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大卫·布儒斯特

大卫·布儒斯特爵士 KH PRSE FRS FSA FSSA MICE（英语：Sir David Brewster，1781年12月11日—1868年2月10日），苏格兰数学家、物理学家、天文学家、发明家及作家。布儒斯特在光学范畴的贡献最为显著。他研究了压缩所致双折射现象，并发现了光弹性效应，[1]从而建立了矿物光学。[2]威廉·休厄尔称其为“现代实验光学之父”和“光学中的约翰内斯·开普勒”。[3] 他发明了万花筒，并改良了用于摄影的立体镜。[4]他称此为“透镜立体镜”，这是首个能随身携带的3D眼镜。[5]他也发明了双筒照相机、[6][7]两种偏振仪、[8]多区域镜片以及灯塔照明灯。[9]

大卫·布儒斯特
Sir David Brewster
出生1781年12月11日
 苏格兰罗克斯堡郡（英语：Roxburghshire）杰德堡（现苏格兰边区杰德堡）
逝世1868年2月10日(1868岁—02—10)（86岁）
 苏格兰兰罗克斯堡郡加顿赛德（英语：Gattonside）
国籍 英国
母校爱丁堡大学
知名于光的衍射
奖项科普利奖章（1815年）
拉姆福德奖章（1818年）
皇家奖章（1830年）
科学生涯
研究领域物理学数学天文学

布儒斯特一生致力普及科学。[10]他是英国科学联会的创办人之一，[11][12]在1849年成为该会主席。[13]他也是一共18卷《爱丁堡百科全书》的编辑之一。

早期生活

大卫‧布儒斯特出生于罗克斯巴勒郡杰德堡的自治市，其母玛格丽特·琪是杰德堡文法学校的校长，其父詹姆斯‧布儒斯特是位声誉高的老师。他是家中六个孩子中的第三个，大哥詹姆斯是克雷格的牧师，弟弟乔治是法夫斯估尼的牧师，最小的弟弟帕特里克是派思力僧院的牧师。[14]

布儒斯特12岁时被送去爱丁堡大学并在1800年取得艺术硕士学位，准备成为神职人员。他获准了苏格兰教会牧师的许可证，但仅被授与在一个场合讲道。由于与身为自学的哲学家、天文学家、数学家朋友亲近的关系，培养出他对于自然科学强烈的爱好，沃尔特·司各特声称布儒斯特的声誉如同对于制造望远镜特别在行的詹姆斯·伟奇（James Veitch）。

光学上的成果

 
大卫·布儒斯特肖像版刻画

虽然布儒斯特逐步完成神学的学业并取得传道的认可，但是他渐渐将注意从他的专业转移至其他的兴趣上。在1799年，他的同学亨利‧布鲁厄姆说服他研究光线衍射，他研究的结果有时会通过伦敦《自然科学会报》或其他科学期刊与其他学者进行交流。同时期的艾蒂安-路易·马吕斯和奥古斯丁·菲涅耳等人都在着力研究同一现象，但布儒斯特仍然单独取得了重要发现。

以下五个列举的是他研究当中最重要的几个主题：

  1. 反射与折射光偏振的法则和其他现象的定量法则
  2. 热与压力诱导出的极化结构
  3. 双折射的晶体和其现象的法则，包含光学的结构和结晶的形式
  4. 有金属特性的反射法则
  5. 光的吸收实验

人们迅速接纳了这些研究。在1807年前期，布儒斯特由阿伯丁马歇尔学院授予法学博士学位；1815年获选为伦敦皇家学会的成员并得到科普利奖章，1818年获得拉姆福德奖章。1816年法兰西学会向他颁发1500法郎，以承认其过去两年对欧洲最重要的两项自然科学发明。他又在1821年成为瑞典皇家科学院的外国成员。

 
1900年代初期印有布儒斯特肖像的雪茄盒

大约在1815年他不在自然科学界的期间，因所发明的万花筒在英国、美国、法国有大量的需求而声名大噪，其肖像甚至印制在雪茄烟盒上。1817年，布儒斯特选择有名的消色差透镜发明家菲利普‧卡彭特为万花筒的独家制造者。布儒斯特在1817年为万花筒申请了专利权[15][16]，但一个样板在他被授予专利权前就落入了伦敦的光学仪器商手中。结果，万花筒被大量生产，但布儒思特未获得应有的金钱回报。[17][18][19]伦敦和巴黎在短短3个月内售出了20万支万花筒。[20]

