergence—to reduce these to just four equations.

This reformulation significantly enhanced compatibility with the later developments in quantum physics. Additionally, he found the negative squares in quaternions intuitively uncomfortable, which led him to influence the development of hyperbolic quaternions as an alternative.

Prediction of Gravitational Waves and Pioneering Use of Step Functions

Based on his knowledge of electromagnetism, Heaviside discussed the possibility that gravity, like light, could propagate as waves—a visionary insight more than 20 years before Einstein’s general theory of relativity.
He also devised Heaviside’s step function, used to describe the behavior of current when a switch is activated in an electrical circuit. Furthermore, he was the first physicist to introduce what is now known as the Dirac delta function (unit impulse function) into practical use in physics.

Revolutionary Contributions to Communication Technology and Mathematical Methods

Heaviside independently developed the operational calculus method to solve differential equations, which was later formalized mathematically in connection with the Laplace transform and Bromwich integrals.
He developed the transmission line theory to suppress signal degradation in telegraph lines. Most notably, for the transatlantic cable, his innovations improved communication efficiency more than tenfold—from one character every 10 minutes to one per minute.

This breakthrough was based on the idea of connecting coils (inductors) in series with the line.
Heaviside also independently discovered the Poynting vector, which describes the flow of electromagnetic energy.

Summary of Heaviside’s Major Contributions

✅ Reformulated Maxwell’s equations and introduced vector analysis
✅ Predicted the existence of gravitational waves (prior to Einstein)
✅ Practical application of step functions and delta functions
✅ Developed operational calculus to solve differential equations
✅ Greatly improved communication efficiency via transmission line theory
✅ Independently derived the Poynting vector (electromagnetic energy flow)
✅ Predicted the existence of the Kennelly–Heaviside layer (ionosphere)

Terminology Introduced by Heaviside in Electromagnetism

Heaviside coined several terms in electromagnetism, including the following:

• Conductance: The real part of admittance, inverse of resistance (September 1885)

• Permeability (1885)

• Elastance: Inverse of permittance, or inverse of capacitance (1886)

• Inductance (February 1886)

• Impedance (July 1886)

• Permittance: Now known as capacitance (June 1887)

• Permittivity (June 1887)

• Admittance: Inverse of impedance (December 1887)

• Reluctance (May 1888)

• Electret: Electrical analog of a permanent magnet; materials like ferroelectrics that exhibit quasi-permanent electric polarization

It is sometimes mistakenly stated that Heaviside coined the terms susceptance and reactance, but in fact, susceptance was coined by Charles Proteus Steinmetz, and reactance by M. Hospitalier.

Oliver Heaviside’s Early Life

When thinking about Heaviside, one might imagine a man full of grit and perseverance. If possible, I’d love to have a conversation with him. Perhaps England has long been a land of such individuals—Michael Faraday comes to mind. Heaviside was born at 55 King’s Street (now Prender Street) in Camden Town, London.

Oliver Heaviside was the youngest of three brothers, born to Thomas, a draftsman and wood engraver, and his wife Rachel. In his early childhood, he contracted scarlet fever, which left him partially deaf. At age 13, his family moved to Camden, where he entered a grammar school. Though he performed well academically, he left school at 16 and continued his studies through self-education.

His uncle, Sir Charles Wheatstone—a co-inventor of the telegraph—took an interest in Oliver’s education and, in 1867, arranged for him to work at a telegraph company. There, Heaviside gained practical experience as an electrical engineer, working on cable installations at the Great Northern Telegraph Company.

By the age of 22, he had already published papers in scientific journals, attracting the attention of prominent figures like William Thomson (Lord Kelvin) and James Clerk Maxwell. Although he was initially rejected by the Institution of Electrical Engineers, he was later admitted through Thomson’s recommendation. In 1873, Heaviside encountered Maxwell’s Treatise on Electricity and Magnetism, a discovery that would profoundly influence his future research.

In his old age, Heaviside reflected:

“I remember when I was young and first came across Maxwell’s great paper…
I realized that this book was great, greater, and greatest, and that its power had unimaginable potential…
I resolved to master it and began my work. I was very ignorant.
I had no knowledge of mathematical analysis (I had only learned school algebra and trigonometry, and had mostly forgotten them),
so my work was essentially for myself alone.
It took me years to understand it as far as possible.
Afterward, I put Maxwell’s paper aside and went my own way.
And then, I progressed more quickly…
You may understand that I have been preaching the gospel according to my own interpretation of Maxwell.”
(Sarkar, T. K.; Mailloux, Robert; Oliner, Arthur A.; Salazar-Palma, M.; Sengupta, Dipak L. – 30 January 2006)

Heaviside’s Middle Years: Home-Based Research and Technical Innovations

In 1874, Heaviside resigned from his position as a telegraph engineer and returned to live with his family. This marked the end of his only period of formal employment, after which he immersed himself in home-based research.

He brought groundbreaking innovations to telecommunications technology through developments such as transmission line theory, analysis of the skin effect, the reformulation of Maxwell’s equations using vector analysis, and the creation of his operator method for solving differential equations.

Home Research and Transmission Line Theory

From 1874 onward, while continuing to study independently at home, Heaviside mathematically demonstrated that inductance in telegraph lines reduced attenuation and distortion, and equalized current propagation speeds across all frequencies. This work significantly contributed to distortionless signal transmission over telegraph lines.

Contributions to Industry Journals and Theoretical Foundations

Between 1882 and 1902, Heaviside regularly contributed articles to the trade journal The Electrician. Despite earning only modest compensation, he lived a frugal life and steadily built the foundation for what would later become his major works: Electromagnetic Theory and Electrical Papers.

Innovations in Invention and Mathematical Methods

In 1880, he began studying the skin effect and obtained a patent for coaxial cables. By 1884, he had reformulated Maxwell’s original 20 equations into four differential equations. He also established the operator method using differential operators, proposing a direct solution technique for differential equations.

