Hver var William Rayleigh og hvert var hans framlag til vísindanna?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver var William Rayleigh og hvert var hans framlag til vísindanna?
John William Strutt fæddist í Essex á Englandi 1842. Hann var af aðalsættum, sonur Johns Strutts baróns Rayleigh og erfði titilinn sem þriðji barón Rayleigh eftir föður sinn 1873. Framan af var skólaganga hans skrykkjótt vegna heilsubrests og umhverfið sem hann mótaðist í snerist um óðöl og landbúnað frekar en vísindi.

Árið 1861 skráði William sig til náms í stærðfræði við Trinity College í Cambridge-háskóla og blómstraði þar undir leiðsögn Edwards Rouths prófessors í hagnýttri stærðfræði. Í breska skólakerfinu á þeim tíma gekk fræðigreinin sem í dag er kölluð eðlisfræði oftast undir nafninu hagnýtt stærðfræði. Annar sterkur áhrifavaldur í lífi Williams Strutt var Sir George Gabriel Stokes, sem þá var prófessor í stærðfræði. Stokes notaði sýnitilraunir mikið í sinni kennslu. Á þessum tíma var engin formleg kennsla í vinnubrögðum við tilraunir svo sýnitilraunirnar höfðu mikla þýðingu fyrir verðandi tilraunaeðlisfræðinginn William Strutt Rayleigh. Seinna innleiddi Rayleigh áherslur á verklega kennslu í eðlisfræði í breska háskólakerfinu.

John William Strutt þriðji barón af Rayleigh (1842-1919).

Í lávarðadeildinni kvað ekki mikið að Rayleigh nema í málum sem snertu vísindin. En hann var alla tíð áhrifamikill sem ráðgjafi valdhafa um vísinda og tæknimál, enda nátengdur inn í forystu íhaldsflokksins sem mágur Arthur Balfour lávarðar.

Rayleigh kom sér upp rannsóknarstofu á óðali sínu Terling eftir að hann lauk námi og starfaði þar lengst af sínum ferli sem vísindamaður. Tímabundnir erfiðleikar í landbúnaðarrekstri urðu til þess að hann tók við af James Clerk Maxwell (1831-1879) sem svonefndur Cavendish-prófessor í tilraunaeðlisfræði í Cambridge á árunum 1879 til 1884. Þegar rofaði til í landbúnaði og óðalið skilaði meiri tekjum sagði Rayleigh starfi sínu við Cambridge lausu til að losna við stjórnunarstörfin sem fylgdu háskólastarfinu og til að geta einbeitt sér að hugðarefnunum sem voru rannsóknir.

Allur háskólanámsferill Williams Strutts Rayleighs og starfsferill eru varðaðir viðurkenningum og heiðursnafnbótum svo það hálfa væri nóg. Efst á þessum lista eru Nóbelsverðlaun í eðlisfræði árið 1904. Afköst Rayleighs voru ótrúleg. Ritalisti hans telur 446 greinar og bækur, og samsvarar það um það bil 9 greinum á ári að meðaltali á 50 ára starfsferli. Hann lést 77 ára gamall árið 1919.

Viðfangsefnin spanna margar sérgreinar svo sem rafsegulfræði, ljósfræði, hljóðfræði og straumfræði, auk vinnu í hreinni stærðfræði. Hann lagði grunn að eðlisfræði hljóðbylgna með tveggja binda bók sinni Theory of Sound. Fjöldi fyrirbæra bera nafn hans svo sem

• Rayleigh-ljósdreifing
• Upplausnarskilyrði Rayleighs
• Lögmál Rayleighs-Jeans
• Rayleigh-bylgjur
• Rayleigh-flæði
• Rayleigh-gígar finnast bæði á tunglinu og Mars.

Úr þessum lista verðum við mest vör við Rayleigh-ljósdreifinguna í okkar daglega lífi. Án hennar væri heiður himinn kolsvartur að degi til, líkt og á vetrarnóttu. Rayleigh skýrði bláma himinhvolfsins og skautunareiginleika dreifða ljóssins með ísogs- og geislunareiginleikum frumeinda í efri lögum andrúmsloftsins. Á þessum tíma voru hugmyndir manna um byggingu frumeinda enn óljósar. Í mynd Rayleighs eru þau hulin léttu hleðsluskýi sem ytra rafsvið (ljósbylgja) getur bjagað. Það kom síðan í hlut J.J. Thomson, sem var lærisveinn Rayleighs, að uppgötva rafeindina tveimur áratugum seinna. Nánar er fjallað um Rayleigh-dreifingu á Vísindavefnum í svörum við spurningunum Af hverju er himinninn blár? og Hversu langt upp í himininn drífur ljósið frá friðarsúlunni í Viðey?

Rayleigh og William Ramsay, en þeir hlutu báðir Nóbelsverðlaun árið 1904 fyrir uppgötvun argons.

Eitt af langtímaverkefnum Rayleighs var að kortleggja eðlismassa algengustu lofttegunda. Þetta verk vann hann að hluta í samvinnu við skoska eðlisfræðinginn Sir William Ramsay. Við skoðun á lofttegundinni nitur (N₂) sem er meginuppistaða andrúmsloftsins kom fram misræmi í eðlisþyngd eftir uppruna. Nitur sem unnið var úr andrúmslofti reyndist örlítið þyngra en nitur sem unnið var úr öðrum efnum með efnahvörfum. Ein leið til að skýra þennan mun er að gera ráð fyrir að í andrúmsloftinu væri þung óþekkt gastegund. Þeir einangruðu þessa gastegund 1894 með því að fjarlægja súrefni, vatnsgufu, koltvísýring og nitur. Nýja gastegundin reyndist óvirk í efnahvörfum og fékk nafnið argon eftir gríska orðinu argos, sem merkir óvirkur eða latur. Þetta var fyrsta eðalgastegundin sem fannst og Ramsey bætti nokkrum öðrum við listann á næstu árum.

Argon er algengasta eðalgastegundin í okkar umhverfi og myndar um 1% af andrúmsloftinu (rúmmálshlutfall) og er þannig algengara en koltvísýringur. Argon er mest notað í iðnaði sem hlífðargas, til að halda súrefni frá heitum flötum. Fyrir uppgötvun argons fengu báðir Nóbelsverðlaun árið 1904, Rayleigh í eðlisfræði og Ramsay í efnafræði.

Myndir:

• Mynd af Rayleigh: John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh á Wikipedia.org. Sótt 12. 4. 2011
• Mynd af Rayleigh og Ramsey: Science & Society Picture Library. Sótt 12. 4. 2011

...