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Oliver Heaviside

matematico, fisico e ingegnere britannico
Oliver Heaviside ritratto da Frances Hodge

Oliver Heaviside (Londra, 18 maggio 1850Torquay, 3 febbraio 1925) è stato un matematico, fisico e ingegnere britannico.

Adattò i numeri complessi allo studio dei circuiti elettrici, sviluppò tecniche per applicare la trasformata di Laplace alla risoluzione di equazioni differenziali, riformulò le equazioni di Maxwell in termini di forze magnetiche ed elettriche e di flusso, e coformulò indipendentemente il calcolo vettoriale.

Sebbene non fosse in buoni rapporti con il mondo scientifico del tempo per buona parte della sua vita, Heaviside cambiò lo studio della matematica e della scienza degli anni a venire. Infatti a lui si deve la funzione gradino di Heaviside (1893), usata ad esempio proprio nello studio dei circuiti, la cui derivata è la famosa delta di Dirac. Le proprietà così peculiari di questi strumenti matematici suscitarono uno scalpore tale che Heaviside fu espulso dalla Royal Society per indegnità teorica[senza fonte]. Paul Dirac, appunto, mostrerà in seguito quanto pregevoli fossero invece quelle intuizioni.[1]

Innovazioni e scoperteModifica

Heaviside ha sostenuto i metodi l'utilizzo del calcolo vettoriale.[2] La formulazione dell'elettromagnetismo di Maxwell consisteva di 20 equazioni in 20 variabili. Heaviside ha sfruttato gli operatori rotore e divergenza per riformulare 12 delle 20 equazioni in quattro variabili (B, E, J, e ρ), la forma con la quale sono riconosciute oggi. Meno conosciuto il fatto che le equazioni di Heaviside e quelle di Maxwell non sono esattamente identiche, ed effettivamente è più facile modificare le seconde per renderle compatibili con la fisica quantistica.[3] Heaviside discusse anche la possibilità delle onde gravitazionali, notando l'analogia della legge dell'inverso del quadrato tra gravitazione ed elettricità.[4]

Inventò la funzione gradino di Heaviside per calcolare la corrente all'accensione di un circuito elettrico. Fu il primo ad usare la funzione impulso ora nota con il nome di delta di Dirac.[5] Inventò il metodo del calcolo operazionale per risolvere le equazioni differenziali lineari, che assomiglia al metodo della trasformata di Laplace basato sull'integrale di Bromwich che prende il nome da Bromwich che ideò una giustificazione matematica rigorosa per il metodo degli operatori di Heaviside con l'integrazione di contorno. Heaviside conosceva il metodo della trasformata di Laplace ma riteneva che il suo metodo fosse più diretto.[6][7]

Heaviside sviluppò le equazioni del telegrafista, che avevano l'effetto di incrementare di un fattore 10 il tasso di trasmissione lungo cavi transatlantici. Originariamente per la trasmissione di un carattere ci volevano dieci minuti, poi si è scesi a un carattere al minuto. A questo è strettamente legata la sua scoperta che la trasmissione telefonica potesse migliorare fortemente collocando un'induttanza elettrica in serie al cavo.[8] Heaviside scoprì indipendente il vettore di Poynting.[9]

Heaviside propose l'idea che la parte superiore dell'atmosfera terrestre conteneva uno strato ionizzato conosciuto con il nome di ionosfera; a questo proposito, predì l'esistenza di quello che successivamente sarebbe chiamato lo strato di Kennelly–Heaviside. Nel 1947 Edward Victor Appleton ottenne il premio Nobel per la fisica per aver dimostrato l'esistenza di questo strato.

Termini dell'elettromagnetismoModifica

Heaviside coniò i seguenti termini relativi all'elettromagnetismo:

Nome inglese Nome italiano Descrizione Anno
admittance ammettenza reciproco dell'impedenza dicembre 1887
elastance elastanza reciproco della permittance e della capacità 1886
conductance conduttanza parte reale dell'ammettenza, reciproco della resistenza settembre 1885
electret elettrete analogo elettrico del magnete
impedance impedenza luglio 1886
inductance induttanza febbraio 1886
permeability permeabilità settembre 1885
permittance e permittivity permittività giugno 1887
reluctance riluttanza maggio 1888
susceptance suscettanza parte immag. dell'ammettenza, reciproco della reattanza 1887

OpereModifica

NoteModifica

  1. ^ Piergiorgio Odifreddi, C'era una volta un paradosso, in Grandi Tascabili, Einaudi, 2001.
  2. ^ Electromagnetic Theory, vol. 1, cap. 3; pp. 132-305.
  3. ^ Topological Foundations of Electromagnetism, World Scientific Series in Contemporary Chemical Physics, 13 marzo 2008, Terence W. Barrett.
  4. ^ Electromagnetic Theory, vol. 2, appendice B; pp. 455-468. 25 anni prima della pubblicazione di Einstein sull'argomento
  5. ^ Electromagnetic Theory, vol. 2, paragrafo 271, equazioni 54,55
  6. ^ Electromagnetic Theory, vol. 3, sezione a p. 324,
  7. ^ Costruzione di una versione rigorosa del calcolo operazionale: Mikusinski J: The Operational Calculus, Pergamon Press 1959
  8. ^ Norbert Wiener, Invention: The Care and 70–75, Cambridge, Massachusetts, MIT Press, 1993, ISBN 0-262-73111-8.
  9. ^ (EN) Paul J. Nahin, Oliver Heaviside: the life, work, and times of an electrical genius of the Victorian age, Johns Hopkins University Press, 9 ottobre 2002, ISBN 978-0-8018-6909-9, OCLC 47915995. URL consultato il 6 marzo 2019.

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