एक गणितज्ञ कुछ भी कह सकता है, लेकिन एक भौतिक विज्ञानी को कम से कम आंशिक रूप से स्वस्थ मानसिकता वाला होना चाहिए।
Josiah Willard Gibbs एक अमेरिकी वैज्ञानिक थे जिन्होंने भौतिकी, रसायन विज्ञान और गणित में महत्वपूर्ण सैद्धांतिक योगदान दिए। थर्मोडायनामिक्स के अनुप्रयोगों पर उनके काम ने भौतिक रसायन विज्ञान को एक कठोर आगमनात्मक विज्ञान में बदलने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। James Clerk Maxwell और Ludwig Boltzmann के साथ, उन्होंने सांख्यिकीय यांत्रिकी (एक शब्द जिसे उन्होंने गढ़ा था) बनाई, जो थर्मोडायनामिक्स के नियमों को कई कणों से बने भौतिक प्रणाली की संभावित अवस्थाओं के समूह के सांख्यिकीय गुणों के परिणाम के रूप में समझाती है। Gibbs ने भौतिक प्रकाशिकी में समस्याओं के लिए Maxwell के समीकरणों के अनुप्रयोग पर भी काम किया। एक गणितज्ञ के रूप में, उन्होंने ब्रिटिश वैज्ञानिक Oliver Heaviside से स्वतंत्र रूप से आधुनिक वेक्टर कैलकुलस का आविष्कार किया, जिन्होंने उसी अवधि में समान काम किया।
1863 में, Yale ने Gibbs को इंजीनियरिंग में पहली अमेरिकी डॉक्टरेट दी। यूरोप में तीन साल की यात्रा के बाद, Gibbs ने Yale में अपना शेष करियर बिताया, जहाँ वह 1871 से अपनी मृत्यु तक गणितीय भौतिकी के प्रोफेसर रहे। अपेक्षाकृत अलगाव में काम करते हुए, वह संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे पहले सैद्धांतिक वैज्ञानिक बने जिन्होंने अंतर्राष्ट्रीय ख्याति अर्जित की और Albert Einstein द्वारा "अमेरिकी इतिहास का सबसे महान दिमाग" कहे गए। 1901 में, Gibbs को तब अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक समुदाय द्वारा सर्वोच्च सम्मान माना जाने वाला, Royal Society of London का Copley Medal मिला, "गणितीय भौतिकी में उनके योगदान के लिए।"
टिप्पणीकारों और जीवनीकारों ने बीस शताब्दी के मोड़ पर New England में Gibbs के शांत, एकांत जीवन और उनके विचारों के महान अंतर्राष्ट्रीय प्रभाव के बीच के विपरीत पर टिप्पणी की है। हालांकि उनका काम लगभग पूरी तरह से सैद्धांतिक था, Gibbs के योगदान का व्यावहारिक मूल्य 20वीं सदी के पहले आधे में औद्योगिक रसायन विज्ञान के विकास के साथ स्पष्ट हुआ। Robert A. Millikan के अनुसार, शुद्ध विज्ञान में, Gibbs ने "सांख्यिकीय यांत्रिकी और थर्मोडायनामिक्स के लिए वही किया जो Laplace ने खगोलीय यांत्रिकी के लिए किया और Maxwell ने विद्युतगतिकी के लिए किया, अर्थात्, अपने क्षेत्र को लगभग एक पूर्ण सैद्धांतिक संरचना बनाया।"
जीवनी
पारिवारिक पृष्ठभूमि
Gibbs का जन्म New Haven, Connecticut में हुआ था। वह एक पुरानी Yankee परिवार से संबंधित थे जिसने 17वीं शताब्दी के बाद से प्रतिष्ठित अमेरिकी पादरियों और शिक्षाविदों का निर्माण किया था। वह पाँच बच्चों में से चौथा और Josiah Willard Gibbs Sr. का एकमात्र पुत्र था, और उनकी पत्नी Mary Anna, née Van Cleve थी। अपने पिता की ओर से, वह Samuel Willard से वंशज थे, जिन्होंने 1701 से 1707 तक Harvard College के कार्यकारी अध्यक्ष के रूप में कार्य किया। अपनी माता की ओर से, उनके पूर्वजों में से एक Rev. Jonathan Dickinson थे, बाद में Princeton University कहलाने वाली College of New Jersey के पहले अध्यक्ष। Gibbs का दिया हुआ नाम, जो वह अपने पिता और उसके विस्तारित परिवार के कई अन्य सदस्यों के साथ साझा करते थे, अपने पूर्वज Josiah Willard से लिया गया था, जो 18वीं शताब्दी में Massachusetts Bay Province के सचिव रहे थे।