Though his approach initially lacked mathematical rigor and sparked considerable controversy, Heaviside famously commented on this issue:

“Mathematics is an experimental science,
and definitions do not come first, but later on.
They make themselves, when the nature of the subject has developed itself.”

And he added:

“Shall I refuse my dinner because I do not fully understand the process of digestion?”

Conflict and Recognition: The Telephone Bridge System Attempt

In 1887, Oliver Heaviside, along with his brother Arthur, wrote a paper on the “telephone bridge system.” Part of their proposal—namely, increasing the self-inductance by adding coils to telephone and telegraph lines—was blocked by William Henry Preece, who at the time considered self-inductance the main enemy of transmission theory. Heaviside believed that Preece was suppressing research to protect his own achievements, leading to a long-standing antagonistic relationship between the two.

Pioneering Studies on Electromagnetic Radiation and Momentum Change

Later, in his 1888 and 1889 papers, Heaviside calculated the deformation of electric and magnetic fields around moving charges and their behavior upon entering dense media. He successfully derived the magnetic component of what is now known as the Lorentz force, and his work anticipated Cherenkov radiation. These studies had a profound impact on the development of electromagnetism and contributed significantly to the advancement of modern physics.

Electromagnetic Mass and Innovation in Mathematical Methods

From the late 1880s to the early 1890s, Heaviside developed the concept of electromagnetic mass, proposing a theory in which mass could be interpreted as an electromagnetic phenomenon. His mathematical approach, known for its use of differential operators, served as a precursor to the Laplace transform method. His theories were later verified at low speeds by Wilhelm Wien and have greatly influenced modern theoretical physics.

Summary of Heaviside’s Key Contributions

• Telephone bridge system proposal and conflict
  Suggested adding coils to telegraph lines, which was blocked by superiors
  Intense antagonism developed with Preece

• Pioneering electromagnetic radiation studies
  Theoretically clarified deformation of electric and magnetic fields around moving charges
  Contributed to correct derivation of Cherenkov radiation and Lorentz force

• Concept of electromagnetic mass and innovation in methods
  Proposed a theory treating electromagnetic mass as physical mass
  Established solution techniques using differential operators
  Greatly influenced future theoretical physics

In 1891, the Royal Society of London recognized Heaviside’s mathematical contributions to electromagnetism and appointed him as a Fellow. The following year, over 50 pages of the Royal Society’s Philosophical Transactions were dedicated to his vector methods and electromagnetic theory.

Heaviside’s Later Years and Recognition

In the spring of 1896, George FitzGerald and John Perry persuaded Heaviside—who had previously declined financial aid from the Royal Society—to accept an annual civil pension of £120.

According to anecdotes, some excellent scientists “threatened” his seclusion, effectively forcing him to accept the pension. After his father’s death in 1896, Heaviside began living alone for the first time and relocated from Paignton to Newton Abbot in 1897. In 1902, he proposed the existence of what would later be known as the “Kennelly–Heaviside layer,” a theorized ionosphere that profoundly impacted the understanding of radio wave propagation.

Beginnings of Solitude and Migration

The following timeline summarizes key events:

• 1896: Began living alone for the first time after his father’s death

• 1897: Moved from Paignton to Newton Abbot and began a new phase of life

Scientific Proposals and Honors

• 1902: Proposed the existence of the ionosphere (Kennelly–Heaviside layer), suggesting that radio waves could travel along the Earth’s curvature

• 1905: Received an honorary doctorate from the University of Göttingen

• 1904–1914: Nominated seven times as a finalist for the Nobel Prize in Physics

• 1922: Became the first recipient of the newly established Faraday Medal

Final Tragedy and Preservation of Legacy

• 1908: Moved from Newton Abbot to Torquay

• 1924: Suffered a serious injury after falling from an 11-foot ladder while repairing his roof

• February 3, 1925: Passed away from his injuries
  He was buried with his parents in Paignton Cemetery, and in 2005, an anonymous benefactor restored his gravestone

A Solitary Genius: Eccentricity in His Final Years and the Struggles Behind It
— His Eccentric Daily Life and Inner Conflicts as a Scientist —

Oliver Heaviside, known as a solitary theorist, was in fact quite health-conscious and active in his middle years. He was also a “sportsman” captivated by the cycling boom, possessing wide-ranging interests that went beyond the realm of science. However, in his later years, his life drastically changed. He cut off contact with society, and his behavior was increasingly seen as eccentric or even insane.

This chapter explores the bizarre behaviors of his final years, his religious beliefs, and ideological opposition to Einstein, offering a glimpse into the mind of a brilliant but tormented scientist.

An Active Theorist Enchanted by Bicycles

In late 19th-century Britain, a “cycling craze” swept the nation, and bicycles became explosively popular among both the upper and working classes. Heaviside was no exception; records show that he regularly enjoyed cycling.

Despite leading a quiet life of research, he also had a strong interest in outdoor exercise and health. Especially during middle age, he was said to be quite concerned about his physical condition. His younger brother Charles was a physician, which may have also influenced his outlook.

Looking at his life as a whole, Heaviside was never a reclusive crank; he was originally a balanced and energetic individual.

Eccentric Behaviors in Old Age: Signing “Devil” and Granite Furniture

From the 1920s onward, Heaviside’s behavior became increasingly erratic. One of the most well-known examples is that he began signing letters with an anagram of his name: “O! He is a very Devil.” He also started using the acronym “W.O.R.M.” as a title in his signature—possibly a form of dark humor or self-deprecation.

There are also stories of him using granite blocks as furniture, carrying them into his home. (This is referenced in exhibition records from the Royal Institution.) It is also said he painted his fingernails pink, and many around him began to see him as a madman or recluse.

One anecdote tells of Heaviside depositing a manuscript at a grocery store and expecting the journal editor to retrieve it from there, highlighting how limited and unusual his social interactions had become.

Science, Religion, and Intellectual Rift with Einstein

Heaviside was known to be a Unitarian, a religious denomination that rejects the doctrine of the Trinity and emphasizes belief in a single rational God. However, he reportedly had a weak sense of religion and even looked down on those who relied on faith. This suggests a deeply rooted rationalist and materialist worldview.

