カテゴリー: 原稿再投稿

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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現時点での英訳も考えています。
（以下原稿です）

比熱実験キット
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マックス・プランク【1858年4月23日生まれ ~ 1947年10月4日没】

出典：Wikimedia Commons / Public Domain
Max Planck (1933)

その名は正確には

、
マックス・カール・エルンスト・ルートヴィヒ・プランク
（Max Karl Ernst Ludwig Planck)

【現在の国で言えば】ドイツ生まれのプランクは

前期量子論の主要メンバーの一人です。

ベルリン大学でヘルムホルツと共に教授職を務めた際には、当時の
重鎮だったヘルムホルツと同列に話が出来る事に対してプランクは
大変な名誉を感じていたそうです。ヘルムホルツから評価を受けた時
などはとても嬉しかったとこぼしていたと言われています。因みに、
この時のプランクの教授就任はキルヒホッフの死去に伴うもので、
就任前に大学側はボルツマンとヘルツに打診をしていたそうです。
そしてプランクは黒体放射の研究からエネルギーと輻射波の関係を導き、
プランクの法則として理論化します。

学問的方法論の観点から語れば、

エルンスト・マッハの実証主義に対し

プランクは実在論を展開しています。

量子論の扉を開いたプランク

19世紀末の物理学では、加熱した物体が放つ光（黒体放射）
の性質を理論的に説明できないという大きな問題がありました。
プランクはこの難問に挑む中で、

「エネルギーは連続ではなく最小単位ごとにやり取りされる」

と仮定します。最小単位とは量子です。この考え方によって
黒体放射を正しく説明できることが分かり、
1900年、量子論の出発点となる「プランクの法則」が誕生しました。
この発想は後のアインシュタイン、ボーア、
シュレーディンガー、ハイゼンベルクらによって発展し、
現代量子力学へとつながっていきます。

明記しておきたい点は量子に対しての認識です。

プランク自身は当初、この離散性を
“現象上の数学的仮定”
とみなしており、量子の物理的実在を
積極的に主張したわけではありません。
エネルギー量子の実在性を明確に示したのは、
1905年に光量子論を発表したアインシュタインでした。

プランクは微視的な物理公式を特徴づける定数である「プランク定数」
を提唱しています。即ち微視的な知見において、不連続な物理量を
上手に理論に取り入れて微細な定数を導入して体系化しているのです。
最終的にプランクが提唱した一連の考え方はとても大事な概念で、量子力学の
根幹をなしています。現代の我々が後付けで考えてみると、取り得る状態が
不連続だから行列力学で使えます。そして状態の時間発展が量子力学体系の中で
記述出来て、微視的な状態間の遷移が「定量的に」表せるのです。
こうした様々な新概念が提唱されたのです。そんな、

プランクらの時代における改革には、まさに
「パラダイムシフト」という言葉が使えます。
思想体系において大きな変換が起きました。
まず、考え方のハードルをクリア出来た事は
物理学にとって大きな一歩であったと言えます。

そして明記しておきたいのはボルツマンのプランクに対する評価です。
秀逸なブログを見つけましたので引用させて頂きます。
【https://jmedia.wiki/温度とエネルギーに関するボルツマン定数/Boltzmann_constant　より引用】

「（以下引用）
1920年、プランクはノーベル賞受賞講演で次のように書いている。^[13]
この定数はしばしばボルツマン定数と呼ばれますが、私の知る限り、
ボルツマン自身はこれを導入したことがありません。これは奇妙な状況で、
ボルツマンが時折発した発言からわかるように、この定数の正確な測定を
実行する可能性について考えたことがなかったという
事実によって説明できます。（ここまで引用）」
ボルツマンの没後にその仕事の意義が深められ、評価された事実は
人々の心に残るストーリーです。明記していなくて御免なさい。
【以上12行、2025年7月の改定で追記しました】

