Sir Geoffrey Ingram Taylor OM FRS FRSE (7 de marzo de 1886 - 27 de junio de 1975) fue un físico y matemático británico que hizo contribuciones a la dinámica de fluidos y la teoría de ondas .
Taylor nació en St. John's Wood , Londres. Su padre, Edward Ingram Taylor, era artista, y su madre, Margaret Boole, provenía de una familia de matemáticos (su tía era Alicia Boole Stott y su abuelo era George Boole ). [3] Cuando era niño, quedó fascinado por la ciencia después de asistir a las Conferencias de Navidad de la Royal Institution y realizó experimentos utilizando rodillos de pintura y cinta adhesiva.
Taylor leyó matemáticas y física en el Trinity College de Cambridge de 1905 a 1908. Ganó varias becas y premios en Cambridge, uno de los cuales le permitió estudiar con JJ Thomson . [4]
Taylor publicó su primer artículo cuando aún era estudiante. En él demostró que la interferencia de la luz visible produce franjas incluso con fuentes de luz extremadamente débiles. [5] Los efectos de interferencia se produjeron con la luz de una lámpara de gas, atenuada a través de una serie de placas de vidrio oscuro, que se difractan alrededor de una aguja de coser. Se necesitaron tres meses para producir una exposición suficiente de la placa fotográfica. El artículo no menciona cuantos de luz ( fotones ) y no hace referencia al artículo de Einstein de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico, pero hoy el resultado puede interpretarse diciendo que en promedio había menos de un fotón presente a la vez. Una vez que alrededor de 1927 se aceptó ampliamente que el campo electromagnético estaba cuantificado, el experimento de Taylor comenzó a presentarse en los tratamientos pedagógicos como evidencia de que los efectos de interferencia con la luz no pueden interpretarse en términos de que un fotón interfiera con otro fotón; Un solo fotón debe viajar a través de ambas rendijas de un aparato de doble rendija. La comprensión moderna del tema ha demostrado que las condiciones en el experimento de Taylor no fueron suficientes para demostrar esto, porque la fuente de luz no era una fuente de fotón único, pero el experimento se reprodujo en 1986 usando una fuente de fotón único, y el mismo resultado. fue obtenido. [6]
Continuó con su trabajo sobre ondas de choque , ganando el Premio Smith . [7] : 43 En 1910 fue elegido miembro de una beca en el Trinity College, y al año siguiente fue designado para un puesto de meteorología , convirtiéndose en lector de meteorología dinámica. Su trabajo sobre la turbulencia en la atmósfera llevó a la publicación de "Movimiento turbulento en fluidos", [8] que le valió el Premio Adams en 1915. [9] En 1913, Taylor trabajó como meteorólogo a bordo del barco Patrulla de Hielo Scotia , donde su Las observaciones formaron la base de su trabajo posterior sobre un modelo teórico de mezcla del aire. [4]
Al estallar la Primera Guerra Mundial , Taylor fue enviado a la Royal Aircraft Factory en Farnborough para aplicar sus conocimientos al diseño de aviones, trabajando, entre otras cosas, en la tensión sobre los ejes de las hélices. También aprendió a pilotar aviones y estudió la estabilidad de los paracaídas. [4]
Después de la guerra, Taylor regresó a Trinity y trabajó en una aplicación del flujo turbulento a la oceanografía . También trabajó en el problema de los cuerpos que pasan a través de un fluido en rotación. En 1923 fue nombrado profesor de investigación de la Royal Society como profesor de investigación de Yarrow. Esto le permitió dejar de enseñar, lo que había estado haciendo durante los cuatro años anteriores, y para lo que no le gustaba y no tenía grandes aptitudes. Fue en este período cuando realizó su trabajo más amplio sobre mecánica de fluidos y mecánica de sólidos , incluida la investigación sobre la deformación de materiales cristalinos que siguió a su trabajo de guerra en Farnborough. También realizó otra contribución importante al flujo turbulento , donde introdujo un nuevo enfoque a través de un estudio estadístico de las fluctuaciones de velocidad. [4]
En 1934, Taylor, aproximadamente al mismo tiempo que Michael Polanyi y Egon Orowan , se dio cuenta de que la deformación plástica de materiales dúctiles podía explicarse en términos de la teoría de las dislocaciones desarrollada por Vito Volterra en 1905. Esta idea fue fundamental en el desarrollo de la ciencia moderna de los sólidos. mecánica. [10] [11]
