Oliver Heaviside bol anglický elektrotechnik a matematik. Ako prvý použil komplexné čísla na štúdium elektrických obvodov, objavil niekoľko techník na riešenie diferenciálnych rovníc, preformuloval Maxwellove rovnice do reči elektrických a magnetických síl a nezávisle od Willarda Gibbsona sformuloval vektorový počet, ktorý sa narodil 18. mája 1850 v Londýne a zomrel 3. februára 1925 v Torquay v Anglicku. Bol jedným z najvýznamnejších predstaviteľov elektromagnetizmu a teórie prenosu signálov, ktoré v tom čase významne formovali rozvoj telekomunikačného priemyslu.

Heaviside sa narodil v Camden Town v Londýne na Kings Street 55 (teraz Plender Street) ako najmladšie z troch detí Thomasa, kresliča a rytca do dreva, a Rachel Elizabeth (rodená Westová). Bol nízky a ryšavý a v detstve trpel šarlachom, ktorý mu spôsobil poruchu sluchu. Malé dedičstvo umožnilo rodine presťahovať sa do lepšej časti Camdenu, keď mal trinásť rokov, a bol poslaný na gymnázium Camden House. Bol dobrým študentom, v roku 1865 sa umiestnil na piatom mieste z päťsto študentov, ale rodičia ho po dovŕšení 16 rokov nemohli udržať v škole, a tak pokračoval v štúdiu rok sám a nemal žiadne ďalšie formálne vzdelanie.

Kariéra

Heaviside začal svoju kariéru ako telegrafista a pozdĺžne sa začal zaujímať o matematiku a fyziku. Napriek tomu, že nemal formálny vysokoškolský vzdelanie, dokázal svojimi poznatkami a výskumom prispieť k výraznému pokroku v oblasti elektromagnetizmu. Jeho práce a príspevky sú veľmi dôležité pre teóriu elektromagnetizmu, pretože výrazne zjednodušili výpočet elektromagnetických procesov. V roku 1873 sa Heaviside stretol s Maxwellovým čerstvo vydaným a neskôr slávnym dvojzväzkovým Traktátom o elektrine a magnetizme. Heaviside si v starobe spomínal:

Spomínam si, ako som sa v mladosti prvýkrát pozrel na veľký Maxwellov traktát... Videl som, že je veľké, väčšie a najväčšie, s ohromnými možnosťami v jeho sile... Bol som rozhodnutý knihu zvládnuť a pustil som sa do práce. Bol som veľmi nevedomý. Nemal som žiadne vedomosti o matematickej analýze (učil som sa len školskú algebru a trigonometriu, ktoré som zväčša zabudol), a tak bola moja práca položená za mňa. Trvalo mi niekoľko rokov, kým som pochopil čo najviac. Potom som Maxwella odložil a išiel som vlastnou cestou. A postupoval som oveľa rýchlejšie... Je zrejmé, že evanjelium hlásam podľa svojho výkladu Maxwella.

Podnikal výskum z domu, pomáhal rozvíjať teóriu prenosových vedení (známu aj ako "telegrapher's equations"). Heaviside matematicky ukázal, že rovnomerne rozložená indukčnosť v telegrafnom vedení zníži útlm aj skreslenie a že ak je indukčnosť dostatočne veľká a izolačný odpor nie príliš vysoký, obvod bude bez skreslenia v tom zmysle, že prúdy všetkých frekvencií budú mať rovnakú rýchlosť šírenia.

Heavisideho práce zahŕňajú jeho teóriu elektromagnetického vlnenia, ktorú publikoval v roku 1885. Táto teória zahrňovala riešenie Maxwellových rovníc pre elektromagnetické vlny pomocou vektora a štyroch diferenciálnych rovníc, ktoré sa neskôr stali známymi ako Heavisideho rovnice. Heavisideho ďalšie príspevky zahŕňali napríklad predpoveď existencie ionosféry a vplyvu elektromagnetických vĺn na telekomunikačné systémy.

Jeho práce viedla k rozvoju telegrafie a telefónie, a jeho teória prenosu signálov bola dôležitým krokom v rozvoji moderných telekomunikačných systémov. Jeho prínos bol neoceniteľný pri vývoji moderných komunikačných technológií, ktoré používame dodnes.

