موضوع مقاله: جوسایا ویلارد گیبس | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جوسایا ویلارد گیبس | مقدمه: جوسایا ویلارد گیبس (۱۱ فوریه ۱۸۳۹–۲۸ آوریل ۱۹۰۳) دانشمند آمریکایی بود که پژوهشهای فراوانی در زمینه‌های شیمی، فیزیک و ریاضی انجام داد. | ## بخش 1: جوسایا ویلارد گیبس | پژوهشهای وی در زمینه ترمودینامیک تأثیر به‌سزایی در تبدیل شیمی فیزیک به یک علم دقیق استنتاجی داشت. او به‌همراه جیمز کلرک ماکسول و لودویگ بولتزمان، مکانیک آماری را پایه‌ریزی کرد، که قوانین ترمودینامیک را به عنوان پیامدهای گروه آماری ذرات معرفی نمود. گیبس، هم‌چنین روی معادلات ماکسول نیز کارکرد تا مشکلات نورشناسی فیزیکی را حل کند. (این فرایند به‌صورت مستقل از محقق انگلیسی الیور هویساید که هم‌زمان بر روی این پروژه کار می‌کرد، انجام‌شد). در سال ۱۸۶۳، دانشگاه ییل پی‌اچ‌دی در زمینه مهندسی را به گیبس به‌عنوان نخستین آمریکایی اهدا کرد. پس‌از۳سال اقامت موقت در اروپا، گیبس به فعالیت خود در دانشگاه ییل ادامه داد، و از سال ۱۸۷۱ تا زمان مرگش به تدریس فیزیک ریاضی پرداخت. او به‌عنوان نخستین محقق نظری در آمریکا شناخته‌شد که به شهرت جهانی دست‌یافت، و توسط آلبرت اینشتین، «مغز متفکر تاریخ آمریکا» لقب گرفت. درسال۱۹۰۱، گیبس، «به دلیل خدماتش به فیزیک ریاضی»، به بزرگ‌ترین افتخار علمی در سطح بین‌المللی، یعنی مدال کاپلی از انجمن سلطنتی لندن دست‌یافت. مفسران و زندگی‌نامه‌نویسان، از تضاد مابین زندگی آرام و منزویانه وی در نیوانگلند اواخر قرن و تأثیرات هنگفت ایده‌های وی در سطح جهانی سخن رانده‌اند. اگرچه که بیشتر آثارش به صورت تئوری هستند، ارزش کاربردی کارهای گیبس، در پیشرفت‌های بارز صنعت شیمی در نیمه اول قرن بیستم مشاهده می‌شود. رابرت میلیکان بیان می‌کند که گیبس همان کاری را برای مکانیک آماری و ترمودینامیک انجام داد که، لاپلاس برای مکانیک سماوی‌، و ماکسول برای الکترودینامیک انجام‌دادند، و زمینه تخصصی خود را از نظر ساختار نظری تکمیل نمود. زندگی پیشینهٔ خانوادگی گیبس وابسته به خاندانِ سنتیِ یانکی بود که از قرن ۱۷ام به بعد روحانیون و دانشگاهیان ممتاز و برجسته آمریکا از این نسل بودند. او چهارمین فرزند خانواده و تنها پسر جوسایا ویلارد گیبس و همسرش ماری آنا و اسم اصلیش وان کلو بود. از طرف خانواده پدری از نوادگان ساموئل ویلارد، که ازسال۱۷۰۱ تا سال۱۷۰۷ رئیس دانشگاه هاروارد بود، می‌باشد؛ و از طرف مادری یکی از نوادگانش است. جاناتان دیکنسون، نخستین رئیس دانشگاه نیوجرسی (که بعدها تبدیل به دانشگاه پرینستون شد) نام خانوادگی گیبس را به او داد، که او نیز از این نام برای بیشتر اعضای خانواده‌اش استفاده کرد. این نام از جدشان، جوسایا ویلارد که درقرن۱۸ وزیر ایالت ماساچوست بود به آنان ارث رسیده‌بود.Bumstead 1928 خانواده و هم‌دانشگاهیان گیبس او را با نام «جوسایا» می‌شناختند، درحالی که پسرش «ویلیارد» نامیده می‌شد.Cropper 2001, p. 121 جوسایا گیبس زبان‌شناس و متخصص الهیات بود، از سال ۱۸۲۴ تا زمان مرگش درسال۱۸۶۱ در دانشکده الهیات دانشگاه ییل به تدریس الهیات مشغول‌بود. امروزه بیشتر از او با عنوان طرفدار الغای برده‌داری یاد می‌شود، چراکه نقش مترجم را به هنگام رسیدن کشتی آمیستاد بر عهده داشت، و آنان را به هنگام شهادت در دادگاه یاری می‌کرد تا انقلابشان را علیه برده داری به ثمر برسانند. او در سال ۱۸۵۸با معدل بالا فارغ‌التحصیل شده، و به خاطر نبوغش در ریاضیات و لاتین بارها تشویق شده بود. در سن ۱۹ سالگی، پس از فارغ‌التحصیلی از کالج، گیبس به آکادمی کنتیکت علوم و هنر ملحق‌شد، موسسه‌ای که بیشتر اعضایش از استادان دانشگاه ییل بودند.Rukeyser 1988, p. 104 تعدادی کمی از پرونده‌ها از آن دوره باقی‌مانده، و بازسازی آثار و کارهای اولیه گیبس سخت به نظر می‌رسد.Wheeler 1998, pp. 23–24 از دیدگاه زندگی‌نامه نویسان، مربی و قهرمان گیبس چه در ییل و