He also strongly opposed Einstein’s theory of relativity, a highly unusual stance at a time when many scientists were embracing it. According to mathematical historian Howard Eves, “He was perhaps the only top-level physicist of the time who openly criticized Einstein,” and his criticism was sometimes described as bordering on absurd.

Behind this opposition was Heaviside’s own electromagnetic-based worldview and likely frustration over the lack of recognition for his own achievements.

Reevaluation of a Forgotten Genius – The Heaviside Memorial Project Begins

Once hailed as a solitary genius, Oliver Heaviside lived out his final years in obscurity, and for a long time, even his grave was neglected. However, in 2014, researchers from Newcastle University and local residents launched the “Heaviside Memorial Project” to preserve and promote his legacy. Public donations were collected, and the gravestone was successfully restored.

The Founders and Their Mission

In July 2014, electromagnetic researchers at Newcastle University were troubled by the deteriorated state of Heaviside’s gravestone in Torbay (near Paignton, Devon). Together with the Newcastle Electromagnetics Interest Group, they initiated a restoration project, concerned that “despite his theories forming the foundation of modern communication, physics, and engineering, Heaviside is barely known to the public.” The project solicited public donations and reached its funding goal within a few weeks.

Gravestone Restoration and Commemorative Ceremony

The unveiling ceremony of the restored gravestone was held on August 30, 2014…

Design and Structure of the Restored Gravestone

During the restoration project, the original stonework—damaged and eroded over time—was reinforced and replaced with new materials that preserved the original design while offering improved visibility and durability.

The gravestone, modestly Gothic in style, bears the inscription “Oliver Heaviside, Mathematician and Physicist” at its center, along with his birth and death years (1850–1925) and the phrase: “He gave the world new ways to see the unseen.”

A Place Symbolizing the Dignity and Solitude of a Scientist

During his lifetime, Heaviside experienced friction with academic institutions and suffered from poor health, leading to a lonely later life. As a result, his grave was long neglected. However, the restored gravestone has now taken on new meaning—as a “site of narration” that simultaneously tells the story of a scientist’s social isolation and intellectual contributions. Visitors standing before it can quietly feel the weight of the equations and ideas he left behind.

Preserving and Passing On Scientific Heritage

The gravestone restoration project is more than a beautification effort. It serves as a powerful reminder to society of the importance of physically preserving the legacies of scientists. While science and technology constantly advance, the footprints of those who laid the foundations must also be passed on as cultural heritage.

Today, Heaviside’s gravestone has become a place of dialogue for researchers, citizens, and students—a new starting point for learning.

Heaviside’s Grave. [Source: Wikipedia]

The Institution of Engineering and Technology (IET) Honors Heaviside’s Achievements

Oliver Heaviside made significant contributions to the development of electromagnetism and communication theory. His work has long been highly esteemed by the British engineering community, both during his life and after his death.

His achievements are recognized through awards and memorial archives maintained by the Institution of Engineering and Technology (IET). This section explores how his legacy continues to be valued and academically documented.

Traces of Heaviside in the IET Archive Centre

The IET Archive Centre in London holds a rich collection of primary materials related to Heaviside. These include notebooks filled with equations, manuscripts, correspondence, and original drafts of his major work Electromagnetic Theory.

Researchers can trace the evolution of his thinking through these documents. Notably, a 1950 memorial audio recording by Oliver E. Buckley of Bell Telephone Laboratories has been digitized and is available in the IET’s biographical archive.

Honorary Membership and the Faraday Medal: Recognition During His Lifetime

In 1908, the Institution of Electrical Engineers (IEE), the predecessor of the IET, awarded Heaviside honorary membership—one of its highest honors—highlighting the great value of his theoretical contributions.

Furthermore, in 1922, Heaviside was selected as the very first recipient of the Faraday Medal, the most prestigious award in the field of electrical and electronic engineering.

The Heaviside Premium: A Lasting Tribute

In 1950, the IET established The Heaviside Premium to permanently honor Heaviside’s achievements. This annual award is given to the most outstanding mathematical paper, serving as a testament to how his theoretical influence continues to inspire researchers today.

While the original prize money was £10, the true value of the award lies in its role of passing down the legacy of Heaviside to future generations.

Heaviside’s Innovative Inventions and Theories

Oliver Heaviside introduced groundbreaking ideas across numerous fields—including electromagnetic theory, differential equations, signal transmission, and functional analysis.

This section highlights some of his most influential inventions and theories, exploring their enduring relevance in modern science and engineering.

Reformulation of Maxwell’s Equations and the Popularization of Vector Analysis

Maxwell’s original electromagnetic equations consisted of 20 scalar equations—highly complex and difficult to work with. Heaviside introduced vector analysis operators such as “curl” and “divergence,” reformulating the equations into four vector equations.

This significantly simplified both the understanding and teaching of electromagnetism and laid the foundation for what we now know as Maxwell’s Equations. This achievement, which bridged physics and engineering, stands as one of Heaviside’s greatest contributions.

Introduction of the Heaviside Step Function and Delta Function

The Heaviside step function, devised to mathematically represent the on/off switching of electrical circuits, is an essential tool in control engineering and signal processing.

Moreover, Heaviside was the first to apply what is now known as Dirac’s delta function as a unit impulse, long before Dirac provided a formal physical interpretation. Heaviside’s use of the function was based on engineering intuition rather than formal mathematics.

Signal Transmission Theory and Its Application to Telecommunications

Heaviside developed transmission line theory to enable faster and more accurate signal transmission through telegraph cables. These principles, later known as the telegrapher’s equations, remain fundamental in communication engineering.

His theory improved transatlantic cable performance dramatically—from requiring 10 minutes to transmit a single character to achieving a rate of one character per minute. He also demonstrated that inserting inductance (coils) in series with cables could reduce signal loss, offering practical and lasting improvements.