Práca, zásluhy a dielo

Od roku 1882 do roku 1902, s výnimkou troch rokov, pravidelne prispieval článkami do odborného časopisu The Electrician, ktorý chcel zlepšiť svoju pozíciu, za čo dostával 40 libier ročne. To sotva stačilo na živobytie, ale jeho nároky boli veľmi malé a robil to, čo najviac chcel. V rokoch 1883 až 1887 to boli v priemere 2 až 3 články mesačne a tieto články neskôr tvorili väčšinu jeho publikácií Electromagnetic Theory and Electrical Papers.

V roku 1880 Heaviside skúmal skin effect v telegrafných prenosových vedeniach. V tom istom roku si v Anglicku patentoval koaxiálny kábel. V roku 1884 prepracoval Maxwellovu matematickú analýzu z pôvodnej ťažkopádnej formy (už predtým boli prepracované ako kvaterniony) do modernej vektorovej terminológie, čím zredukoval dvanásť z pôvodných dvadsiatich rovníc o dvadsiatich neznámych na štyri diferenciálne rovnice o dvoch neznámych, ktoré dnes poznáme ako Maxwellove rovnice. Tieto štyri preformulované Maxwellove rovnice opisujú povahu elektrických nábojov (statických aj pohyblivých), magnetických polí a vzťah medzi nimi, konkrétne elektromagnetické polia.

V rokoch 1880 až 1887 Heaviside vyvinul operačný kalkul, v ktorom použil p p pre diferenciálny operátor (ktorý Boole predtým označoval D D), čím vytvoril metódu riešenia diferenciálnych rovníc priamym riešením ako algebraických rovníc. Táto metóda neskôr vyvolala veľa sporov pre jej nedostatočnú presnosť. Známy je jeho výrok: "Matematika je experimentálna veda a definície neprichádzajú ako prvé, ale až neskôr. Vytvoria sa samy, keď sa povaha predmetu sama vyvinie." Pri inej príležitosti sa spýtal: "Mám odmietnuť večeru, pretože nie celkom rozumiem procesu trávenia?"

V roku 1887 pracoval Heaviside so svojím bratom Arthurom na článku s názvom "The Bridge System of Telephony". Arthurov nadriadený, William Henry Preece z poštového úradu, však prácu zablokoval, pretože súčasťou návrhu bolo pridanie zaťažovacích cievok (induktorov) do telefónnych a telegrafných vedení, aby sa zvýšila ich vlastná indukcia a napravilo skreslenie, ktorým trpeli. Preece nedávno vyhlásil, že samoindukcia je veľkým nepriateľom čistého prenosu. Heaviside bol tiež presvedčený, že Preece stojí za vyhodením redaktora časopisu The Electrician, ktoré zastavilo jeho dlhoročnú sériu článkov (až do roku 1891). Medzi Preecom a Heavisidom existovala dlhá história nepriateľstva. Heaviside považoval Preecea za matematicky nekompetentného, čo podporil aj jeho životopisec Paul J. Nahin: "Preece bol vplyvný vládny úradník, nesmierne ambiciózny a v niektorých pozoruhodných ohľadoch úplný hlupák." Preeceova motivácia pri potláčaní Heavisideovej práce súvisela skôr s ochranou Preeceovej vlastnej povesti a s vyhnutím sa nutnosti priznať chybu než s akýmikoľvek vnímanými chybami v Heavisideovej práci.

Význam Heavisideovej práce zostal po uverejnení v The Electrician istý čas neobjavený, a tak jej práva ležali vo verejnej sfére. V roku 1897 spoločnosť AT&T zamestnala jedného zo svojich vlastných vedcov, Georgea A. Campbella, a externého výskumníka Michaela I. Pupina, aby našli niektoré aspekty, v ktorých bola Heavisideova práca neúplná alebo nesprávna. Campbell a Pupin rozšírili Heavisideovu prácu a spoločnosť AT&T požiadala o patenty, ktoré sa týkali nielen ich výskumu, ale aj technickej metódy konštrukcie cievok, ktorú predtým vynašiel Heaviside. Spoločnosť AT&T neskôr ponúkla Heavisideovi peniaze výmenou za jeho práva; je možné, že túto ponuku ovplyvnil rešpekt Bellových inžinierov voči Heavisideovi. Heaviside však ponuku odmietol a odmietol prijať akékoľvek peniaze, ak mu spoločnosť neposkytne plné uznanie. Heaviside bol chronicky chudobný, takže jeho odmietnutie ponuky bolo ešte zarážajúcejšie.