چه در آکادمی کنتیکت، به احتمال فراوان، ستاره‌شناس و ریاضی‌دان هوبرت آنسون نیوتون بود، که نقشی پیشرو در مطالعات شهاب‌وار را بر عهده داشت، و دوست مادام‌العمر و محرم اسرار گیبس بود. 120, 142 مشکلات مکرر ریوی به سراغ گیبس جوان آمد و پزشکان را به این فکر انداخت که احتمالاً او نیز به بیماری سل مبتلا گشته، چرا که این بیماری مادرش را نیز از پا درآورده‌بود. او همچنین از بیماری آستیگماتیسم رنج می‌برد، که در آن زمان علم چشم‌پزشکی از درمان این بیماری اطلاع چندانی نداشند، باید خود را معاینه کرده و به تشخیص خودش از لنز استفاده می‌کرد.Wheeler 1998, pp. 143 بعدها او از عینک برای خواندن و کارهای مرتبط استفاده می‌کرد، وضع جسمانی حساس گیبس و بینایی ضعیفش او را از پیوستن داوطلبانه به جنگ داخلی آمریکا بین سال‌های ۱۸۶۱–۱۸۶۵ بازداشت.Wheeler 1998, p. 44 درسال۱۸۶۳ گیبس، نخستین پی‌اچ‌دی مهندسی در آمریکا را به دست آورد، این دکترا به سبب مقاله وی باعنوان «شکل دندانه چرخ‌ها در خار چرخ‌دنده خودرو» بود که در آن او از تکنیک‌های هندسی برای طراحی بهینه چرخ‌دنده‌ها استفاده کرده بود.Wheeler 1998, p. در دو سال اول، او به تدریس لاتین پرداخت و در سال سوم به تدریس «فلسفه طبیعی» (همچون فیزیک) مشغول‌شد. و پیش از آکادمی کنتیکت مقاله‌ای باعنوان «مقدار مناسب واحد طول» ارائه کرد که در آن طرحی برای توجیه منطقی سیستم اندازه‌گیری مورد استفاده در مکانیک پیشنهاد نمود.Wheeler 1998, appendix II پس‌از پایان دوره تدریس، گیبس به همراه خواهرانش به اروپا سفر کرد. آنان زمستان ۶۷–۱۸۶۶ را در پاریس گذراندند، و گیبس در دانشگاه سوربون پاریس و کلژ دوفرانس در چندین سخنرانی حضور یافت، که در آن دانشمندان برجسته ریاضی همچون جوزف لیوویل و میشل شال مقاله‌های خود را ارائه می‌کردند.Wheeler 1998, p. 40 پس‌از به‌عهده‌گرفتن نظام تنبیهی تدریس، او دچار سرماخوردگی شدیدی شد، و دکترش از بیم بیماری سل، به او توصیه‌کرد تا در ریوریای فرانسه، جایی که او و خواهرانش چندین ماه را درآنجا سپری کرده بودند و او دوران بهبودیش را درآنجا گذرانده بود، به استراحت بپردازد.Wheeler 1998, p. 41 او پس از نقل مکان به برلین در سخنرانی‌هایی که توسط ریاضی‌دانانی چون کارل وایرشتراس و لئوپولد کرونکر و شیمی‌دان هاینریش گوستاو ماگنوس برگزار می‌شد، حضور یافت.Wheeler 1998, p. 42 در آگوست ۱۸۶۷، ژولیا، خواهر گیبس، در برلین با آدیسون وان نام که در ییل همکلاسی گیبس بود، ازدواج کرد. 151 در دانشگاه هایدلبرگ با کارهای فیزیک‌دانان گوستاو کیرشهف و هرمان فون هلمهولتز و شیمی‌دان روبرت بونزن آشنا شد. 158–161 در ژوئن سال۱۸۶۹، گیبس به ییل بازگشت و به‌طور مختصری به تدریس زبان فرانسه به دانشجویان مهندسی پرداخت. در این زمان بود که، او بر روی آخرین اختراع خود در زمینه مهندسی مکانیک، یعنی طرح جدید گاورنر موتور بخار کار می‌کرد.Wheeler 1998, pp. 54–55 درسال۱۸۷۱ او به‌نخستین عنوان پروفسوری در ایالات‌متحده دست‌یافت و به سمت پروفسور فیزیک ریاضی در ییل منسوب شد. گیبس که ازلحاظ مالی بی‌نیاز بود، به صورت انحصاری و بدون پرداخت دستمزد برای تدریس دانشجویان فارغ‌التحصیل استخدام‌شد.Rukeyser 1988, pp. 181–182 تدریس بدون حقوق در دانشگاه‌های آلمان مرسوم بود، و سیستم تدریس آموزشی ییل، از آنان الگوبرداری شد.Wheeler 1998, pp. مقالات وی در نمایش هندسی مقادیر ترمودینامیکی در معاملات آکادمی کنتیکت ظاهر شدند. این مقاله برای خوانندگان اندکی قابل‌فهم بود، ولی او چاپ مجدد اثرش را به همراه روزنامه‌نگاران اروپایی گسترش داد و جواب‌های مشتاقانه‌ای از جیمز کلرک ماکسول در دانشگاه کمبریج دریافت نمود. ماکسول هم‌چنین بخشی به کتاب بعدی گیبس یعنی تئوری گرما اضافه کرد که در سال ۱۸۷۵به چاپ رسید. او کارایی روش گرافیکی گیبس در مقاله‌ای که برای جامعه شیمی لندن نوشته‌بود تشریح کرد و درمقاله «نمودارها» ی خود بیان