Oliver Heaviside

Oliver Heaviside (pronuncia inglese [ˈhɛvɪˌsaɪd]; Londra, 18 maggio 1850 – Torquay, 3 febbraio 1925) è stato un matematico, fisico e ingegnere britannico.

Oliver Heaviside ritratto da Frances Hodge

Adattò i numeri complessi allo studio dei circuiti elettrici, sviluppò tecniche per applicare la trasformata di Laplace alla risoluzione di equazioni differenziali, riformulò le equazioni di Maxwell in termini di forze magnetiche ed elettriche e di flusso, e coformulò indipendentemente il calcolo vettoriale.

Sebbene non fosse in buoni rapporti con il mondo scientifico del tempo per buona parte della sua vita, Heaviside cambiò lo studio della matematica e della scienza degli anni a venire. Infatti a lui si deve la funzione gradino di Heaviside (1893), usata ad esempio proprio nello studio dei circuiti, la cui derivata è la famosa delta di Dirac. Le proprietà così peculiari di questi strumenti matematici suscitarono uno scalpore tale che Heaviside fu espulso dalla Royal Society per indegnità teorica. Paul Dirac, appunto, mostrerà in seguito quanto pregevoli fossero invece quelle intuizioni.

Contributi scientifici

Ipotesi della ionosfera e delle onde gravitazionali

Heaviside propose l'idea che la parte superiore dell'atmosfera terrestre contenesse uno strato ionizzato conosciuto con il nome di ionosfera; a questo proposito, predisse l'esistenza di quello che successivamente sarebbe chiamato lo strato di Kennelly–Heaviside. Nel 1947 Edward Victor Appleton ottenne il premio Nobel per la fisica per aver dimostrato l'esistenza di questo strato.

Heaviside discusse anche la possibilità delle onde gravitazionali, notando l'analogia della legge dell'inverso del quadrato tra gravitazione ed elettricità.

Contributi alla fisica matematica

Heaviside ha sostenuto l'utilizzo dei metodi del calcolo vettoriale per l'espressione delle leggi fisiche. La formulazione dell'elettromagnetismo richiedeva, secondo Maxwell, ben 20 equazioni scalari. Heaviside ha sfruttato gli operatori rotore e divergenza per ridurle nella forma con la quale sono conosciute oggi: un sistema di 4 equazioni differenziali alle derivate parziali lineari accoppiate (2 vettoriali e 2 scalari, per un totale di 8 equazioni scalari) nelle 4 variabili B, E, J, ρ. Meno noto è il fatto che le equazioni di Heaviside e quelle di Maxwell non sono esattamente equivalenti: è più facile modificare quelle di Heaviside per renderle compatibili con la fisica quantistica.

Inventò la funzione gradino di Heaviside per calcolare la corrente all'accensione di un circuito elettrico. Fu il primo ad usare la funzione impulso ora nota con il nome di delta di Dirac. Inventò il metodo del calcolo operazionale per risolvere le equazioni differenziali lineari, che assomiglia al metodo della trasformata di Laplace basato sull'integrale di Bromwich che prende il nome da Bromwich che ideò una giustificazione matematica rigorosa per il metodo degli operatori di Heaviside con l'integrazione di contorno. Heaviside conosceva il metodo della trasformata di Laplace ma riteneva che il suo metodo fosse più diretto.

Heaviside sviluppò le equazioni del telegrafista, che avevano l'effetto di incrementare di un fattore 10 il tasso di trasmissione lungo cavi transatlantici. Originariamente per la trasmissione di un carattere ci volevano dieci minuti, poi si è scesi a un carattere al minuto. A questo è strettamente legata la sua scoperta che la trasmissione telefonica potesse migliorare fortemente collocando un'induttanza elettrica in serie al cavo. Heaviside scoprì indipendentemente il vettore di Poynting.

Termini dell'elettromagnetismo

Heaviside coniò i seguenti termini relativi all'elettromagnetismo:

Nome inglese	Nome italiano	Descrizione	Anno
admittance	ammettenza	reciproco dell'impedenza	dicembre 1887
elastance	elastanza	reciproco della permittance e della capacità	1886
conductance	conduttanza	parte reale dell'ammettenza, reciproco della resistenza	settembre 1885
electret	elettrete	analogo elettrico del magnete
impedance	impedenza		luglio 1886
inductance	induttanza		febbraio 1886
permeability	permeabilità		settembre 1885
permittance e permittivity	permittività		giugno 1887
reluctance	riluttanza		maggio 1888
susceptance	suscettanza	parte immag. dell'ammettenza, reciproco della reattanza	1887

Opere

• Electromagnetic Theory, vol. 1, Londra, The Electrician Printing and Publishing Co, 1894-1912.
• Electromagnetic Theory, vol. 2, Londra, The Electrician Printing and Publishing Co, 1894-1912.
• Electromagnetic Theory, vol. 3, Londra, The Electrician Printing and Publishing Co, 1894-1912.
• Electrical papers, vol. 1, Macmillan & co, 1894.
• Electrical papers, vol. 2, Macmillan & co, 1894.

Voci correlate

• Delta di Dirac
• Equazioni di Maxwell
• Funzione gradino di Heaviside
• George Francis FitzGerald

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Collegamenti esterni

• Heaviside, Oliver, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• Giovanni Giorgi e Gilberto Bernardini -, HEAVISIDE, Oliver, in Enciclopedia Italiana, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1933.
• Heaviside, Oliver, su sapere.it, De Agostini.
• Heaviside, in Enciclopedia della Matematica, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2013.
• (EN) Oliver Heaviside, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Oliver Heaviside, su MacTutor, University of St Andrews, Scotland.
• Opere di Oliver Heaviside, su MLOL, Horizons Unlimited.
• (EN) Opere di Oliver Heaviside, su Open Library, Internet Archive.
• S. Leva e A.P. Morando Un postmaxwelliano: Oliver Heaviside Archiviato il 5 marzo 2016 in Internet Archive. ATTI DEL XIX CONGRESSO NAZIONALE DI STORIA DELLA FISICA E DELL'ASTRONOMIA (Milano, 28 - 29 maggio 1999)