喬治·達爾文

喬治·達爾文

喬治·達爾文(George Howard Darwin,1845-1912) 英國天文學家 ,生物學家查理·達爾文的第二個兒子,生于肯特。 1868年畢業于劍橋大學。自1873年起在該校任教,1883年晉升為天文學和自然哲學教授。1879年被選為英國皇家學會會員。1899年任英國皇家天文學會會長。 1905年,達爾文受封為爵士。

  • 中文名稱
    喬治·達爾文
  • 外文名稱
    George Howard Darwin
  • 國籍
    英國
  • 出生地
    肯特
  • 出生日期
    1845
  • 逝世日期
    1912

人物簡介

達爾文是第一個對天體演化問題和地質問題採用動力學分析的科學家。通過對液態物質旋轉平衡狀態的觀察和對周期軌道的研究,詳細探討太陽系、地-月系和雙星系的起源和演化問題。研究旋轉的任何橢圓體的潮汐摩擦對雙星系演化影響。1879年提出月球起源的"共振理論"。按照它的解釋,月球是由于共振太陽潮引起地球的不穩定性,使其脫離地球而形成的。與此同時,還採用調和分析法來研究和預報海潮;研究大陸和山系對地殼的壓力而引起的地殼應力等。達爾文某些構想雖有不正確一面,但他的理論對于天體演化學的發展卻起了巨大作用。

達爾文主要著作有:《潮汐》(1898)、《科學論文集》等。

背景和理論

喬治·達爾文是生物學家查理·達爾文的第二個兒子,但他並未沉湎于其父在生物學上的巨大聲望,而是步入了另一科學領域。他學習天文,且以極佳的成績畢業于劍橋,包括榮獲了數學第二名。1883年,他受聘為母校的天文學教授。

達爾文最傑出的工作涉及潮汐。雖然早有一些學者將月球與潮汐聯系起來,但直到牛頓才奠定了潮汐的理論基礎,他指出了月球引力對地球洋被的影響。在牛頓之後,拉普拉斯詳盡地對引力理論作了廣泛的論述,其中也對潮汐作了更詳細的探討。然而,隻是喬治·達爾文才分析了由陸障的影響和洋底摩擦效應造成的所有各種不規則性。

達爾文進一步發揮了潮汐摩擦的結論。他自1879年開始的一系列論文中,曾嘗試用潮汐摩擦來預言遙遠的未來並揭示久遠的過去。潮汐摩擦對地球的影響是使它的自轉變慢,並使其角動量減小。這種減小必須由地-月系統中其它某處角動量的增加來補償。如果是月球角動量的增加彌補了地球角動量的減少,那麽,這隻能意味著月球與地球的距離必須增大。

潮汐的這種影響將迫使月亮慢慢地退離地球,同時地球上的一天也逐漸變長。這種情況將一直繼續下去,直到地球的自轉慢得使那時的一天等于今天日長的五十五倍。那時,地球便總以同一面朝向遙遠的月亮,太陰潮(月亮潮)便不再起作用。但由于較小的太陽潮仍起作用,所以變化還會繼續下去。

現在再回過頭來追溯過去。越往前,地球的自轉周期就越短,它的角動量就越大,當然,月球擁有的角動量就越小。這意味著越是早,月亮離地球越近。達爾文如此一直上溯到地球自轉速率為目前六倍的時刻,那時地球實際上將與月球直接挨在一起。達爾文相信,這就表示當時急速自轉的地球,由于離心作用而甩出了它的一部分外殼,並因此而喪失了自己的角動量。

這是第一次嘗試以已知的數學原理為基礎來研究天體演化學,而不隻是基于一種模糊的概括。達爾文還嘗試了將潮汐摩擦效應運用于恆星系統(包括聚星)的演化。一代人之後,金斯繼承並發展了達爾文的工作。

所有這些都有吸引人的地方,起碼論及地-月系統時是這樣。這解釋了為什麽月球的密度不如地球大,這是因為根據上述假設它是由地球的外層形成的;它也說明了由花崗岩構成的大陸,為什麽不是連續地覆蓋了地球的表面。有人甚至提出太平洋(它沒有花崗岩)乃是個巨大的洞,它正是地球拋掉一個月亮的地方。

然而,盡管潮汐摩擦和地球自轉減慢迄今依然為人們所接受,我們還是有理由懷疑:究竟能不能象達爾文那樣,以一直朝前推來證明月亮曾是地球的一部分?如今,在天文學家中更普遍流行的想法是:地球與月亮乃是獨立地形成的,雖然在具體細節上至今依然頗多爭議。

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