こんにちはコウジです。

半年ごとの記事見直しです。
では、ご覧ください。内容を整理し、
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Ｌ・E・ボルツマン【1844年2月20日 ～ 1906年9月5日】

アホでもわかるエントロピー
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“Ludwig Boltzmann. Photogravure.jpg””Bortzmann胸像”

共に出典：Wikimedia Commons

ボルツマンの生い立ち

その名はLudwig Eduard Boltzmann。

ボルツマンはオーストリア・ウィーン出身の

物理学者にして哲学者です。

カノニカルな（統計的な）議論の他に

電磁気学や熱力学、それらを扱う

数学の研究でボルツマンは業績を残しました。

ボルツマンは芸術の都ウィーンに生まれ、

子供時代にピアニストである

A・ブルックナーからピアノを学んでいます。

指導者としてのボルツマンの業績としては

エーレンフェストが博士論文を書く時の

指導が挙げられます。後程、再度言及しますが

エーレンフェストの定理にはボルツマンの

信念が込められていると言えるでしょう。また、

科学史から見てもボルツマンの原子認識の流れ

は大きな一歩だったと言えます。ここでの一歩が無ければ

素粒子やブラウン運動のイメージは

湧かなかったでしょう。

ボルツマンの研究業績

そんなボルツマンの墓には

S=k LogWと書かれています。

そこでいうSとはエントロピーというパラメターで

対象系の乱雑さを表します。

ｋ（またはkBと記載します）という

パラメターを定めて

ボルツマンが定量化した概念です。

クラウジウスが使ったエントロピーを

ボルツマンが再定義した、とも言えます

「乱雑さ」は統計力学において

温度T、容積V、圧力P等と関連して

ボルツマンの関係式として定式化されました。

ボルツマンの研究業績の中で特に

私が関心をもつのは

原子論に関しての現象把握です。

観測に直接かからない

「原子」は色々な見方をされていました。

そんな原子に対して

ボルツマンは「乱雑さ」または

「無秩序」の度合いという

新しい物理量である「エントロピー」を使い

原子の実在に近づいていったのです。

結果として物理学界では大きな論争が起こりました。

原子モデルを用いるボルツマンに対し、
実証主義の立場をとるエルンスト・マッハは
「直接観測できない原子を実在として扱うべきではない」
と主張しました。この論争は長く続きます。

その後、プランクによる量子論の提唱、
アインシュタインによるブラウン運動の理論、
ジャン・ペランの実験的検証などを経て、
原子の実在性は次第に広く受け入れられるようになりました。

ボルツマン自身はその結論を見ることなく世を去りましたが、
彼の考えは20世紀物理学の土台となったのです。

原子論モデルを大きく進めるプランクの登場まで
その後、何年間も必要なのです。
もやもやした状態は続きます。

ボルツマン定数；k

ボルツマン定数kは統計力学における最重要定数の一つです。

温度という巨視的な量と、
分子運動という微視的な量を結び付けています。

現在でも国際単位系（SI）ではボルツマン定数
を基準としてケルビン温度が定義されています。　

ボルツマンの足跡

エーレンフェストはボルツマンの思想を深く継承し、
のちに量子力学が成立した後には、
古典力学と量子力学をつなぐ
「エーレンフェストの定理」 を導きました。

この定理は、量子系の平均的な運動が古典運動方程式に従うことを示し、
“原子が実在し、物理法則の中で振る舞う”というボルツマンの信念が
より精密な理論体系の中で正当化されていく 端緒となりました。

ボルツマン自身は、量子論が確立する前に亡くなっていますが、
彼が掲げた原子論的世界観は、エーレンフェストやプランク、
アインシュタインらの研究へと確かに受け継がれていきました。

。

しかし、残念なことに、、こうした全体像を
ボルツマンが見ることは出来ませんでした。

ボルツマンは晩年に精神障害に悩み

自ら命を絶つという悲しい最期を遂げています。

ここで、暫し物理学は大きな

壁に突き当たっていたように思えます。

沢山の天才達が問題の大きさに畏怖したのでしょう。

ボルツマンはピアノを愛し、芸術にも深い関心を持っていました。

ウィーン中央墓地には彼の墓があり、
墓石には有名な

S = k log W

が刻まれています。

現在でも世界中の物理学者がその前に立ち、
統計力学を切り開いた先人へ敬意を表しています。

前後の人物

◀ 前の人物：エルンスト・マッハ

▶ 次の人物：マックス・プランク

この分野の物理学者（統計力学・熱力学）

• 
  ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）
  
  ルートヴィッヒ・ボルツマン
  
• ギブズ・プランク

関連記事

クラウジウスとエントロピー誕生の物語

マクスウェルが切り開いた分子運動論

ギブズが完成させた統計力学

マッハとボルツマンの原子論論争

量子論を切り開いたプランク

アインシュタインとブラウン運動

〆最後に〆

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Boltzmann’s upbringing

Its name is Ludwig Eduard Boltzmann.

Boltzmann is a physicist and philosopher from Vienna, Austria. In addition to canonical (statistical) discussions, he has made significant contributions to the study of electromagnetism, thermodynamics, and the mathematics that deals with them. He was born in Vienna. As a child, he learned the piano from pianist A. Bruckner.

Boltzmann’s achievements as a mentor include teaching Ehrenfest when writing his dissertation. It can be said that Ehrenfest’s theorem contains Boltzmann’s belief. Also, from the history of science, it can be said that Boltzmann’s flow of atomic recognition was a big step. Without one step here, the image of elementary particles and Brownian motion would not have come out.

Boltzmann’s research achievements

S = k Log W is written on Boltzmann’s tomb.

S here is a parameter called entropy, which represents the disorder of the target system. It is a concept quantified by Boltzmann by defining a parameter called k (or described as kB).

It can be said that Boltzmann redefined the entropy used by Clausius. “Randomness” was formulated as Boltzmann’s relational expression in relation to temperature T, volume V, pressure P, etc. in statistical mechanics.

Among Boltzmann’s research achievements, I am particularly interested in understanding phenomena related to atomism. Atoms that are not directly observed have been viewed in various ways.