En 1936 presentó las Conferencias de Navidad de la Royal Institution , sobre "Barcos". [12] Uno de ellos, sobre "por qué los barcos se mueven en un mar embravecido", fue la primera conferencia navideña de RI televisada por la BBC . [12] [13]
Durante la Segunda Guerra Mundial , Taylor volvió a aplicar su experiencia a problemas militares como la propagación de ondas expansivas , estudiando tanto las ondas en el aire como las explosiones submarinas . [4]
Taylor fue enviado a los Estados Unidos en 1944-1945 como parte de la delegación británica al Proyecto Manhattan . En Los Álamos , Taylor ayudó a resolver problemas de inestabilidad por implosión en el desarrollo de armas atómicas, en particular la bomba de plutonio utilizada en Nagasaki el 9 de agosto de 1945. [14] [15]
En 1944 también recibió el título de caballero y la Medalla Copley de la Royal Society . Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos al año siguiente. [dieciséis]
Taylor estuvo presente en la prueba nuclear Trinity , el 16 de julio de 1945, como parte de la "Lista VIP" del general Leslie Groves de 10 personas que observaron la prueba desde Compañía Hill, a unas 20 millas (32 km) al noroeste de la torre de tiro. Por coincidencia, Joan Hinton , otra descendiente directa del matemático George Boole, había estado trabajando en el mismo proyecto y presenció el evento de forma no oficial. Los primos se conocieron en ese momento pero luego siguieron caminos diferentes. Joan, firmemente opuesta a las armas nucleares, desertó a la China de Mao, mientras Taylor sostenía que la política política no estaba dentro del ámbito de competencia del científico. [17]
En 1950, publicó dos artículos estimando el rendimiento de la explosión utilizando el teorema de Buckingham Pi , y fotografías de alta velocidad de esa prueba, con marcas de tiempo y escala física del radio de la explosión, que se habían publicado en la revista Life . Dio dos estimaciones de 16,8 y 23,7 kt, cercanas al valor aceptado de 20 kt, que todavía era muy clasificado en aquella época. [18]
Taylor continuó su investigación después de la guerra, sirviendo en el Comité de Investigación Aeronáutica y trabajando en el desarrollo de aviones supersónicos . Aunque se jubiló oficialmente en 1952, continuó investigando durante los siguientes veinte años, concentrándose en problemas que podían abordarse utilizando equipos simples. Esto condujo a avances como un método para medir el segundo coeficiente de viscosidad . Taylor ideó un líquido incompresible con burbujas de gas separadas suspendidas en él. La disipación del gas en el líquido durante la expansión fue consecuencia de la viscosidad de corte del líquido. Por tanto, la viscosidad aparente podría calcularse fácilmente. [11] [19] Su otro trabajo tardío incluyó la dispersión longitudinal del flujo en tubos, [11] [20] el movimiento a través de superficies porosas y la dinámica de láminas delgadas de líquidos. [11]
Entre los 78 y los 83 años, Taylor escribió seis artículos sobre electrohidrodinámica. En este trabajo volvió a su interés por la actividad eléctrica en las tormentas , como chorros de líquido conductor motivados por campos eléctricos. El cono desde el que se observan tales chorros se llama cono de Taylor , en su honor. Continuó publicando dos artículos más, sobre temas adicionales, en 1971 y 1973. En 1972, DH MIchael leyó el artículo de Taylor, sobre cómo hacer agujeros en una fina lámina de líquido, en la XIII Conferencia Internacional de Mecánica Teórica y Aplicada en Moscú. Taylor había sufrido un derrame cerebral y no pudo asistir. Había presentado en cada una de las conferencias anteriores. [11]
Algunos aspectos de la vida de Taylor a menudo encontraron expresión en su trabajo. Su interés primordial por el movimiento del aire y el agua y, por extensión, sus estudios del movimiento de las criaturas marinas unicelulares y del clima, estaban relacionados con su amor de toda la vida por la navegación. En la década de 1930 inventó el ancla 'CQR' , que era a la vez más fuerte y más manejable que cualquier otra en uso, y que se usaba para todo tipo de embarcaciones pequeñas, incluidos hidroaviones . [21]
Taylor se casó con Grace Stephanie Frances Ravenhill, maestra de escuela en 1925. Permanecieron juntos hasta la muerte de Stephanie en 1965. Taylor sufrió un derrame cerebral grave en 1972 que efectivamente puso fin a su trabajo. Murió en Cambridge en 1975. [11] Está enterrado en el cementerio de St Edward King and Martyr, Cambridge .
Taylor recibió muchos premios y honores. [11]