داشت که او آن را برای دانشنامه بریتانیکا نوشته‌است.Rukeyser 1988, p. 201 چشم‌انداز همکاری بین او و گیبس با مرگ زودهنگام ماکسول درسن۴۸سالگی درسال۱۸۷۹ از هم گسست. بعدها لطیفه‌ای در نیوهاون گسترش یافت که" تنها یک مرد بود که آثار گیبس را درک می‌کرد. 251 بعدها گیبس آنالیز ترمودینامیک خود را به سیستم‌های شیمیایی چندمرحله‌ای گسترش داد (برای مثال، سیستم‌های تشکیل‌یافته از چند ماده) و انواع برنامه‌های کاربردی را بر روی بتن درنظر گرفت. او این تحقیق را در مقاله‌اش، «در تعادلی از مواد ناهمگن» نامید و توسط آکادمی کنتیکت در دوبخش انتشاریافته و به ترتیب در سال‌های ۱۸۷۵و۱۸۷۸ توزیع‌شد. 109 با نقل قولی از رودلف کلاوزیوس که بعدها قوانین ترمودینامیک اول و دوم نامیده‌شد آغاز می‌شود: «انرژی جهان ثابت است. 233 گیبس در مقاله خود با دقت و به صورت استادانه تکنیک‌های ترمودینامیکی خود را در تفسیر پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی به کار برد و آنچه را که قبلاً توده‌ای از حقایق و مشاهدات بوده توضیح داد.Wheeler 1998, ch. V این اثر با عنوان «اصول ریاضی فلسفه طبیعی ترمودینامیک» و اثری با «دامنه عملاً نامحدود» توصیف شده‌است. ویلهلم اوستوالد که مقاله گیبس را به آلمانی ترجمه کرد، گیبس را «پدر انرژی شیمیایی» نامید. با توجه به نظر منتقدان امروزی، گیبس تا سال۱۸۸۰ بدون دریافت دستمزد فعالیت می‌کرد، تا اینکه دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور به او دستمزد سالیانه ۳۰۰۰ دلار را پیشنهاد کرد. در پاسخ، ییل به او دستمزد سالانه ۲۰۰۰دلار را پیشنهاد نمود، که راضی به قبول این پیشنهاد شد.Wheeler 1998, p. 86 از سال ۱۸۸۰تا ۱۸۸۴، گیبس بر روی جبر بیرونی از هرمان گراسمان و تبدیل آن به حساب برداری کار می‌کرد تا استفاده از آن را برای فیزیک‌دانان آسان سازد. | ## بخش 2: جوسایا ویلارد گیبس | گیبس بادرنظرداشتن این موضوع، ضرب داخلی و ضرب خارجی را از هم جدا کرد و بحث دوتایی را مطرح ساخت. این طرح به‌صورت مستقل توسط چند فرد دیگر نیز پیگیری می‌شد و به‌صورت هم‌زمان با گیبس الیور هویساید ریاضی فیزیک‌دان انگلیسی نیز بر روی این طرح کار می‌کرد. گیبس به دنبال این بود تا دیگر فیزیک‌دانان را متقاعد سازد تا روش برداری را بر روش حساب چهارگان ویلیام همیلتون تطبیق دهد، و بعدها این روش توسط دانشمندان انگلیسی نیز استفاده شد. مقاله گیبس در ارتباط با حساب برداری درابتدا فقط برای استفاده دانش‌آموزانش در بین سال‌های ۱۸۸۱و۱۸۸۴ منتشر می‌شد، ولی بعدها توسط ادوین بیدول ویلسون به کتابی با عنوان آنالیز برداری انتقال یافته و در سال ۱۹۰۱ منتشرشد. این کتاب به گسترش نماد عملگر دل که امروزه در الکترودینامیک و مکانیک شاره‌ها کاربرد دارد، کمک کرد. او در دیگر آثار ریاضی خود، پدیده گیبس را در تئوری سری فوریه بازیابی نمود (که تا آن زمان برای او و دیگر محققان ناشناخته بود، پنجاه سال قبل توسط ریاضی‌دان انگلیسی هنری ویلبراهام کشف‌شده‌بود). از سال ۱۸۸۲تا سال ۱۸۸۹ گیبس پنج مقاله در مورد نورشناسی فیزیکی نوشت که در آن انکسار مزدوج و دیگر پدیده‌های نوری را مورد بررسی قرار داد و از تئوری الکترومغناطیسی نور ماکسول در مقابل تئوری‌های مکانیک ویلیام تامسون دفاع کرد. VIII که سبب ایجاد دیدگاهی عاقلانه در مورد تحول انقلابی مکانیک کوانتومی شد که در زمان مرگش کم‌کم پدیدار می‌گشت. گیبس واژه مکانیک آماری را ابداع کرد و از این کلیدواژه در توصیف ریاضی سیستم‌های فیزیکی، شامل پتانسیل شیمیایی (۱۸۷۶)، فیزیک ریاضی (۱۸۷۸) و فضای فاز (۱۹۰۲) استفاده کرد.Klein 2008Wheeler 1998, ch. X استخراج گیبس از قوانین پدیدارشناختی ترمودینامیک از خواص آماری سیستم‌های با ذرات فراوان، در کتابی بسیار تأثیرگذار باعنوان اصول ابتدایی مکانیک آماری مطرح شد، که یک‌سال پیش‌از مرگ وی، درسال۱۹۰۲ منتشرشد. بازنشستگی شخصیتی گیبس و تمرکز شدید وی در کار