For such an atom, Boltzmann approached the existence of the atom by using “entropy”, which is a new physical quantity of “randomness” or “disorder”.

As a result, conflicting ideas have arisen at the Physical Society of Japan, and controversy continues between Boltzmann, who uses atomic models, and Ernst Mach, who pursues positivist theory. It will take many years after the advent of Planck, which greatly advances the atomist model.

And, unfortunately, Boltzmann had a sad end in his later years, suffering from a mental illness and dying himself.

Here, for a while, physics seems to have hit a big wall. Many geniuses would have been afraid of the magnitude of the problem.

Boltzmann liked the piano. He has a place to turn flowers.

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トマス・メンデンホール【1841年10月4日～1924年3月23日】

“Thomas Corwin Mendenhall (1890s portrait)”
出典：Wikimedia Commons
Public Domain（著作権保護期間終了）

「明日の地震学（書籍）」
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メンデンホールはいわゆる「お雇い外国人」さんです。
工部省の475人に次ぐ296人を文部省が招へいしていました。
その中の一人です。
名前の綴りはThomas Corwin Mendenhallです。
アメリカのオハイオ州生まれです。

アメリカから先だって来日していた動物学者、
E・S・モースの推薦でメンデンホールは1878年に
東京帝大の物理教師となります。
黎明期の日本教育に先鞭をつけたのです。

そんなだから、このご紹介の中で使っている画像も
アメリカの風景よりは東京大学内の今に近い画像
を使い続けます。あの静かな象牙の塔、議論の場を
作っていった先人なのです。　

メンデンホールは設立されたばかり東大理学部観象台の観測主任となり気候を観測しました。実際に1879年1月から2年間にわたり東京本郷で気象観測に従事したのです。

メンデンホールは直接気象に関わるのみではなく日本で地震が頻発する環境に着目し、そうした事情を考慮して、観象台に地震計を設置を導入していきました。

当時の日本では一般にそうした観測環境に対しての知見が乏しかったかったのです。結果として地震観測に関する業績を残し、日本地震学会の設立につながっていきます。メンデンホールはこの側面でも日本の教育に貢献をしています。

こうしてメンデンホールは日本物理学の黎明期において 気象学。地震学を確立していきました。一方で単位系の確立をしていった人です。 また富士山頂で重力測定や天文気象の観測を行い、日本に地球物理学を広げていきました。

日本の物理学者では特に、田中舘愛橘がメンデンホールから力学、熱力学を学んでいます。師ともいえるメンデンホールとの出会いは田中館愛橘に多大な影響を与えたと言われています。

例えば、1879年(明治時代）にメンデンホールを通じてエジソンのフォノグラフの情報を得て、実際に田中舘は試作をしています。音響や振動の解析を試みてい定量的な解析が日本で始まったのです。また、田中舘はメンデンホールによる重力測定に参加し、東京と富士山で作業しました。

メンデンホール基準と日本の計量制度

1893年、メンデンホールはアメリカの長さと質量の基準を
メートル原器・キログラム原器に基づいて定義する
「メンデンホール基準（Mendenhall Order）」を制定しました。

これによってアメリカは実質的に国際メートル法へ接続されることになります。

メンデンホールは日本では教育者や地震観測の先駆者として知られていますが、
本国アメリカでは測量学・計量学の発展に貢献した人物としても高く評価されています。

帰国後のメイデンホール

メンデンホールは2年間の赴任を終えてアメリカへ帰国した後、
海岸・測地測量局（U.S. Coast and Geodetic Survey）の局長を務めました。

当時のアメリカでは州境や国境の測量精度向上が重要課題となっており、
メンデンホールは全国規模の測地事業の整備と標準化に大きく貢献しました。

現在のアメリカ地図で用いられている緯度・経度に基づく精密な位置決定は、
こうした19世紀後半の測量技術の発展の上に成り立っています。

メイデンホールの業績は評価されていて、アラスカの氷河のひとつに
今でもメンデンホール氷河という名前が残っています。メイデンホールの
局長時代の仕事に関連して命名されています。

前後の人物

◀ 前の人物：エドワード・S・モース（1838）

この分野の科学者（地球物理学・日本近代科学史）

• メンデンホール
• 田中舘愛橘
• ジョン・ミルン
• 大森房吉
• 寺田寅彦

〆最後に〆

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（対応英訳）

Mendenhall is a so-called “hired foreigner” and the spelling of the name is Thomas Corwin Mendenhall. He was born in Ohio, USA. At the recommendation of E.S. Morse, a zoologist who had come to Japan earlier than the United States, Menden Hall became a physics teacher at the University of Tokyo in 1878. He pioneered Japanese education in the early days.

Menden Hall was just established and he became the chief observer of the Observatory of the Faculty of Science at the University of Tokyo, observing the climate. He actually engaged in meteorological observations in Hongo, Tokyo for two years from January 1879.

Menden Hall focused not only on the weather directly but also on the environment where earthquakes occur frequently in Japan, and in consideration of such circumstances, we introduced seismographs on the observatory. In Japan at that time, We generally wanted to have little knowledge about such an observation environment.

As a result, he left behind his achievements in seismic observation and led to the establishment of the Seismological Society of Japan. Menden Hall also contributes to Japanese education in this aspect.

Thus Mendenhall was a meteorologist in the early days of Japanese physics. We have established seismology. He, on the other hand, is the one who established the system of units. He also expanded geophysics to Japan by measuring gravity and astronomical meteorology at the summit of Mt. Fuji.

Among Japanese physicists, Tanakadate Aikitsu is learning mechanics and thermodynamics from Mendenhall. It is said that the encounter with Mendenhall, who can be said to be a teacher, had a great influence on Aitachi.

For example, in 1879 (Meiji era), Tanakadate actually made a prototype after obtaining information on Edison’s phonograph through the Mendenhall. He tried to analyze acoustics and vibrations, and quantitative analysis began in Japan. In addition, Tanakadate participated in the gravity measurement by Mendenhall and worked in Tokyo and Mt. Fuji.

