คุณรู้ว่าคุณอยู่ในแผนกวิศวกรรมไฟฟ้า
เมื่อคุณพบนักเรียนสวมเสื้อยืด666slotclubแสดงสมการเชิงอนุพันธ์สี่สมการ พวกเขาจะบอกคุณว่าสมการเหล่านี้ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ James Clerk Maxwell ในศตวรรษที่สิบเก้า ซึ่งใช้สมการเหล่านี้ในการกำหนดทฤษฎีแสง ไฟฟ้า และแม่เหล็กที่เป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน
ทุกวันนี้ สมการของแมกซ์เวลล์ถูกใช้เพื่อแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม แต่ทำไมพวกเขาถึงมองอย่างที่พวกเขาทำ? ในบทความของเขาในปี 1865 เรื่อง ‘ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า’ แมกซ์เวลล์ได้วางสมการ 20 สมการโดยใช้นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ลึกลับที่เรียกว่าควอเตอร์เนียน 20 กลายเป็น 4 ได้อย่างไร ในคำศัพท์เวกเตอร์ที่ง่ายกว่า ใครเปลี่ยนทฤษฎีของแมกซ์เวลล์เป็นสมการเชิงปฏิบัติ ใน The Forgotten Genius of Oliver Heaviside วิศวกรไฟฟ้า Basil Mahon ได้ให้คำตอบ
งานของ Oliver Heaviside ยังคงถูกใช้โดยวิศวกรไฟฟ้า เครดิต: SSPL / Getty
ตามที่ Mahon แสดงให้เห็น Heaviside (1850–1925) เป็นนักปราชญ์ที่มีการศึกษาด้วยตนเองซึ่งคิดค้นคำศัพท์ทางคณิตศาสตร์ของตัวเอง เขาทำงานที่สี่แยกของแนวปฏิบัติด้านวิศวกรรม ฟิสิกส์เชิงวิชาการ และคณิตศาสตร์เชิงนามธรรม และเขียนบทความที่ทำให้ผู้ชมทั้งสามสับสน ตลอดชีวิตของเขา เขาปฏิเสธที่จะเข้าร่วมชุมชนวิทยาศาสตร์ แต่ในช่วงทศวรรษที่ 1910 วิศวกรได้นำแนวทางของเขาไปใช้กับปัญหาการสื่อสารที่ยุ่งยาก แนวคิดของเฮวิไซด์กลายเป็นศูนย์กลางของวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่
Heaviside เกิดใน Camden Town ของลอนดอน เช่นเดียวกับ Thomas Edison นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันร่วมสมัยของเขา เขาเป็นไข้อีดำอีแดงตั้งแต่ยังเป็นเด็ก ทำให้เขาหูหนวกบางส่วน พ่อของเขาซึ่งเป็นช่างแกะสลัก พยายามดิ้นรนเพื่อรักษาสถานะชนชั้นกลาง เนื่องจากเทคโนโลยีการพิมพ์พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นเฮฟวิไซด์ถึงแม้จะเป็นนักเรียนที่ยอดเยี่ยม แต่ก็ต้องออกจากโรงเรียนมัธยมไปทำงานตอนอายุ 16 ปี
ด้วยโชคลาภ ป้าของเฮวิไซด์แต่งงานกับชาร์ลส์ วีตสโตน
ผู้เชี่ยวชาญด้านแม่เหล็กไฟฟ้าและผู้ร่วมคิดค้นระบบโทรเลขที่ประสบความสำเร็จ วีตสโตนได้ตำแหน่งหลานชายของเขาในบริษัทเทเลกราฟเดนมาร์ก-นอร์เวย์-อังกฤษในปี 2411 จากนั้นบริษัทก็วางสายเคเบิลระหว่างอังกฤษและเดนมาร์ก และเฮวิไซด์เรียนรู้เกี่ยวกับความท้าทายในการเริ่มต้นธุรกิจใหม่ งงกับความจริงที่ว่าสายเคเบิลส่งข้อความได้อย่างมีประสิทธิภาพในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทางหนึ่ง Heaviside ใช้คณิตศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจว่าสัญญาณเดินทางอย่างไร
