Kelvin este un om de știință fizician. Zero absolut al Lordului Kelvin

"Dacă poți măsura ceea ce vorbești și îl exprimi în cifre, atunci știi ceva despre acest subiect. Dar dacă nu o poți cuantifica, cunoștințele tale sunt extrem de limitate și nesatisfăcătoare. Poate că aceasta este etapa inițială, dar acesta nu este nivelul de cunoștințe științifice adevărate..."

W. Thomson (Lord Kelvin)

După ce a absolvit facultatea, Thomson a plecat să studieze la St. Peter College din Cambridge, unde a publicat mai multe articole despre aplicarea seriei Fourier la diferite ramuri ale fizicii și în remarcabilul studiu „The uniform motion of heat in homogeneous solid and its connection with the mathematical theory of electricity” („The Cambridge math”. . Journ.”, 1842) a făcut analogii importante între fenomenele de propagare a căldurii și curentului electric și a arătat cum soluția întrebărilor dintr-una dintre aceste zone poate fi aplicată la întrebările din altă zonă. Într-un alt studiu, The Linear Motion of Heat (1842, ibid.), Thomson a dezvoltat principii pe care apoi le-a aplicat fructuos în multe aspecte ale geologiei dinamice, cum ar fi răcirea Pământului. Într-una dintre primele scrisori către tatăl său, Thomson scrie cum își planifică timpul: trezește-te la ora 5 dimineața și aprinde șemineul; citiți până la 8 ore și 15 minute; participa la o prelegere zilnică; citiți până la 13:00; faceți exerciții până la ora 16; vizitarea bisericii înainte de ora 19; citiți până la 8 h 30 min; mergeți la culcare la 9 dimineața. Acest program ilustrează dorința de-a lungul vieții de a minimiza pierderea de timp. Trebuie să spun că William Thomson a fost un tânăr complet, a făcut sport, chiar a fost membru al echipei de canotaj din Cambridge și, împreună cu camarazii săi, a câștigat o victorie asupra studenților de la Oxford în celebra cursă, care a fost ținută din 1829. Thomson era, de asemenea, bine versat în muzică și literatură. Dar a preferat știința tuturor acestor hobby-uri, iar aici și interesele lui erau variate.

În 1845, după ce a absolvit Cambridge, după ce a primit o a doua diplomă de rang și un premiu Smith, William, la sfatul tatălui său, a plecat la Paris pentru a studia la laboratorul celebrului fizician experimental francez Henri-Victor Regnault (1810-1878). ). În același timp, în jurnalul lui Joseph Liouville, Thomson a publicat o serie de articole despre electrostatică, în care și-a conturat metoda sa de imagini electrice, numită mai târziu „metoda imaginilor în oglindă”, care a făcut posibilă rezolvarea simplă a multor dintre cele mai dificile probleme de electrostatică.

În timp ce Thomson studia la Cambridge, la Glasgow au avut loc evenimente care i-au determinat viitoarea carieră. Când Thomson își termina primul an la Cambridge în 1841, William Meikleham, profesor de filozofie naturală la Universitatea din Glasgow, s-a îmbolnăvit grav. Era clar că nu se va putea întoarce la muncă. Anul 1842 a trecut, dar nu a existat un candidat evident pentru un loc vacant în Glasgow, iar apoi Thomson Sr. și-a dat seama că fiul său William, care tocmai împlinise 18 ani, putea concura pentru acel loc. La 11 septembrie 1846, Thomson, în vârstă de 22 de ani, a fost ales în secret în funcția de profesor de filozofie naturală la Universitatea din Glasgow. Și-a păstrat postul până în 1899, nici măcar tentat de postul de șef al Catedra Cavendish de la Cambridge, care i-a fost oferit de trei ori în anii 1870 și 1880. Thomson a ținut prima sa prelegere ca profesor la Universitatea din Glasgow pe 4 noiembrie 1846. În aceasta, a oferit o prezentare generală introductivă a tuturor ramurilor fizicii pentru studenții înscriși la un curs de filozofie naturală. Într-o scrisoare către Stokes, Thomson a recunoscut că prima prelegere a fost un eșec. L-a notat în întregime dinainte și s-a îngrijorat tot timpul că o citește prea repede. Dar asta nu ne-a împiedicat să folosim aceeași înregistrare în anul următor și în fiecare an după aceea timp de cincizeci de ani, cu diferite inserții, corecții și îmbunătățiri. Studenții și-au adorat faimosul profesor, deși capacitatea lui de a gândi instantaneu, de a vedea conexiuni și analogii i-a derutat pe mulți, mai ales când Thomson a introdus improvizat un astfel de raționament în prelegeri.

În 1847, la o întâlnire a Asociației Britanice a Naturaliștilor din Oxford, Thomson sa întâlnit cu James Joule. În ultimii patru ani, Joule declarase la aceste întâlniri anuale că căldura nu era, așa cum se credea atunci, o substanță (calorică) care se răspândește de la un corp la altul. Joule și-a exprimat convingerea că căldura este de fapt rezultatul vibrațiilor atomilor care constituie materia. După ce a studiat modul în care un gaz se contractă atunci când este răcit, Joule a sugerat că nicio substanță nu poate fi răcită sub 284 ° C (mai târziu, după cum știm, această cifră a fost rafinată de Thomson). În plus, Joule a demonstrat echivalența muncii și a căldurii prin experimente pentru a determina cantitatea echivalentă de lucru mecanic necesară pentru a încălzi o jumătate de kilogram de apă cu 1 ° F. El a susținut chiar că temperatura apei la baza cascadelor este mai mare decât în ​​vârf. Discursurile lui Joule la întâlnirile Asociației Britanice au fost primite cu plictiseală și neîncredere. Dar totul s-a schimbat la o întâlnire la Oxford în 1847. Thomson stătea în hol. A fost încântat de ceea ce spunea Joule, a început să pună multe întrebări și a provocat o dezbatere aprinsă. Adevărat, Thomson a sugerat că Joule ar putea greși. Într-o scrisoare către fratele său după întâlnire, Thomson a scris: „Îți trimit lucrările lui Joule care te vor uimi. Dar Joule nu s-a înșelat, iar Thomson, după multă deliberare, a fost de acord cu el. Mai mult, a reușit să conecteze ideile lui Joule cu munca lui Sadi Carnot la motoarele termice. În același timp, a reușit să găsească o modalitate mai generală de a determina temperatura zero absolut, care nu depinde de o anumită substanță. De aceea, unitatea de bază fundamentală a temperaturii a fost numită mai târziu kelvin. În plus, Thomson a realizat că legea conservării energiei este un mare principiu unificator al științei și a introdus conceptele de energie „statică” și „dinamică”, pe care acum le numim energie cinetică și respectiv energie potențială.

În 1848, Thomson a introdus „ scară termometrică absolută". El i-a explicat numele după cum urmează:" Această scară se caracterizează prin independență completă față de proprietățile fizice ale oricărei substanțe particulare.". El observă că" frigul infinit trebuie să corespundă unui număr finit de grade de termometru de aer sub zero", și anume: punct," corespunzător volumului de aer redus la zero, care va fi marcat pe scară ca -273 ° С".

În 1849, Thomson și-a început lucrările despre termodinamică, publicate în publicațiile Royal Society din Edinburgh. În prima dintre aceste lucrări, Thomson, bazându-se pe cercetările lui Joule, arată cum se poate schimba principiul Carnot, expus în lucrarea acestuia din urmă „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance” (1824) , pentru ca principiul a fost în concordanță cu datele moderne; această lucrare celebră conține una dintre primele formulări ale celei de-a doua legi a termodinamicii.