Maiden Hall returned to the United States after two years in office, but he measured and determined the borders and borders of the United States when he was Director of the Coastal Land Survey. He created the shape of the current American state, which is bordered by latitude and longitude.

Maidenhall’s achievements have been well received, and one of Alaska’s glaciers still retains the name Mendenhall Glacier. Named in connection with his work as director of his Maiden Hall.

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熱学・統計力学
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ウィラード・ギブズ【1839年2月11日生れ ~ 1903年4月28日没】

“Josiah Willard Gibbs, circa 1895”
所蔵：Yale University Library
Public Domain（米国著作権保護期間終了）

その名は

ジョサイア・ウィラード・ギブズ

Josiah Willard Gibbsです。

米国コネチカット州に生まれて

イェール大学で博士号をとります。

その博士号はアメリカ大学での

最初の工学博士だったそうです。ギブズは

米国における学究の先駆者だったのですね。

そして理学博士でなくて工学博士って所が

アメリカっぽいなと思いました。また、

物理学者ギブスの父は同名で

宗教文学（解説はWikipedia）

の教授です。古き時代のアメリカですね。

その後、

ギブスは修行時代として、

パリ、ベルリン、ハイデルベルクで

一年ずつ滞在します。

今の感覚ではピンとこないのですが、

彼の人生で地元を離れたのは

この三年間だけだったそうです。

ギブズの業績①統計手法

ギブスの業績として大きいものは物理学への

「統計手法」の導入でしょう。

個々の粒子固有の性質は別に考え、

粒子集団が持つ性質を統計的に

まとめあげていく事でその性質が

熱力学的な特性につながっていくのです。

その考えをまとめた論文を読んだ

マクスウェルは大変感動をして、

自身の思いを伝えるために石膏模型

を作ったと言われています。そして、

その抽象的な模型をギブスへ送ったのですが、

模型は今でもイェール大学で

大切に保管されているそうです。

ギブズの業績②ギブスの自由エネルギー

ギブズの名前は現在でも「ギブズ自由エネルギー：ΔG」という形で
広く使われています。化学反応や物理変化が自然に進行するかどうかを
判断するための量で、現在では

ΔG < 0 であれば反応は自発的に進み、 ΔG > 0

であれば外部からエネルギーを与えなければ進まないと考えられています。
電池がなぜ発電できるのか、化学反応がどちらの方向へ進むのか、タンパク質が
どのような構造をとるのか：こうした問題の多くはギブズ自由エネルギーによって
説明できます。現代化学・材料科学・生命科学の基礎にある概念の一つです

ギブスの業績③ベクトル解析

1880年から4年間の間にギブズはそれまでと違う研究を完成します。
アイルランドの数学者である
ウィリアム・ローワン・ハミルトン 考案の
「四元数」 の考え方と、
ドイツの数学者ヘルマン・ギュンター・グラスマンの
「広延論（Ausdehnungslehre)」
の考え方を組み合わせて
「ベクトル解析」
という数学分野を切り開きました。

現代数学で群、体、環といった言葉を使いこなして
四元数は記述されます。時代的な変遷から言うと
★
①運動エネルギーでさえギブス以前は4元数で語られていた。
②ギブス・ベヴィサイド・ヘルムホルツがベクトル解析を広める。
③現代工学の中で4元数の体系が再評価・活用されている。
★
実際に私が4元数に再会したのは制御工学での
プログラミングの中でした。

ベクトル解析が生まれるまでの流れを簡単に整理すると次のようになります。

• ギブス以前：運動エネルギーの表現なども含め、多くの物理量は四元数の枠組みで扱われていた。

• ギブス、ベヴィサイド、ヘルムホルツの時代：物理学で扱いやすい「ベクトル解析」が急速に普及する。

• 現代工学：制御工学・ロボティクス・CG分野などで、四元数の回転表現が改めて注目されている。

「ベクトル解析の手法の方が直感的」
「4元数は計算を簡潔にできる」

皆さんの学習・仕事の中で適時、
2パターンを役立てていって下さい。

また、ベクトル解析の成立に関しては
独立して、オリヴァー・ヘヴィサイドの業績もある
ようなのですが後日、詳細を調査します。

ギブスのスタンス

数理的手法を物理学に取り入れたギブスですが、

その立場（スタンス）を表現している言葉をご紹介します。

A mathematician may say anything he pleases,
but a physicist must be at least partially sane.

【（私の訳）

数学者は望むがままに物事を言えますが、

物理学者は何とかして、しゃっきりと

物事を伝えなくてはいけないですよ。】

数学者と物理学者は社会から
求められている物が違うので
視点を変えていかねばいけないと駄目です。

ギブズの暮らし　

最後に、戸田先生の教科書
【岩波書店から出ていた熱・統計力学の本】
でギブスの人柄を伝えるエピソード
が載っていたので
ご紹介します。

イェール大学の司書だった
義理の弟さん夫婦とのエピソードです。
（小さな物語の始まりです）

「ギブスは結婚をしないで父の残した家に
妹夫婦と共に住んでいました。
その家は彼の研究室から近い場所、
道を渡ったところにあって、
ギブスは午前の講義を終えた後に、
食事の為に家に戻っていました。

お昼を食べた後にギブスは
研究室に帰ってそこで過ごし、
夕方五時頃に散歩をしながら帰宅
するという、静かな暮らし
を送っていました。何年も。何年も。

そして、
ギブスは妹の家事を手伝い、
一緒に料理もしました。
特に、不均一系の研究をしていたギブスは
サラダを混ぜる仕事がとても得意だったそうです。」

うまく作業できた時には大層、
ご機嫌になれたでしょう。
そんな静かで温かい生活を重ねていました。

関連情報

ギブズは写真が少ない人物ですが、以下を添えます。

■ ギブスの石膏模型（マクスウェルが贈ったもの）

• Yale University Art Gallery 所蔵

• Public Domain

• “Thermodynamic Surface Model (Maxwell’s model for Gibbs)”
  （ギブスのエネルギー関数の三次元模型）