خود، دسترسی دانشجویان به او را محدود ساخت. شاگرد اصلی او، ادوین بیدول ویلسون بود که با این وجود اعلام داشت که "به جز کلاس، او را بسیار کم می‌دیدم.Wilson 1931 گیبس استاد راهنمای پایان‌نامه دکترای ایروینگ فیشر در زمینه اقتصاد ریاضی در سال ۱۸۹۱ بود. از دیگر شاگردان برجسته وی می‌توان به لی دی فارست اشاره کرد که بعدها از پایه‌گذاران تکنولوژی رادیو شد. 179–180 گیبس هیچگاه ازدواج نکرد، و در خانه کودکی خود به همراه خواهرش جولیا و همسرش آدیسون وان نام، که مسئول کتابخانه ییل بود، زندگی می‌کرد. به‌جز تعطیلات تابستانی مرسوم که در کوهستان آدیرونداکس و بعدها در کوهستان سفید می‌گذراند،Seeger 1974, pp. گیبس در سال اول ورود به ییل، به کلیسای کالج پیوست و تا اواخر عمر همیشه حضوری فعال داشت.Wheeler, 1998, p. 16 او درانتخابات ریاست‌جمهوری به نامزد حزب جمهوری‌خواه ایالات متحده آمریکا رأی داد ولی بعدها از استیون گراور کلیولند که از حزب دموکرات ایالات متحده آمریکا بود حمایت کرد. این درحالی‌بود که اطلاعاتی کمی از عقاید و باورهای سیاسی و مذهبی او وجود داشت، و او آن‌ها را مخفی می‌داشت. 254, 345, 430 علاوه بر نوشته‌های مربوط به تحقیقاتش، تنها دو اثر مکتوب دیگر داشت: آگهی درگذشت کوتاهی برای رودولف کلازیوس، که یکی از پایه‌گذاران تئوری ریاضی ترمودینامیک بود، و دیگری دفتر خاطراتی از شرح‌حال استاد خود، اچ.ای. II از دیدگاه ادوارد بیدول ویلسون، بااستناد به لیند ویلر که دانشجوی گیبس در ییل بود، در اواخر عمر، بسیار شیک لباس می‌پوشید، او سرمایه‌گذار و مدیر مالی محتاطی بود، و درهنگام مرگش در سال ۱۹۰۳، سرمایه‌اش در حدود ۱۰۰۰۰۰ دلار بود. سال‌ها او به‌عنوان امانت‌دار، منشی و خزانه‌دار محیط تحصیلش، مدرسه هاپکینس خدمت کرد.Wheeler, 1998, p. 144 چستر آلن آرتور رئیس‌جمهور آمریکا او را به عنوان مقام عالی‌رتبه به کنفرانس ملی متخصصین برق که در سپتامبر سال۱۸۸۴ در فیلادلفیا برگزار می‌شد فرستاد، و گیبس ریاست یکی‌از جلسات را بر عهده داشت. 224 در آگهی درگذشتی که در مجله علمی آمریکا منتشرشد، از هنری اندریوس بومستد شاگرد سابق گیبس به شخصیت فردی گیبس اشاره‌شد. این تصویر نشانگر حجم ثابتی است که از نقطه A عبور می‌کند و نشانگر حالت اولیه جسم است. AB"انرژی دردسترس" (که امروزه انرژی آزاد هلمولتز نامیده‌می‌شود) و AC"ظرفیت آنتروپی" است"(برای مثال، مقدار آنتروپی که می‌توان بدون تغییر انرژی افزایش داد). نوشته‌های گیبس از سال۱۸۷۰ نظریه انرژی داخلی U که ازنظر آنتروپی تشکیل یک سیستم را می‌داد، به‌علاوه حالت‌های عادی و متغیر از ظرفیت، فشار V، فشار p و دمای T را شامل می‌شد. او هم‌چنین بیان داشت که مفهوم پتانسیل شیمیایی از یک نوع خاص از مواد شیمیایی، به میزان افزایش Uدر ارتباط با افزایش Nاز تعداد مولکول‌های آن نوع خاص مرتبط است. در نتیجه این گیبس بود که با استفاده از تغییرات بی‌نهایت کوچک در انرژی سیستم، قانون اول و دوم ترمودینامیک را باهم ترکیب کرد. با استفاده از تبدیل لژاندر او جنبه‌های مختلف آنتالپی و "انرژی آزاد" را که شامل، " انرژی آزاد گیبس " نیز است، شرح داد. (پتانسیل ترمودینامیک که از زمان مشخص شدن عکس‌العملش در دما و فشار ثابت متفاوت است مورد استفاده شیمی‌دانان قرار می‌گیرد) او هم‌چنین روشی را ابداع کرد که بعدها به " معادله گیبس-دوئم " معروف‌شد. مکانیک آماری گیبس به همراه جیمز کلارک ماکسول و لودویگ بولتزمن اصطلاح «مکانیک آماری» را ابداع کرد تا شاخه‌ای از فیزیک نظری را که برای احتساب خواص ترمودینامیکی سیستم با استفاده از آمار تعداد زیادی از ذرات استفاده‌می‌شود، توضیح دهد. او هم‌چنین اصطلاح فضای فازی را برای تشریح هنگرد میکروبندادی، گروه کانونیکال و گروه بزرگ کانونیکال استفاده کرد، بنابراین او فرمول کلی‌تر از خواص آماری از سیستم‌های چند ذره‌ای از ماکسول و بولتزمن حاصل کرد که قبل از او به‌دست آورده‌بودند. با