बड़े Gibbs को आमतौर पर अपने परिवार और सहकर्मियों द्वारा "Josiah" के रूप में जाना जाता था, जबकि पुत्र को "Willard" कहा जाता था। Josiah Gibbs एक भाषाविद् और धर्मशास्त्री थे जिन्होंने 1824 से अपनी मृत्यु तक 1861 में Yale Divinity School में पवित्र साहित्य के प्रोफेसर के रूप में कार्य किया। आजकल वह मुख्य रूप से उस废奴主義者के रूप में स्मरण किया जाता है जिन्होंने जहाज Amistad के अफ्रीकी यात्रियों के लिए एक दुभाषिया खोजा, जिससे उन्हें दासों के रूप में बेचे जाने के खिलाफ विद्रोह के बाद हुए परीक्षण में गवाही देने की अनुमति मिली।
शिक्षा
Willard Gibbs को Hopkins School में शिक्षित किया गया था और वह 1854 में 15 साल की उम्र में Yale College में प्रवेश किया। Yale में, Gibbs को गणित और Latin में उत्कृष्टता के लिए पुरस्कार मिले, और वह 1858 में अपनी कक्षा के शीर्ष के पास स्नातक हुए। वह Sheffield Scientific School में स्नातक छात्र के रूप में Yale में रहे। 19 साल की उम्र में, अपनी कॉलेज की पढ़ाई के तुरंत बाद, Gibbs को Connecticut Academy of Arts and Sciences में शामिल किया गया, जो मुख्य रूप से Yale संकाय के सदस्यों से बना एक विद्वान संस्थान था।
इस अवधि से अपेक्षाकृत कुछ दस्तावेज़ जीवित हैं और Gibbs के प्रारंभिक करियर के विवरण को सटीकता से पुनर्निर्मित करना मुश्किल है। जीवनीकारों की राय में, Gibbs के मुख्य सलाहकार और चैंपियन, Yale और Connecticut Academy दोनों में, संभवतः खगोल विज्ञानी और गणितज्ञ Hubert Anson Newton थे, जो उल्कापिंडों के एक प्रमुख अधिकारी थे, और Gibbs के जीवन भर के मित्र और विश्वासपात्र रहे। अपने पिता की 1861 में मृत्यु के बाद, Gibbs को इतना पैसा विरासत में मिला कि वह आर्थिक रूप से स्वतंत्र हो गए।
पुनरावर्ती फुफ्फुसीय समस्या ने युवा Gibbs को परेशान किया और उनके चिकित्सकों को चिंता थी कि वह तपेदिक के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं, जिसने उनकी माता को मार डाला था। वह दृष्टिवैषम्य से भी पीड़ित थे, जिसका उपचार तब भी नेत्र विशेषज्ञों के लिए काफी हद तक अपरिचित था, इसलिए Gibbs को स्वयं निदान करना पड़ा और अपने स्वयं के लेंस को पीसना पड़ा। हालांकि बाद के वर्षों में उन्होंने पढ़ने या अन्य कार्यों के लिए केवल चश्मा का उपयोग किया, Gibbs के नाजुक स्वास्थ्य और अपूर्ण दृष्टि शायद यह समझाते हैं कि उन्होंने 1861-65 के Civil War में लड़ने के लिे स्वेच्छा से नहीं किया। उन्हें भर्ती नहीं किया गया और वह युद्ध की अवधि के दौरान Yale में रहे।
1863 में, Gibbs को अमेरिका में engineering में दिया गया पहला Doctorate of Philosophy (Ph.D.) मिला, "On the Form of the Teeth of Wheels in Spur Gearing" शीर्षक की थीसिस के लिए, जिसमें उन्होंने गियर के लिए अनुकूलतम डिजाइन की जांच के लिए ज्यामितीय तकनीकों का उपयोग किया। 1861 में, Yale Ph.D. की डिग्री देने वाला पहला अमेरिकी विश्वविद्यालय बन गया था और Gibbs का कोई भी विषय में अमेरिका में सातवां Ph.D. दिया गया था।
करियर, 1863–73
स्नातक होने के बाद, Gibbs को तीन साल की अवधि के लिए कॉलेज में एक ट्यूटर के रूप में नियुक्त किया गया। पहले दो वर्षों में, उन्होंने Latin पढ़ाया और तीसरे वर्ष में, उन्होंने "natural philosophy" अर्थात् भौतिकी पढ़ाई। 1866 में, उन्होंने एक रेलवे ब्रेक के लिए एक डिजाइन पेटेंट कराया और Connecticut Academy के समक्ष "The Proper Magnitude of the Units of Length" शीर्षक वाला एक पत्र प्रस्तुत किया, जिसमें उन्होंने यांत्रिकी में माप की इकाइयों की प्रणाली को तर्कसंगत बनाने की एक योजना का प्रस्ताव दिया।