→ 物語としても非常に美しいエピソードです。

■ ギブスの授業ノート類

• Yale University が一部デジタル公開

• 著作権はほぼ公有（Public Domain）

■ ギブスの自宅跡・記念碑

• コネチカット州、New Haven

• 歴史写真も著作権切れ多数

ギブズに関するよくある質問

Q:ギブズ自由エネルギーとは何ですか？

A:化学反応や物理変化が自発的に進行するかどうかを判断するための熱力学量です。

Q:ギブズは何を発明した人ですか？

A:統計力学の体系化とベクトル解析の普及に大きく貢献しました。

Q:なぜギブズは重要なのですか？

A:熱力学と原子論を結び付ける数学的枠組みを作ったためです。

前後の人物

この分野の物理学者
（熱力学・統計力学・数理物理学）

• サディ・カルノー
• ジェームズ・ジュール
• ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー
• ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ
• ルドルフ・クラウジウス
• ウィリアム・トムソン
• ルートヴィッヒ・ボルツマン
• ジョサイア・ウィラード・ギブズ
• マックス・プランク 

〆

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【2021年9月時点での対応英訳】

His name d Gibbs

Its name is Josiah Willard Gibbs. Born in Connecticut, USA, he holds his PhD from Yale University.

His PhD was the first PhD in engineering at an American university. Gibbs was a pioneer in physics in the United States.

And he thought that the doctor of engineering,

not the doctor of science, was American.

And the father of physicist Gibbs is a professor of

religious literature (to Wikipedia)

with the same name. He’s an old American, isn’t he?

After that, Gibbs will stay in Paris, Berlin and Heidelberg

for one year each as his training period.

It doesn’t seem like it’s right now, but he’s been away from home

for the last three years in his life.

Gibbs achievements

One of Gibbs’ major achievements is the introduction of “statistical methods” into physics. Apart from the unique properties of individual particles, by statistically summarizing the properties of the particle population, those properties lead to thermodynamic properties.

It is said that Maxwell, who read the treatise summarizing his thoughts, was very impressed and made a plaster model to convey his thoughts. He sent the abstract model to Gibbs, who is still kept at Yale University.

Gibbs’s stance

He is a Gibbs who has incorporated mathematical methods into physics,
Here are some words that express that position (stance).
A mathematician may say anything he pleases,
but a physicist must be at least partially sane.

[(My translation)
Mathematicians can say things as they wish,
The physicist manages to be crisp
He has to tell things. ]

Mathematicians and physicists have

different perspectives because

the things that society demands are different.

Gibbs life

Lastly, I would like to introduce an episode that conveys Gibbs’ personality in Professor Toda’s textbook [Book of Thermal and Statistical Mechanics from Iwanami Shoten].
(Beginning of a small story)

Gibbs lived with his sister and his wife in the house left by his father without getting married.
The house was near his lab, across the road,
After Gibbs finished his morning lecture, he returned home for a meal.
After having lunch, Gibbs lived a quiet life, returning to his lab and
spending time there, taking a walk around 5 pm and returning home. For years. For years.

Gibbs then helped his sister with the housework and cooked with her.
In particular, Gibbs, who was studying heterogeneous systems, was very good at mixing salads.

He would have been in a good mood when he was able to work well.
He lived such a quiet and warm life.

〆

こんにちはコウジです。

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（以下原稿です）

法実証主義
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【1838年2月18日 ~ 1916年2月19日】

Wikimedia Commonsのパブリックドメイン画像：

マッハの人生についての概観

別途ご紹介している石原さんはアインシュタイン直後の時代の一人、
今回はご紹介するエルンスト・マッハはアインシュタインに影響を
与えた一人です。アインシュタインは晩年67歳の時に「回顧録」の中で
マッハの著作に対して「1883年の本「力学史」は若いころの
私の心を大いに揺さぶりました。」と記しています。

その存在と考え方は当時の物理学会と思想の世界に大きな影響を与え、
後の認識論に影響を与えました。ボルツマンやプランクが
マッハとの議論を土台にして独自の論理を展開していきます。

またマッハは実証主義の立場から他分野の研究者たちにも影響を与えました。たとえば、
心理学者のフロイトは「精神も物質に還元することが出来、したがって精神は物理学と科学によって
理解することが出来る。」【アーサー・ミラー著「137」参照】と固く信じていました。
そうしたフロイトの分析に対して当のマッハは
「フロイトの“精神を物質的原理で還元できるという立場にも
批判的でした。Arthur I. Miller『137』の中では、マッハがフロイトの
思想的手法を揶揄した逸話が紹介されています。
いずれにせよマッハは、精神現象を単純化しすぎる態度には常に慎重
であり、感覚と経験に基づく実証主義の立場を貫きました

マッハは最終的には国の政治に参加していたようです。そんな議論を進めた
マッハの業績はとても大きいと思います。また、マッハは最初の科学史家
だと言われています。昔から正しいと言われてきた科学に関わる
方法論を一つ一つ再定義・確認して議論していったのです。

なぜ音速は「マッハ」で表されるのか

エルンスト・マッハは哲学者として知られる一方で、
実験物理学者としても優れた業績を残しました。

特に有名なのが、

超音速で飛ぶ物体の周囲に発生する
衝撃波（ショックウェーブ）の研究です。

マッハは高速で飛翔する弾丸の周囲に生じる圧力波を
写真として記録し、超音速現象の可視化に成功しました。

現在、

マッハ1（音速）
マッハ2（音速の2倍）
マッハ5（極超音速領域）

といった表現が使われていますが、
これは彼の業績を記念したものです。

現代の戦闘機やロケット開発の現場でも、
今なおマッハの名前が使われ続けています。 

マッハの業績と独自性

エルンスト・マッハはオーストリアに生まれた

物理学者です。その研究範囲は

数学・物理学・感覚分析・心理分析に及びます。

マッハの残した業績はまさにパラダイム
シフトと呼べます。それは時間と空間の
概念に対しての挑戦でした。そもそも、
ニュートン以降の時代に、空間の概念は
絶対空間・絶対時間が主流でした。
背景として神様の概念に端を発する世界観
があったのです。宇宙も自然も神の作り
たもうた産物だと万人が考えていました。