Începând din 1851, Thomson a publicat o serie de articole științifice sub titlul general „Despre teoria dinamică a căldurii”, în care considera (independent de R. Clausius) prima și a doua lege a termodinamicii. În același timp, revine din nou la problema temperaturii absolute, menționând că „ temperaturile a două corpuri sunt proporționale cu cantitatea de căldură, respectiv, preluată și eliberată de sistemul material în două locuri având aceste temperaturi, atunci când sistemul realizează un ciclu complet de procese reversibile ideale și este protejat de pierderea sau adăugarea de căldură. la orice altă temperatură". În lucrarea sa" Despre teoria dinamică a căldurii "a fost prezentat un nou punct de vedere asupra căldurii, conform căruia" căldura nu este o substanță, ci o formă dinamică de efect mecanic.” Prin urmare, „trebuie să existe o oarecare echivalență între lucrul mecanic și căldură". Thomson subliniază că acest principiu, „ aparent, pentru prima dată... a fost proclamat în mod deschis în lucrarea lui Yu. Mayer „Remarci despre forțele naturii neînsuflețite". Mai departe, el menționează munca lui J. Joule, care a investigat raportul numeric, „ căldura de legare și forța mecanică". Thomson susține că întreaga teorie a forței motrice a căldurii se bazează pe două poziții, dintre care prima se întoarce la Joule și este formulată după cum urmează: „ În toate cazurile, când cantități egale de lucru mecanic sunt obținute în orice mod exclusiv din cauza căldurii sau sunt utilizate exclusiv pentru obținerea de acțiuni termice, cantități egale de căldură sunt întotdeauna pierdute sau dobândite.". Thomson formulează a doua poziție după cum urmează: „Dacă orice mașină este proiectată în așa fel încât, atunci când funcționează în direcția opusă, toate procesele mecanice și fizice din orice parte a mișcării sale se transformă în altele opuse, atunci ea produce exact la fel de multă muncă mecanică pe cât ar putea produce oricare termodinamică datorită la o cantitate dată de căldură.maşină cu aceleaşi surse de temperatură de căldură şi frigider". Thomson urmărește această propoziție la S. Carnot și R. Clausius și o fundamentează cu următoarea axiomă: „ Este imposibil, cu ajutorul unei figuri materiale neînsuflețite, să se obțină lucru mecanic din orice masă de materie prin răcirea acesteia sub temperatura celui mai rece dintre obiectele din jur.". La această formulare, care se numește formularea lui Thomson a celui de-al doilea principiu, Thomson notează următoarea: „ Dacă nu am recunoaște această axiomă ca fiind valabilă la toate temperaturile, ar trebui să admitem că este posibil să punem în funcțiune o mașină automată și să primim lucrări mecanice în orice cantitate prin răcirea mării sau a pământului, până la epuizarea tuturor căldura pământului și a mării, sau în cele din urmă totul lumea materială". „Mașina automată” descrisă în această notă a ajuns să fie numită perpetuum mobile de al doilea fel. Pornind de la legea deschisă a termodinamicii și aplicând-o întregului Univers, am ajuns (1852) la concluzia eronată despre inevitabilitatea „morții termice a Universului” (ipoteza morții termice a Universului). Incorectitudinea acestei abordări și eroarea ipotezei au fost dovedite de L. Boltzmann.

În același an, la vârsta de 27 de ani, Thomson a devenit membru al Societății Regale din Londra - Academia Engleză de Științe. În 1852, Thomson, împreună cu fizicianul englez James Joule, a efectuat un studiu celebru despre răcirea gazelor în timpul expansiunii fără a lucra, care a servit ca pas de tranziție de la teoria gazelor ideale la teoria gazelor reale. Ei au descoperit că, odată cu trecerea adiabatică (fără un aflux de energie din exterior) a gazului printr-o partiție poroasă, temperatura acestuia scade. Acest fenomen se numește efect Joule-Thomson. Aproximativ în aceeași perioadă, Thomson a dezvoltat o teorie termodinamică a fenomenelor termoelectrice.

În 1852, omul de știință s-a căsătorit cu Margaret Crum, de care era îndrăgostit din copilărie. Era fericit, dar fericirea, din păcate, nu a durat mult. Deja în timpul lunii de miere, starea de sănătate a lui Margaret s-a deteriorat brusc. Următorii 17 ani din viața lui Thomson au fost umbriți de griji constante cu privire la sănătatea soției sale, iar omul de știință și-a dedicat aproape tot timpul liber îngrijirii ei.

Pe lângă lucrările la termodinamică, Thomson a fost angajat în studiul fenomenelor electromagnetice. Așadar, în 1853 a publicat un articol „Despre curenții electrici tranzitori”, punând bazele teoriei oscilațiilor electromagnetice. Având în vedere modificarea în timp a sarcinii electrice a unui corp sferic atunci când acesta este conectat cu un conductor subțire (sârmă) la Pământ, Thomson a constatat că atenuează oscilațiile cu anumite caracteristici în funcție de capacitatea electrică a corpului, de rezistența conductorului. iar capacitatea electrodinamică apare. Ulterior, formula care reflectă dependența perioadei de oscilații libere într-un circuit fără rezistență de valorile indicate a fost numită „formula lui Thomson” (deși el însuși nu a derivat această formulă).

În cele din urmă, în 1855, omul de știință a combinat două domenii ale intereselor sale științifice și a început să studieze procesele termoelectrice. El a dezvoltat o teorie termodinamică a fenomenelor termoelectrice. Multe astfel de fenomene erau deja cunoscute, unele fiind descoperite chiar de Thomson. În 1856 a descoperit al treilea efect termoelectric - efectul Thomson (primele două sunt apariția termo-EMF și eliberarea căldurii Peltier), care a constat în eliberarea așa-numitului. „Căldura lui Thomson” atunci când curentul trece printr-un conductor în prezența unui gradient de temperatură. Cel mai uimitor lucru este că Thomson nu a realizat experimental această descoperire, ci a prezis-o pe baza teoriei sale. Și asta într-un moment în care oamenii de știință încă nu aveau idei nici mai mult sau mai puțin corecte despre natura curentului electric! Calculul lui Thomson al mărimii moleculelor bazat pe măsurători ale energiei de suprafață a unui film lichid a fost de mare importanță în formarea conceptelor atomistice. În 1870, a stabilit dependența elasticității vaporilor saturati de forma suprafeței lichidului.

Thomson a fost strâns asociat cu colegul fizician irlandez George Gabriel Stokes. S-au cunoscut la Cambridge și au rămas prieteni apropiați pentru tot restul vieții, schimbând peste 650 de scrisori. O mare parte din corespondența lor se referă la cercetare în matematică și fizică. Mințile lor se completau una pe cealaltă și, în unele cazuri, gândurile erau atât de unite încât nimeni nu putea spune (și nu-i pasă de asta) cine a exprimat primul vreo idee. Poate cel mai faimos exemplu este teorema lui Stokes din analiza vectorială, care permite transformarea integralelor pe un contur închis în integrale pe o suprafață întinsă peste acest contur și invers. Această teoremă a fost de fapt formulată într-o scrisoare de la Thomson către Stokes, așa că ar fi trebuit să fie numită „teorema lui Thomson”.

În anii cincizeci, Thomson a devenit și el interesat de problema telegrafiei transatlantice; determinat de eșecurile primilor practicanți de pionier, Thomson investighează teoretic propagarea impulsurilor electrice de-a lungul cablurilor și ajunge la concluzii de cea mai mare importanță practică, care au făcut posibilă efectuarea telegrafiei peste ocean. Pe parcurs, Thomson deduce condițiile de existență a unei descărcări electrice oscilatorii (1853), care au fost regăsite ulterior de Kirchhoff (1864) și au stat la baza întregii teorii a oscilațiilor electrice. Expediția de așezare a cablului îl introduce pe Thomson în nevoile afacerilor maritime și duce la îmbunătățirea lotului și a busolei (1872-1876). El a creat și brevetat o nouă busolă, mai stabilă decât cea existentă la acea vreme, și eliminând abaterea asociată cu carenele de oțel ale navelor. La început, Amiraalitatea a fost sceptică cu privire la invenție. Potrivit uneia dintre comisii, „busola este prea delicată și probabil foarte fragilă”. Ca răspuns, Thomson a aruncat busola în camera în care s-a întâlnit comisia și busola nu a fost deteriorată. Autoritățile navale s-au convins în sfârșit de puterea noii busole, iar în 1888 a fost adoptată de întreaga flotă. Thomson a inventat, de asemenea, predictorul mecanic de maree și a creat un nou ecosonor care ar putea determina rapid adâncimea sub navă și, mai important, să facă acest lucru în timp ce nava se mișca.

