Oliver Heaviside

Oliver Heaviside (18. maj 1850 – 3. februar 1925) bio je elektroinženjer, matematičar i fizičar koji je prilagodio kompleksne brojeve potrebama analize električkih krugova, otkrio načine rješavanja diferencijalnih jednačina ekvivalentne Laplaceovim transformacijama te preoblikovao Maxwellove jednačine polja u skladu sa današnjim savremenim pojmovima sa područja elektromagnetizma. Premda u nesuglasju sa naučnom zajednicom tokom cijelog svog života, Heaviside je svojim radom izmijenio dalji toek fizike i matematike, utemeljujući matematičke metode jednog sasvim novog područja primijenjene nauke - elektrotehnike.

Oliver Heaviside
Rođenje	(1850-05-18) 18. maj 1850. London
Smrt	3. februar 1925(1925-02-03) (74 godine) Devon
Nacionalnost	Englez
Zanimanje	Elektrotehnika
Nagrade	Faradayeva medalja

Biografija

Rođen je u Londonu (Camden Town). Kao mlad je prebolio šarlah, zbog čega mu je ostalo oštećenje sluha. Bio je odličan student (peti na listi od pet stotina studenata u 1865), a njegov ujak, Sir Charles Wheatstone (1802–1875) bio je jedan od izumitelja telegrafa sredinom 1830-ih. Tokom godina Heavisideova odrastanja njegov ujak, međunarodno priznati stručnjak na području telegrafije i elektromagnetizma, imao je sigurno značajan utjecaj na tok Heavisideove edukacije. Heaviside je napustio školu kada je imao 16 godina da bi, kao samouk, kod kuće prikupljao saznanja iz područja telegrafije i elektromagnetizma. Tada se, u jedinom plaćenom zaposlenju koje je ikada imao, zaposlio kao operater na telegrafu u firmi Great Northern Telegraph Company, radeći prvo u Danskoj, a nakon toga u Engleskoj. Heaviside je nastavio s učenjem, i za vrijeme dok je bio zaposlen, da bi u dobi od 21, odnosno 22 godine objavio istraživanja vezana za električne krugove i telegrafiju. Tokom 1874. daje otkaz i cijelo svoje vrijeme usmjerava na dalje učenje u roditeljskom domu u Londonu. Ostao je sam kroz cijeli svoj život.

Premda bez dubljeg formalnog obrazovanja iz matematike, istražio je problematiku prenosa električnog signala kroz električne vodove velike dužine, te ustanovio utjecaj induktivnosti voda i otpora izolacije na kvalitet prenešenog signala. Heavisideove jednačine pomogle su daljem širenju i primjeni telegrafa. Tokom 1880. Heaviside je istraživao tzv. «skin efekt» u prijenosnim telegrafskim vodovima, i te iste godine patentirao u Engleskoj koaksijalni vod. Tokom 1884. je preoblikovao Maxwellovu matematičku analizu iz njenog originalnog oblika, u savremeni oblik. Koristeći vektorsku terminologiju početnih dvadeset jednačina sa dvadeset nepoznatih, suzio je na četiri diferencijalne jednačine sa dvije nepoznate koje danas poznajemo kao Maxwellove jednadžbe.

Između 1880. i 1887. Heaviside je u račun uveo oznaku diferencijalnog operatora, i razvio metodu rješavanja diferancijalnih jednačina na način da ih transformira u obične algebarske jednačine, što je na početku prouzrokovalo brojne polemike u naučnim krugovima, a s obzirom na odsustvo matematički strogog dokaza za njegov postupak. Njegova poznata izjava je: «Matematika je eksperimentalna nauka, a definicije ne dolaze prve, nego kasnije», što je bio njegov odgovor na kritike da upotreba njegovih operatora nije striktno definisana. Drugom prilikom je, kažu, izjavio da ne odbija ručak samo zato što ne razumije proces probave.

Heaviside predlaže 1887. ugradnju dodatnih induktivnih zavojnica na telegrafske linije kako bi se povećala njihova samoindukcija i popravila postojeća izobličenja. Međutim, iz političkih razloga to nije učinjeno. Važnost Heavisideovog rada je ostala neotkrivena neko vrijeme nakon objave njegovog rada u časopisu «The Electrician». Sticajem okolnosti zasluge za njegovo otkriće pripale su drugima. Premda mu je, naknadno, od strane kompanije AT&T ponuđena odšteta u zamjenu za njegova izumiteljska prava, Heaviside je prihvaćanje ponude uvjetovao punim priznanjem njegovog rada. Taj njegov uslov nije prihvaćen, pa je Heaviside, hronično u oskudici, zapao u još teže materijalne prilike.

U dva rada objavljena 1888, odnosno 1889. Heaviside je izračunao deformacije električnog i magnetnog polja koje okružuju električni naboj u pokretu, kao i efekte ulaska naboja u medij veće gustine. To je uključilo, između ostalog, i predviđanje nečega što danas prepoznajemo kao Čerenkovljevo zračenje. Najzad, u 1891. «British Royal Society» prepoznaje njegov doprinos matematičkom opisu elektromagnetizma i imenuje ga titulom «Fellow of the Royal Society». Počasni doktorat Sveučilišta u Göttingenu dodijeljen mu je 1905.

Heaviside je 1902. iznio pretpostavku ionosfere koja danas nosi i njegovo ime (Kennelly-Heavisideov sloj). Postojanje ionosfere potvrđeno je u 1923. U kasnijoj dobi Heaviside postaje ekscentrična osoba, prestajući se se zanimati za dalji rad. Umro je u Devonu, a većina zasluga priznata mu je tek nakon njegove smrti.

Inovacije i otkrića

Znatno je doprinio razvoju metode vektorskog računa, pojednostavio je formulaciju Maxwellovih jednačina uvodeći nove operatore u vektorski račun, i predočio je u onom obliku, kakav je i danas poznat. Uveo je «step» funkciju koja je njemu u čast nazvana «Heavisideova step funkcija» i primijenio je u analizi električnih krugova. Otkrio je i primijenio način rješavanja linearnih diferencijalnih jednačina vezanih naročito za područje elektrotehnike, metodu koja je slična već tada postojećoj Laplaceovoj transformaciji.

Heaviside je unaprijedio ideju da gornji sloj Zemljine atmosfere sadrži ionizirani sloj, ionosferu i razvio teoriju prenosnih vodova (linija). Razradio je i uveo pojmove električne impedancije, admitancije, reaktancije, induktivnosti te magnetskog permeabiliteta i druge, čime je neprocjenjivo pridonio daljem razvoju elektrotehnike.