Как ученые строили сложные графики в 19 веке?

Мне интересно, как Максвелл в 19 веке нарисовал такие фигуры, как показанная? Какие инструменты или процедуры ему были нужны?

введите описание изображения здесь

Это все рисунок компаса и линейки?

Ответы (2)

Я не знаю, как именно был сделан этот снимок, но есть как минимум два метода. Первый состоит в том, чтобы вычислить этот потенциал (что не так уж сложно), нанести достаточно много точек и соединить их плавными кривыми. Это было еще довольно распространено в докомпьютерную эпоху, в 1970-х годах, когда использовался специальный инструмент для рисования в виде изогнутой линейки переменной кривизны. (Я только что обнаружил, что по-английски это называется «французская кривая» :-) Вы прикрепляете соответствующую часть этой «линейки» к нескольким точкам, чтобы нарисовать плавную кривую.

Вот как это выглядит:

https://en.wikipedia.org/wiki/French_curve

Второй метод, который можно было использовать, был экспериментальным. Картину эквипотенциальных линий можно получить с помощью металлической пыли на правильно заряженной пластине. Затем табличку можно сфотографировать и аккуратно скопировать с фотографии. Или даже нарисовано без фотографирования на прозрачной бумаге, накрытой металлической пылью. Я видел, как такой метод использовался для более сложных потенциалов (которые было бы трудно вычислить численно). Пример такого фото здесь:

https://en.wikipedia.org/wiki/Field_line

Оба метода все еще использовались в 1970-х годах.

Примечание. Иногда бывает трудно на глаз сказать, действительно ли рисунок в старой книге представляет точные данные, или это просто сделано художником, то есть верны ли формы и расстояния. Я пересчитал некоторые картинки из старых книг с помощью компьютера, и иногда они выглядят совсем по-другому, что говорит о том, что это просто рисунки от руки, показывающие основные черты, но не реальные изображения объекта. Картинка, которую вы показываете, кажется реальной, потому что она представляет довольно простой потенциал, который нетрудно вычислить.

Другие возможные инструменты: Правило Лесби , сплайны , пантограф
Пантограф здесь мало чем поможет, но за лесбийское правило спасибо. Английские названия этих штук действительно забавные :-)
Мне французская кривая кажется наиболее вероятным, а сплайн - наименее вероятным инструментом. (Я совсем не уверен в использовании сплайнов в печати.) Можно использовать пантограф для масштабирования рисунка до размера, необходимого принтеру.

Добавление к ответу Александра. Мой отец, получивший образование в 1930-х годах, использовал такой набор «французских кривых».

Французские изгибы

Во-вторых... возможно, картинку в посте нарисовал не сам Максвелл, а профессиональный технический художник.

Действительно, как бы трудно это ни казалось молодежи, в 1980-х годах в большинстве лабораторий (IBM, Bell Labs) и университетов работали профессиональные технические художники, которые делали все рисунки и иллюстрации для статей и книг. Я был аспирантом в конце той эры, и я могу засвидетельствовать, что они были очень, очень хороши. Но компьютерная графика стала «достаточно хорошей», и финансирование художников прекратилось. На самом деле грустно - я вижу много плохо продуманных сюжетов в эти дни.
Я использовал «французские кривые» точно такой же формы в 1970-х годах, возможно, они были стандартными. Для иллюстраций в собственных работах того периода я обратился за помощью к профессиональному рисовальщику. Это была очень распространенная профессия, и их было предостаточно во всех научно-технических учреждениях.
Когда я искал это изображение, я обнаружил, что французские изгибы все еще продаются.
С изображениями французских кривых, видимыми в этом ответе, я чувствую, что любой, кто читает это, кто ранее не знал о французских кривых, теперь поймет забавную историю, рассказанную о них Фейнманом (которую я рассказываю своим студентам первого семестра). вопрос на math.stackexchange.com/questions/884317/…
Как ученые строили сложные графики в 19 веке?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v