Părerile lui William Thomson despre istoria termică a Pământului nu au fost mai puțin faimoase. Interesul său pentru acest subiect a fost reînviat în 1844, când era încă student la Cambridge. Mai târziu, s-a întors la el de mai multe ori, ceea ce l-a determinat în cele din urmă să intre în conflict cu alți oameni de știință celebri, printre care John Tyndall, Thomas Huxley și Charles Darwin. Acest lucru poate fi văzut din relatarea lui Darwin despre Thomson ca o „fantomă ticăloasă” și din fervoarea de predicare a lui Huxley, care a prezentat teoria evoluționistă ca alternativă la credințele religioase. Thomson era creștin, dar nu îi păsa să apere interpretarea literală a detaliilor Creației; de exemplu, era bucuros să vorbească despre faptul că un meteorit a adus viață pe Pământ. Cu toate acestea, Thomson a apărat și promovat întotdeauna știința bună toată viața. El credea că geologia și biologia evoluționistă sunt subdezvoltate în comparație cu fizica bazată pe matematică riguroasă. De fapt, mulți fizicieni ai vremii nu considerau deloc geologia și biologia ca fiind științe. Pentru a estima vârsta Pământului, William Thomson a folosit metodele iubitului său Fourier. El a calculat cât timp a durat să răcească globul topit până la temperatura actuală. În 1862, William Thomson a estimat vârsta Pământului la 100 de milioane de ani, dar în 1899 a revizuit calculele și a redus cifra la 20-40 de milioane de ani. Biologii și geologii aveau nevoie de o sută de ori mai mare decât un număr. Discrepanța dintre teorii a fost rezolvată abia la începutul secolului al XX-lea, când Ernest Rutherford și-a dat seama că radioactivitatea rocilor asigură un mecanism intern de încălzire a Pământului, încetinind răcirea. Acest proces duce la o creștere a vârstei Pământului în comparație cu cea prezisă de Thomson. Estimările moderne dau o valoare de cel puțin 4600 de milioane de ani. Descoperirea în 1903 a legii care leagă eliberarea energiei termice de dezintegrarea radioactivă nu l-a determinat să-și schimbe propriile estimări cu privire la vârsta soarelui. Dar, din moment ce radioactivitatea a fost descoperită când Thomson a depășit pragul de 70 de ani, el poate fi scuzat că nu a luat în considerare rolul acesteia în cercetare, pe care a început-o la vârsta de 20 de ani.

W. Thomson poseda și un mare talent pedagogic și îmbina perfect pregătirea teoretică cu pregătirea practică. Prelegerile sale de fizică au fost însoțite de demonstrații, la care Thomson a atras pe scară largă studenții, ceea ce a stimulat interesul publicului. La Universitatea din Glasgow, W. Thomson a creat primul laborator de fizică din Marea Britanie, în care s-au făcut multe cercetări științifice originale și care a jucat un rol important în dezvoltarea științei fizice. Inițial, laboratorul s-a înghesuit în foste săli de curs, o veche pivniță abandonată și o parte din casa unui profesor vechi. În 1870, universitatea s-a mutat într-o clădire nouă magnifică, care a oferit facilități spațioase de laborator. Amvonul și casa lui Thomson au fost primele din Marea Britanie care au fost iluminate cu electricitate. Prima linie telefonică din țară funcționa între universitate și atelierele lui White care fabricau dispozitive fizice. Atelierele au crescut într-o fabrică de mai multe etaje, care a devenit în esență o ramură a laboratorului.

Se spune că într-o zi Lordul Kelvin a trebuit să-și anuleze prelegerea și a scris pe tablă „Profesorul Tomson nu își va întâlni cursurile astăzi”. Elevii au decis să-i facă o păcăleală profesorului și au șters litera „c” din cuvântul „clase”. A doua zi, văzând inscripția, Thomson nu a rămas surprins, ștergând o altă literă din același cuvânt, lăsată în tăcere. (Joacă-te cu cuvintele: cursuri - cursuri, elevi; fete - amante, măgari - măgari.)

Margareta a murit la 17 iunie 1870. După aceea, omul de știință a decis să-și schimbe viața, să dedice mai mult timp odihnei, chiar și-a cumpărat o goeletă, pe care a făcut plimbări cu prietenii și colegii. În vara lui 1873, Thomson a condus o altă expediție de pozare a cablurilor. Din cauza avariei cablurilor, echipajul a fost nevoit să facă o escală de 16 zile în Madeira, unde omul de știință s-a împrietenit cu familia lui Charles Blandy, în special cu Fanny, una dintre fiicele sale, cu care s-a căsătorit în vara următoare.

Pe lângă activitățile sale științifice, didactice și de inginerie, William Thomson a îndeplinit și multe îndatoriri onorifice. De trei ori (1873-1878, 1886-1890, 1895-1907) a fost ales președinte al Societății Regale din Edinburgh, din 1890 până în 1895 a condus Societatea Regală din Londra. În 1884 a călătorit în Statele Unite, unde a ținut o serie de prelegeri. Serviciile extraordinare ale lui Thomson în știința pură și aplicată au fost pe deplin apreciate de contemporanii săi. În 1866, William a primit titlul de nobilime, iar în 1892, regina Victoria, pentru meritele sale științifice, i-a acordat o noblețe cu titlul de „baron Kelvin” (după râul Kelvin, care curge în Glasgow). Din păcate, William a devenit nu numai primul, ci și ultimul baron Kelvin - a doua căsătorie, ca și prima, s-a dovedit a fi fără copii. Cea de-a cincizecea aniversare a activității sale științifice în 1896 a fost sărbătorită de fizicienii din întreaga lume. La cinstirea lui Thomson au fost prezenți reprezentanți ai diferitelor țări, printre care fizicianul rus N. A. Umov; în 1896 Thomson a fost ales membru de onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg. În 1899, Kelvin a părăsit departamentul din Glasgow, deși nu a încetat să studieze știința.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, pe 27 aprilie 1900, Lordul Kelvin a ținut celebra prelegere la Instituția Regală despre criza teoriei dinamice a luminii și căldurii, intitulată „Norii din secolul al XIX-lea asupra teoriei dinamice a căldurii și luminii. ”. În ea, el a spus: „Frumusețea și claritatea teoriei dinamice, conform căreia căldura și lumina sunt forme de mișcare, sunt în prezent încețoșate de doi nori. Primul dintre ei... este întrebarea: cum se poate mișca Pământul. printr-un mediu elastic, care este în esență un eter luminifer? A doua este doctrina Maxwell-Boltzmann a distribuției energiei. " Lordul Kelvin a încheiat discuția primei întrebări cu cuvintele: „Mă tem că deocamdată trebuie să considerăm primul nor ca fiind foarte întunecat”. Cea mai mare parte a prelegerii a fost dedicată dificultăților asociate cu presupunerea unei distribuții uniforme a energiei pe gradele de libertate. Această întrebare a fost discutată pe larg în acei ani în legătură cu contradicțiile insurmontabile în problema distribuției spectrale a radiației unui corp absolut negru. Rezumând căutarea infructuoasă a unei modalități de a depăși contradicțiile, Lordul Kelvin concluzionează în mod destul de pesimist că cea mai simplă cale este pur și simplu să ignore existența acestui nor. Perspicacitatea venerabilului fizician a fost uimitoare: a simțit cu siguranță două puncte dureroase ale științei contemporane. Câteva luni mai târziu, în ultimele zile ale secolului al XIX-lea, M. Planck a publicat soluția sa la problema radiației corpului negru, introducând conceptul de natura cuantică a radiației și absorbția luminii, iar cinci ani mai târziu, în 1905, A Einstein a publicat lucrarea „K electrodinamica corpurilor în mișcare”, în care a formulat teoria relativității speciale și a dat un răspuns negativ la întrebarea existenței eterului. Astfel, teoria relativității și mecanica cuantică, fundamentele fundamentale ale fizicii de astăzi, au fost ascunse în spatele a doi nori de pe cerul fizicii.