توجه به نوشته‌های آنری پوانکاره که درسال۱۹۰۴ نوشته‌است، ماکسول و بولتزمن پیش‌ازاین فرایندبرگشت‌ناپذیر از فرایندهای ماکروسکوپی فیزیکی را در شرایط احتمالی توضیح داده بودند، «کسی‌که آن را به وضوح مشاهده کرده‌بود، در کتابی بود که بسیارکم خوانده می‌شد زیرا بسیار دشوار بود و آن کتاب گیبس، یعنی اصول اولیه مکانیک آماری، بود». آنالیز گیبس از فرایند برگشت‌ناپذیر و فرمول قضیه-H بولتزمن تأثیرات مهمی بودند که درابتدای قرن بیستم بر ریاضی فیزیک وارد شدند. گیبس از کاربرد قضیه پارتیشن اجزا در سیستم‌های بزرگ ذرات کلاسیک آگاه بود و نتوانست اندازگیری دقیق از گرمای خالص هردو ماده جامد و گاز بیان کند، و او این‌گونه استدلال کرد که این شواهد از خطرات اساسی ترمودینامیک در «فرضیه قانون اصلی ماده» بود. چارچوب خود گیبس برای مکانیک آماری به‌دقت طراحی‌شده‌بود و بیشتر آن می‌تواند پس از کشف، از قوانین میکروسکوپی طبیعت و قوانین کوانتومی پیروی کند، و از آن به جای قوانین کلاسیک گیبس و هم‌دوره‌های وی استفاده کرد. تصویر فوق «تضاد گیبس» نامیده‌شد، که در مورد آنتروپی گازهای ترکیبی کاربرد داشت و امروزه به عنوان تجسم ذرات مشابه مطرح شده که نیازمند فیزیک کوانتومی است.See, e.g. دانشمندان انگلیسی همچون ماکسول، بر نظریه چهارگان همیلتون اعتماد کردند تا دینامیک مقادیر فیزیکی را توضیح دهند، همچون میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، هر دو دارای اندازه و جهت در فضای سه‌بعدی هستند. اما گیبس این نکته را خاطرنشان کرد که تولید چهارگان همیشه به دوبخش تقسیم می‌شود: یک مقدار تک‌بعدی و یک بردار اقلیدسی سه بعدی، بنابراین استفاده از یک چهارگان معرفی‌شد که از اشکالات و موانع ریاضی آن به سادگی اجتناب شود و به تسهیل آموزش کمک کند؛ بنابراین او پیشنهاد کرد که تعریف متمایزی برای نقطه و محصولات متقابل برای هر دو بردار ایجاد شود و نماد مشترکی برای آن‌ها معرفی گردد. او هم‌چنین توسعه‌دهنده تکنیک‌های حساب برداری است که امروزه درالکترودینامیک و مکانیک سیالات استفاده‌می‌شود. 107–109 به دنبال انتشار اثر گراسمان، او از پیشی گرفتن جبر چهارگان همیلتون نگران‌شد. گیبس وارثان گراسمان را متقاعد ساخت تا اثر را در جزرومد که گراسمان در زمان حضور در دانشگاه برلین ایجاد کرده بود منتشر کنند؛ گراسمان برای نخستین‌بار فضای برداری را در آن معرفی کرده بود.Wheeler 1998, pp. 113–116 چون گیبس بین سال‌های ۱۸۸۰ و ۱۸۹۰ حمایت شده بود، به‌دلیل توسعه روش برداری توسط او، و به صورت غیرمستقیم توسط اولیور هویساید، چهارگان‌ها توسط فیزیک‌دانان کنار گذاشته‌شدند. گیبس روش برداری خود را برای تعیین مدار سیارات و ستاره‌های دنباله‌دار به کار برد. او هم‌چنین مفهوم تثلیث و بردارهای دوبه‌دو متقابل را نیز توسعه داد که اهمیت آن بعدها در کریستالوگرافی نمود یافت. اگرچه تحقیقات گیبس بر روی نورشناسی فیزیکی امروزه کمتر از دیگر آثارش شناخته شده‌است، سهم بسزایی را با استفاده از معادلات ماکسول در تئوری فرایندهای نوری نظیر انکسار مضاعف، پاشیدگی و فعالیت نوری در توسعه الکترومغناطیسم کلاسیک ایفا کرد. در آن اثر، گیبس نشان داد که فرایندهایی که توسط معادلات ماکسول شکل می‌گیرند بدون هیچ پیش‌فرض خاصی در مورد ساختار میکروسکوپی ماده یا در مورد ماهیت محیط ماده انجام می‌شوند که در آن امواج الکترومغناطیسی منتشر می‌شوند (که بعدها اترفیزیک نام گرفت). گیبس هم‌چنین بیان داشت که در غیاب موج طولی الکترومغناطیسی، که برای مشاهده نور ضروری است، به صورت خودکار توسط معادلات ماکسول انجام‌پذیر است (بااستناد به آنچه امروزه " تثبیت پیمانه " نامیده می‌شود) که در آن با توجه به تئوری‌های مکانیکی نور، همچون تئوری لرد کلوین، باید به‌عنوان یک وضعیت موقت بر خواص اتر اعمال شود. مدت کوتاهی پس از آن، ماهیت الکترومغناطیسی نو توسط آزمایش‌های هاینریش هرتز در آلمان اثبات شد. شناخت علمی گیبس در زمانی فعالیت می‌کرد که سنت‌های سخت‌گیرانه کمتری در خصوص علوم نظری در ایالات متحده وجود داشت. تحقیقات وی برای دانشجویان او و هم‌دانشگاهیانش غیرقابل درک بود و او تلاش چندانی برای آسان‌تر ساختن مطالبش انجام نداد. اثر اصلی او در مورد ترمودینامیک در مجله معاملات آکادمی کنتیکت به چاپ رسید، مجله‌ای که ویراستاری آن را باجناقش بر عهده داشت، و درآمریکا و اروپا چندان مورد استقبال قرار نمی‌گرفت. زمانی که گیبس مقاله‌های طولانی خود را به آکادمی ارائه کرد، هم الیاس لومیس وهم اچ.