 
布儒斯特的立体镜，1849年

布儒斯特同样因立体镜而闻名（1849年），但其实查尔斯‧惠斯通早1838年就运用了相同的原理制造出有效但笨重的仪器，利用镜子将两个影像结合。

其他贡献

除了发明以外，布儒斯特还对科学做出了其他的贡献。1799年开始，他定期为《爱丁堡杂志》撰文，并在20岁时成为该杂志的编辑。1807年，布儒斯特开始编写《爱丁堡百科全书》，第一册在1808年出版，最后一册在1830年前出版。他在自然科学方面最为拿手，而且该书最有价值的一些文章也出自他的手笔。他在后期更成为《大英百科全书》（第七、八版）的编者之一，其编写的文章涉及电力学、流体动力学、磁学、显微镜、光学、立体镜和光伏发电等方面。

1819年布儒斯特与罗伯特·詹姆森着手进行了更多的编写工作，例如取代《爱丁堡杂志》的《爱丁哲学学报》。前十册（1819至1824年）是布儒斯特和詹姆森一起编辑的，剩余的四册（1825至1826年）则是由詹姆森独自编辑。在与詹姆森合作结束后，布儒斯特在1824年创办了《爱丁堡科学学报》，在他1824年至1832年间做编辑时发行了16册，包括很多出自他本人笔下的文章。

他向不同学术性会刊共投了约三百篇论文[14]，当时几乎没有人比他写得更多。在《北不列颠综览》里就总共有75篇来自布儒斯特的文章。特别重要的是他所著作的艾萨克‧牛顿传记：1831年他在穆雷家族图书馆出版了一篇有关牛顿生平的短文；1855年他出版了《艾萨克·牛顿生平、著作及发现之怀思》，该传记是布儒斯特花了20年以上对原手稿等资料搜集综合的成果。[21]

布儒斯特在科学期刊中作为编辑，结识了许多顶尖的科学家，而他也意识到在与这一领域的学者进行交流，可从中获益。他在《约翰‧穆雷季度评论》中对查尔斯·巴贝奇所著《英国科学的衰落》一书进行评论，建议创立“贵族、牧师、仕绅阶级和哲学家组成的学会”。[22]这迅速促使了英国科学促进联会的成立。第一次的会议在1831于约克举行，布儒斯特、巴贝奇和约翰·赫歇尔为拟定章程起到了领导作用。

同年，布儒斯特获得爵位以及皇家圭尔夫勋章。1838年他被指派为圣安德鲁斯大学圣萨尔瓦托与圣伦纳德联合学院的院长。1849年他以英国科学促进联会会长的身份，当选为法兰西学院八位外国院士之一，以接替永斯·贝采利乌斯。十年后，他成为爱丁堡大学校长，直到逝世前几个月才离职。1855年，法国政府授予他荣誉军官勋位。

《大英百科全书》第八版的编辑詹姆斯‧D‧福布斯对布儒斯特有如此的评价：“他的科学成就与杨和菲涅耳的不同。但作为双轴晶体偏振、矿物光学、压缩双重折射法则的发现者，他永远会在这个年代的学术历史中占据举足轻重的地位。”[23]

家庭

 
Calvert Jones, Lady Brewster (Jane Kirk Purnell), Mrs. Jones, David Brewster and Miss Parnell (seated)

布儒斯特曾两次结婚。其第一任妻子是茱丽叶·麦克弗森（Juliet Macpherson，约1776年﹣1850年），詹姆斯·麦克弗森（James Macpherson，1736年﹣1796年）之女。他们于1810年7月31日在爱丁堡成婚，育有四子一女：[24]

  • 詹姆斯（James，1812年﹣？）
  • 查尔斯·麦克弗森（Charles MacPherson，1813年﹣1828年），溺亡。[25]
  • 大卫·爱德华·布儒斯特（David Edward Brewster，1915年8月7日﹣？），曾驻印度的军官。[25][26]
  • 亨利·克雷吉（Henry Craigie，1816年﹣1905年），军官、摄影师。[25][27]
  • 玛格丽特·玛利亚·戈登（Margaret Maria Gordon，1823年﹣1907），曾出版有关布儒斯特的书，[28]被认为是对其一生最完整的叙述。