Ultimii ani ai vieții lordului Kelvin au fost perioada în care au apărut multe noi în fizică. Era fizicii clasice, dintre care el era una dintre cele mai strălucitoare figuri, se apropia de sfârșit. Era cuantică și relativistă nu era departe și făcea pași către ea: era foarte interesat de razele X și radioactivitate, a efectuat calcule pentru a determina dimensiunea moleculelor, a formulat o ipoteză despre structura atomilor și în mod activ. a susținut cercetarea lui JJ Thomson în această direcție... Cu toate acestea, au existat unele incidente. În 1896, el era sceptic cu privire la descoperirea de către Wilhelm Konrad Roentgen a razelor speciale care permit să se vadă structura internă a corpului uman, numind această știre exagerată, asemănătoare cu o farsă bine planificată și care necesită o verificare atentă. Și cu un an înainte a spus: „Avioanele mai grele decât aerul sunt imposibile”. În 1897, Kelvin a remarcat că radioul nu avea perspective.

Lordul William Kelvin a murit pe 17 decembrie 1907 la vârsta de 83 de ani în Largs (Scoția), lângă Glasgow. Serviciile aduse științei acestui rege al fizicii din epoca victoriană sunt incontestabil mari, iar cenușa lui se află pe drept în Westminster Abbey, lângă cenușa lui Isaac Newton. A lăsat 25 de cărți, 660 de articole științifice și 70 de invenții. Biogr.-Litierul. Handwörterbuch Poggendorffa ”(1896) enumeră aproximativ 250 de articole (cu excepția cărților) de Thomson.

"Dacă poți măsura ceea ce vorbești și îl exprimi în cifre, atunci știi ceva despre acest subiect. Dar dacă nu o poți cuantifica, cunoștințele tale sunt extrem de limitate și nesatisfăcătoare. Poate că aceasta este etapa inițială, dar acesta nu este nivelul de cunoștințe științifice adevărate..."

W. Thomson (Lord Kelvin)

După ce a absolvit facultatea, Thomson a plecat să studieze la St. Peter College din Cambridge, unde a publicat mai multe articole despre aplicarea seriei Fourier la diferite ramuri ale fizicii și în remarcabilul studiu „The uniform motion of heat in homogeneous solid and its connection with the mathematical theory of electricity” („The Cambridge math”. . Journ.”, 1842) a făcut analogii importante între fenomenele de propagare a căldurii și curentului electric și a arătat cum soluția întrebărilor dintr-una dintre aceste zone poate fi aplicată la întrebările din altă zonă. Într-un alt studiu, The Linear Motion of Heat (1842, ibid.), Thomson a dezvoltat principii pe care apoi le-a aplicat fructuos în multe aspecte ale geologiei dinamice, cum ar fi răcirea Pământului. Într-una dintre primele scrisori către tatăl său, Thomson scrie cum își planifică timpul: trezește-te la ora 5 dimineața și aprinde șemineul; citiți până la 8 ore și 15 minute; participa la o prelegere zilnică; citiți până la 13:00; faceți exerciții până la ora 16; vizitarea bisericii înainte de ora 19; citiți până la 8 h 30 min; mergeți la culcare la 9 dimineața. Acest program ilustrează dorința de-a lungul vieții de a minimiza pierderea de timp. Trebuie să spun că William Thomson a fost un tânăr complet, a făcut sport, chiar a fost membru al echipei de canotaj din Cambridge și, împreună cu camarazii săi, a câștigat o victorie asupra studenților de la Oxford în celebra cursă, care a fost ținută din 1829. Thomson era, de asemenea, bine versat în muzică și literatură. Dar a preferat știința tuturor acestor hobby-uri, iar aici și interesele lui erau variate.

În 1845, după ce a absolvit Cambridge, după ce a primit o a doua diplomă de rang și un premiu Smith, William, la sfatul tatălui său, a plecat la Paris pentru a studia la laboratorul celebrului fizician experimental francez Henri-Victor Regnault (1810-1878). ). În același timp, în jurnalul lui Joseph Liouville, Thomson a publicat o serie de articole despre electrostatică, în care și-a conturat metoda sa de imagini electrice, numită mai târziu „metoda imaginilor în oglindă”, care a făcut posibilă rezolvarea simplă a multor dintre cele mai dificile probleme de electrostatică.

În timp ce Thomson studia la Cambridge, la Glasgow au avut loc evenimente care i-au determinat viitoarea carieră. Când Thomson își termina primul an la Cambridge în 1841, William Meikleham, profesor de filozofie naturală la Universitatea din Glasgow, s-a îmbolnăvit grav. Era clar că nu se va putea întoarce la muncă. Anul 1842 a trecut, dar nu a existat un candidat evident pentru un loc vacant în Glasgow, iar apoi Thomson Sr. și-a dat seama că fiul său William, care tocmai împlinise 18 ani, putea concura pentru acel loc. La 11 septembrie 1846, Thomson, în vârstă de 22 de ani, a fost ales în secret în funcția de profesor de filozofie naturală la Universitatea din Glasgow. Și-a păstrat postul până în 1899, nici măcar tentat de postul de șef al Catedra Cavendish de la Cambridge, care i-a fost oferit de trei ori în anii 1870 și 1880. Thomson a ținut prima sa prelegere ca profesor la Universitatea din Glasgow pe 4 noiembrie 1846. În aceasta, a oferit o prezentare generală introductivă a tuturor ramurilor fizicii pentru studenții înscriși la un curs de filozofie naturală. Într-o scrisoare către Stokes, Thomson a recunoscut că prima prelegere a fost un eșec. L-a notat în întregime dinainte și s-a îngrijorat tot timpul că o citește prea repede. Dar asta nu ne-a împiedicat să folosim aceeași înregistrare în anul următor și în fiecare an după aceea timp de cincizeci de ani, cu diferite inserții, corecții și îmbunătățiri. Studenții și-au adorat faimosul profesor, deși capacitatea lui de a gândi instantaneu, de a vedea conexiuni și analogii i-a derutat pe mulți, mai ales când Thomson a introdus improvizat un astfel de raționament în prelegeri.

În 1847, la o întâlnire a Asociației Britanice a Naturaliștilor din Oxford, Thomson sa întâlnit cu James Joule. În ultimii patru ani, Joule declarase la aceste întâlniri anuale că căldura nu era, așa cum se credea atunci, o substanță (calorică) care se răspândește de la un corp la altul. Joule și-a exprimat convingerea că căldura este de fapt rezultatul vibrațiilor atomilor care constituie materia. După ce a studiat modul în care un gaz se contractă atunci când este răcit, Joule a sugerat că nicio substanță nu poate fi răcită sub 284 ° C (mai târziu, după cum știm, această cifră a fost rafinată de Thomson). În plus, Joule a demonstrat echivalența muncii și a căldurii prin experimente pentru a determina cantitatea echivalentă de lucru mecanic necesară pentru a încălzi o jumătate de kilogram de apă cu 1 ° F. El a susținut chiar că temperatura apei la baza cascadelor este mai mare decât în ​​vârf. Discursurile lui Joule la întâlnirile Asociației Britanice au fost primite cu plictiseală și neîncredere. Dar totul s-a schimbat la o întâlnire la Oxford în 1847. Thomson stătea în hol. A fost încântat de ceea ce spunea Joule, a început să pună multe întrebări și a provocat o dezbatere aprinsă. Adevărat, Thomson a sugerat că Joule ar putea greși. Într-o scrisoare către fratele său după întâlnire, Thomson a scris: „Îți trimit lucrările lui Joule care te vor uimi. Dar Joule nu s-a înșelat, iar Thomson, după multă deliberare, a fost de acord cu el. Mai mult, a reușit să conecteze ideile lui Joule cu munca lui Sadi Carnot la motoarele termice. În același timp, a reușit să găsească o modalitate mai generală de a determina temperatura zero absolut, care nu depinde de o anumită substanță. De aceea, unitatea de bază fundamentală a temperaturii a fost numită mai târziu kelvin. În plus, Thomson a realizat că legea conservării energiei este un mare principiu unificator al științei și a introdus conceptele de energie „statică” și „dinamică”, pe care acum le numim energie cinetică și respectiv energie potențială.

