George Gabriel Stokes

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
George Gabriel Stokes

Sir George Gabriel Stokes (* 13. August 1819 in Skreen, County Sligo; † 1. Februar 1903 in Cambridge) war ein irischer Mathematiker und Physiker.

Jugend und Ausbildung[Bearbeiten]

George Stokes Vater, Gabriel Stokes, war der Protestantische Pastor der Gemeinde von Skreen im County Sligo, an der Westküste von Irland. Seine Mutter, Elizabeth Haughton, war die Tochter eines Geistlichen der Kirche, so dass George in einer sehr religiösen Umgebung aufwuchs. Er war der jüngste von sechs Kinder und seine drei älteren Brüder wollten alle Priester werden. Da sein Vater am Trinity College in Dublin studiert hatte, konnte er George die lateinische Grammatik lehren. Ehe er in die Schule ging, wurde er von einem clerk aus der Gemeinde seines Vater in Skreen unterrichtet, das er 1832 verließ. Er besuchte drei Jahre die Schule von Rev. R.H. Wall’s school in Hume Street, in Dublin. Er lebte während dieser Zeit bei seinem Onkel John Stokes und sein Vater starb auch während dieser drei Jahre.

Im Jahre 1835, im Alter von 16 Jahren, zog George Stokes nach England und trat Bristol College in Bristol ein. Die zwei Jahre, die Stokes in Bristol an diesem College verbrachte, waren wichtigsten für die Vorbereitung für sein Studium in Cambridge. Der Rektor der Hochschule, Dr. Jerrard, war ein Ire, der die Cambridge University besucht hatte, zusammen mit William Stokes, einem der älteren Brüder von George. Dr. Jerrard war selbst ein Mathematiker aber Stokes wurde in Mathematik an der Hochschule Bristol von Francis Newman (dem Bruder von John Henry Newman, dem späteren Kardinal Newman, der Führer der 1833 gegründeten Oxford-Bewegung in der Kirche von England war) unterrichtet. Stokes Talent für Mathematik zeigte sich bereits während seines Studiums an der Bristol Hochschule, denn er gewann Preise in Mathematik.

Leben und Wirken[Bearbeiten]

Stokes studierte ab 1837 im Pembroke College[1] an der Universität Cambridge. Im zweiten Studienjahr nahm er am Unterricht von William Hopkins teil, der ehrgeizige Mathematikstudenten darauf vorbereitete, möglichst die Position des besten Absolventen des jeweiligen Jahrgangs einzunehmenen (Senior Wrangler). In dieser spezialisierten Form der Nachhilfe war Hopkins ausnehmend erfolgreich und erhielt den Ehrentitel des Senior Wrangler Maker. Das gelang ihm auch bei Stokes, der 1841 graduierte.

Es war William Hopkins, der Stokes geraten hatte, sich der Forschung in der Hydrodynamik zu widmen und in der Tat war dies der Bereich, in dem Stokes zu arbeiten begann. Neben Hopkins Rat wurde Stokes auch dazu inspiriert durch die jüngsten Arbeiten von George Green.

Stokes veröffentlichte Arbeiten über die Bewegung der inkompressiblen Fluide in 1842 und 1843, insbesondere auf die stetige Bewegung der inkompressiblen Flüssigkeiten im Jahre 1842. Nach Abschluss dieses Forschungsprojekts entdeckte er, dass Jean Marie Constant Duhamel (1797–1872) bereits ähnliche Ergebnisse erhalten hatte. Weil Duhamel jedoch über die Verteilung der Wärme in Festkörpern gearbeitet hatte, entschied Stokes, dass seine Ergebnisse in einer anderen Situation hinreichend für eine Veröffentlichung zu rechtfertigen waren.

Nicht viel anders erging es ihm mit seine Untersuchungen in denen er in die innere Reibung-Bewegung in Flüssigkeiten erforschte. Nachdem er die richtigen Bewegungsgleichungen ableitete, musste Stokes entdecken, dass er wieder nicht der erste war, der die Gleichungen erhalten hatte, da Claude Louis Navier (1785–1836), Siméon Denis Poisson (1781-1840)und Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (1797–1886) zu ähnlichen Ergebnissen gekommen waren. Wieder entschied Stokes, dass seine Ergebnisse unter anderen Voraussetzungen erzielt worden waren und er veröffentlichte 1845 On the theories of the internal friction of fluids in motion. In Cambridge wusste man eher wenig über die Arbeit der Mathematiker auf dem Kontinent zu jener Zeit. 1846 präsentierte Stokes seinen Report on recent researches in hydrodynamics der British Association for the Advancement of Science.