そしてプランクは戦争の時代を生きたので幾多の悲劇を味わいました。

人道的見地から、アインシュタイン等へのユダヤ人迫害に対して当時の
独裁者であるヒットラーに直接意見を述べています。そして、プランクの長男は
第一次世界大戦で戦死しています。プランクの二男はヒットラーを暗殺に加担したので
処刑されてしまいました。加えてプランク自身も国賊の親として批難を受けていました。
更には、、他にプランクには二人の娘さんが居ましたが、共に孫娘を産んだ後に亡くなっています。

プランクが1900年に提唱した量子仮説は、当時は黒体放射を説明するための
一つの仮定に過ぎませんでした。しかし、その発想は20世紀物理学を根本から変え、
半導体、レーザー、MRI、量子コンピューターなど、現代科学技術の礎となっています。
プランク定数は今日でも物理学の基本定数として世界中の研究者に用いられ、
その名を冠したマックス・プランク研究所群は、21世紀の最先端研究を牽引し続けています。

---

関連する物理学者

この分野の物理学者（量子論・現代物理学）

グスタフ・キルヒホッフ

ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ

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

ニールス・ボーア

マックス・ボルン

エルヴィン・シュレーディンガー

ヴェルナー・ハイゼンベルク

〆

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（2021年9月時点での対応英訳）

To be exact, its name is
Max Karl Ernst Ludwig Planck.

[Speaking in the current country] German-born Planck is one of the main members of the early quantum theory.

When he was a professor with Helmholtz at the University of Berlin, Planck was very honored to be able to talk with Helmholtz, who was a major figure at the time. He is said to have complained that he was very happy when he was evaluated by Helmholtz. By the way, Planck’s appointment as a professor at this time was due to Kirchhoff’s death, and it seems that the university side had consulted with Boltzmann and Hertz before his appointment. Planck then derives the relationship between energy and radiant waves from the study of blackbody radiation and theorizes it as Planck’s law.

From an academic methodology perspective

, Planck develops realism against Ernst Mach’s positivism. Planck advocates the “Planck’s constant,” which is a constant that characterizes microscopic physical formulas. That is, in microscopic knowledge, he skillfully incorporates discontinuous physical quantities into theory and introduces minute constants to systematize them.

The series of ideas proposed by Planck is a very important concept and forms the basis of quantum mechanics. When we think about it later, it can be used in matrix mechanics because the possible states are discontinuous. And the time evolution of states can be described in the quantum mechanical system, and the transition between microscopic states can be expressed “quantitatively”.

You can use the term paradigm shift. A major transformation has occurred in the ideological system. First of all, it can be said that clearing the hurdle of thinking was a big step for physics.

And since Planck lived in the era of war

 

, he experienced many tragedy. From his humanitarian point of view, he speaks directly to Hitler, the dictator of the time, about the persecution of Jews against Einstein and others. And Planck’s eldest son was killed in action in World War I. Planck’s second son helped Hitler assassinate and he was executed. In addition, Planck himself was criticized as a parent of national bandits. In addition, Planck had two other daughters, both of whom died after giving birth to a granddaughter.

In this way, Planck’s life has changed, but his achievements have never disappeared. Planck’s constant, which retains Planck’s name, is still used in discussions around the world, and his institute continues to do cutting-edge research into the 21st century.

〆

こんにちはコウジです。

半年ごとの記事見直しです。
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電磁気学入門
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ハインリヒ・R・ヘルツ【1857年2月22日生まれ ~ 1894年1月1日没】

Heinrich Hertz portrait
Public Domain (Wikimedia Commons)

独逸のヘルツ

ハインリヒ・R・ヘルツのRは
ルドルフ（Rudolf )のRです。

もともと、ヘルツは気象学に関心を持っていました。
1878年ミュンヘン工科大学では指導教官が気象学者のベゾル
でしたが、そこではさしたる業績を残していないようです。
その後の師ヘルムホルツのもとで
液体の蒸発の論文や新型の温度計に関する
論文をまとめた程度だと言われてす。