În 1848, Thomson a introdus „ scară termometrică absolută". El i-a explicat numele după cum urmează:" Această scară se caracterizează prin independență completă față de proprietățile fizice ale oricărei substanțe particulare.". El observă că" frigul infinit trebuie să corespundă unui număr finit de grade de termometru de aer sub zero", și anume: punct," corespunzător volumului de aer redus la zero, care va fi marcat pe scară ca -273 ° С".

În 1849, Thomson și-a început lucrările despre termodinamică, publicate în publicațiile Royal Society din Edinburgh. În prima dintre aceste lucrări, Thomson, bazându-se pe cercetările lui Joule, arată cum se poate schimba principiul Carnot, expus în lucrarea acestuia din urmă „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance” (1824) , pentru ca principiul a fost în concordanță cu datele moderne; această lucrare celebră conține una dintre primele formulări ale celei de-a doua legi a termodinamicii.

Începând din 1851, Thomson a publicat o serie de articole științifice sub titlul general „Despre teoria dinamică a căldurii”, în care considera (independent de R. Clausius) prima și a doua lege a termodinamicii. În același timp, revine din nou la problema temperaturii absolute, menționând că „ temperaturile a două corpuri sunt proporționale cu cantitatea de căldură, respectiv, preluată și eliberată de sistemul material în două locuri având aceste temperaturi, atunci când sistemul realizează un ciclu complet de procese reversibile ideale și este protejat de pierderea sau adăugarea de căldură. la orice altă temperatură". În lucrarea sa" Despre teoria dinamică a căldurii "a fost prezentat un nou punct de vedere asupra căldurii, conform căruia" căldura nu este o substanță, ci o formă dinamică de efect mecanic.” Prin urmare, „trebuie să existe o oarecare echivalență între lucrul mecanic și căldură". Thomson subliniază că acest principiu, „ aparent, pentru prima dată... a fost proclamat în mod deschis în lucrarea lui Yu. Mayer „Remarci despre forțele naturii neînsuflețite". Mai departe, el menționează munca lui J. Joule, care a investigat raportul numeric, „ căldura de legare și forța mecanică". Thomson susține că întreaga teorie a forței motrice a căldurii se bazează pe două poziții, dintre care prima se întoarce la Joule și este formulată după cum urmează: „ În toate cazurile, când cantități egale de lucru mecanic sunt obținute în orice mod exclusiv din cauza căldurii sau sunt utilizate exclusiv pentru obținerea de acțiuni termice, cantități egale de căldură sunt întotdeauna pierdute sau dobândite.". Thomson formulează a doua poziție după cum urmează: „Dacă orice mașină este proiectată în așa fel încât, atunci când funcționează în direcția opusă, toate procesele mecanice și fizice din orice parte a mișcării sale se transformă în altele opuse, atunci ea produce exact la fel de multă muncă mecanică pe cât ar putea produce oricare termodinamică datorită la o cantitate dată de căldură.maşină cu aceleaşi surse de temperatură de căldură şi frigider". Thomson urmărește această propoziție la S. Carnot și R. Clausius și o fundamentează cu următoarea axiomă: „ Este imposibil, cu ajutorul unei figuri materiale neînsuflețite, să se obțină lucru mecanic din orice masă de materie prin răcirea acesteia sub temperatura celui mai rece dintre obiectele din jur.". La această formulare, care se numește formularea lui Thomson a celui de-al doilea principiu, Thomson notează următoarea: „ Dacă nu am recunoaște această axiomă ca fiind valabilă la toate temperaturile, ar trebui să admitem că este posibil să punem în funcțiune o mașină automată și să primim lucrări mecanice în orice cantitate prin răcirea mării sau a pământului, până la epuizarea tuturor căldura pământului și a mării, sau în cele din urmă totul lumea materială". „Mașina automată” descrisă în această notă a ajuns să fie numită perpetuum mobile de al doilea fel. Pornind de la legea deschisă a termodinamicii și aplicând-o întregului Univers, am ajuns (1852) la concluzia eronată despre inevitabilitatea „morții termice a Universului” (ipoteza morții termice a Universului). Incorectitudinea acestei abordări și eroarea ipotezei au fost dovedite de L. Boltzmann.

În același an, la vârsta de 27 de ani, Thomson a devenit membru al Societății Regale din Londra - Academia Engleză de Științe. În 1852, Thomson, împreună cu fizicianul englez James Joule, a efectuat un studiu celebru despre răcirea gazelor în timpul expansiunii fără a lucra, care a servit ca pas de tranziție de la teoria gazelor ideale la teoria gazelor reale. Ei au descoperit că, odată cu trecerea adiabatică (fără un aflux de energie din exterior) a gazului printr-o partiție poroasă, temperatura acestuia scade. Acest fenomen se numește efect Joule-Thomson. Aproximativ în aceeași perioadă, Thomson a dezvoltat o teorie termodinamică a fenomenelor termoelectrice.

În 1852, omul de știință s-a căsătorit cu Margaret Crum, de care era îndrăgostit din copilărie. Era fericit, dar fericirea, din păcate, nu a durat mult. Deja în timpul lunii de miere, starea de sănătate a lui Margaret s-a deteriorat brusc. Următorii 17 ani din viața lui Thomson au fost umbriți de griji constante cu privire la sănătatea soției sale, iar omul de știință și-a dedicat aproape tot timpul liber îngrijirii ei.

Pe lângă lucrările la termodinamică, Thomson a fost angajat în studiul fenomenelor electromagnetice. Așadar, în 1853 a publicat un articol „Despre curenții electrici tranzitori”, punând bazele teoriei oscilațiilor electromagnetice. Având în vedere modificarea în timp a sarcinii electrice a unui corp sferic atunci când acesta este conectat cu un conductor subțire (sârmă) la Pământ, Thomson a constatat că atenuează oscilațiile cu anumite caracteristici în funcție de capacitatea electrică a corpului, de rezistența conductorului. iar capacitatea electrodinamică apare. Ulterior, formula care reflectă dependența perioadei de oscilații libere într-un circuit fără rezistență de valorile indicate a fost numită „formula lui Thomson” (deși el însuși nu a derivat această formulă).

În cele din urmă, în 1855, omul de știință a combinat două domenii ale intereselor sale științifice și a început să studieze procesele termoelectrice. El a dezvoltat o teorie termodinamică a fenomenelor termoelectrice. Multe astfel de fenomene erau deja cunoscute, unele fiind descoperite chiar de Thomson. În 1856 a descoperit al treilea efect termoelectric - efectul Thomson (primele două sunt apariția termo-EMF și eliberarea căldurii Peltier), care a constat în eliberarea așa-numitului. „Căldura lui Thomson” atunci când curentul trece printr-un conductor în prezența unui gradient de temperatură. Cel mai uimitor lucru este că Thomson nu a realizat experimental această descoperire, ci a prezis-o pe baza teoriei sale. Și asta într-un moment în care oamenii de știință încă nu aveau idei nici mai mult sau mai puțin corecte despre natura curentului electric! Calculul lui Thomson al mărimii moleculelor bazat pe măsurători ale energiei de suprafață a unui film lichid a fost de mare importanță în formarea conceptelor atomistice. În 1870, a stabilit dependența elasticității vaporilor saturati de forma suprafeței lichidului.