布儒斯特第二次于1857年3月26或27日在尼斯结婚，第二任妻子是简·柯克·佩奈尔（Jane Kirk Purnell，1827年﹣？），斯卡伯勒的托马斯·佩奈尔（Thomas Purnell）之次女。[29]布儒斯特于1868年逝世，在梅尔罗斯修道院下葬，墓位于其第一妻子和长子之墓旁边。[14][30]

参见

参考资料

  1. ^ Thomas J. Bress (), "The Influence of Processing and Fluid Parameters on Injection Molding Flow," p. 14.
  2. ^ 存档副本. [2014-01-16]. （原始内容存档于2017-02-27）. 
  3. ^ History of the Inductive Sciences: (1859), p. 133
  4. ^ 存档副本. [2014-01-16]. （原始内容存档于2020-07-27）. 
  5. ^ International Stereoscopic Union, 2006, "Stereoscopy", Numbers 65-72, p.18. "In 1849 Scottish scientist Sir David Brewster invents the lenticular stereoscope, the first practical, portable, 3D viewing device. This stereoscope used refractive lenses and began the protocol of having the stereo pairs mounted side by side."
  6. ^ 存档副本. [2014-01-16]. （原始内容存档于2019-05-02）. 
  7. ^ Thomas L. Hankins, Robert J. Silverman, Instruments and the Imagination, p. 157
  8. ^ Walter G. Egan, Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (1992), "Polarization and remote sensing: 22–23 July 1992," p.225
  9. ^ 存档副本. [2013-12-06]. （原始内容存档于2013-12-07）. 
  10. ^ In the words of the Round Table Journal (1868): "Sir David Brewster...did more, probably, than has been done by any other one man for the popularization of science." H. E. and C. H. Sweeter, p. 124
  11. ^ The BAAS: Origins and Beginnings. [2014-01-16]. （原始内容存档于2013-12-12）. 
  12. ^ Science, Optics & You, Pioneers in Optics: "Sir David Brewster" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Florida State University
  13. ^ 1911 Encyclopædia Britannica, Volume 4, Brewster, Sir David （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 A. D. Morrison-Low Brewster, Sir David (1781–1868), natural philosopher and academic administrator （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Oxford Dictionary of National Biography, Oxford University Press, 2004; online edn, Oct 2005 doi:10.1093/ref:odnb/3371
  15. ^ Brewster's patent kaleidoscope, c 1817.. [2014-01-16]. （原始内容存档于2020-10-30）. 
  16. ^ PDF copy of the Brewster Patent GB 4136 (PDF). [2014-01-16]. （原始内容存档 (PDF)于2011-07-21）. 
  17. ^ Gordon, p. 54
  18. ^ Myles W. Jackson. Spectrum of belief: Joseph von Fraunhofer and the craft of precision optics. MIT Press. 2000: 119– [18 September 2011]. ISBN 978-0-262-10084-7. 
  19. ^ The Polar star, being a continuation of 'The Extractor', of entertainment and popular science. 1831: 202– [18 September 2011]. （原始内容存档于2020-07-24）. 
  20. ^ The Perfectionist Projectionist （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Victorian Microscope Slides. Accessed 1 August 2011
  21. ^ "Discovery of gravitation, A.D. 1666" by Sir David Brewster, in The Great Events by Famous Historians, Rossiter Johnson, LL.D. Editor-in-Chief, Volume XII, pp. 51-65, The National Alumni, 1905.
  22. ^ Reflexions on the Decline of Science in England, and on some of its Causes （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Quarterly Review, Vol. 43, Nr. 86 (October 1830)
  23. ^ 原文："His scientific glory is different in kind from that of Young and Fresnel; but the discoverer of the law of polarization of biaxial crystals, of optical mineralogy, and of double refraction by compression, will always occupy a foremost rank in the intellectual history of the age."
  24. ^ Gordon, p. 45
  25. ^ 25.0 25.1 25.2 Gordon, p. 244
  26. ^ Lieut.-Col. David Edward Brewster Macpherson of Balavil (I14167). [2014-01-16]. （原始内容存档于2012-11-20）. 
  27. ^ Biography of Henry Craigie Brewster from Metropolitan Museum of Art. [2014-01-16]. （原始内容存档于2020-10-26）. 
  28. ^ Gordon
  29. ^ Gordon, p. 151
  30. ^ Gordon, p. xiv


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