エーテルに対する理解の変遷

所で、19世紀終わり頃迄は電磁波の伝達物質としてエーテルという物質を
想定していました。確かに波を伝える伝達物質、別の言葉を使うと
媒質といった物があり波は伝わります。

水という媒質があり表面で波紋が伝わり、空気という媒質があって音が伝わる訳です。
1881年のマイケルソンの実験や、1887年のマイケルソン＝モーリー実験では
期待された「エーテル風」が検出されませんでした。これらの結果を受けて、
ヘルツはマクスウェル方程式を改めて考察し、電磁波が真空中を伝わることを
裏付ける実験へと進んでいきました。ヘルツはマクスウェルの方程式を再度
考え直します。電磁波の存在を煎じ詰めて実用的なアンテナを考案しました。

現代の整理された考え方によると、電磁波は真空中であっても伝わります。例えば
太陽光は大気圏に届く前に真空中を伝わってくるのです。そこにはエーテルは
存在しません。エーテルの仮定は観測にかからないばかりか、
地球の自転運動・公転運動に対して説明がつかないのです。

ヘルツ最大の功績

ヘルツ最大の功績は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルが
理論的に予言していた「電磁波」の存在を、世界で初めて
実験によって証明したことです。

電気と磁気は時間的に変化すると互いを生み出しながら
空間を伝わる――マクスウェルは数学によってそう導きました。
しかし当時は実際に電磁波を見た人はいませんでした。

ヘルツは火花放電を利用した送信器と、
金属リング状の受信器を製作し、
離れた場所へ電磁波が伝わることを実験で確認しました。

この成果によって、電磁波は単なる理論ではなく
現実に存在する自然現象であることが証明され、
後の無線通信やラジオ、テレビ、携帯電話へとつながる
歴史的な第一歩となったのです。

電磁波とは何か

電磁波とは、電場と磁場が互いに影響し合いながら空間を伝わっていく
波のことです。光も電波も赤外線も紫外線もX線も、すべて同じ
電磁波の仲間であり、波長や周波数が異なるだけです。

ヘルツが実験によって存在を証明した電磁波は、
現在ではラジオ放送、テレビ放送、Wi-Fi、Bluetooth、
携帯電話、GPS、人工衛星との通信など、
社会インフラのほぼすべてを支えています。
現代人が毎日利用している無線通信は、
ヘルツの実験の延長線上にあると言っても
決して大げさではありません。

ヘルツのその他の業績　

何よりも、ヘルツが大事な「時代を担っていた一人」である
という点を強調します。その時代には実験が繰り返され、
電磁気学の分野で光と電磁波をつなぐ
理論がもやもや生み出されていたのです。
それを支える手段が模索されていたのです。

ヘルツは電磁波を発信する
装置を開発して電磁波の送受信
の実験を繰り返しました。
マクスウェルの理論を現実の生活の中の仕組みと
関連させることを考えてみると、
電波を発信する仕組みと受信する仕組みが必要です。

例えば、磁場中で帯電体が振動運動をした時に
電場と磁場が生成されて、光速度に近い
伝番をする筈です。それを観測にかけるには
「出来るだけ簡単で解析しやすい送信部と受信部」
を設計してシステムの構築をしなければいけません。
ヘルツはそうしたシステムを構築したと言えるのです。
その過程では例えば、
送受信間にガラスを置くと
電磁波が通じ難くなると確認しました。即ち、
電磁波というものがあって、それを使うと離れた
空間の間を送受信出来て、電磁波が透過しやすいもの
とし難いものがあると示したのです。大きな一歩でした。

そして、実験で人々にガウス・マクスウェル
の理論を現実の世界とより近づけました。
ヘルツは周波数の単位に名を残しています。

前後の人物（HTML）

---

関連する物理学者

この分野の物理学者（電磁気学・無線通信）

• マイケル・ファラデー
• ジェームズ・クラーク・マクスウェル
• ハインリヒ・ヘルツ
• ニコラ・テスラ
• ジョン・アンブローズ・フレミング
• アレクサンダー・グラハム・ベル
• グリエルモ・マルコーニ（1874）
• ヘンドリック・ローレンツ 

〆

ムームーサーバー
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（2021年9月時点での対応英訳）

Hertz of Germany

Heinrich R. Hertz’s R is Rudolf’s R.