เพื่อพัฒนาทฤษฎีสายส่งที่สมบูรณ์ เขาออกจากงานและย้ายไปอยู่กับครอบครัวของพี่ชาย ในไม่ช้าเขาก็แสดงให้เห็นว่าด้วยการกระจายตัวเหนี่ยวนำของสายอย่างสม่ำเสมอ มันเป็นไปได้ที่จะลดทั้งการลดทอนของสัญญาณและการบิดเบือนของสัญญาณ เพื่อดึงดูดความสนใจให้กับงานของเขา Heaviside ได้ส่งสิ่งพิมพ์ในช่วงต้นถึงนักฟิสิกส์ชั้นนำ William Thomson ผู้ยกย่องมัน งานเดียวกันนี้ทำให้วิศวกรผู้มีอิทธิพลอย่างวิลเลียม พรีซโกรธเคือง ผู้ซึ่งแบล็กบอลให้เขาและพยายามปฏิเสธไม่ให้เขาเป็นสมาชิกสมาคมวิศวกรโทรเลข
แม้ว่าจะอยู่นอกชุมชนมืออาชีพอย่างแท้จริง Heaviside ก็ยังคงบากบั่นและตีพิมพ์บทความมากมายในช่วงทศวรรษที่ 1880 และ 1890 หลายฉบับในวารสารการค้า The Electrician ซึ่งจ่ายเงินให้เขา 40 ปอนด์ต่อปี (เขายังตีพิมพ์ใน Nature ด้วย) แม้ว่ารายได้จะน้อยนิดนี้ แต่เขาก็สามารถแปลงสมการของแมกซ์เวลล์ใหม่ได้ โดยแนะนำเวกเตอร์เพื่อแทนขนาดและทิศทางของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก เพื่ออนุญาตให้แก้สมการเชิงอนุพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับเวกเตอร์โดยใช้พีชคณิต เขายังใช้แคลคูลัสปฏิบัติการด้วย แม้ว่ากระดาษของเขาจะหนาแน่น แต่นักวิทยาศาสตร์อย่าง Oliver Lodge, George FitzGerald และ Heinrich Hertz ก็ชื่นชมกระดาษของเขา ซึ่งทุกคนก็ติดต่อกับเขา
ในช่วงปลายทศวรรษ 1890 ขณะที่กุกลิเอลโม มาร์โคนีและนิโคลา เทสลากำลังสืบสวนโทรเลขไร้สาย นักทฤษฎีต่างงงงวยเกี่ยวกับการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ สำหรับแมกซ์เวลล์ คลื่นวิทยุเหมือนกับคลื่นแสง และทั้งสองเดินทางเป็นเส้นตรง แต่คลื่นวิทยุไม่ได้วิ่งออกไปในอวกาศ แต่ดูเหมือนว่าจะตามความโค้งของโลกแทน ทำไม? ในปี 1902 Heaviside ได้ตั้งทฤษฎี — ในเวลาเดียวกับวิศวกรของสหรัฐฯ อาร์เธอร์ เคนเนลลี — ว่าคลื่นวิทยุแพร่กระจายไปทั่วโลกเพราะพวกมันกระเด็นจากชั้นของอนุภาคก๊าซที่มีประจุในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ได้รับการยืนยันจากการทดลองในปี ค.ศ. 1920 ส่วนสะท้อนแสงนี้รู้จักกันในชื่อเลเยอร์ Kennelly–Heaviside
ความสำคัญของงานของ Heaviside ได้รับการยอมรับ แต่เขาไม่ได้รับค่าตอบแทนจากการใช้งานจริง ในบางกรณีคือเครือข่ายโทรศัพท์ทางไกลที่สร้างโดย American Telephone and Telegraphy Company (AT&T) AT&T ขอให้วิศวกร George Campbell และ Michael Pupin ศึกษาเอกสารของ Heaviside เกี่ยวกับสายส่ง ด้วยการใช้คณิตศาสตร์ของเขา พวกเขาได้ออกแบบขดลวดโหลดแบบอุปนัย ทำให้สามารถโทรจากนิวยอร์กไปยังซานฟรานซิสโก แคลิฟอร์เนียได้ภายในปี 1915 พวกเขากลายเป็นคนมั่งคั่งจากสิทธิบัตรของพวกเขา AT&T เสนอให้จ่ายเงินให้กับ Heaviside สำหรับผลงานแรกของเขา แต่เขายืนยันว่าเขาจะได้รับเครดิตเต็มจำนวนสำหรับการใช้คอยล์เหนี่ยวนำในสายส่ง เมื่อ AT&T พิสูจน์ว่าไม่เต็มใจที่จะทำเช่นนี้ Heaviside refu666slotclub