Thomson a fost strâns asociat cu colegul fizician irlandez George Gabriel Stokes. S-au cunoscut la Cambridge și au rămas prieteni apropiați pentru tot restul vieții, schimbând peste 650 de scrisori. O mare parte din corespondența lor se referă la cercetare în matematică și fizică. Mințile lor se completau una pe cealaltă și, în unele cazuri, gândurile erau atât de unite încât nimeni nu putea spune (și nu-i pasă de asta) cine a exprimat primul vreo idee. Poate cel mai faimos exemplu este teorema lui Stokes din analiza vectorială, care permite transformarea integralelor pe un contur închis în integrale pe o suprafață întinsă peste acest contur și invers. Această teoremă a fost de fapt formulată într-o scrisoare de la Thomson către Stokes, așa că ar fi trebuit să fie numită „teorema lui Thomson”.

În anii cincizeci, Thomson a devenit și el interesat de problema telegrafiei transatlantice; determinat de eșecurile primilor practicanți de pionier, Thomson investighează teoretic propagarea impulsurilor electrice de-a lungul cablurilor și ajunge la concluzii de cea mai mare importanță practică, care au făcut posibilă efectuarea telegrafiei peste ocean. Pe parcurs, Thomson deduce condițiile de existență a unei descărcări electrice oscilatorii (1853), care au fost regăsite ulterior de Kirchhoff (1864) și au stat la baza întregii teorii a oscilațiilor electrice. Expediția de așezare a cablului îl introduce pe Thomson în nevoile afacerilor maritime și duce la îmbunătățirea lotului și a busolei (1872-1876). El a creat și brevetat o nouă busolă, mai stabilă decât cea existentă la acea vreme, și eliminând abaterea asociată cu carenele de oțel ale navelor. La început, Amiraalitatea a fost sceptică cu privire la invenție. Potrivit uneia dintre comisii, „busola este prea delicată și probabil foarte fragilă”. Ca răspuns, Thomson a aruncat busola în camera în care s-a întâlnit comisia și busola nu a fost deteriorată. Autoritățile navale s-au convins în sfârșit de puterea noii busole, iar în 1888 a fost adoptată de întreaga flotă. Thomson a inventat, de asemenea, predictorul mecanic de maree și a creat un nou ecosonor care ar putea determina rapid adâncimea sub navă și, mai important, să facă acest lucru în timp ce nava se mișca.

Părerile lui William Thomson despre istoria termică a Pământului nu au fost mai puțin faimoase. Interesul său pentru acest subiect a fost reînviat în 1844, când era încă student la Cambridge. Mai târziu, s-a întors la el de mai multe ori, ceea ce l-a determinat în cele din urmă să intre în conflict cu alți oameni de știință celebri, printre care John Tyndall, Thomas Huxley și Charles Darwin. Acest lucru poate fi văzut din relatarea lui Darwin despre Thomson ca o „fantomă ticăloasă” și din fervoarea de predicare a lui Huxley, care a prezentat teoria evoluționistă ca alternativă la credințele religioase. Thomson era creștin, dar nu îi păsa să apere interpretarea literală a detaliilor Creației; de exemplu, era bucuros să vorbească despre faptul că un meteorit a adus viață pe Pământ. Cu toate acestea, Thomson a apărat și promovat întotdeauna știința bună toată viața. El credea că geologia și biologia evoluționistă sunt subdezvoltate în comparație cu fizica bazată pe matematică riguroasă. De fapt, mulți fizicieni ai vremii nu considerau deloc geologia și biologia ca fiind științe. Pentru a estima vârsta Pământului, William Thomson a folosit metodele iubitului său Fourier. El a calculat cât timp a durat să răcească globul topit până la temperatura actuală. În 1862, William Thomson a estimat vârsta Pământului la 100 de milioane de ani, dar în 1899 a revizuit calculele și a redus cifra la 20-40 de milioane de ani. Biologii și geologii aveau nevoie de o sută de ori mai mare decât un număr. Discrepanța dintre teorii a fost rezolvată abia la începutul secolului al XX-lea, când Ernest Rutherford și-a dat seama că radioactivitatea rocilor asigură un mecanism intern de încălzire a Pământului, încetinind răcirea. Acest proces duce la o creștere a vârstei Pământului în comparație cu cea prezisă de Thomson. Estimările moderne dau o valoare de cel puțin 4600 de milioane de ani. Descoperirea în 1903 a legii care leagă eliberarea energiei termice de dezintegrarea radioactivă nu l-a determinat să-și schimbe propriile estimări cu privire la vârsta soarelui. Dar, din moment ce radioactivitatea a fost descoperită când Thomson a depășit pragul de 70 de ani, el poate fi scuzat că nu a luat în considerare rolul acesteia în cercetare, pe care a început-o la vârsta de 20 de ani.

W. Thomson poseda și un mare talent pedagogic și îmbina perfect pregătirea teoretică cu pregătirea practică. Prelegerile sale de fizică au fost însoțite de demonstrații, la care Thomson a atras pe scară largă studenții, ceea ce a stimulat interesul publicului. La Universitatea din Glasgow, W. Thomson a creat primul laborator de fizică din Marea Britanie, în care s-au făcut multe cercetări științifice originale și care a jucat un rol important în dezvoltarea științei fizice. Inițial, laboratorul s-a înghesuit în foste săli de curs, o veche pivniță abandonată și o parte din casa unui profesor vechi. În 1870, universitatea s-a mutat într-o clădire nouă magnifică, care a oferit facilități spațioase de laborator. Amvonul și casa lui Thomson au fost primele din Marea Britanie care au fost iluminate cu electricitate. Prima linie telefonică din țară funcționa între universitate și atelierele lui White care fabricau dispozitive fizice. Atelierele au crescut într-o fabrică de mai multe etaje, care a devenit în esență o ramură a laboratorului.

Se spune că într-o zi Lordul Kelvin a trebuit să-și anuleze prelegerea și a scris pe tablă „Profesorul Tomson nu își va întâlni cursurile astăzi”. Elevii au decis să-i facă o păcăleală profesorului și au șters litera „c” din cuvântul „clase”. A doua zi, văzând inscripția, Thomson nu a rămas surprins, ștergând o altă literă din același cuvânt, lăsată în tăcere. (Joacă-te cu cuvintele: cursuri - cursuri, elevi; fete - amante, măgari - măgari.)

Margareta a murit la 17 iunie 1870. După aceea, omul de știință a decis să-și schimbe viața, să dedice mai mult timp odihnei, chiar și-a cumpărat o goeletă, pe care a făcut plimbări cu prietenii și colegii. În vara lui 1873, Thomson a condus o altă expediție de pozare a cablurilor. Din cauza avariei cablurilor, echipajul a fost nevoit să facă o escală de 16 zile în Madeira, unde omul de știință s-a împrietenit cu familia lui Charles Blandy, în special cu Fanny, una dintre fiicele sale, cu care s-a căsătorit în vara următoare.