Originally, Hertz was interested in meteorology. At the Technische Universität München in 1878, the instructor was the meteorologist Bezor, but he does not seem to have made much of a mark there. It is said that he only compiled a treatise on liquid evaporation and a new thermometer under his teacher Helmholtz after him.

At the transition of understanding of ether

Until the end of the 19th century,People had assumed The Existance,Ether  as a transmitter of electromagnetic waves. surely

There is a transmitter that transmits waves, or in other words, a medium, and waves are transmitted. There is a medium called water, and ripples are transmitted on the surface, and there is a medium called air, and sound is transmitted.

Hertz reconsiders Maxwell’s equations when Michaelson denies ether in an experiment in 1881. He devised a practical antenna by decocting the existence of electromagnetic waves.

According to modern organized thinking, electromagnetic waves are transmitted even in a vacuum. For example, sunlight travels through a vacuum before it reaches the atmosphere. There is no ether there. Not only is the assumption of ether unobservable, but it cannot explain the rotation and revolution of the earth.

Other achievements of Hertz

Separately, Hertz developed a device for transmitting electromagnetic waves and repeated experiments to send and receive electromagnetic waves.
Considering the relationship between Maxwell’s theory and the mechanism in real life, we need a mechanism to transmit and a mechanism to receive radio waves. For example, when a charged body vibrates in a magnetic field, an electric field and a magnetic field are generated, and the number should be close to the light velocity. In order to observe it, it is necessary to design a “transmitter and receiver that are as simple and easy to analyze as possible” and build a system.

It can be said that Hertz built such a system. In the process, for example, I confirmed that placing glass between transmission and reception makes it difficult for electromagnetic waves to pass through. In other words, he showed that there are electromagnetic waves that can be used to send and receive between distant spaces, making it easy for electromagnetic waves to pass through and difficult for them to pass through. It was a big step.

And in his experiments he brought Gauss Maxwell’s theory closer to the real world. Hertz has left its name in the unit of frequency.

〆

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↑ Credit ; Wikipedea ↑

ドラえもんの理科面白後略
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H・A・ローレンツ【1853年7月18日生まれ ~ 1928年2月4日没】

ライデン大学のローレンツ

名は Hendrik Antoon Lorentz。オランダのアーネムに生まれ、後に
Leiden University（ライデン大学）で学位を取得し、さらに同大学の理論物理学の教席
(Chair of Theoretical Physics) に就き、長年にわたり研究と教育に携わりました。 ウィキペディア+1

ローレンツの主な業績

• 電気・磁気・光 (電磁気学) を統一的に記述する理論 (当時は “Maxwell–Lorentz 理論”)
  を完成させ、荷電粒子に働く力を記述する式として Lorentz force（ローレンツ力）
  を導入しました。これにより、磁場中を動く電子など荷電粒子の運動を定量的に
  扱えるようになりました。 アストロノー+1

• さらに、1890〜1900年代にかけて、光や電磁現象を記述するため
  異なる慣性座標系間での変換を研究し、時間と空間を変換する現在でいう
  Lorentz transformation を導入。これによって、電磁気学の方程式が
  異なる運動系でも同じ形を保てるようになりました。 ウィキペディア+2PubMed+2

• また、これらの理論 (電子論、電磁気学) は、後の Special Relativity や量子論など、20世紀物理学の土台となる重要な “橋渡し” を果たしました。ローレンツは、電磁気学という “古典理論” の枠組みを整えつつ、相対性や量子といった新しい理論への道を開いた人物の一人です。 PubMed+1