ای. | ## بخش 3: جوسایا ویلارد گیبس | نیوتون به دلیل اینکه آثار گیبس غیرقابل فهم هستند اعتراض کردند، اما هردوی آن‌ها در فروش نشریه به او کمک کردند تا هزینه‌ای که برای چاپ علامات ریاضی به کاررفته بود، پرداخت شود. 225–226 اگرچه این اثر به‌سرعت مورد استقبال ماکسول قرارگرفت، فرمول گرافیکی قوانین ترمودینامیک گیبس، تا اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار نگرفت، تا اینکه لاسلو تیسا و هربرت کالن با آثارشان این اثر را قابل استفاده کردند.Wightman 1979, pp. گیبس در سال ۱۸۷۹ نامزد دریافت جایزه از آکادمی ملی علوم شد و درسال۱۸۸۰ جایزه رومفورد را به دلیل فعالیتش در ترمودینامیک شیمیایی، از فرهنگستان علوم وهنر آمریکا دریافت کرد. در اروپا، گیبس به‌عنوان عضو افتخاری انجمن ریاضی لندن در سال ۱۸۹۲ و عضو خارجی انجمن سلطنتی در سال ۱۸۹۷ انتخاب‌شد. او هم‌چنین به عنوان عضو افتخاری در فرهنگستان علوم پروس و فرهنگستان علوم فرانسه انتخاب شد و دکتری افتخاری از دانشگاه ارلانگن نورمبرگ و دانشگاه اسلو دریافت نمود. انجمن سلطنتی بعدها درسال۱۹۰۱ از گیبس با مدال کاپلی قدردانی کرد که در میان جوایز علمی بین‌المللی معتبرترین جایزه است، واعلام کردند که «او نخستین کسی است که قانون دوم ترمودینامیک را در بحث‌های جامعی از ارتباط شیمیایی، الکتریکی و حرارتی و ظرفیت برای فعالیت‌های خارجی میسر کرد.» گیبس که در نیوهاون مانده بود، در مراسم اهدای جوایز توسط ریچاردسون کلاور، رایزن نیروی دریایی ایالات متحده تقدیر شد.Rukeyser 1998, p. 345 جیان-کارلو روتا در زندگی‌نامه‌اش بیان می‌کند که در هنگام جستجو بین مقالات ریاضی در کتابخانه استرلینگ به نکته عجیبی برخورد و آن نام‌بردن از گیبس توسط بیش از ۲۰۰دانشمند و محقق از جمله پیونکار، بولتزمان، داوید هیلبرت و ارنست ماخ بود. ازاین‌رو روتا بیان داشت که آثار گیبس درمیان نخبگان و محققان علمی زمان خویش از جایگاه و مقام والایی برخوردار بود.Wheeler 1998, appendix IV موفقیت گیبس در اروپا با ترویج آثارش توسط خبرنگاران بود و مقاله «تعادل مواد ناهمگن» توسط ویلهلم اوستوالد در سال ۱۸۹۲ به زبان آلمانی و توسط آنری لوشاتلیه در سال ۱۸۹۹ به زبان فرانسوی ترجمه‌شد.Wheeler 1998, pp. 102–104 تأثیر و اعتبار از تأثیرات مهم و برجسته گیبس می‌توان به تأثیرش بر شیمی فیزیک، و مکانیک آماری اشاره کرد، دو رشته‌ای که او در گسترش و شناخته‌شدن آنان سهم به‌سزایی داشت. در زمان حیات گیبس، قانون فاز تجربی او مورد تأیید شیمی‌دان هلندی هندریک ویلم باکیوس روزبوم قرارگرفت، کسی که چگونگی استفاده از آن در موقعیت‌های مختلف را نشان داد و در نتیجه از استفاده گسترده آن اطمینان حاصل کرد. در اوایل قرن بیستم و در صنعت شیمی نیز، برنامه‌های کاربردی گیبس به پیشرفت فرایند هابر برای ترکیب آمونیاک در الکتروشیمی کمک کرد. در سال ۱۹۱۰ هنگامی که فیزیک‌دان هلندی یوهان دیدریک وان در والس جایزه نوبل فیزیک را «برای فعالیتش بر روی معادله حالت برای مایعات و گازها» دریافت کرد بیان داشت که اثر گیبس در مورد این موضوع تأثیر زیادی بر موفقیت او داشته‌است. ماکس پلانک در سال ۱۹۱۸ جایزه نوبل را برای اثرش در مورد مکانیک کوانتوم، و اثر ۱۹۰۰صفحه‌اش بر قانون پلانک برای اندازه‌گیری تابش اجسام تیره دریافت کرد. تحت تأثیر لوییس، ویلیام جیوک (که می‌خواست