Pe lângă activitățile sale științifice, didactice și de inginerie, William Thomson a îndeplinit și multe îndatoriri onorifice. De trei ori (1873-1878, 1886-1890, 1895-1907) a fost ales președinte al Societății Regale din Edinburgh, din 1890 până în 1895 a condus Societatea Regală din Londra. În 1884 a călătorit în Statele Unite, unde a ținut o serie de prelegeri. Serviciile extraordinare ale lui Thomson în știința pură și aplicată au fost pe deplin apreciate de contemporanii săi. În 1866, William a primit titlul de nobilime, iar în 1892, regina Victoria, pentru meritele sale științifice, i-a acordat o noblețe cu titlul de „baron Kelvin” (după râul Kelvin, care curge în Glasgow). Din păcate, William a devenit nu numai primul, ci și ultimul baron Kelvin - a doua căsătorie, ca și prima, s-a dovedit a fi fără copii. Cea de-a cincizecea aniversare a activității sale științifice în 1896 a fost sărbătorită de fizicienii din întreaga lume. La cinstirea lui Thomson au fost prezenți reprezentanți ai diferitelor țări, printre care fizicianul rus N. A. Umov; în 1896 Thomson a fost ales membru de onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg. În 1899, Kelvin a părăsit departamentul din Glasgow, deși nu a încetat să studieze știința.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, pe 27 aprilie 1900, Lordul Kelvin a ținut celebra prelegere la Instituția Regală despre criza teoriei dinamice a luminii și căldurii, intitulată „Norii din secolul al XIX-lea asupra teoriei dinamice a căldurii și luminii. ”. În ea, el a spus: „Frumusețea și claritatea teoriei dinamice, conform căreia căldura și lumina sunt forme de mișcare, sunt în prezent încețoșate de doi nori. Primul dintre ei... este întrebarea: cum se poate mișca Pământul. printr-un mediu elastic, care este în esență un eter luminifer? A doua este doctrina Maxwell-Boltzmann a distribuției energiei. " Lordul Kelvin a încheiat discuția primei întrebări cu cuvintele: „Mă tem că deocamdată trebuie să considerăm primul nor ca fiind foarte întunecat”. Cea mai mare parte a prelegerii a fost dedicată dificultăților asociate cu presupunerea unei distribuții uniforme a energiei pe gradele de libertate. Această întrebare a fost discutată pe larg în acei ani în legătură cu contradicțiile insurmontabile în problema distribuției spectrale a radiației unui corp absolut negru. Rezumând căutarea infructuoasă a unei modalități de a depăși contradicțiile, Lordul Kelvin concluzionează în mod destul de pesimist că cea mai simplă cale este pur și simplu să ignore existența acestui nor. Perspicacitatea venerabilului fizician a fost uimitoare: a simțit cu siguranță două puncte dureroase ale științei contemporane. Câteva luni mai târziu, în ultimele zile ale secolului al XIX-lea, M. Planck a publicat soluția sa la problema radiației corpului negru, introducând conceptul de natura cuantică a radiației și absorbția luminii, iar cinci ani mai târziu, în 1905, A Einstein a publicat lucrarea „K electrodinamica corpurilor în mișcare”, în care a formulat teoria relativității speciale și a dat un răspuns negativ la întrebarea existenței eterului. Astfel, teoria relativității și mecanica cuantică, fundamentele fundamentale ale fizicii de astăzi, au fost ascunse în spatele a doi nori de pe cerul fizicii.

Ultimii ani ai vieții lordului Kelvin au fost perioada în care au apărut multe noi în fizică. Era fizicii clasice, dintre care el era una dintre cele mai strălucitoare figuri, se apropia de sfârșit. Era cuantică și relativistă nu era departe și făcea pași către ea: era foarte interesat de razele X și radioactivitate, a efectuat calcule pentru a determina dimensiunea moleculelor, a formulat o ipoteză despre structura atomilor și în mod activ. a susținut cercetarea lui JJ Thomson în această direcție... Cu toate acestea, au existat unele incidente. În 1896, el era sceptic cu privire la descoperirea de către Wilhelm Konrad Roentgen a razelor speciale care permit să se vadă structura internă a corpului uman, numind această știre exagerată, asemănătoare cu o farsă bine planificată și care necesită o verificare atentă. Și cu un an înainte a spus: „Avioanele mai grele decât aerul sunt imposibile”. În 1897, Kelvin a remarcat că radioul nu avea perspective.

Lordul William Kelvin a murit pe 17 decembrie 1907 la vârsta de 83 de ani în Largs (Scoția), lângă Glasgow. Serviciile aduse științei acestui rege al fizicii din epoca victoriană sunt incontestabil mari, iar cenușa lui se află pe drept în Westminster Abbey, lângă cenușa lui Isaac Newton. A lăsat 25 de cărți, 660 de articole științifice și 70 de invenții. Biogr.-Litierul. Handwörterbuch Poggendorffa ”(1896) enumeră aproximativ 250 de articole (cu excepția cărților) de Thomson.

William Thomson, Lord Kelvin, este un fizician scoțian care a adus contribuții importante atât la știința teoretică, cât și la cele aplicate. S-a născut la Belfast într-o familie de matematician, dar în 1832 s-a mutat la Glasgow, unde tatăl său a fost promovat profesor la universitate. Deja la vârsta de zece ani, William era gata să intre la universitate, dar a devenit student la Cambridge abia în 1841. După absolvirea în 1845, a plecat la Paris pentru a studia cu fizicianul și chimistul francez Henri Regnault (1810-78).

În 1846 a devenit profesor de științe naturale la Universitatea din Glasgow, dar s-a înregistrat imediat ca student student. Din 1842, Thomson a fost implicat în electromagnetism, dezvoltând standarde naționale și internaționale pentru electricitate. În 1848 a propus o scară pentru temperatura absolută. În 1851 a dovedit că teoria mecanică a căldurii, dezvoltată de fizicianul englez James Joule, este în concordanță cu ideile fizicianului francez Sadi Carnot (1796-1832). În 1852, Thomson, împreună cu Joule, a descoperit efectul Joule-Thomson (sau Joule-Kelvin).

El a fost printre câțiva oameni de știință care au formulat principiul conservării energiei și a doua lege a termodinamicii, care afirmă că căldura unui obiect fierbinte nu este transferată la unul mai fierbinte de la sine. Thomson a ajutat la instalarea primului cablu telegrafic transatlantic submarin (1866), a proiectat un ondulator alimentat cu sifon și un galvanometru în oglindă - dispozitive care înregistrează sosirea semnalelor telegrafice slabe. În 1866 a fost numit cavaler, iar după moartea sa a fost înmormântat în Westminster Abbey, lângă

BIOGRAFIE.

Cel care mai târziu a devenit Lord Kelvin se numea William Thomson. S-a născut la 26 iunie 1824 la Belfast (Irlanda de Nord) în familia unui profesor de inginerie. Când băiatul avea șapte ani, familia s-a mutat la Glasgow (Scoția), unde tatăl său a primit un departament de matematică la universitate. William a rămas devreme fără mamă, iar tatăl său, care era foarte respectat de ei, a fost implicat în creșterea lui și a fratelui său mai mare.

William a început să participe la cursurile tatălui său la universitate la vârsta de opt ani, iar la zece devenise deja un student cu drepturi depline. În Cartea Recordurilor Guinness, William Thomson este notat ca cel mai tânăr student din istorie - și-a început studiile la Universitatea din Glasgow în octombrie 1834, la vârsta de 10 ani și 4 luni, iar pe 14 noiembrie a aceluiași an a fost înscris. ca student.

După ce și-a terminat studiile la Glasgow, băiatul de șaptesprezece ani a intrat la Universitatea din Cambridge cu specializarea în matematică. După ce a absolvit universitatea în 1845, la sfatul tatălui său, William a plecat la Paris pentru un stagiu în fizica fenomenelor termice. Atenția tânărului om de știință este atrasă și de analogia dintre descrierea fenomenelor electrostatice și termice. Omul de știință și-a păstrat acest interes pentru electro- și termodinamică de-a lungul vieții.

La întoarcerea sa din Franța, Thomson a preluat catedra de filozofie naturală (fizică teoretică) la Universitatea din Glasgow, unde a lucrat până în 1899, timp de cincizeci și trei de ani. Din 1904, Thomson este președintele universității.

Din 1890 până în 1895 a fost șeful Societății Regale din Londra și a primit titlul de Lord Kelvin în 1892 pentru realizările științifice remarcabile. Thomson s-a bucurat de un mare prestigiu în rândul oamenilor de știință din întreaga lume, a fost membru al multor academii și societăți științifice, inclusiv membru de onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg și a primit numeroase premii.

ACTIVITATE ŞTIINŢIFICĂ.

Interesele științifice ale lui Thomson erau foarte diverse. Încă în Paris, el a dezvoltat o metodă importantă pentru rezolvarea problemelor de electrostatică, care a fost numită metoda „imaginilor în oglindă” (1846) și a făcut posibilă rezolvarea unui număr de probleme din inginerie electrică, teoria conducției căldurii etc. La Paris, Thomson a făcut cunoștință cu teoria lui Carnot, care l-a condus la ideea temperaturii absolute și la conceptul unei scale de temperatură absolută, numită mai târziu scara Kelvin.