ローレンツの栄誉
彼は 1902 年に Nobel Prize in Physics を Pieter Zeeman と共同で受賞。
これは “磁場が放射 (光) に与える影響 (ゼーマン効果の理論的解釈)”
に関する研究によるものでした。 ウィキペディア+1
その他にも、英国王立協会 (Royal Society) 外国フェロー選出、同協会の
コプリ―・メダル受賞など、多くの栄誉を得ています。 ウィキペディア+1

理論の正確な位置づけ
ローレンツの理論は、当時一般的だった “エーテル (luminiferous ether)” 仮説を
前提にしていました。その上で、ローレンツ変換や「局所時間 (local time)」などの
概念を導入することで、光や電磁現象を異なる運動系でも矛盾なく
説明できるようにしたのです。 ウィキペディア+1
しかし、「光速度不変の原理 (光速はどの慣性系でも同じ)」を理論的な “前提 (公理)”
として定式化したのは主にアルベルト・アインシュタインであり、
ローレンツの理論はその土台または
先行研究の一部と理解するのが歴史的・理論的により正確です。また、
後代の理論物理学者たち、特にアルベルト・アインシュタインは、ローレンツを “

私の人生で出会った最も重要な人物の一人” と評した、という逸話もあります。
PubMed+1

 

ランデン大学では他に、

エンリコ・フェルミ、
西周（日本の哲学者）、
ヘイケ・カメリー・オネス_
アルベルト・アインシュタイン、
クリスティアーン・ホイヘンス 、
フィリップ・シーボルト（博物学者）、
ポール・エーレンフェスト

が学んだり、教えたり、議論をしたりしていました。

他、オランダで個人的に関心があるのは

デルフト工科大学です。そこは現在、

低温物理学で有名な拠点ですので別途、

機会があれば取りあげたいと思います。

ローレンツの主な業績

さて話戻ってローレンツですが、

電気・磁気・光の関係を解きほぐしました。

手法としては座標系の変換を効果的に使います。

特にアインシュタインが特殊相対性理論

を論じる際に起点の一つとして使った、

「光速度不変の定理」はローレンツが導いた

変換に関する考察があって成立しています。

ローレンツの人脈

ローレンツとアインシュタインはエーレンフェストの家でよく語り合っていたと言われています。時間が出来たら寄合って、その時々の関心のある議題について語り合っていたのでしょう。有益な夜の時間が過ごせたはずです。このブログで今ご紹介している写真はそんな中での風景です。きっと。

ローレンツの業績は、電磁気学、電子論、

光学、相対性理論と多岐にわたります。

弟子のゼーマンが電子に起因するスペクトル線

が磁場中で分裂する事実を示した時には

理論的論拠を与えノーベル賞を受けています。

荷電粒子を考えた時には

①静電場からの力が働き
②静磁場からの力が働き
③電場中で速度ｖで働くとき力が働き、

その総和としてローレンツ力が表現されます。

また、ローレンツ変換は相対論を語る時の

基礎になっています。

ローレンツ変換が現在まで残る理由

ローレンツ変換が今日まで物理学の基本として残っている最大の理由は、
単なる数学的な座標変換ではなく、自然界そのものが従う法則を正しく
表現していたからです。

特殊相対性理論では、時間と空間は互いに独立した存在ではなく、
観測者の運動状態によって結び付いて変化します。ローレンツ変換は、
この新しい世界観を数学的に表現できる唯一の変換式として
現在でも用いられています。

GPS衛星の時計補正、高エネルギー加速器での電子や陽子の運動、
宇宙線の解析、さらには現代素粒子物理学に至るまで、
ローレンツ変換は今なお最先端科学の基盤となっています。
19世紀末に考案された理論が、21世紀の科学技術でも
毎日のように利用されていることは、
ローレンツの洞察の深さを物語っていると言えるでしょう。

更に、双極子の性質を表すローレンツ・ローレンツ
の式などでローレンツは名前を残しています。その中で

特に印象深い業績はやはり変換に関する物でしょう。

ローレンツの独自性

ローレンツは座標系の変換の中で局所時間
と移動体の長さの収縮を議論していきます。そこから、
「ローレンツ収縮」といった言葉も生まれてます。
理論への要請として、
マイケルソン・モーレの実験を理論から
説明するには光速度普遍の枠組みで
事実を組み立てなければなりません。
これが可能な理論的土台として
ローレンツ変換は秀逸だったのです。