Tento neúspech však mal za následok, že Heaviside obrátil svoju pozornosť na elektromagnetické žiarenie a v dvoch prácach z rokov 1888 a 1889 vypočítal deformácie elektrického a magnetického poľa obklopujúceho pohybujúci sa náboj, ako aj účinky jeho vstupu do hustejšieho prostredia. To zahŕňalo predpoveď toho, čo je dnes známe ako Čerenkovovo žiarenie, a inšpirovalo jeho priateľa Georgea FitzGeralda k návrhu toho, čo je dnes známe ako Lorentzova-FitzGeraldova kontrakcia.

V roku 1889 Heaviside prvýkrát publikoval správne odvodenie magnetickej sily na pohybujúcu sa nabitú časticu, ktorá je magnetickou zložkou toho, čo sa teraz nazýva Lorentzova sila. Na prelome 80. a 90. rokov 19. storočia Heaviside pracoval na koncepte elektromagnetickej hmotnosti. Heaviside s ňou zaobchádzal ako s hmotnou hmotou, schopnou vyvolávať rovnaké účinky. Wilhelm Wien neskôr Heavisideov výraz overil (pre malé rýchlosti).

V roku 1891 britská Kráľovská spoločnosť ocenila Heavisideov prínos k matematickému opisu elektromagnetických javov tým, že ho vymenovala za člena Kráľovskej spoločnosti a v nasledujúcom roku venovala viac ako päťdesiat strán Filozofických prác spoločnosti jeho vektorovým metódam a elektromagnetickej teórii. V roku 1905 Heaviside získal čestný doktorát na univerzite v Göttingene. Heavisideho zásluhy v oblasti elektromagnetizmu boli ocenené jeho zvolením za člena Kráľovskej spoločnosti v roku 1891 a jeho zvolením za zahraničného člena Amerického matematického združenia v roku 1900. Heaviside bol tiež uznávaný ako jeden z prvých inžinierov, ktorí využívali výhody vektorovej analýzy v elektromagnetizme.

Okrem svojich teoretických príspevkov v oblasti elektromagnetizmu bol Heaviside aj vynálezcom a autorom rôznych vylepšení. Heavisideho vynálezy a vylepšenia zahŕňajú napríklad vylepšenie telegrafných káblov, ktoré zahŕňalo použitie nových materiálov a konštrukcií káblov, aby sa zlepšila ich prevádzková spoľahlivosť a zvýšila ich rýchlosť. Okrem toho, vymyslel aj tzv. Heavisideho káble, ktoré boli schopné prenášať signály na väčšie vzdialenosti bez straty kvality signálu.

Heaviside bol tiež autorom knihy "Electromagnetic Theory", ktorá sa stala jedným z kľúčových diel v oblasti elektromagnetizmu. V tejto knihe popisoval svoju teóriu elektromagnetických vĺn a jej aplikácie v telekomunikáciách. Heavisideho vynálezy a príspevky v oblasti elektromagnetizmu a teórie prenosu signálov boli neoceniteľné pre rozvoj moderných telekomunikačných systémov. Jeho práca zanechala trvalý vplyv na elektroinžinierstvo a teóriu elektromagnetizmu a je dodnes uznávaná ako jedna z najdôležitejších v oblasti telekomunikácií.

V súčasnosti sa jeho meno často spomína pri pomenovaní rôznych ocenení a súťaží v oblasti elektroinžinierstva a telekomunikácií. Jeho vynálezy a príspevky zostávajú dôležitým a neoddeliteľným krokom v rozvoji moderných komunikačných technológií.