ところが、マッハの考え方は徹底的に相対的です。
マッハの考え方によると空間は全て相対的で絶対空間という概念は設けません。
論理的に考えて絶対空間の意義を感じない所が凄いのです。時間に関しても
同様で絶対空間で流れる時間に意義を感じていません。後に議論される
双子のパラドックスを知ると、複数の時間系を考える時にもっと我々には
設定が必要な筈なのですが、そこまで議論を進めるべきなのです。

アインシュタインはそこを考え抜き相対論
に至ります。新しい考えを哲学的思考
方法で打ち出し、明確なメッセージ
を伝えたマッハの業績は素晴らしかったです。
晩年のマッハをアインシュタインが
表敬訪問しています。

マッハの進めた認識改革

またマッハは物理学に於ける認識の変革

にも大きく関わりました。ボルツマン、

プランクらの実在論に対してマッハは

実証主義を展開し、自然に対する測定を

通じた認識の問題を議論しました。

観測者の感覚を重視した認識に対して

独自の立場を明確にしています。事物を

認識するのは認識者であって「個人個人の

感覚を通じて認識する過程」を含めて

マッハは議論を進めていったのです。そして、

音速をこえる時の画像は万人に説得力を持ちます。

　↑ cf;　Wikipedia  パブリック・ドメイン　↑

我々は未だに音速を表現する際に「マッハ」

という単位で彼の名前を使い続けています。

それは後世・我々が出来た小さな評価だった

とも言えるのでは無いいか、と私は思っています。

論敵も多かったマッハでしたが、しっかりと

今に残る確かな足跡を残しています。

補足情報(2025年追記）

（1）マッハは「マッハ原理」の名で残る重力論の起点

アインシュタインが一般相対論を考える際、
マッハの相対的な運動概念に強い影響を受けました。

マッハ原理（Mach’s Principle）
→「慣性質量は宇宙全体の質量分布によって決まる」
というアイデア。

アインシュタイン自身が当初は真剣に採用を検討。

（2）マッハは「ショックウェーブ（衝撃波）」の撮影に成功した最初の科学者

• 超音速の弾丸が作る衝撃波を撮影

• これが「マッハ・コーン（Mach Cone）」

• マッハ数（Mach Number）の語源

（3）マッハは世界で最初の「科学史の教授」

科学史や科学哲学を“学問として確立させた最初の人物”。

彼の『力学史（Die Mechanik in ihrer Entwicklung）』は
科学史の名著として今も読み継がれています。

（4）マッハは「心理学の実験的手法」にも影響

感覚分析からゲシュタルト心理学へと繋がる流れがあります。
意外と教育・芸術論にも波及した人物です。

マッハに関するよくある質問

マッハ数とは何ですか？

音速を基準にした速度の単位です。
マッハ1が音速に相当します。

マッハは相対性理論を作ったのですか？

いいえ。
相対性理論を構築したのはアインシュタインです。
ただしマッハの相対的な運動観や絶対空間批判は
アインシュタインに大きな影響を与えました。

マッハ原理とは何ですか？

慣性の起源を宇宙全体の物質分布に求める考え方です。
一般相対論成立にも影響を与えました。

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◀ 前の人物：ルートヴィッヒ・ボルツマン

この分野の物理学者（科学哲学・熱力学・相対論前史）

• ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ
• ルドルフ・クラウジウス
• ウィリアム・トムソン
• ジェームズ・クラーク・マクスウェル
• エルンスト・マッハ
• ルートヴィッヒ・ボルツマン
• マックス・プランク
• アルベルト・アインシュタイン

〆最後に〆

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2020/08/13_初稿投稿
2026/06/30_改定投稿

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Mach life

Mr. Ishihara, who I introduced earlier, was one of the people immediately after Einstein, and Ernst Mach, who I will introduce this time, was one of the people who influenced Einstein. Its existence and way of thinking had a great influence on the Physical Society of Japan and ideas at that time, and influenced later epistemology. Boltzmann and Planck develop their own logic by referring to the foundation of Mach’s argument. It seems that Mach eventually participated in national politics. I think Mach’s achievements in promoting such discussions are very large. Mach is also said to be the first historian of science. He redefined, confirmed, and discussed science-related methodologies that have long been said to be correct.

Mach achievements and uniqueness

Ernst Mach is an Austrian-born physicist. His research interests cover mathematics, physics, sensory analysis, and psychological analysis.

The achievements left by Mach are just a paradigm
You can call it a shift. It’s time and space
It was a challenge to the concept. in the first place,
In the post-Newton era, the concept of space was
There was only absolute space and time.
A world view that originates from the concept of God as a background
There was. The universe and nature are made by God
Everyone thought it was a product of humanity.

However, Mach’s way of thinking is completely relative.
According to Mach’s idea, all spaces are relative and do not have the concept of absolute space. It is amazing that I think logically and do not feel the significance of absolute space. The same is true for time, and I don’t feel the significance of time flowing in absolute space. Knowing the twin paradox that will be discussed later, we should have more settings when considering multiple systems, but we should proceed to that point.

Einstein thinks about it and comes to the theory of relativity. Mach’s achievements in delivering his new ideas in a philosophical way and delivering a clear message were wonderful. Einstein pays a courtesy visit to Mach in his later years.

Mach’s cognitive reform

Mach was also heavily involved in the transformation of cognition in physics. Mach developed positivism against the realism of Boltzmann, Planck and others, and discussed the problem of cognition through measurement of nature.

He takes a unique position on the observer’s sense-oriented perception. It is the recognizer who recognizes things, and Mach proceeded with the discussion, including the process of recognizing things through individual senses. Images when the speed of sound is exceeded are persuasive to everyone.

We still continue to use his name in the unit “Mach” when expressing the speed of sound. I think it can be said that it is a small evaluation that we have made in posterity.

He was Mach, who had a lot of controversy, but he has a solid footstep that remains.