1849 wurde zum Lucasischer Professor der Mathematik ernannt. Der Lucasian Lehrstuhl wurde sehr schlecht bezahlt, so dass Stokes genötigt war, zusätzliches Geld zu verdienen, und er tat dies durch die Annahme eine zusätzliche Position, nämlich der Professur für Physik an der Government School of Mines in London, die 1851 gegründet worden war. [2]

1854 äußerte Stokes die Vermutung, dass die Fraunhofer Linien (er entdeckte schwarze Linien im Farbspektrum) von Atomen in den äußeren Schichte der Sonne verursacht werden könnten, welche das Licht bestimmter Wellenlängen absorbieren. [3] In den sich an Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) und Robert Wilhelm Bunsens (1811–1899) Entdeckungen anschließenden Prioritätsstreitigkeiten wurde unter anderem darauf hingewiesen, dass Stokes bereits ca. 10 Jahre vor diesem Zeitpunkt in seinen Vorlesungen sowie gegenüber William Thomson (1824—1907) auf die Koinzidenz der gelben Natriumlinien mit den hellen Linien der Natriumflamme hingewiesen und dies als Resonanzphänomen gedeutet hatte. [4]

Seit 1851 war er Mitglied und seit 1854 auch Sekretär der Royal Society; zwischen 1885 und 1890 war Stokes deren Präsident. Seit Isaac Newton war Stokes die einzige Person, die drei Ämter auf sich vereinigte:

  • Lucasischer Professor der Mathematik
  • Präsident der Royal Society
  • Member of Parliament für die Universität, [5]

Stokes arbeitete auf dem Gebiet der reinen Mathematik sowie der mathematischen und experimentellen Physik. Seine theoretischen Untersuchungen beschäftigten sich hauptsächlich mit der Hydrodynamik, der Theorie der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und der Theorie der Schallausbreitung. Seine Experimente hatten vorwiegend mit den Erscheinungen des Lichts zu tun.

Eine wichtige Arbeit von Stokes behandelt die Fluoreszenz (dieser Name stammte von Stokes), deren Natur er als erster erkannte.[6] Er wies nach, dass die fluoreszierenden Substanzen selbst leuchtend werden, indem sie das auftreffende Licht in sich aufnehmen. Dadurch geraten die Moleküle des Substrats in Schwingungen. Stokes begründete durch diese Arbeit die Theorie der Absorption des Lichts (siehe Stokes-Verschiebung). In der Folge beschäftigte er sich mit der Spektralanalyse und untersuchte den ultravioletten Teil des Spektrums.

Nach Stokes benannt sind:

Gemessen wird heute jedoch noch vielfach in Centistokes wie im UBBELOHDE-Viskosimeter. Die hier verwendete Einheit ist m²/s und heißt (zu Ehren des irischen Physikers STOKES) seit 1928 Stokes (St). Der hundertste Teil ist ein Centistokes (cSt). Die Einheit Stokes ist seit 1978 offiziell nicht mehr gültig.[7]

George Gabriel Stokes wurde 1889 zum Baronet ernannt. 1888 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ernannt.

Familie[Bearbeiten]

Nach einem längeren Briefwechsel mit seiner Verlobten, in dem er darlegte, dass er sein Leben der Wissenschaft widmen wollte, heiratete Stokes am 4. Juli 1857 Mary Susanna Robinson, Tochter von Rev. Thomas Romney Robinson, dem Astronomen des Armagh Observatorium in Irland.[8] Bald zogen sie in ein Haus in der Lensfield Road, das sie einfach 'Lensfield' nannten (heute Museum des Scott Polar Institute).[9]

Stokes und seine Frau Mary Susanna Stokes, die am 30. Dezember 1899 mit 75 Jahren starb, hatten fünf Kinder:

  • Arthur Romney (1858–1916),
  • Susanna Elizabeth (1859–63),
  • Isabella Lucy (1861–1934),
  • William George Gabriel (1863–93),

und Dora Susanna (c. 1868–1868).

Stokes lebte die letzten Jahre bei seiner Tochter Isabella Lucy. Er verstarb am 1. Februar 1903, und wurde vier Tage später auf dem Mill Road cemetery, Cambridge, begraben. Seine Frau und die beiden Kinder Susanna und William sind ebenfalls auf dem Mill Road Cemetery begraben.[10]

Sein ältester Sohn Arthur Romney Stokes folgte ihm als zweiter Baron (2nd baronet).

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  • Stokes, Sir George Gabriel, S. 421–424 The dictionary of national biography. Second supplement Vol. III – Publisher: Smith Elder & Co., London 1912.
  1. Pembroke College
  2. History of the Royal School of Mines – Timeline
  3. Fraunhofer: Schwarze Linien im SonnenlichtMeilensteine der Naturwissenschaft und Technik
  4. Kirchhoff: Leitersysteme und Spektrallinien im Universial-Lexikon
  5. On the Change of Refrangibility of Light. G.G. Stokes in Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Bd. 142. (1852) S. 463–562.
  6. kinematische viskosität
  7. The Armagh Observatory
  8. Scott Polar Institute
  9. Millroad Cemetery

Schriften[Bearbeiten]

Sekundärliteratur[Bearbeiten]

  • Willy Hergesell: Über die Formel von G.G. Stokes zur Berechnung regionaler Abweichungen des Geoids vom Normalsphäroid: ein Beitrag zu den neueren Untersuchungen über die Gestalt der Erdoberfläche. DuMont Schauberg, Strassburg 1890 (Digitalisat).
  • Alexander Macfarlane: Lectures on ten British physicists of the nineteenth century. Publisher: John Wiley – sons, inc.; London, and New York (1919).

Weblinks[Bearbeiten]