最後に、そのご臨終の話を語りたいと思います。

ローレンツの葬儀当日は追悼の意を込め、

オランダ中の電話が3分間電話が止められました。

英国王立協会会長だったアーネスト・ラザフォードが

お別れの言葉を述べる中で多くの人が

ローレンツを惜しみました。

---

前後の人物

◀ 前の人物：アルバート・マイケルソン

（マイケルソン・モーリー実験がローレンツ変換を考える重要な契機となった）

▶ 次の人物：アルベルト・アインシュタイン

（ローレンツ変換を物理法則として再解釈し、特殊相対性理論を完成）

---

この分野の物理学者（相対論・電磁気学）

• ジェームズ・クラーク・マクスウェル
• アルバート・マイケルソン
• ヘンドリック・アントーン・ローレンツ
• ピーター・ゼーマン
• アルベルト・アインシュタイン
• ポール・エーレンフェスト

〆

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2020/10/24_初版投稿
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（2021年9月時点での対応英訳）

Lorenz of Leiden University

Its name is Hendrik Antoon Lorentz to be exact. Leiden University is famous for physics in the Netherlands, and Lorenz is from there. Ehrenfest will open the colloquium later, but one of the people who nurtured such a university in terms of theory is Lorenz. Besides at this university

Enrico Fermi,
Nishi Amane (Japanese philosopher),
Heike Kamerlingh Ones_
Albert Einstein,
Christiaan Huygens,
Philipp Siebold (naturalist),
Paul Ehrenfest

Was learning, teaching, and discussing. Another personal interest in the Netherlands is the Delft University of Technology. It is currently a well-known base for cryogenic physics, so I would like to take up it if there is another opportunity.

Lorenz’s main achievements

Now back to Lorenz, I unraveled the relationship between electricity, magnetism, and light. His technique is to effectively use coordinate system transformations.

In particular, the “light velocity invariant theorem” that Einstein used as one of the starting points when discussing special relativity was established with consideration of the transformation derived by Lorenz. Of course, Einstein praised his personality and achievements and described Lorenz as “the most important person he met in his life.”

Lorenz connections

Lorenz and Einstein are said to have often talked at Ehrenfest’s house. When I had time, I would have come together and talked about the agenda of interest at that time. You should have had a good night time. The photos I’m introducing in this blog are the scenery in such a situation.

Lorenz’s achievements range from electromagnetism, electron theory, optics, and theory of relativity. When his disciple Zeeman showed the fact that electron-induced spectral lines split in a magnetic field, he gave a theoretical rationale and received the Nobel Prize. When he thought of charged particles

① Force from electrostatic field works
② Force from static magnetic field works
③ When working at speed v in an electric field, force works,

Lorentz force is expressed as the sum. Lorentz transformations are also the basis for talking about relativity. In addition, Lorentz has left its name in the Lorentz-Lorenz formula, which expresses the properties of dipoles. The most impressive of these is probably the one related to conversion.

Lorenz’s uniqueness

Lorenz discusses the contraction of local time and mobile length in the transformation of the coordinate system. From there, the word “Lorentz contraction” is also born. As a request to his theory, to explain Michaelson Moret’s experiment from theory, we must construct the facts in the framework of universal light velocity. The Lorentz transformations were excellent as the theoretical basis for this.

Finally, I would like to tell you the story of the end.

On the day of Lorenz’s funeral, telephone calls throughout the Netherlands were suspended for three minutes in memory. Many missed Lorenz as Ernest Rutherford, president of the Royal Society, said goodbye.

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※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。

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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。

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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

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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.

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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.

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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)

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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)

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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]

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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.

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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、
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） 

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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2020/09/05_初回投稿
2026/07/04_改定投稿

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（2021年9月時点での対応英訳）

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.