زمانی مهندس شیمی شود) پروفسور شیمی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی شد و جایزه نوبل شیمی را در سال ۱۹۴۹ برای تحقیق در مورد خواص ماده در دمای نزدیک به صفر مطلق دریافت نمود که از مطالعاتی در مورد قانون سوم ترمودینامیک به‌دست‌آمد. آلبرت اینیشتین که از تلاش‌های گیبس در این زمینه بی‌خبر بود، ۳صفحه در مورد مکانیک آماری نوشت و در بین سال‌های ۱۹۰۲و۱۹۰۴ منتشر ساخت. بعد از مطالعه کتاب گیبس (که در سال ۱۹۰۵توسط ارنست تسرملو به آلمانی ترجمه‌شده‌بود)، اینیشتین اذعان داشت که مطالعات گیبس پیش از او صورت‌گرفته و اگر زودتر خبردار می‌شد آن۳صفحه را هرگز نمی‌نوشت. مطالعات و نوشته‌های اولیه گیبس در خصوص روش گرافیکی در ترمودینامیک بعدها سبب به وجود آمدن مبحثی در ریاضیات شد که «تجزیه و تحلیل محدب» نام گرفت،Wightman 1979, pp. x–xxxiv و شامل ایده‌هایی بود که به قول بری سیمون «به مدت ۷۵سال نهفته مانده بودند». ویلسون در سال ۱۹۰۱، براساس کنفرانس‌ها و سخن‌رانی‌های گیبس در ییل بود که به گسترش استفاده روش‌های برداری و نمادها هم در ریاضیات وهم در فیزیک نظری کمک شایانی کرد، و به جایگزینی چهارگانه‌ها که تا آن زمان در ادبیات علمی رایج بود، منجر شد. در ییل، گیبس استاد لی دو فارست نیز بود، کسی که بعدها ترایود آمپلی‌فایر را اختراع کرد و «پدر رادیو» لقب گرفت.Seeger 1974, p. 18 دو فارست تأثیر گیبس را چنین بیان کرد "کسانی که در پیشرفت الکتریکی نقش داشتند کسانی بودند که تابش الکترومغناطیسی را دنبال کردند و نوسانات را با استفاده از هوش و قدرت خود دنبال نمودند. یکی دیگر از شاگردان گیبس که تأثیر فراوانی در پیشرفت تکنولوژی داشت، لیند ویلر بود. او استاد راهنمای پایان‌نامه ایروینگ فیشر بود که نخستین پی‌اچ‌دی ییل را در زمینه اقتصاد درسال۱۸۹۱ دریافت کرد. در این اثر که درسال۱۸۹۲ با نام تحقیقات ریاضی در نظریهٔ ارزش و قیمت منتشر شد، فیشر یک قیاس مستقیم بین تعادل گیبسی در سیستم‌های فیزیکی و شیمیایی، و نظریه تعادل عمومی فروشگاه‌ها را ارائه و از نمادهای برداری گیبس استفاده کرد. ادوین بیدول ویلسون شاگرد گیبس نیز استاد پل ساموئلسون، اقتصاددان آمریکایی و برنده جایزه نوبل بود در سال ۱۹۴۷، ساموئلسون کتاب مبانی تحلیل اقتصادی را منتشر کرد که براساس پایان‌نامه دکتری‌اش بود، و در آن از سخن گیبس به عنوان نوشته‌ادبی استفاده کرد: «ریاضیات یک زبان است.» نوربرت وینر ریاضی‌دان معروف، از استفاده گیبس از احتمالات در تدوین مکانیک آماری با عنوان "نخستین انقلاب بزرگ قرن بیستم در فیزیک" و تأثیر مهم بر مفهوم سایبرنتیک او یاد کرد. هنگامی که فیزیک شیمی‌دان آلمانی والتر نرنست در سال ۱۹۰۶از ییل بازدید کرد، از این‌که یک یادبود در شأن گیبس برگزار نشده‌است، متعجب گشت. سپس او ۵۰۰ دلاری که برای کنفرانسش دریافت کرده‌بود به دانشگاه پرداخت تا یک مراسم یادبود مناسب برگزار کنند. این مراسم در نهایت در سال ۱۹۱۲ با پرده برداری از لوح برجسته برنزی اثر مجسمه‌ساز لی لوری که در آزمایشگاه فیزیک سالونه نصب شد، انجام‌شد.Seeger 1974, p. 21 در سال ۱۹۱۰، انجمن شیمی آمریکا، جایزه ویلارد گیبس ایجاد کرد که به آثار برجسته در شیمی محض یا شیمی کاربردی اهدا می‌شود. درسال ۱۹۲۳ انجمن ریاضی آمریکا مقالات جوسایا ویلارد گیبس را وقف کرد، " تا ایده‌ها و جنبه‌های عمومی ریاضیات و کاربردهای آن را نشان‌دهد ". اونزاگر که همچون گیبس بر روی کاربرد ایده‌های جدید ریاضی برای حل مسائل فیزیک شیمی تمرکز کرده بود، در سال ۱۹۶۸ جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. هم‌چنین علاوه بر آزمایشگاه‌های جوسایا ویلارد گیبس و استادیاری جوسایا ویلارد گیبس در ریاضیات، ییل میزبان دو گردهمایی مختص زندگی و آثار گیبس، یکی در سال ۱۹۸۹ و دیگری در صدمین سال درگذشت گیبس درسال ۲۰۰۳ برگزارکرد. دانشگاه راتگرز در طی مراسمی که در سال ۲۰۱۴ و توسط برنارد کولمن