Гиббс (Gibbs), Джозайя Уиллард

Американский физик и математик Джозайя Уиллард Гиббс родился в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Он окончил Йельский университет, где его успехи в греческом, латыни и математике были отмечены призами и премиями. В 1863 г. Гиббс получил степень доктора философии и стал преподавателем университета; первые два года преподавал латынь и лишь затем – математику. В 1866–1869 гг. Гиббс продолжил образование в Сорбонне и Коллеж де Франс в Париже, в Берлинском и Гейдельбергском университетах. После возвращения в Нью-Хейвен возглавил кафедру математической физики Йельского университета и занимал её до конца жизни.

Первую работу в области термодинамики Гиббс представил Коннектикутской академии наук в 1872 г. Она называлась «Графические методы в термодинамике жидкостей» и была посвящена методу энтропийных диаграмм. Метод позволял графически представить все термодинамические свойства вещества и сыграл большую роль в технической термодинамике. Гиббс развил свои идеи в следующей работе – «Методы геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей» (1873), введя трёхмерные диаграммы состояния и получив соотношение между внутренней энергией системы, энтропией и объемом.

В 1874–1878 Гиббс опубликовал трактат «О равновесии гетерогенных веществ», идеи которого легли в основу химической термодинамики. В нем Гиббс изложил общую теорию термодинамического равновесия и метод термодинамических потенциалов, сформулировал правило фаз (ныне носящее его имя), построил общую теорию поверхностных и электрохимических явлений, обобщил принцип энтропии, применяя второе начало термодинамики к широкому кругу процессов и вывел фундаментальное уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами. Полученные им уравнения позволяли определять направление химических реакций и условия равновесия для смесей любой сложности, а также для гетерогенных систем.

Работы Гиббса по термодинамике были почти неизвестны в Европе до 1892 г. Одним из первых оценил значение его графических методов Джеймс Клерк Максвелл, который построил несколько моделей термодинамических поверхностей для воды.

В 1880-х годах Гиббс увлекся работами У.Гамильтона по кватернионам и алгебраическими работами Г.Грассмана. Развивая их идеи, создал векторный анализ в его современном виде. В 1902 г. работой «Основные принципы статистической механики» Гиббс завершил создание классической статистической физики. С его именем связаны такие понятия, как «парадокс Гиббса», «каноническое, микроканоническое и большое каноническое распределения Гиббса», «адсорбционное уравнение Гиббса», «уравнение Гиббса – Дюгема» и др. В трудах Гиббса проявились замечательно точная логика и тщательность в отделке результатов. В его работах до сих пор не обнаружено ни одной ошибки, все его идеи сохранились в современной науке.

В 1880 г. Гиббс был избран членом Американской академии искусств и наук в Бостоне. Был также членом Лондонского королевского общества; награжден медалью Копли, медалью Румфорда.