Independent de Clausius, Thomson a formulat a doua lege a termodinamicii. Împreună cu J. Joule Thomson, a stabilit că în timpul expansiunii adiabatice gazul se răcește (efectul Joule-Thomson). Acest efect a devenit de atunci utilizat pe scară largă pentru a obține temperaturi scăzute. Thomson a fost responsabil pentru construirea primei teorii consistente a fenomenelor termoelectrice.

Thomson a dezvoltat, de asemenea, bazele teoriei oscilațiilor electrice și a derivat formula care îi poartă astăzi numele, care stabilește relația dintre perioada de oscilații naturale a circuitului și capacitatea și inductanța acestuia. De asemenea, a realizat evoluții importante în implementarea practică a comunicațiilor telegrafice, a fost consultantul științific principal în pozarea primelor cabluri transatlantice, care au asigurat o conexiune telegrafică stabilă între cele două continente. Pentru participarea sa la așezarea cablului, Thomson a fost ridicat la nobilime.

Este interesant că lucrările de așezare a cablului au trezit interesul omului de știință pentru problemele navigației maritime, ceea ce a dus la crearea unui ecosound continuu, a unui mareaj și o îmbunătățire fundamentală a busolei marine. Autoritatea și respectul lui Thomson pentru el sunt evidențiate de următoarele cuvinte ale unui ofițer de marină: „Fiecare marinar ar trebui să se roage pentru el în fiecare noapte!”

Povești despre oamenii de știință din fizică. 2014

(26.06.1824 - 17.12.1907)

Unul dintre cei mai mari fizicieni. Strămoșii lui Thomson erau fermieri irlandezi; tatăl său, James Thomson (1776-1849), un matematician celebru, a fost din 1814 profesor la Belfast Academical Institution, apoi din 1832 profesor de matematică la Glasgow; cunoscut pentru manualele de matematică, a rezistat la zeci de ediții. William Thomson, împreună cu fratele său mai mare, James, au urmat o facultate în Glasgow, iar apoi la St. Peter Kolleǵe la Cambridge, unde Thomson și-a încheiat cursul de știință în 1845.

În 1846, Thomson, în vârstă de douăzeci și doi de ani, a preluat catedra de fizică teoretică la Universitatea din Glasgow. Serviciile extraordinare ale lui Thomson în știința pură și aplicată au fost pe deplin apreciate de contemporanii săi.

În 1866, Thomson a fost ridicat la demnitatea nobilimii, în 1892 regina Victoria i-a acordat notorietatea cu titlul de „baron Kelvin”.

În timp ce era încă student, Thomson a publicat o serie de lucrări despre aplicarea seriei Fourier la fizică și în remarcabilul studiu „Mișcarea uniformă a căldurii în solid omogen și legătura cu teoria matematică a electricității” („The Cambridge math. Journ.”, 1842) a făcut analogii importante între fenomenele de propagare a căldurii și a curentului electric și a arătat cum soluția întrebărilor dintr-una dintre aceste zone se aplică întrebărilor dintr-o altă zonă. Într-un alt studiu, „The Linear Motion of Heat” (1842, ibid.), Thomson a dezvoltat principii pe care apoi le-a aplicat fructuos la multe aspecte ale geologiei dinamice, cum ar fi răcirea pământului.

În 1845, în timp ce se afla la Paris, Thomson a început să publice o serie de articole despre electrostatică în jurnalul lui Liouville, în care a subliniat metoda sa de imagini electrice, ceea ce a făcut posibilă rezolvarea simplă a multor dintre cele mai dificile probleme ale electrostaticei.

În 1849, Thomson și-a început lucrările despre termodinamică, publicate în publicațiile Royal Society din Edinburgh. În prima dintre aceste lucrări, Thomson, bazându-se pe cercetările lui Joule, arată cum să se schimbe principiul Carnot, expus în lucrarea acestuia din urmă, „Réflexions sur la puissance motle du feu” (1824), astfel încât principiul este în concordanță cu datele moderne; această lucrare celebră conține prima formulare a celui de-al doilea principiu al termodinamicii.

În 1852 Thomson dă o altă formulare a acesteia, și anume doctrina disipării energiei.

În același an, Thomson, împreună cu Joule, a realizat un studiu celebru privind răcirea gazelor în timpul expansiunii fără a efectua lucrări, care a servit ca o etapă de tranziție de la teoria gazelor ideale la teoria gazelor reale.

Lucrarea asupra termoelectricității („Calitățile electrodinamice ale metalelor”), începută în 1855, a provocat o intensă muncă experimentală; studenții au luat parte la lucrări, iar aceasta a marcat începutul lucrărilor practice ale studenților de la Universitatea din Glasgow - primul din Anglia, precum și începutul unui laborator de fizică la Glasgow.

În anii cincizeci, Thomson a devenit interesat de problema telegrafiei transatlantice; determinat de eșecurile primilor practicanți de pionier, Thomson investighează teoretic propagarea impulsurilor electrice de-a lungul cablurilor și ajunge la concluzii de cea mai mare importanță practică, care au făcut posibilă efectuarea telegrafiei peste ocean. Pe parcurs, Thomson deduce condițiile de existență a unei descărcări electrice oscilatorii (1853), care au fost regăsite ulterior de Kirchhoff (1864) și au stat la baza întregii teorii a oscilațiilor electrice. Expediția de așezare a cablului îl introduce pe Thomson în nevoile afacerii maritime și duce la îmbunătățirea lotului și a busolei. (1872-1876).

Biogr.-Litter.Handwörterbuch Poggendorffa (1896) enumeră aproximativ 250 de articole (cu excepția cărților) de Thomson. Vom aminti doar câteva dintre subiectele lucrării sale: cercetarea termodinamică, care a dus și la stabilirea unei scări absolute de temperatură; lucrări despre hidrodinamică și teoria valurilor (premiate în 1887 cu un premiu de la Edinburgh Royal Society); lucru asupra termoelectricității, care a dus la descoperirea așa-numitului. „fenomenul lui Thomson” - transferul de căldură prin curent electric; cercetări privind teoria elasticității (1862-1863), în care Thomson extinde teoria funcțiilor sferice; lucrează pe geologie dinamică.

Activitățile lui Thomson în fizica practică și tehnologie nu sunt mai puțin remarcabile; deține inventarea sau perfecționarea multor instrumente care au intrat în uz general în știință și tehnologie, cum ar fi: un galvanometru cu oglindă, un reportofon cu sifon, un electrometru de cadran și absolut, un element de busolă normal, o mulțime și multe dispozitive electrice tehnice de măsurare. , între care sunt deosebit de remarcabile „amperi -greutăți” utilizate pentru alinierea dispozitivelor electrice; printre numeroasele brevete luate de Thomson se numără cele pentru dispozitive pur practice, precum, de exemplu, pentru robinetele de apă.

Dintre cărțile publicate de Thomson, cea mai cunoscută este „Tratat de filozofie naturală” (vol. 1, împreună cu Thetot, ediția a III-a în 1883, traducere germană sub redacția Helmholtz), care conține o expunere strălucită a fundamentelor mecanice. a fizicii teoretice.

Articolele lui Thomson sunt retipărite în Reprints of papers on electrostatic and magnetism (1872), Mathematical and physical papers (1882-1883) și Popular lectures and adresses.

Encyclopedia Britannica (1880) conține două dintre articolele celebre ale lui Thomson, Elasticitate și căldură.

Acest om de știință remarcabil combină o minte rar pătrunzătoare, abordând fără teamă cele mai abstracte întrebări ale teoriei, cu un simț pur practic, ducând la rezolvarea celor mai confuze întrebări ale practicii. Thomson datorează Angliei o stare de lucruri strălucitoare în școlile superioare ale fizicii sale matematice; influența sa asupra dezvoltării acestei științe este ușor de urmărit activităților oamenilor de știință din alte națiuni.