برگزارشد، مقام استادی ترمومکانیک را به جوسایا ویلارد گیبس اعطا کرد. ادوارد گوگنهایم در سال ۱۹۳۳نماد G را برای انرژی آزاد گیبس در نظر گرفت، و در سال ۱۹۶۶ توسط درک تر هال مورد استفاده واقع شد. درسال ۱۹۶۰، ویلیام جیاک نام "gibbs" (به‌طورمختصر gbs) را برای نماد واحد آنتروپی، کالری / کلوین پیشنهاد کرد، اما چندان مورد استفاده قرار نگرفت و نماد ژول /کلوین نام خاصی را در دستگاه بین‌المللی یکاها به خود اختصاص نداد. ادبیات در سال ۱۹۰۹، رمان‌نویس و تاریخ‌نگار هنری آدامز مقاله‌ای را با این عنوان به پایان رسانید «قواعد فازها درتاریخ»، که در آن قاعده فازی گیبس و دیگر جنبه‌های ترمودینامیک در خصوص یک تئوری جامع در مورد تاریخ بشریت را به کار برد. ویلیام جیمز، هنری بومستد و دیگران از درک ضعیف آدامز از جنبه‌های علمی که او به کار برده بود انتقاد کردند و به انتقاد از برنامه خودسرانه او در استفاده از این مفاهیم به‌عنوان استعاره‌ای برای تکامل فکری جوامع انسانی، پرداختند. این اثر مدت‌ها منتشر نشد تا اینکه پس از مرگش در کتاب تخریب در دگم دموکرات که توسط برادر جوان‌ترش بروکس آدامز تألیف و ویرایش شده بود، به چاپ رسید. در سال ۱۹۳۰، شاعر فمینیست، موریل روکیسر به گیبس علاقه‌مند شد و یک شعر بلند در وصف زندگی و فعالیت‌هایش ("گیبس" چاپ درسال۱۹۳۹) و یک زندگی‌نامه طولانی برای او نوشت. (ویلارد گیبس، 1942) در سال ۱۹۴۶، مجله فرچون داستانی از «علوم پایه» را به تصویر کشید که در آن سطح ترمودینامیک ماکسول را بازنمایی کرده که ماکسول براساس طرح پیشنهادی گیبس ایجاد کرده بود. 203 مجله «خلقت انتزاعی از یک دانشمند بزرگ آمریکایی را مشاهده کرد که خود را آشنا به نماد اشکال هنری معاصر می‌دانست». اثر هنری توسط آرتور لیدو نیز، عبارت ریاضی از قاعده فاز مخلوط ناهمگن گیبس را دربرمی‌گرفت، که همچون صفحه رادار، یک موج اسیلوسکوپ، سیب اسحاق نیوتن، و تفسیری جزئی از نمودار یک فاز سه بعدی بود. رالف گیبس وان نام، خواهرزاده گیبس، که استاد فیزیک شیمی در ییل بود، از بیوگرافی روکیسر به‌دلیل عدم وجود فعالیت‌های علمی در این بیوگرافی ناراحت‌بود. وان نام برگه‌های خانوادگی را نگه‌داشت و پس از انتشار کتاب او در سال ۱۹۴۲، او تلاش کرد تا شاگردان سابق گیبس را تشویق به نوشتن یک بیوگرافی جدید کنند. با تلاش‌های وان نام و ویلسون سرانجام لیند ویلر، در سال ۱۹۵۱ زندگی‌نامه جدیدی از گیبس را منتشر کردند.Wheeler 1998, pp. ix–xiii هر دو زندگی‌نامه توسط گیبس و روکیسر، به‌طور برجسته‌ای در مجموعه شعری شمال حقیقی(۱۹۹۷) توسط استفانی استریکلند در یک‌جا جمع‌آوری و به چاپ رسید. دربخش داستان نیز، گیبس در نقش کیت تراورس استاد، در رمان مخالف روز (۲۰۰۶) اثر توماس پینچن ظاهرشد. تمبر یادبود گیبس(۲۰۰۵) در سال ۲۰۰۵، خدمات پستی ایالات متحده آمریکا سری تمبر دانشمندان آمریکایی را که توسط ویکتور استبین طراحی شده بود منتشر ساخت که گیبس، جان فون نویمان، باربارا مک‌کلینتوک و ریچارد فاینمن را به تصویر می‌کشید. مراسم تمبر روز نخست برای این سری در ۴می در سالن لوس دانشگاه ییل توسط جان ماربورگر برگزارشد، که در آن از ریچارد لوین رئیس دانشگاه ییل و مشاور علمی رئیس‌جمهور ایالات‌متحده، و از خانواده دانشمندان تقدیرشد که فیزیک‌دان، جان ویلارد گیبس، از عموزادگان دور گیبس نیز مشمول تقدیر به عمل آمد. جولز، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه ایالتی آیووا و متخصص در طرح‌های گرافیکی، در طراحی تمبر یادبود گیبس مشاوره و همفکری کرد. تمبر گیبس را به‌عنوان یک ترمودینامیک‌دان نشان می‌دهد و یک نمودار از نسخه چهارم تئوری گرمای ماکسول را به تصویر می‌کشد که سطح ترمودینامیک آب گیبس را مصور می‌سازد. | ## جمع‌بندی | میکروچاپ از چهره گیبس بر روی یقه معادله ریاضی را به تصویر می‌کشد که او برای تغییر انرژی یک ماده از لحاظ آنتروپی و متغیرهای دیگر حالت به کار برده بود.