अपने ट्यूटर के रूप में कार्यकाल समाप्त होने के बाद, Gibbs अपनी बहनों के साथ यूरोप की यात्रा पर गए। उन्होंने 1866-67 की सर्दियों में Paris में बिताई, जहाँ Gibbs ने Sorbonne और Collège de France में व्याख्यान में उपस्थिति दी, जो Joseph Liouville और Michel Chasles जैसे प्रतिष्ठित गणितीय वैज्ञानिकों द्वारा दिए गए थे। एक कठोर अध्ययन व्यवस्था अपनाने के बाद, Gibbs को एक गंभीर जुखाम हुआ और एक डॉक्टर ने, तपेदिक का डर दिखाते हुए, उन्हें Riviera पर आराम करने की सलाह दी, जहाँ वह और उनकी बहनें कुछ महीने बिताई और जहाँ वह पूरी तरह से ठीक हो गए।
Berlin जाकर, Gibbs ने गणितज्ञ Karl Weierstrass और Leopold Kronecker के साथ-साथ रसायनज्ञ Heinrich Gustav Magnus द्वारा पढ़ाए गए व्याख्यानों में उपस्थिति दी। अगस्त 1867 में, Gibbs की बहन Julia का विवाह Berlin में Addison Van Name से हुआ, जो Yale में Gibbs के सहपाठी थे। नवविवाहित जोड़ी New Haven लौट गई, Gibbs और उनकी बहन Anna को Germany में छोड़ दिया। Heidelberg में, Gibbs को भौतिकविदों Gustav Kirchhoff और Hermann von Helmholtz के साथ-साथ रसायनज्ञ Robert Bunsen के काम का सामना करना पड़ा। उस समय, जर्मन शिक्षाविद् प्राकृतिक विज्ञानों, विशेषकर रसायन विज्ञान और थर्मोडायनामिक्स में प्रमुख अधिकारी थे।
Gibbs जून 1869 में Yale लौट आए और संक्षेप में इंजीनियरिंग के छात्रों को French पढ़ाते थे। यह भी संभव है कि इसी समय के आसपास उन्होंने एक steam-engine governor के लिए एक नया डिजाइन पर काम किया, जो यांत्रिक इंजीनियरिंग में उनकी आखिरी महत्वपूर्ण जांच थी। 1871 में, उन्हें Yale में गणितीय भौतिकी के प्रोफेसर के रूप में नियुक्त किया गया, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में पहला ऐसा प्रोफेसरशिप था। Gibbs, जिनके पास स्वतंत्र साधन थे और अभी तक कुछ भी प्रकाशित नहीं किया था, को केवल स्नातक छात्रों को पढ़ाने के लिए नियुक्त किया गया था और बिना वेतन के नियुक्त किए गए थे।
करियर, 1873–80
Gibbs ने 1873 में अपना पहला काम प्रकाशित किया। थर्मोडायनामिक मात्राओं के ज्यामितीय प्रतिनिधित्व पर उनके पत्र Connecticut Academy के Transactions में प्रकाशित हुए। इन पत्रों ने विभिन्न प्रकार की phase diagrams के उपयोग की शुरुआत की, जो शोध करते समय कल्पना प्रक्रिया के लिए उनके पसंदीदा सहायक थे, न कि mechanical models के, जैसे कि Maxwell ने अपने electromagnetic theory के निर्माण में उपयोग किए थे, जो उनके संबंधित घटनाओं का पूरी तरह से प्रतिनिधित्व नहीं कर सकते थे। यद्यपि पत्रिका के पास Gibbs के काम को समझने में सक्षम कुछ पाठक थे, उन्होंने यूरोप में संवाददाताओं के साथ पुनर्मुद्रण साझा किए और Cambridge में James Clerk Maxwell से एक उत्साही प्रतिक्रिया प्राप्त की। Maxwell ने यहां तक कि अपने हाथों से, Gibbs के निर्माण को दर्शाते हुए एक मिट्टी का मॉडल बनाया। फिर उन्होंने अपने मॉडल के दो plaster casts बनाए और एक को Gibbs को भेज दिया। यह cast Yale physics विभाग में प्रदर्शनी पर है।
Maxwell ने अपनी Theory of Heat के अगले संस्करण में Gibbs के काम पर एक अध्याय शामिल किया, जो 1875 में प्रकाशित हुआ। उन्होंने Chemical Society of London को एक व्याख्यान में Gibbs की graphical methods की उपयोगिता की व्याख्या की और Encyclopædia Britannica के लिए लिखे गए "Diagrams" लेख में भी इसका संदर्भ दिया। उसके और Gibbs के बीच सहयोग की संभावनाएँ Maxwell की 1879 में, 48 साल की उम्र में प्रारंभिक मृत्यु से कम हो गईं। बाद में New Haven में एक मज़ाक प्रचलित हुआ कि "केवल एक व्यक्ति जीवित था जो Gibbs के पत्रों को समझ सकता था। वह Maxwell था, और अब वह मर गया है।"
Gibbs ने फिर अपने थर्मोडायनामिक विश्लेषण को multi-phase chemical systems तक विस्तारित किया, अर्थात्, एक से अधिक प्रकार के पदार्थ से युक्त प्रणालियों तक, और कई concrete applications पर विचार किया। उन्होंने उस शोध को "On the Equilibrium of
